IO (לוויין): מאפיינים, הרכב, מסלול, תנועה, מבנה - ארטה - 2025

איו הוא חלק מארבעת הלוויינים הגליליים (איו, אירופה, גאנימדה, קליסטו) ששמו נקרא כך מכיוון שהם התגלו בשנת 1610 על ידי גלילאו גליליי באמצעות טלסקופ בסיסי שהוא בנה בעצמו.

זהו השלישי בגודלו מבין הלוויינים הגליליים ו מתוך 75 הלוויינים הנותרים של צדק. לפי רדיוס מסלול הוא הלוויין החמישי וראשון הגליליים. שמו מקורו במיתולוגיה היוונית, בה איו הייתה אחת הנערות הרבות עמן התאהב האל זאוס, המכונה גם יופיטר במיתולוגיה הרומית.

איור 1. איו הוא חלק מארבעת הלוויינים שהתגלו על ידי גלילאו גליליי בשנת 1610 ומהארבעה הוא הקרוב ביותר לכוכב הלכת. (פקודות וויקימדיה).

האי הוא שליש מקוטר כדור הארץ וכגודל הלוויין שלנו הירח. בהשוואה לשאר הלוויינים במערכת השמש, Io מדורג במקום החמישי בגודלו, לפניו ירח.

על פני השטח של Io רכסי הרים הבולטים מן המישורים העצומים. לא נצפו מכתשי השפעה, מה שמעיד שהם נמחקו בגלל פעילותם הגאולוגית והוולקנית הגדולה שנחשבה לגדולה מכולם במערכת השמש. הרי הגעש שלו מייצרים עננים של תרכובות גופרית המתנשאות 500 ק"מ מעל פני השטח שלה.

על פני השטח שלו ישנם מאות הרים, חלקם גבוהים יותר מהר הר אוורסט, שנוצרו בגלל הגעש העז של הלוויין.

גילויו של Io בשנת 1610 ושאר הלוויינים הגליליים שינה את נקודת המבט של מיקומנו ביקום, מכיוון שבאותה עת נחשבנו כמרכז הכל.

על ידי גילוי "עולמות אחרים", כפי שכינה גלילאו את הלוויינים שסבבו סביב צדק, הרעיון, שהוצע על ידי קופרניקוס, שהכוכב שלנו סובב סביב השמש הפך להיות בר-ביצוע ומישים יותר.

בזכות Io, המדידה הראשונה של מהירות האור נעשתה על ידי האסטרונום הדני אולה כריסטנסן רומר בשנת 1676. הוא הבין שמשך ליקוי החמה של Io על ידי צדק היה 22 דקות יותר קצר כאשר כדור הארץ היה קרוב יותר לצדק מאשר כשהיא הייתה בנקודה הרחוקה ביותר.

זה היה הזמן שלקח לאור לנסוע בקוטר המסלול של כדור הארץ, משם העריך רומר 225,000 קמ"ש למהירות האור, 25% פחות מהערך המקובל כיום.

מאפיינים כלליים של Io

עד שמשימת וויאג'ר התקרבה למערכת היוביאנית היא מצאה שמונה הרי געש מתפרצים ב- Io, ומשימת גלילאו, למרות שלא הייתה מסוגלת להתקרב יותר מדי ללוויין, העלתה תמונות ברזולוציה מעולות של הרי הגעש. לא פחות ממאה הרי געש מתפרצים גילו בדיקה זו.

איור 2. איור 2. משטח ה- Io המציג את המישורים הנרחבים והרי הגעש השופעים, בצבעים אמיתיים שצולמו על ידי החללית גלילאו. מקור: נאס"א.

המאפיינים הפיזיים העיקריים של Io הם:

הקוטר שלו הוא 3,643.2 ק"מ.

-מסה: 8.94 x 10 ²² ק"ג.

צפיפות ממוצעת 3.55 גרם / ס"מ ³ .

-טמפרטורת פני השטח: (ºC): -143 עד -168

-האצת הכובד על פני השטח שלה היא 1.81 מ '/ ש' ² או 0.185 גרם.

משך הסיבוב: 1 ד 18h 27.6m

-תקופת מעבר: 1d 18h ​​27.6m

אטמוספרה המורכבת מ 100% דו תחמוצת הגופרית (SO2).

סיכום המאפיינים העיקריים של Io

הרכב

המאפיין הבולט ביותר של Io הוא צבעו הצהוב, אשר נובע מהגופרית המופקדת על פני השטח הוולקניים בעיקרו. מסיבה זו, על אף שההשפעות הנגרמות על ידי מטאוריטים אותם מושך יופיטר הענק תכופות, הן נמחקות במהירות.

יש חשש כי בזלת נמצאת בשפע בלוויין, כתמיד, בצבע צהוב על ידי גופרית.

סיליקטים מותכים שופעים במעטפת (ראה להלן לפרטים על המבנה הפנימי) ואילו הקרום מורכב מגופרית קפואה דו תחמוצתית.

Io הוא הלוויין הצפוף ביותר במערכת השמש (3.53 גרם / סמ"ק) והוא דומה לכוכבי לכת סלעיים. סלע הסיליקט של המעטפת מקיף ליבה של גופרת ברזל מותכת.

