Открыть главное меню
Сравнительные размеры Урана и шести его самых больших спутников. Слева направо: Пак, Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.

Спутники Урана — естественные спутники планеты Уран. По состоянию на начало 2013 года известно 27 спутников[1]. Все они получили названия в честь персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Первые два спутника — Титанию и Оберон — открыл Уильям Гершель в 1787 году. Ещё два шарообразных спутника (Ариэль и Умбриэль) обнаружил в 1851 году Уильям Лассел. В 1948 году Джерард Койпер открыл Миранду. Остальные спутники были открыты после 1985 года, во время миссии «Вояджера-2» или с помощью сильных наземных телескопов.

ОткрытиеПравить

Два первых известных спутника, Титания и Оберон, были обнаружены сэром Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Позднее Гершель считал, что обнаружил шесть спутников, и, возможно, даже кольцо (см. ниже). В течение почти 50 лет инструмент Гершеля был единственным, в который можно было различить спутники Урана[2]. В 1840-е гг. более совершенные инструменты наблюдений и благоприятное положение Урана позволили время от времени наблюдать другие спутники, помимо Титании и Оберона. В 1851 году Уильям Лассел обнаружил два следующих спутника — Ариэль и Умбриэль[3].

Единой системы обозначения спутников Урана римскими цифрами долго не было. В публикациях фигурировали и обозначения Гершеля (где Титания и Оберон — Уран II и IV), и Лассела (где они иногда — I и II)[4]. После того как было подтверждено существование Умбриэля и Ариэля, Лассел пронумеровал спутники от I до IV в порядке удаления. С тех пор нумерация не менялась[5]. В 1852 году сын Уильяма Гершеля — Джон Гершель — дал названия четырём известным тогда спутникам.

В течение почти столетия никаких новых открытий спутников Урана сделано не было. В 1948 г. Джерард Койпер обнаружил наименьший из пяти крупнейших, сферических спутников — Миранду. Несколько десятилетий спустя, в январе 1986, космический зонд «Вояджер-2» открыл 10 внутренних спутников. «Вояджером» наблюдался ещё один спутник — Пердита, но тогда он не был опознан как спутник. Пердиту «повторно» открыли в 2001 году при изучении старых фотографий с «Вояджера-2».

Уран был единственной планетой-гигантом, у которой не было известно нерегулярных спутников, но с 1997 года наземными наблюдениями было обнаружено девять отдалённых нерегулярных спутников. Ещё два маленьких внутренних спутника, Купидон и Маб, были открыты в 2003 году с использованием космического телескопа «Хаббл». Последний из обнаруженных на 2008 год спутников Урана — Маргарита — был открыт в 2003 году[6].

В 2016 году исследователями университета Айдахо была опубликована статья, в которой высказывалось предположение о существовании ещё двух маленьких спутников, выступающих «пастухами» колец α и β. Такие спутники должны находиться на орбите примерно в 100 км от кольца и иметь радиус 2-7 км, что делает их недоступными для обнаружения с Земли[7][8].

Мнимые спутникиПравить

После открытия Гершелем Титании и Оберона (11 января 1787 г.) он полагал, что наблюдал ещё 4 спутника: два — 18 января и 9 февраля 1790 г. и ещё два — 28 февраля и 26 марта 1794 года. Таким образом, много последующих десятилетий считалось, что у Урана 6 спутников, хотя существование 4 из них не подтвердил ни один астроном. Наблюдения Лассела в 1851 г., когда он обнаружил Ариэль и Умбриэль, не подтвердили наблюдения Гершеля; Ариэль и Умбриэль, которые Гершель, конечно же, должен был видеть, если он видел спутники около Титании и Оберона, не соответствовали ни одному из дополнительных спутников, замеченных Гершелем, по орбитальным характеристикам. Поэтому пришли к выводу, что 4 спутника, замеченных Гершелем помимо двух, были иллюзорными — вероятно, результатом ошибочной идентификации звёзд около Урана как спутников, и открытие Ариэля и Умбриэля было признано за Ласселом[9]. Как считалось, у четырёх мнимых спутников Гершеля были следующие сидерические периоды: 5,89 дней (ближе к Урану, чем Титания), 10,96 дней (между Титанием и Обероном), 38,08 и 107,69 дней (дальше Оберона)[10].

