Центральный Дом Знаний - Ариэль (спутник)

Информационный центр "Центральный Дом Знаний"

Заказать учебную работу! Жми!



ЖМИ: ТУТ ТЫСЯЧИ КУРСОВЫХ РАБОТ ДЛЯ ТЕБЯ

      cendomzn@yandex.ru  

Наш опрос

Я учусь (закончил(-а) в
Всего ответов: 2653

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Форма входа

Логин:
Пароль:

Ариэль (спутник)

Ариэль, спутник планеты Уран, среднее расстояние от планеты 192 тыс. км, радиус 300 км2, орбита А. расположена в плоскости экватора планеты. Открыт в 1851 У. Ласселлом.


АРИЭЛЬ — третий по размерам и ближайший к планете спутник Урана, открытый в 1851 англ. астрономом Ласселем. 


Ариэль — четвёртый по величине и самый яркий из 27 спутников Урана. Он был открыт 24 октября 1851 года Уильямом Ласселом и назван в честь ведущей сильфы из поэмы Александра Поупа «Похищение локона» и духа, служившего Просперо в произведении Уильяма Шекспира «Буря». Орбита Ариэля вращается вокруг экватора Урана и потому спутник, как и другие спутники урана, подвержен крайним сезонным циклам. В настоящее время (2011 год) почти все знания о спутнике берут своё начало от пролёта космического аппарата «Вояджер-2» в 1986 году, который смог заснять лишь 35 % его поверхности. В настоящее время не запланирован ни один полёт к системе Урана для более подробного её изучения.

Ариэль является вторым после Миранды наименьшим спутником Урана из пяти его основных спутников. Из 19 малых сферических спутников Солнечной системы он занимает 14 место и состоит примерно в равных пропорциях изо льда и горных пород. Как и все спутники Урана, Ариэль был, вероятно, сформирован из аккреционного диска, который окружал планету сразу после её формирования и вполне возможно был дифференцирован в каменное ядро и ледяную мантию. У Ариэля сложная геологическая поверхность, состоящая из ударных кратеров, целых систем обрывов, каньонов и горных хребтов. На поверхности также просматриваются новообразования, которые могли быть вызваны периодическим нагреванием поверхности спутника.

Ариэль, совместно с Умбриэлем, были открыты Уильямом Ласселом 24 октября 1851 года. И хотя, открывший в 1787 году два крупных спутника Урана Титанию и Оберон, Уильям Гершель утверждал, что наблюдал ещё 4 спутника, это не подтвердилось и его наблюдения были признаны ложными.

Название «Ариэль», как и названия остальных четырёх известных на тот момент спутников Урана, были предложены в 1851 году Джоном Гершелем по просьбе Лассела. Лассел ранее поддержал предложенную в 1847 году Дж. Гершелем схему наименования семи известных на тот момент спутников Сатурна и назвал обнаруженный в 1848 году Гиперион в соответствии со схемой Гершеля. Спутник Ариэль назван в честь ведущей сильфы из поэмы Александра Поупа «Похищение локона». Так же назывался дух, служивший Просперо в пьесе Шекспира «Буря». Ариэль также обозначается как Уран I.

Среди пяти главных спутников Урана, Ариэль занимает второе место по удалённости и орбита его находится от планеты на расстоянии 190 000 километров. Орбита имеет малыйэксцентриситет и небольшой наклон относительно экватора Урана. Орбитальный период составляет приблизительно 2,5 земных дня и совпадает с периодом вращения. Это означает, что Ариэль всегда повернут к Урану одной и той же стороной. Орбита Ариэля целиком проходит внутри магнитосферы Урана. Благодаря бомбардировке магнитосферной плазмой, вращающейся совместно с планетой, полушарие Ариэля, повернутое в сторону противоположную орбитальному движению, имеет более темный цвет. Данная особенность характерна для всех спутников Урана, за исключением Оберона.

Из-за того, что Ариэль, как и Уран, вращается вокруг Солнца практически на боку, он также подвержен крайним сезонным циклам. Его полюса 42 года могут находится в космической тьме и 42 года в солнечном свете и Солнце восходит близко к зениту при каждом солнцестоянии. Пролет «Вояджера-2» в 1986 году совпал с летним солнцестоянием над южным полюсом, тогда как почти все северное полушарие было не освещено. Раз в 42 года, когда Уран входит в плоскость Земли, наступаетравноденствие Урана и становятся возможными исчезновения, связанные с покрытиемего спутников. Несколько таких событий наблюдалось в 2007—2008 годах в том числе покрытие Ариэля Умбриэлем 19 августа 2007 года.