לבסוף, האווירה של Io מורכבת כמעט 100% מדו תחמוצת הגופרית.

אַטמוֹספֵרָה

ניתוחים ספקטרליים חושפים אווירה דקה של דו תחמוצת הגופרית. למרות שמאות הרי געש פעילים מפרישים טון גזים בשנייה, הלוויין לא יכול לשמור עליהם בגלל כוח הכבידה הנמוך וגם מהירות המילוט של הלוויין אינה גבוהה במיוחד.

בנוסף, אטומים מיוננים שעוזבים את סביבתו של איו נלכדים על ידי השדה המגנטי של צדק, ויוצרים מעין סופגנייה על מסלולו. יוני הגופרית הללו הם אלו שמעניקים את הלוויין הזעיר והסביבה אמלטאה, שהמסלול שלו מתחת לזה של איו, הצבע האדמדם.

הלחץ של האטמוספרה הדק והרזה נמוך מאוד וטמפרטורתו נמוכה מ- -140 מעלות צלזיוס.

פני השטח של Io עוינים לבני אדם, בשל הטמפרטורות הנמוכות שלו, האטמוספרה הרעילה שלו והקרינה העצומה, שכן הלוויין נמצא בתוך חגורות הקרינה של צדק.

האווירה של איו דוהה ומתלקחת

בשל התנועה המסלולית של Io יש זמן בו הלוויין מפסיק לקבל את אור השמש, מכיוון שיופיטר ליקוי אותו. תקופה זו נמשכת שעתיים וכצפוי הטמפרטורה יורדת.

אכן, כאשר Io פונה אל השמש הטמפרטורה שלו היא -143 מעלות צלזיוס, אך כאשר הוא מצטבר על ידי יופיטר הענק הטמפרטורה שלו יכולה לרדת ל -168 מעלות צלזיוס.

במהלך ליקוי החמה מתאהרת האטמוספירה הדקה של הלוויין על פני השטח ויוצרת קרח דו-חמצני בגופרית ונעלמת לחלוטין.

ואז, כאשר הליקוי מסתיים והטמפרטורה מתחילה לעלות, דו-חמצני הגופרית המרוכז מתאדה והאווירה הדקה של איו חוזרת. זו המסקנה אליה הגיע בשנת 2016 צוות נאס"א.

לפיכך, האטמוספירה של Io לא נוצרת על ידי גזים מ הרי געש, אלא על ידי סובלימציה של קרח על פני השטח שלו.

תנועת תרגום

Io עושה מהפכה שלמה סביב צדק במהלך 1.7 ימי כדור הארץ, וכל סיבוב של הלוויין מוחלף על ידי כוכב הלכת המארח שלו, למשך שעתיים.

בגלל כוח הגאות העצום, מסלול ה- Io צריך להיות מעגלי, אולם זה לא המקרה בגלל האינטראקציה עם הירחים הגליליים האחרים, איתם הם נמצאים בתהודה מסלולית.

כשאו פונה 4, אירופה הופכת ל -2 וגנימד 1. ניתן לראות את התופעה המוזרה בהנפשה הבאה:

תרשים 3. תהודה מסלולית של Io ולווייני אחותה: Ganymede ואירופה. מקור: Wikimedia Commons.

אינטראקציה זו גורמת למסלול הלוויין אקסצנטריות מסוימת, המחושבת ב- 0.0041.

הרדיוס האורביטאלי הקטן ביותר (פריאסטרום או perihelion) של Io הוא 420,000 ק"מ, ואילו הרדיוס המסלול הגדול ביותר (apoaster או aphelion) הוא 423,400 ק"מ, ונותן רדיוס מסלול ממוצע של 421,600 ק"מ.

מישור המסלול נוטה ביחס למישור האורביטאלי בכדור הארץ ב- 40 מעלות.

איו נחשב ללוויין הקרוב ביותר לצדק, אך במציאות ישנם ארבעה לוויינים נוספים מתחת למסלולו, גם אם קטנים מאוד.

למעשה Io גדול פי 23 מהגדול מבין הלוויינים הקטנים הללו, שהם ככל הנראה מטאוריטים שנלכדו בכובד כוחו של צדק.

שמות הירחים הזעירים, לפי סדר קרבה לכוכב הלכת המארח שלהם הם: מטיס, אדרסטאה, אמלטאה ותבה.

אחרי מסלולו של איו, הלוויין הבא הוא גלילי: אירופה.

למרות היותה קרובה מאוד ל- Io, אירופה שונה לחלוטין בהרכב ובמבנה שלה. זה האמין שזה כך מכיוון שההבדל הקטן ברדיוס המסלול (249 אלף ק"מ) הופך את כוח הגאות לשפל באירופה באופן משמעותי פחות.

מסלול ה- Io והמגנטוספרה של יופיטר

הרי געש על איו מפוצצים אטומי גופרית מיוננים לחלל שנלכדים בשדה המגנטי של צדק, ויוצרים סופגניית מוליך פלזמה התואמת למסלול הלוויין.

