Galileiska månar
De galileiska månarna ( / ˌ ɡ æ l ɪ ˈ l iː . ə n / ), eller galileiska satelliter , är de fyra största månarna på Jupiter : Io , Europa , Ganymedes och Callisto . De sågs första gången av Galileo Galilei i december 1609 eller januari 1610, och erkändes av honom som Jupiters satelliter i mars 1610. De var de första objekten som hittats att kretsa runt en annan planet än jorden.
De är bland de största objekten i solsystemet med undantag för solen och de åtta planeterna , med radier större än någon av dvärgplaneterna . Ganymedes är den största månen i solsystemet, och är till och med större än planeten Merkurius , men bara ungefär hälften så massiv. De tre inre månarna - Io , Europa och Ganymedes - är i en 4:2:1 omloppsresonans med varandra. Medan de galileiska månarna är sfäriska, har alla Jupiters mycket mindre återstående månar oregelbundna former på grund av deras svagare självgravitation .
De galileiska månarna observerades antingen 1609 eller 1610 när Galileo gjorde förbättringar av sitt teleskop , vilket gjorde det möjligt för honom att observera himlakroppar mer distinkt än någonsin. Galileos observationer visade betydelsen av teleskopet som ett verktyg för astronomer genom att bevisa att det fanns föremål i rymden som inte kan ses med blotta ögat. Upptäckten av himlakroppar som kretsar kring något annat än jorden gav ett allvarligt slag mot det då accepterade ptolemaiska världssystemet , en geocentrisk teori där allt kretsar runt jorden.
Galileo döpte ursprungligen sin upptäckt till Cosmica Sidera (" Cosimos stjärnor"), men namnen som så småningom segrade valdes av Simon Marius . Marius upptäckte månarna självständigt nästan samtidigt som Galileo, den 8 januari 1610, och gav dem deras nuvarande namn, härledda från Zeus älskare, som föreslogs av Johannes Kepler , i hans Mundus Jovialis , publicerad 1614.
De fyra galileiska månarna var Jupiters enda kända månar fram till upptäckten av Amalthea 1892.
Historia
Upptäckt
Som ett resultat av förbättringar som Galileo Galilei gjorde av teleskopet , med en förstoringskapacitet på 20×, kunde han se himlakroppar mer distinkt än vad som tidigare varit möjligt. Detta gjorde det möjligt för Galileo att observera i antingen december 1609 eller januari 1610 vad som kom att kallas de galileiska månarna.
Den 7 januari 1610 skrev Galileo ett brev som innehöll det första omnämnandet av Jupiters månar. Vid den tiden såg han bara tre av dem, och han trodde att de var fixstjärnor nära Jupiter. Han fortsatte att observera dessa himmelska klot från 8 januari till 2 mars 1610. I dessa observationer upptäckte han en fjärde kropp och observerade också att de fyra inte var fixstjärnor, utan snarare kretsade kring Jupiter.
Galileos upptäckt bevisade betydelsen av teleskopet som ett verktyg för astronomer genom att visa att det fanns föremål i rymden att upptäcka som fram till dess hade varit osynliga med blotta ögat. Ännu viktigare, upptäckten av himlakroppar som kretsar kring något annat än jorden gav ett slag mot det då accepterade ptolemaiska världssystemet , som ansåg att jorden var i universums centrum och att alla andra himlakroppar kretsade runt den. Galileos 13 mars 1610, Sidereus Nuncius ( Starry Messenger ), som tillkännagav himmelska observationer genom sitt teleskop, nämner inte uttryckligen Copernican heliocentrism , en teori som placerade solen i universums centrum. Ändå accepterade Galileo den kopernikanska teorin.
En kinesisk astronomihistoriker, Xi Zezong , har hävdat att en "liten rödaktig stjärna" som observerades nära Jupiter 364 fvt av den kinesiske astronomen Gan De kan ha varit Ganymedes . Om det är sant, kan detta föregå Galileos upptäckt med cirka två årtusenden.