НазванияПравить

Основная статья: Названия спутников

Первые два спутника Урана, открытые в 1787 г., были названы лишь в 1852 — через год после обнаружения двух следующих. Их наименованием занялся Джон Гершель, сын первооткрывателя Урана. Он решил не брать названия для спутников из греческой мифологии, назвав их в честь духов из английской литературы: царя и царицы фей и эльфов Оберона и Титании из пьесы «Сон в летнюю ночь» Уильяма Шекспира и сильфов Ариэля и Умбриэль из «Похищения локона» Александра Поупа (Ариэль — также ещё и эльф из Шекспировской «Бури»). Причины такого выбора, по-видимому, кроются в том, что Уран, как бог неба и воздуха, сопровождается духами воздуха[11]. Имена следующих спутников Урана давали уже не в честь духов воздуха (продолжением этой традиции стали только Пак и Маб), а в честь персонажей шекспировской «Бури». В 1949 г. пятый спутник, Миранда, был назван его первооткрывателем Джерардом Койпером в честь персонажа из этой пьесы.

Международным астрономическим союзом принято соглашение называть спутники Урана в честь персонажей пьес Шекспира и поэмы Поупа «Похищение локона» (сейчас лишь Ариэль, Умбриэль и Белинда имеют имена из последней поэмы; все остальные — из Шекспира). Сначала наиболее удалённые от планеты спутники называли в честь персонажей «Бури», но эта традиция прекратилась с наименованием Маргариты, имя которой было взято из пьесы «Много шума из ничего»[12].

 
Сравнение масс спутников Урана. Доля массы спутника в их суммарной массе варьирует от 0,7 % для Миранды до более 40 % для Титании. Масса всех остальных спутников вместе составляет 0,1 % и едва различима на этой диаграмме.

С названиями некоторых спутников Урана совпадают названия некоторых астероидов: (171) Офелия, (218) Бианка, (593) Титания, (666) Дездемона, (763) Купидон, (900) Розалинда и (2758) Корделия.

Особенности и группыПравить

Спутники Урана можно разделить на три группы: тринадцать внутренних, пять крупных и девять нерегулярных спутников.

Внутренние спутникиПравить

 
Схема лун и колец Урана

На 2013 год известно 13 внутренних спутников Урана[1]. Это небольшие тёмные объекты, сходные характеристиками и происхождением с кольцами планеты. Их орбиты лежат внутри орбиты Миранды. Все внутренние спутники тесно связаны с кольцами Урана, которые, возможно, возникли вследствие распада одного или нескольких маленьких внутренних спутников. Два ближайших к планете спутника (Корделия и Офелия) служат «пастухами» кольца ε, а небольшой спутник Маб, возможно, — источник наиболее удалённого кольца μ. Пак, орбита которого расположена между Пердитой и Мабом, возможно, представляет собой нечто вроде переходного объекта между внутренними спутниками и крупными спутниками Урана.

Все внутренние спутники — тёмные объекты; их геометрическое альбедо не превышает 10 %. Они состоят из водяного льда с примесью тёмного материала — возможно, преобразованной радиацией органики. Небольшие внутренние спутники постоянно возмущают орбиты друг друга. Система является хаотичной и, по-видимому, нестабильной.

Расчёты показывают, что внутренние спутники в результате таких возмущений могут выходить на пересекающиеся орбиты и сталкиваться. Дездемона может столкнуться с Крессидой или Джульеттой в последующие 100 миллионов лет[13].

Крупные спутникиПравить

Пять крупных спутников достаточно массивны, чтобы гидростатическое равновесие придало им шарообразную форму. На четырёх из них замечены признаки внутренней и внешней активности, такие, как формирование каньонов и предполагаемый вулканизм. Наибольший из этих пяти, Титания, имеет 1578 км в диаметре. Это восьмой по величине спутник в Солнечной Системе. Она в 20 раз менее массивна, чем земная Луна.