В настоящий момент у Ариэль нет орбитального резонанса ни с одним спутником Урана. В прошлом, вероятно был резонанс 5:3 с Мирандой, который мог быть причиной нагревания последнего (хотя максимальное нагревание поверхности Миранды из-за её резонанса 1:3 с Умбриэлем, было приблизительно в три раза больше). Ариэль, вероятно, когда-то был заблокирован резонансом 4:1 с Титанией, от которого позже ушёл. Спутникам Урана гораздо проще уйти от орбитального резонанса, чем аналогичным по массе спутникам Сатурна или Юпитера из-за меньшей сплющенности его полюсов. Резонанс, с которым, вероятно, столкнулся Ариэль 3,8 миллиардов лет назад увеличил эксцентриситет орбиты, результатом которого стало трение, изменяющееся со временем в результате приливных сил Урана. Это могло привести к потеплению поверхности спутника на 20 Кельвинов.

Ариэль — четвёртый по величине и, возможно, третий по массе спутник Урана. Его плотность составляет 1,66 г/см3, что указывает на то, что спутник состоит примерно из равных частей водного льда и горных пород. Последние могут состоять из камня и углеродистого материала, в том числе из тяжёлых органических соединений, называемых толинами. Присутствие водяного льда подтверждается и наблюдением при помощи инфракрасной спектроскопии, выявившей кристаллы водного льда на поверхности. Абсорбционные полосы водяного льда на переднем полушарии (направленном в сторону движения орбиты) выражены сильнее, чем на заднем полушарии]. Причины такой асимметрии неизвестны, но предполагается, что это может быть вызвано бомбардировкой поверхности заряженными частицами из магнитосферы Урана, которая более выражена на заднем полушарии (вследствие совместного вращения планеты и плазмы). Эти ионы, как правило, распыляют водный лёд, разлагая содержащийся в нем метан как клатрат гидрата и затемняют другие органические вещества, оставляя после себя тёмный остаток, богатый углеродом.

При помощи инфракрасной спектроскопии на поверхности Ариэля помимо воды был обнаружен углекислый газ (CO2), который сконцентрирован в основном на полушарии спутника, находящемся позади при его движении по орбите. По сравнению с другими спутниками Урана, CO2 на Ариэле хорошо просматривается при помощи спектрозональных наблюдений, и потому данный газ был обнаружен на этом спутнике прежде, чем на других. Происхождение углекислого газа не вполне ясно. Возможно, он образовался на спутнике из карбонатовили органических веществ под влиянием ионов, попадающих на поверхность из магнитосферы Урана, или под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения. Эта гипотеза объяснила бы его несимметричное распределение по полушариям: повышенная концентрация углекислоты на заднем полушарии может быть вызвана тем, что оно подвержено более интенсивному влиянию магнитосферы по сравнению с передним полушарием. Другая возможная причина появления углекислоты на поверхности — дегазация недр с выделением первичного CO2, смешанного с водяным льдом в недрах Ариэля. Выделение CO2 из недр спутника также может быть результатом геологической активности спутника в прошлом.

Учитывая размер Ариэля, состав водного льда и горных пород, возможное присутствие соли или аммиака, растворенного в нижней точке замерзания воды, можно сделать вывод, что Ариэль может быть дифференцирован в каменное ядро, покрытое ледяной мантией. Если это так, то радиус ядра (372 км) составляет около 64 % радиуса спутника, а масса ядра составляет приблизительно 56 % массы спутника (параметры расчитаны исходя из состава Ариэля). Давление в центре Ариэля составляет около 0,3 ГПа (3 кбар). Текущее состояние ледяной мантии неясно, хотя существование подземного океана считается маловероятным.

Происхождение и эволюция

Предполагается, что Ариэль был сформирован из аккреционного диска или туманности; диск газа и пыли вокруг Урана существовал некоторое время после формирования последнего или, возможно, появился при столкновении с крупным телом, в результате которого, вероятно, планета приобрела большой наклон оси к плоскости эклиптики. Точный состав туманности неизвестен, однако более высокая плотность спутников Урана по сравнению со спутниками Сатурна указывает на то, что туманность, вероятно, содержала малое количество воды. Значительные количества углерода и азота, возможно, были представлены в виде оксида углерода (CO) и молекулярного азота (N2), а не метана и аммиака. Спутник, сформировавшийся из такой туманности, должен содержать меньшее количество водного льда (с клатратами CO и N2) и большее количество каменистых пород, что объясняло бы его высокую плотность.