Observationerna av Simon Marius är ett annat uppmärksammat exempel på observation, och han rapporterade senare att han observerade månarna 1609. Men eftersom han inte publicerade dessa fynd förrän efter Galileo finns det en viss osäkerhet kring hans uppgifter.
Dedikation till Medicis
1605 hade Galileo varit anställd som matematiklärare för Cosimo de' Medici . År 1609 blev Cosimo storhertig Cosimo II av Toscana . Galileo, som sökte beskydd från sin nu rika tidigare student och hans mäktiga familj, använde upptäckten av Jupiters månar för att få det. Den 13 februari 1610 skrev Galileo till storhertigens sekreterare:
"Gud nåde mig med att genom ett sådant enastående tecken kunna uppenbara för min Herre min hängivenhet och den önskan jag har att hans härliga namn ska leva som jämlikt bland stjärnorna, och eftersom det är upp till mig, den förste upptäckaren, att namnge dessa nya planeter, önskar jag, i imitation av de stora vise som placerade den tidens mest utmärkta hjältar bland stjärnorna, att inskriva dessa med namnet på den mest fridfulla storhertigen."
Galileo frågade om han skulle döpa månarna till "Cosmian Stars", efter Cosimo ensam, eller "Medician Stars", som skulle hedra alla fyra bröderna i Medici-klanen. Sekreteraren svarade att det senare namnet vore bäst.
Den 12 mars 1610 skrev Galileo sitt dedikationsbrev till hertigen av Toscana, och dagen efter skickade han en kopia till storhertigen i hopp om att få storhertigens stöd så snabbt som möjligt. Den 19 mars skickade han teleskopet som han hade använt för att först titta på Jupiters månar till storhertigen, tillsammans med en officiell kopia av Sidereus Nuncius ( The Starry Messenger ) som, efter sekreterarens råd, döpte de fyra månarna till Mediciner Stars. I sin dedikerande introduktion skrev Galileo:
Knappast har din själs odödliga nåder börjat lysa fram på jorden än att ljusa stjärnor bjuder sig på himlen, vilka likt tungor kommer att tala om och fira dina mest utmärkta dygder för alla tider. Se därför fyra stjärnor reserverade för ditt lysande namn ... som ... gör sina resor och banor med en fantastisk hastighet runt Jupiters stjärna ... som barn i samma familj ... Det verkar verkligen som Skaparen of the Stars själv, med tydliga argument, förmanade mig att kalla dessa nya planeter med ers höghet, ers höghet, före alla andra.
namn
Galileo kallade ursprungligen sin upptäckt för Cosmica Sidera ("Cosimos stjärnor"), för att hedra Cosimo II de' Medici (1590–1621). På Cosimos förslag ändrade Galileo namnet till Medicea Sidera (" Medician-stjärnorna "), och hedrade alla fyra Medici-bröderna (Cosimo, Francesco, Carlo och Lorenzo). Upptäckten tillkännagavs i Sidereus Nuncius ("Starry Messenger"), publicerad i Venedig i mars 1610, mindre än två månader efter de första observationerna.
Andra namn som presenteras inkluderar:
- I. Principharus (för "prinsen" av Toscana), II. Victripharus (efter Vittoria della Rovere ), III. Cosmipharus (efter Cosimo de' Medici ) och IV. Fernipharus (efter hertig Ferdinando de' Medici ) – av Giovanni Battista Hodierna , en lärjunge till Galileo och författare till de första efemeriderna ( Medicaeorum Ephemerides , 1656);
- Circulatores Jovis , eller Jovis Comites – av Johannes Hevelius ;
- Gardes , eller satelliter (av latinets satelles, satellitis , som betyder "eskorter") – av Jacques Ozanam .
Namnen som så småningom segrade valdes av Simon Marius , som upptäckte månarna oberoende samtidigt som Galileo: han döpte dem på förslag av Johannes Kepler efter älskare av guden Zeus (den grekiska motsvarigheten till Jupiter): Io , Europa , Ganymedes och Callisto , i hans Mundus Jovialis , publicerad 1614.