Система спутников Урана наименее массивная среди систем спутников планет-гигантов; совокупная масса всех 5 крупнейших спутников Урана не составит и половины от массы Тритона, седьмого крупнейшего спутника Солнечной системы (масса Тритона составляет около 2,14⋅1022 кг[14], тогда как совокупная масса спутников Урана составляет около 1⋅1022 кг. Крупнейший из спутников, Титания, обладает радиусом в 788,9 км, что меньше радиуса земной Луны, но немного больше, чем у Реи, второго из крупных спутников Сатурна, что делает Титанию восьмым по размеру спутником в Солнечной системе. Уран приблизительно в 10000 раз массивнее, чем его спутники (масса Урана — 8,681⋅1025 кг, масса четырёх самых крупных спутников — 8,82⋅1021 кг[15], массой остальных спутников можно пренебречь).

Среди спутников Урана выделяются пять самых крупных: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. По диаметру они различаются от 472 км (Миранда) до 1578 км (Титания). Все крупные спутники Урана — относительно тёмные объекты: их геометрическое альбедо меняется в диапазоне 30—50 %, а альбедо Бонда — 10—23 %. Самый тёмный из этих спутников — Умбриэль, а самый яркий — Ариэль. Массы спутников составляют от 6,7⋅1019 кг (Миранда) до 3,5⋅1021 кг (Титания). Для сравнения, масса земной Луны — 7,5⋅1022 кг.

Крупнейшие спутники Урана, как полагают, сформировались в аккреционном диске, который существовал вокруг Урана в течение некоторого времени после того, как он сформировался, или возник в результате столкновения Урана с другим небесным телом в ранний период его истории[16].

 
Сравнительные размеры и яркость пяти самых крупных спутников Урана. Слева направо: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.

Все крупные спутники Урана состоят из смеси примерно равных количеств льда и камня, за исключением Миранды, состоящей преимущественно изо льда. Составляющими льда могут быть аммиак и углекислый газ.

Их поверхность испещрена кратерами, но все они (за исключением Умбриэля) демонстрируют признаки «обновления» поверхности, выражающиеся в образовании каньонов и, в случае Миранды, яйцевидных, похожих на гоночные треки структур, называемыми коронами. За образование «корон», как считают, ответственны резкие поднятия диапиров[17]. Поверхность Ариэля, возможно, самая молодая, с наименьшим количеством кратеров. Поверхность Умбриэля же выглядит самой старой.

Имевшие место в прошлом резонансы 3:1 между Мирандой и Умбриэлем и 4:1 между Ариэлем и Титанией, как считают, ответственны за нагрев, который вызвал существенную эндогенную активность на Миранде и Ариэле[18][19]. К такому выводу приводит высокое наклонение орбиты Миранды, странное для столь близкого к планете тела[20][21]. Крупнейшие спутники Урана состоят из каменного ядра и ледяной оболочки. Титания и Оберон могут иметь океан из жидкой воды на границе ядра и мантии.

Нерегулярные спутникиПравить

Нерегулярные спутники Урана имеют эллиптические и сильно наклонённые (в большинстве своём ретроградные) орбиты на большом расстоянии от планеты.

Параметры спутников УранаПравить

Цвета в таблице

Внутренние спутники
 

Крупные спутники
 

Нерегулярные спутники с ретроградным вращением

Нерегулярные спутники с прямым вращением

Ранжированы по степени удалённости от планеты, крупнейшие выделены, знак вопроса отражает приблизительность цифры.