Образование Ариэля путем аккреции, вероятно, продолжалось в течение нескольких тысяч лет. Столкновения, сопровождавшие аккрецию, вызывали нагрев наружных слоев спутника и максимальная температура (около 195 кельвинов) была достигнута на глубине приблизительно в 31 километр. После завершения формирования внешний слой остыл, в то время как внутренний стал нагреваться из-за распада радиоактивных элементов, заключенных в его внутренних каменных недрах. Поверхностный слой за счет охлаждения сжимался, в то время как нагревающийся внутренний расширился. Это вызвало обширные пространственные изменения в коре Ариэля, благодаря повышению давления приблизительно до 30 МПа, что, вероятно, и привело к образованию многочисленных разломов. Некоторые существующие разломы и каньоны могут быть результатом этого процесса, длившегося около 200 миллионов лет.

Изначальная аккреция частиц, разогревающая спутник, и продолжающийся далее распад радиоактивных элементов могли быть достаточны для расплавления льда в присутствии некоторых антифризов (например, аммиака в форме гидрата аммиака и солей). Дальнейшее таяние, вероятно, привело к отделению льда от горных пород и формированию каменного ядра, окруженного ледяной мантией. На границе ядра с мантией мог образоваться слой жидкой воды (океан), насыщенный растворенным аммиаком. Эвтектическаятемпература этой смеси составила бы 176 К. Но скорее всего, океан был заморожен несколько лет назад, что привело к расширению поверхности, которое, вероятно, и привело к образованию каньонов и стиранию древней поверхности. Жидкость из океана до его замерзания, вероятно, смогла бы подняться на поверхность и затопить дно каньонов в процессе, более известном как криовулканизм.

Термальное моделирование спутника Сатурна Дионы, который похож на Ариэль по размерам, плотности и поверхностной температуре, предполагает, что конвекция состояния твёрдого тела, вероятно, продолжалась в недрах Ариэля в течение миллиардов лет, а температура выше 173 К (точка плавления жидкого аммиака), возможно, могла быть возле его поверхности в течение несколько сотен миллионов лет и ближе к его ядру в течение миллиарда лет после формирования спутника.

Исследования и наблюдения

Фотокрасная звёздная величина Ариэля составляет 14,8, такая же как у Плутона в перигелии. Тем не менее Плутон можно заметить в телескоп с диафрагмой в 30 сантиметров, а Ариэль, из-за его близости к вспышкам Урана часто не виден в телескоп с 40 сантиметровой диафрагмой.

Изображения Ариэля крупным планом удалось получить только «Вояджером-2» во время его пролёта в 1986 году в ходе миссии изучения Урана и его спутников. Самое минимальное расстояние между «Вояджером-2» и Ариэлем было 24 января 1986 года, и составило 127 000 км от спутника. На меньшее расстояние, среди крупных спутников Урана, «Вояджер-2» подошёл только к Миранде. Лучшие снимки Ариэля имеют разрешение около 2 километров. Изображения покрывают только 40 % поверхности, и лишь 35 % снимков были пригодны для геологического картирования и подсчёта кратеров. Исследовать удалось только южную, освещённую Солнцем часть спутника, поэтому северное полушарие, которое в тот момент находилось во тьме, не могло быть изучено. Ни Уран, ни Ариэль не посещались другими межпланетными космическими аппаратами, не планируются посещения и в обозримом будущем.

26 июля 2006 года Космический телескоп Хаббл захватил редкое прохождение Ариэля над Ураном, который отбрасывал тень, благодаря чему можно было увидеть верхнюю часть облаков на Уране. Такие события редки и могут появляться только в периодравноденствий, поскольку орбитальная плоскость, на которой находятся Ариэль и Уран, наклонена на 98 ° к орбитальной плоскости, на которой находятся Уран и Солнце. Другое прохождение в 2008 году было зарегистрировано Европейской южной обсерваторией.

Поверхность

Ариэль самый светлый из крупных спутников Урана — он отражает 40 % падающего света.