Galileo vägrade bestämt att använda Marius namn och uppfann som ett resultat det numreringsschema som fortfarande används nuförtiden, parallellt med riktiga månnamn. Siffrorna löper från Jupiter och utåt, alltså I, II, III och IV för Io, Europa, Ganymedes respektive Callisto. Galileo använde detta system i sina anteckningsböcker men publicerade det aldrig. De numrerade namnen (Jupiter x ) användes fram till mitten av 1900-talet då andra inre månar upptäcktes, och Marius namn blev flitigt använda.
- De galileiska månarnas namn
Io (vänster) bevakad av Argus Panoptes (höger) på Heras order
Europa på ryggen av Zeus förvandlades till en tjur
Ganymedes (vänster) bortförd av Zeus (höger)
Callisto (längst till vänster) med Eros och andra nymfer, med Artemis sittande
_-_Napoli_MAN_111475_-_02.jpg)
_-_Napoli_MAN_111441.jpg)
Bestämning av longitud
Galileos upptäckt hade praktiska tillämpningar. Säker navigering krävde noggrann bestämning av ett fartygs position till sjöss. Även om latitud kunde mätas tillräckligt bra genom lokala astronomiska observationer, krävde bestämning av longitud kunskap om tiden för varje observation synkroniserad med tiden vid en referenslongitud. Longitudproblemet var så viktigt att stora priser erbjöds för dess lösning vid olika tidpunkter av Spanien, Holland och Storbritannien .
Galileo föreslog att man skulle bestämma longitud baserat på tidpunkten för de galileiska månarnas banor. Tiderna för månförmörkelserna kunde exakt beräknas i förväg och jämföras med lokala observationer på land eller på fartyg för att bestämma den lokala tiden och därmed longituden. Galileo ansökte 1616 om det spanska priset på 6 000 gulddukater med en livstidspension på 2 000 per år och nästan två decennier senare om det holländska priset, men då satt han i husarrest för eventuellt kätteri .
Det största problemet med den jovianska måntekniken var att det var svårt att observera de galileiska månarna genom ett teleskop på ett rörligt skepp, ett problem som Galileo försökte lösa med uppfinningen av celatonen . Andra föreslog förbättringar, men utan framgång.
Landkartläggningsundersökningar hade samma problem med att bestämma longitud, men med mindre svåra observationsförhållanden. Metoden visade sig vara praktisk och användes av Giovanni Domenico Cassini och Jean Picard för att kartlägga Frankrike igen .
Medlemmar
Vissa modeller förutspår att det kan ha funnits flera generationer av galileiska satelliter i Jupiters tidiga historia. Varje generation av månar som skulle ha bildats skulle ha spiral in i Jupiter och förstörts, på grund av tidvatteninteraktioner med Jupiters proto-satellitskiva, med nya månar som bildas från det återstående skräpet. När den nuvarande generationen bildades hade gasen i proto-satellitskivan tunnat ut till den grad att den inte längre störde månarnas banor särskilt mycket.
Andra modeller tyder på att galileiska satelliter bildades i en proto-satellitskiva, där formationens tidsskalor var jämförbara med eller kortare än omloppsmigreringstidsskalor. Io är vattenfri och har sannolikt ett inre av sten och metall. Europa tros innehålla 8% is och vatten i massa med resten av stenen. Dessa månar är, i ökande avståndsordning från Jupiter:
| namn |
Bild | Modell av interiör |
Diameter (km) |
Massa (kg) |
Densitet (g/cm 3 ) |
Halvhuvudaxel (km) |
Omloppsperiod ( dagar ) (relativt Io) |
Lutning ( ° ) |
Excentricitet |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Io Jupiter I |
|
|
3 660 ,0 × 3 637 ,4 × 3 630 ,6 |
8,93 × 10 22 | 3,528 | 421 800 |
1 769 (1) |
0,050 | 0,0041 |
|
Europa Jupiter II |
|
|
3 121 , 6 | 4,8 × 10 22 | 3,014 | 671 100 |
3,551 (2,0) |
0,471 | 0,0094 |
|
Ganymedes Jupiter III |
|
|
5 268 .2 | 1,48 × 10 23 | 1,942 | 1 070 400 |
7,155 (4,0) |
0,204 | 0,0011 |
|
Callisto Jupiter IV |
.jpg)
|
|
4 820 , 6 | 1,08 × 10 23 | 1,834 | 1 882 700 |
16,69 (9,4) |
0,205 | 0,0074 |
Io
Io (Jupiter I) är den innersta av Jupiters fyra galileiska månar; med en diameter på 3642 kilometer är det den fjärde största månen i solsystemet och är bara marginellt större än jordens måne . Den fick sitt namn efter Io , en prästinna av Hera som blev en av Zeus älskare . Den kallades "Jupiter I", eller "Jupiters första satellit" fram till mitten av 1900-talet.