Параметры спутников Урана[22]
Номер Название (сфероидальные спутники выделены жирным шрифтом) Средний диаметр (км) Масса (кг) Большая полуось (км) Орбиталь­ный период (в днях) Наклон орбиты к экватору, градусы Дата откры­тия Фото
1 Уран VI Корделия 42 ± 6 5,0⋅1016? 49 751 0,335034 0,08479 1986
2 Уран VII Офелия 46 ± 8 5,1⋅1016? 53 764 0,376400 0,1036 1986
3 Уран VIII Бианка 54 ± 4 9,2⋅1016? 59 165 0,434579 0,193 1986
4 Уран IX Крессида 82 ± 4 3,4⋅1017? 61 766 0,463570 0,006 1986
5 Уран X Дездемона 68 ± 8 2,3⋅1017? 62 658 0,473650 0,11125 1986
6 Уран XI Джульетта 106 ± 8 8,2⋅1017? 64 360 0,493065 0,065 1986
7 Уран XII Порция 140 ± 8 1,7⋅1018? 66 097 0,513196 0,059 1986
8 Уран XIII Розалинда 72 ± 12 2,5⋅1017? 69 927 0,558460 0,279 1986
9 Уран XXVII Купидон ~ 18 3,8⋅1015? 74 800 0,618 0,1 2003
10 Уран XIV Белинда 90 ± 16 4,9⋅1017? 75 255 0,623527 0,031 1986
11 Уран XXV Пердита 30 ± 6 1,8⋅1016? 76 420 0,638 0,0 1986
12 Уран XV Пак 162 ± 4 2,9⋅1018? 86 004 0,761833 0,3192 1985
13 Уран XXVI Маб ~ 25 1,0⋅1016? 97 734 0,923 0,1335 2003
14 Уран V Миранда 471,6 ± 1,4 (6,6 ± 0,7)⋅1019 129 390 1,413479 4,232 1948
15 Уран I Ариэль 1157,8 ± 1,2 (1,35 ± 0,12)⋅1021 191 020 2,520379 0,260 1851
16 Уран II Умбриэль 1169,4 ± 5,6 (1,17 ± 0,13)⋅1021 266 300 4,144177 0,205 1851
17 Уран III Титания 1577,8 ± 3,6 (3,53 ± 0,09)⋅1021 435 910 8,705872 0,340 1787
18 Уран IV Оберон 1522,8 ± 5,2 (3,01 ± 0,07)⋅1021 583 520 13,463239 0,058 1787
19 Уран XXII Франциско ~ 22 1,3⋅1015? 4 276 000 −267,12** 147,459 2001
20 Уран XVI Калибан ~ 98 7,3⋅1017? 7 231 000 −579,39** 139,885 1997
21 Уран XX Стефано ~ 20 6⋅1015? 8 004 000 −677,48** 141,873 1999
22 Уран XXI Тринкуло ~ 10 7,5⋅1014? 8 504 000 −748,83** 166,252 2001
23 Уран XVII Сикоракса ~ 190 5,4⋅1018? 12 179 000 −1285,62** 152,456 1997
24 Уран XXIII Маргарита ~ 11 1,3⋅1015? 14 345 000 +1654,32 51,455 2003
25 Уран XVIII Просперо ~ 30 2,1⋅1016? 16 256 000 −1962,95** 146,017 1999
26 Уран XIX Сетебос ~ 30 2,1⋅1016? 17 418 000 −2196,35** 145,883 1999
27 Уран XXIV Фердинанд ~ 12 1,3⋅1015? 20 901 000 −2805,51** 167,346 2001