Ариэль испещрён извилистыми каньонами и долинами. Долины на Ариэле — широкие грабены, отходящие от каньонов. Имеются обширные области с небольшим количеством ударных кратеров. Это говорит о геологической активности спутника по крайней мере в относительно недавнем прошлом. Поверхность спутника во многих местах покрыта отложениями очень светлого материала, по-видимому, водяного инея. Высота стенок рифтовых долин достигает 10 км. Некоторые области гладкие, как бы покрытые жидкой грязью, что может свидетельствовать о потоках жидкости в геологически недавнем прошлом. Это могут быть и пластичные льды (подобно медленно текущим ледникам на Земле), но при столь низких температурах для достижения пластичности водяной лёд должен быть смешан с другими веществами, например, аммиаком и метаном. Не исключено наличие криовулканизма.

Наименование поверхностных ландшафтов на изученной стороне Ариэля
(наименования ландшафтов взяты из мифов различных народов)

Наименование

Тип

Длина
(диаметр)
(км)

Широта
(°)

Долгота
(°)

Названо в честь

Разветвленная система расщелин Качина

Система расщелин

622,0

33.7

246

Качина из мифологии народа Хопи — духи в космологии и религии первоначально западныхпуэбло

Расщелина Кьюпи

Расщелина

467

28.3

326.9

Эльф Кьюпи из английского фольклора

Расщелина Корриган

365

27.6

347.5

Волшебницы — хранительницы родников и источников с кельтской мифологии

Расщелина Сильф

349

48.6

353

Духи воздуха Сильфы из английского фольклора

Расщелина Брауни

343

16

337.6

Ближайшие родственники домовых — Брауни из английского фольклора

Расщелина Пикси

278

20.4

5.1

Небольшие создания Пикси из английского фольклора

Расщелина Кра

142

32.1

354.2

Кра из мифологии народа Аканы

Долина Лепрекон

Долина

328

10.4

10.2

Маленький человечек Лепрекон — персонаж ирландского фольклора

Долина Спрайт

305

14.9

340

Дух воды Спрайт с кельтской мифологии

Абаны

Кратер

20

15.5

251.3

Абаны — духи воды в персидской мифологии

Агапэ

34

46.9

336.5

Персонаж Агапэ (Агапэ — др.-греч. ἀγάπη — Любовь) из поэмы Эдмунда Спенсера«Королева фей»

Атаксак

22

53.1

224.3

Богиня Атаксак из эскимосской мифологии

Берилюна

29

22.5

327.9

Фея из пьесы Мориса Метерлинка «Синяя птица»

Бефана

21

17

31.9

Бефана — мифологический персонаж из итальянского фольклора

Домовой

71

71.5

339.7

Домовой — дух, покровитель дома из славянской мифологии

Дядек

22

12

251.1

Дух, похожий на домового в чешском фольклоре

Дяйвес

20

22.3

23

Дяйвес Валдитойос — богиня из литовской мифологии

Гвин

34

77.5

22.5

Гвин ап Нудд — король потустороннего мира в ирландском фольклоре

Гуон

40

37.8

33.7

Гуон Бордосский — персонаж французского эпоса

Йангоор

78

68.7

279.7

Добрый дух, приносящий дневной свет в австралийской мифологии

Лайка

30

21.3

44.4

Добрый дух из мифологии инков

Маб

34

38.8

352.2

Королева Маб из одноимённой поэмы английского писателя Перси Биши Шелли

Мелюзина

50

52.9

8.9

Мелюзина — фея, дух свежей воды в французском эпосе

Уна (Oonagh)

39

21.9

244.4

Королева эльфов в ирландском фольклоре

Рима

41

18.3

260.8

Юная девушка из романа Уильяма Генри Хадсона «Зелёные поместья»

Финварра (Finvara)

31

15.8

19

Король эльфов в ирландском фольклоре

Источник энергии геологической активности Ариэля остается непонятен, так как приливные взаимодействия с другими небесными телами отсутствуют.

Ариэль является самым светлым среди спутников Урана. На его поверхности можно увидеть перемены отражательной способности: отражательная способность понижается с 53 % под углом фазы 0 ° (геометрическое альбедо) до 35 % под углом фазы, равном примерно 1 °.Альбедо Бонда на Ариэле самое высокое среди спутников Урана и составляет 23 %. Поверхность Ариэля вообще нейтральна в цвете. Также может присутствовать асимметрия между ведущим и ведомым полушариями, причём ведомое полушарие кажется более красным чем ведущее на 2 %. Поверхность Ариэля вообще не демонстрирует взаимосвязей между альбедо и геологией с одной стороны и более красным цветом на другой стороне. Например, у каньонов такой же цвет, как и на кратерированном ландшафте. Однако, более яркий выпавший осадок вокруг некоторых новых кратеров имеет более синий цвет. Кроме того на поверхности имеется несколько боле синих пятен, которые не соответствуют никаким известным поверхностным характеристикам.