Med över 400 aktiva vulkaner är Io det mest geologiskt aktiva objektet i solsystemet. Dess yta är prickad med mer än 100 berg, varav några är högre än jordens Mount Everest . Till skillnad från de flesta satelliter i det yttre solsystemet (som har en tjock beläggning av is), består Io främst av silikatsten som omger en smält järn- eller järnsulfidkärna.
Även om det inte är bevisat, indikerar data från Galileos orbiter att Io kan ha sitt eget magnetfält. Io har en extremt tunn atmosfär som till största delen består av svaveldioxid (SO 2 ). Om ett ytdata- eller insamlingsfartyg skulle landa på Io i framtiden, skulle det behöva vara extremt tufft (likt de stridsvagnsliknande kropparna hos de sovjetiska Venera -landarna) för att överleva strålningen och magnetfälten som härrör från Jupiter.
Europa
Europa (Jupiter II), den andra av de fyra galileiska månarna, är den näst närmast Jupiter och den minsta med 3121,6 kilometer i diameter, vilket är något mindre än jordens måne . Namnet kommer från en mytisk fenicisk adelsdam, Europa , som uppvaktades av Zeus och blev drottningen av Kreta , även om namnet inte blev allmänt använt förrän i mitten av 1900-talet.
Den har en slät och ljus yta, med ett lager av vatten som omger planetens mantel, som tros vara 100 kilometer tjock. Den släta ytan innehåller ett lager av is, medan botten av isen är teoretiskt sett vara flytande vatten. Ytans skenbara ungdomlighet och jämnhet har lett till hypotesen att det finns ett vattenhav under det, vilket kan tänkas fungera som en bostad för utomjordiskt liv . Värmeenergi från tidvattenböjning säkerställer att havet förblir flytande och driver geologisk aktivitet. Det kan finnas liv i Europas underishav. Än så länge finns det inga bevis för att det finns liv i Europa, men den sannolika förekomsten av flytande vatten har sporrat uppmaningar att skicka en sond dit.
De framträdande markeringarna som korsar månen verkar huvudsakligen vara albedodrag , som betonar låg topografi. Det finns få kratrar på Europa eftersom dess yta är tektoniskt aktiv och ung. Vissa teorier tyder på att Jupiters gravitation orsakar dessa markeringar, eftersom en sida av Europa ständigt är vänd mot Jupiter. Vulkaniska vattenutbrott som delar Europas yta, och till och med gejsrar har också betraktats som en orsak. Färgen på markeringarna, rödbrun, antas vara orsakad av svavel, men forskare kan inte bekräfta det, eftersom inga datainsamlingsenheter har skickats till Europa. Europa är främst gjord av silikatsten och har troligen en järnkärna . Den har en svag atmosfär som huvudsakligen består av syre .
Ganymedes
Ganymedes (Jupiter III), den tredje galileiska månen, är uppkallad efter den mytologiska Ganymedes , de grekiska gudarnas munskänk och Zeus älskade. Ganymedes är den största naturliga satelliten i solsystemet med en diameter på 5262,4 kilometer, vilket gör den större än planeten Merkurius – även om den bara har ungefär hälften av sin massa eftersom Ganymedes är en isig värld. Det är den enda satelliten i solsystemet som är känt för att ha en magnetosfär , troligen skapad genom konvektion i den flytande järnkärnan.