ПримечанияПравить

  1. 1 2 Sheppard, Scott S. The Giant Planet Satellite and Moon Page. Departament of Terrestrial Magnetism at Carniege Institution for science (4 января 2013). Дата обращения 1 марта 2013. Архивировано 9 марта 2013 года.
  2. Herschel, John. On the Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1834. — Vol. 3, no. 5. — P. 35—36. — Bibcode1834MNRAS...3Q..35H.
  3. Lassell W. On the interior satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1851. — Vol. 12. — P. 15—17. — Bibcode1851MNRAS..12...15L.
  4. Lassell, W. Observations of Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1848. — Vol. 8, no. 3. — P. 43—44. — Bibcode1848MNRAS...8...43..
  5. Lassell, W. Letter from William Lassell, Esq., to the Editor (англ.) // Astronomical Journal : journal. — 1851. — Vol. 2, no. 33. — P. 70. — DOI:10.1086/100198. — Bibcode1851AJ......2...70L.
  6. Green, Daniel W. E. IAUC 8217: S/2003 U 3; 157P; AG Dra. IAU Circular (9 октября 2003). Дата обращения 21 декабря 2008. Архивировано 9 марта 2013 года.
  7. Uranus May Have Two Undiscovered Moons. NASA/JPL. Дата обращения 17 января 2019.
  8. R. O. Chancia, M. M. Hedman. Are There Moonlets Near the Uranian α and β Rings? (англ.) // The Astronomical Journal. — IOP Publishing[убрать шаблон], 2016. — Vol. 152, iss. 6. — P. 211. — ISSN 1538-3881. — DOI:10.3847/0004-6256/152/6/211.
  9. Denning W.F. The centenary of the discovery of Uranus (неопр.) // Scientific American Supplement. — 1881. — 22 October (№ 303). Архивировано 12 января 2009 года.
  10. Hughes D. W. The Historical Unravelling of the Diameters of the First Four Asteroids (англ.) // R.A.S. Quarterly Journal : journal. — 1994. — Vol. 35, no. 3. — P. 334—344. — Bibcode1994QJRAS..35..331H.
  11. Lassell, William. Beobachtungen der Uranus-Satelliten (англ.) // Astronomische Nachrichten : journal. — Wiley-VCH, 1852. — Vol. 34. — P. 325. — Bibcode1852AN.....34..325..
  12. Kuiper Gerard P. The Fifth Satellite of Uranus (англ.) // Publications of the Astronomical Society of the Pacific (англ.) : journal. — 1949. — Vol. 61, no. 360. — P. 129. — DOI:10.1086/126146. — Bibcode1949PASP...61..129K.
  13. Duncan, Martin J.; Jack J. Lissauer. Orbital Stability of the Uranian Satellite System (англ.) // Icarus[убрать шаблон]. — Elsevier, 1997. — Vol. 125, no. 1. — P. 1—12. — DOI:10.1006/icar.1996.5568. — Bibcode1997Icar..125....1D.
  14. Tyler, G.L.; Sweetnam, D.L.; Anderson, J.D. et al. Voyager radio science observations of Neptune and Triton (англ.) // Science : journal. — 1989. — Vol. 246. — P. 1466—1473. — DOI:10.1126/science.246.4936.1466. — Bibcode1989Sci...246.1466T. — PMID 17756001.
  15. Mass of four largest moons
  16. Hunt, Garry E. Atlas of Uranus. — Cambridge University Press, 1989. — P. 78—85. — ISBN 0521343232.
  17. Pappalardo, R. T.; Reynolds, S. J., Greeley, R. Extensional tilt blocks on Miranda: Evidence for an upwelling origin of Arden Corona (англ.) // Journal of Geophysical Research (англ.) : journal. — 1996. — Vol. 102, no. E6. — P. 13,369—13,380. — DOI:10.1029/97JE00802.
  18. Tittemore, W. C.; Wisdom, J. Tidal evolution of the Uranian satellites III. Evolution through the Miranda-Umbriel 3:1, Miranda-Ariel 5:3, and Ariel-Umbriel 2:1 mean-motion commensurabilities (англ.) // Icarus[убрать шаблон] : journal. — Elsevier, 1990. — Vol. 85, no. 2. — P. 394—443. — DOI:10.1016/0019-1035(90)90125-S. — Bibcode1990Icar...85..394T.
  19. Tittemore, W.C. Tidal Heating of Ariel (англ.) // Icarus[убрать шаблон]. — Elsevier, 1990. — Vol. 87. — P. 110—139. — DOI:10.1016/0019-1035(90)90024-4. — Bibcode1990Icar...87..110T.
  20. Tittemore, W. C.; Wisdom, J. Tidal Evolution of the Uranian Satellites II. An Explanation of the Anomalously High Orbital Inclination of Miranda (англ.) // Icarus[убрать шаблон] : journal. — Elsevier, 1989. — Vol. 78. — P. 63—89. — DOI:10.1016/0019-1035(89)90070-5.
  21. Malhotra, R., Dermott, S. F. The Role of Secondary Resonances in the Orbital History of Miranda (англ.) // Icarus[убрать шаблон] : journal. — Elsevier, 1990. — Vol. 85. — P. 444—480. — DOI:10.1016/0019-1035(90)90126-T.
  22. NASA/NSSDC

См. такжеПравить

СсылкиПравить