Наблюдаемая поверхность Ариэля может быть разделена на три типа местности: кратерированная местность, рельефная местность и равнины. Характерными чертами поверхности являются ударные кратеры, каньоны, обрывы со сдвигами, горные хребты и котловинами.

На южном полюсе Ариэля расположен один из основных типов местности — сильно кратерированная область, которая является старейшей и географически обширной областью на спутнике. Область испещрена сетью обрывов, каньонов (грабенов) и узких горных хребтов,в основном расположенных в центре южного полюса Ариэля. Каньоны, известные как чашматы, вероятно, представляют собой грабен, сформированный пространственными разломами в результате глобального растяжения (экстензии) коры, которое было вызвано замораживанием воды (или водного аммиака) во внутренней структуре спутника. Каньоны в основном направлены от центра южного полюса на восток или северо-восток и составляют 15-50 км в ширину. Дно многих каньонов выпукло и возвышается на 1-2 км. Иногда дно отделено от стен каньона канавками (желобами) около 1 км в ширину. У самого широкого грабена есть углубления, простирающиеся вдоль гребней их выпуклого дна, которые называются «Vallis». Самый длинный каньон Ариэля — Качина Чашма, протяженность которого составляет более 620 км (Качина уходит вглубь терминатора, поэтому с помощью изображений «Вояджера-2» нельзя точно определить длину).

Другим основным типом ландшафта является рельефная местность, состоящая из полос горных хребтов и впадин объемом в сотни километров. Из-за граничащей кратерированной местности, данный тип ландшафта представляет собой область со множеством углов. Внутри каждой группы хребтов (шириной от 25 до 70 километров) отдельные гребни и впадины достигают длиной до 200 километров и располагаются от 10 до 35 километров друг от друга. Рельефная местность часто продолжается каньонами и, вероятно, эти каньоны могут быть видоизменёнными вследствие различной реакции коры или экстенсионального воздействия (например, разрушения в результате разломов хрупкой коры) грабенами.

Самым молодым типом ландшафта, обнаруженного на Ариэле, являются равнины: относительно низменные гладкие области, которые (судя по разлячным уровням кратеров) сформировались за длительный период времени. Равнины располагаются на дне каньонов и в нескольких неравномерных низинах на промежутках кратерированных областей. В последнем случае, они отделены от кратерированных областей резкими границами, которые, в некоторых случаях, похожи на доли. Скорее всего, образование равнин произошло благодаря вулканическим процессам: геометрия кратера на них напоминает щитовидные вулканы на Земле, а различные топографические края дают возможность предположить, что извергнувшаяся жидкость была очень вязкой, возможно состоящей из переохлажденной воды/аммиачного раствора с возможным содержанием твёрдых охлаждённых вулканических пород. Толщина этого гипотетического потока криолавы по оценкам составляет 1-3 километра. Поэтому каньоны, вероятно, были сформированы в период эндогенных процессов на Ариэле.

Ариэль, кажется, довольно равномерно покрыт кратерами по сравнению с другими спутниками Урана, а относительная малочисленность крупных кратеров даёт основание предположить, что формирование его поверхности не совпадает со временем формирования Солнечной системы, а это значит, что та поверхность Ариэля, которую мы можем наблюдать в данный момент, была воссоздана в какой-то из периодов его истории. Прошедшую геологическую деятельность Ариэля, как полагают, стимулировало приливное ускорение в тот период, когда его орбита имела больший эксцентриситет, чем в настоящее время. Большой кратер Йангоор, наблюдаемый на Ариэле, составляет только 78 км в поперечнике и демонстрирует признаки последующей деформации. У всех больших кратеров на Ариэле имеется плоское дно и центральный пик, и лишь немногие из кратеров окружены светлыми залежами извержений. Многие кратеры многоугольные, что указывает на их деформацию под влиянием существующей ранее структуры коры. В кратерированных областях имеются некоторые большие (приблизительно 100 км в диаметре) светлые пятна, которые могут быть размыты ударными кратерами. Если это так, они были бы подобны палимпсестам на спутнике Юпитера Ганимеде. Предполагается, что круглая впадина 245 км в диаметре, расположенная на 10 ° ю. ш. 30 ° в. д., является большой, сильно ухудшенной областью ударного воздействия.

Loading

Календарь

«  Июнь 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Архив записей

Друзья сайта

  • Заказать курсовую работу!
  • Выполнение любых чертежей
  • Новый фриланс 24