Ganymedes består huvudsakligen av silikatsten och vattenis, och ett saltvattenhav tros existera nästan 200 km under Ganymedes yta, inklämt mellan lager av is. Den metalliska kärnan i Ganymedes antyder en större värme någon gång i sitt förflutna än vad som tidigare föreslagits. Ytan är en blandning av två typer av terräng - mörka regioner med hög krater och yngre, men fortfarande gamla, regioner med ett stort utbud av räfflor och åsar. Ganymedes har ett stort antal kratrar, men många är borta eller knappt synliga på grund av att dess isiga skorpa bildas över dem. Satelliten har en tunn syreatmosfär som innehåller O, O 2 och möjligen O 3 ( ozon ) och lite atomärt väte .
Callisto
Callisto (Jupiter IV) är den fjärde och sista galileiska månen, och är den näst största av de fyra, och med en diameter på 4820,6 kilometer är den den tredje största månen i solsystemet, och knappt mindre än Merkurius, fastän endast en tredjedel av den senares massa. Den är uppkallad efter den grekiska mytologiska nymfen Callisto , en älskare av Zeus som var dotter till den arkadiska kungen Lykaon och en jaktkamrat till gudinnan Artemis. Månen ingår inte i den orbitala resonans som påverkar tre inre galileiska satelliter och upplever därför inte någon nämnvärd tidvattenuppvärmning . Callisto består av ungefär lika stora mängder sten och is , vilket gör den till den minst täta av de galileiska månarna. Det är en av de mest kraterförsedda satelliterna i solsystemet, och en viktig egenskap är en bassäng runt 3000 km bred som kallas Valhalla .
Callisto är omgiven av en extremt tunn atmosfär bestående av koldioxid och förmodligen molekylärt syre . Undersökningar visade att Callisto möjligen kan ha ett hav av flytande vatten under ytan på djup mindre än 300 kilometer. Den sannolika förekomsten av ett hav inom Callisto indikerar att det kan eller skulle kunna hysa liv . Detta är dock mindre troligt än på närliggande Europa . Callisto har länge ansetts vara den mest lämpliga platsen för en mänsklig bas för framtida utforskning av Jupitersystemet eftersom det är längst bort från Jupiters intensiva strålning.
Jämförande struktur
| Måne | återstod /dag |
|---|---|
| Io | 3600 |
| Europa | 540 |
| Ganymedes | 8 |
| Callisto | 0,01 |
Fluktuationer i månarnas banor indikerar att deras medeldensitet minskar med avståndet från Jupiter. Callisto, den yttersta och minst täta av de fyra, har en täthet mellan is och sten, medan Io, den innersta och tätaste månen, har en densitet mellan sten och järn. Callisto har en uråldrig, kraftigt kraterad och oförändrad isyta och hur den roterar indikerar att dess densitet är jämnt fördelad, vilket tyder på att den inte har någon stenig eller metallisk kärna utan består av en homogen blandning av sten och is. Detta kan mycket väl ha varit den ursprungliga strukturen för alla månar. Rotationen av de tre inre månarna, däremot, indikerar differentiering av deras inre med tätare materia i kärnan och lättare materia ovanför. De avslöjar också betydande förändringar av ytan. Ganymedes avslöjar tidigare tektoniska rörelser av isytan som krävde partiell smältning av underjordiska lager. Europa avslöjar mer dynamiska och nyare rörelser av denna karaktär, vilket tyder på en tunnare isskorpa. Slutligen har Io, den innersta månen, en svavelyta, aktiv vulkanism och inga tecken på is. Alla dessa bevis tyder på att ju närmare en måne är Jupiter desto varmare är dess inre. Den nuvarande modellen är att månarna upplever tidvattenuppvärmning som ett resultat av Jupiters gravitationsfält i omvänd proportion till kvadraten på deras avstånd från den gigantiska planeten. I alla utom Callisto kommer detta att ha smält den inre isen, vilket tillåter sten och järn att sjunka till insidan och vatten att täcka ytan. I Ganymedes bildades sedan en tjock och fast isskorpa. I varmare Europa bildades en tunnare skorpa som lättare kunde brytas. I Io är uppvärmningen så extrem att allt berg har smält och vatten har för länge sedan kokat ut i rymden.
Storlek
Senaste förbiflygningen
.jpg)
Ursprung och evolution
Jupiters regelbundna satelliter tros ha bildats från en cirkumplanetär skiva, en ring av anhopande gas och fast skräp analogt med en protoplanetär skiva . De kan vara resterna av ett antal satelliter med galileisk massa som bildades tidigt i Jupiters historia.
Simuleringar tyder på att medan skivan hade en relativt hög massa vid varje givet ögonblick, bearbetades med tiden en betydande del (flera tiondelar av en procent) av Jupiters massa som fångats från solnebulosan genom den. Emellertid krävs skivmassan på endast 2% av Jupiter för att förklara de befintliga satelliterna. Således kan det ha funnits flera generationer av satelliter med galileisk massa i Jupiters tidiga historia. Varje generation av månar skulle ha spiralerat in i Jupiter, på grund av drag från skivan, med nya månar som sedan bildades från det nya skräpet som fångats från solnebulosan. När den nuvarande (möjligen femte) generationen bildades hade skivan tunnat ut till den grad att den inte längre störde månarnas omloppsbanor särskilt mycket. De nuvarande galileiska månarna var fortfarande påverkade, faller in i och skyddas delvis av en orbital resonans som fortfarande existerar för Io, Europa och Ganymedes. Ganymedes större massa betyder att den skulle ha vandrat inåt i en snabbare takt än Europa eller Io. Tidvattenspridning i det jovianska systemet pågår fortfarande och Callisto kommer sannolikt att fångas in i resonansen om cirka 1,5 miljarder år, vilket skapar en 1:2:4:8-kedja.
Synlighet
Alla fyra galileiska månarna är tillräckligt ljusa för att kunna ses från jorden utan ett teleskop , om de bara kunde synas längre bort från Jupiter. (De är dock lätta att särskilja med även lågkraftiga kikare .) De har skenbara magnituder mellan 4,6 och 5,6 när Jupiter är i opposition med solen, och är ungefär en storleksenhet svagare när Jupiter är i konjunktion . Den största svårigheten med att observera månarna från jorden är deras närhet till Jupiter, eftersom de skyms av dess ljusstyrka. Månarnas maximala vinkelseparationer är mellan 2 och 10 bågminuter från Jupiter, vilket är nära gränsen för mänsklig synskärpa . Ganymedes och Callisto, vid maximal separation, är de troligaste målen för potentiell observation med blotta ögat.
Bananimationer
GIF-animationer som visar de galileiska månbanorna och resonansen av Io, Europa och Ganymedes
De galileiska månarna som kretsar kring Jupiter Jupiter · Io · Europa · Ganymedes · Callisto
Se även
externa länkar
- Sky & Telescope-verktyg för att identifiera galileiska månar
- Interaktiv 3D-visualisering av Jupiter och de galileiska månarna
- En nybörjarguide till Jupiters månar
- Dominic Ford: The Moons of Jupiter . Med ett diagram över den nuvarande positionen för de galileiska månarna.
Listade i ökande ungefärligt avstånd från Jupiter | |
| Inre månar (4) | |
| Galileiska månar (4) | |
| Themisto-gruppen (1) | |
| Himalia-gruppen (9) | |
| Carpo grupp (2) | |
| Valetudo grupp (1) | |
| Ananke-gruppen (26) | |
| Carme-gruppen (30) | |
| Pasiphae-grupp (18) | |
| Se även | |
|
Planetariska satelliter av |
  
|
|
|---|---|---|
|
Dvärgplanetsatelliter _ av |
||
Minor-planet månar |
|
|
|
Rangordnas efter storlek |
||
| Geografi |  |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Månar |
|
||||||||
| Astronomi |
|
||||||||
|
Utforsknings- och omloppsuppdrag |
|
||||||||
| Relaterad | |||||||||
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