זהו השדה המגנטי של צדק עצמו הנושא את החומר המוננן מהאטמוספרה הדקה של איו.

התופעה יוצרת זרם של 3 מיליון אמפר שמעצים את השדה המגנטי החזק כבר של צדק ליותר מכפול מהערך שהיה לו אם לא היה Io.

תנועה סיבובית

תקופת הסיבוב סביב צירו שלו חופפת את תקופת המסלול של הלוויין, הנגרמת מכוח הגאות והשפל שמפעיל יופיטר על Io, שערכו הוא יום אחד, 18 שעות ו 27.6 שניות.

הנטייה של ציר הסיבוב אפסי.

מבנה פנימי

מכיוון שצפיפותו הממוצעת היא 3.5 גרם / ס"מ ^3, ניתן להסיק כי המבנה הפנימי של הלוויין סלעי. ניתוח ספקטרלי של Io אינו מגלה את נוכחותם של מים, לכן קיומו של קרח אינו סביר.

על פי חישובים המבוססים על הנתונים שנאספו, על פי ההערכה שללוויין יש ליבת ברזל קטנה או ברזל מעורבבת בגופרית.

אחריו מגיע מעטפת סלע עמוקה, מותכת חלקית, וקרום דק וסלעי.

פני השטח כוללים צבעי פיצה גרועה: אדום, צהוב בהיר, חום וכתום.

במקור, נחשב הקרום כגופרית, אך מדידות אינפרא אדום מגלות כי הרי געש מתפרצים לבה במהירות 1500 מעלות צלזיוס, מה שמעיד שהוא אינו מורכב רק מגופרית (הרתחת לגובה של 550 מעלות צלזיוס), יש גם סלע מותך.

עדות נוספת לנוכחותו של סלע היא קיומם של כמה הרים בגבהים המשכפלים את הר אוורסט. לגופרית בלבד לא יהיה כוח להסביר תצורות אלה.

המבנה הפנימי של Io על פי המודלים התיאורטיים מסוכם באיור הבא:

איור 4. מבנה ה- Io. מקור: Wikimedia Commons.

גיאולוגיה של איו

הפעילות הגיאולוגית של כוכב לכת או לוויין מונעת על ידי החום שבפנים שלו. והדוגמה הטובה ביותר היא Io, הפנימי ביותר של הלוויינים הגדולים ביותר של צדק.

המסה העצומה של כוכב הלכת המארח שלה היא משיכה נהדרת למטאוריטים, כמו זה שזכר את הסנדלר-לוי 9 בשנת 1994, אולם Io לא מראה מכתשי השפעה והסיבה לכך היא שהפעילות הוולקנית העזה מוחקת אותם.

ל- Io יותר מ -150 הרי געש פעילים הפורצים אפר מספיק כדי לקבור את מכתשי ההשפעה. הגעש של Io הוא הרבה יותר אינטנסיבי מזה של כדור הארץ והוא הגדול ביותר במערכת השמש כולה.

מה שמעצים את התפרצויות הרי הגעש של האי הוא הגופרית המומסת בקסמה, שכאשר היא משחררת את הלחץ שלה מניע את המאגמה, זורקת אפר וגז לגובה 500 מטר.

האפר חוזר אל פני הלוויין, ומייצר שכבות של פסולת סביב הרי הגעש.

אזורים לבנוניים נצפים על פני Io בגלל דו תחמוצת הגופרית הקפואה. בסדקי התקלות זורם הלבה המותכת ומתפוצץ כלפי מעלה.

איור 5. רצף שצילם החללית החדשה 'אופקים', מראה הר געש המתפרץ על פני Io. מקור: נאס"א.

מאיפה האנרגיה של איו מגיעה?

כאשר Io הוא קצת יותר גדול מהירח, שהוא קר ומת מת מבחינה גיאולוגית, אתה תוהה מהיכן מגיע האנרגיה של הלוויין Jovian הקטן הזה.

זה לא יכול להיות החום הנותר של היווצרות, מכיוון שהאיו אינו מספיק גדול בכדי לשמור עליו. זה גם לא התפרקות רדיואקטיבית של פניםו, שכן למעשה האנרגיה שמתפוגגת על ידי הרי הגעש שלה משלשלת בקלות את חום הקרינה שגוף בגודל כזה נובע.

מקור האנרגיה של איו הוא כוח הגאות והשפל, בגלל כוח המשיכה העצום של צדק ובשל קרבתו אליו.

כוח זה הוא כה גדול עד שמשטח הלוויין עולה ויורד 100 מ '. החיכוך בין הסלעים הוא זה שמייצר חום עצום זה, בוודאי גדול בהרבה מזה של כוחות הגאות והשפל היבשתיים, אשר בקושי מזיזים את פני השטח המוצקים של היבשות בכמה סנטימטרים.

החיכוך העצום שנגרם על ידי כוח הגאות הגאות של ה- Io גורם לחימום מספיק שנוצר כדי להמיס את השכבות העמוקות. דו-תחמוצת הגופרית מתאדה, ומייצרת לחץ מספיק כדי שהמאגמה שנפלטה על ידי הרי הגעש להתקרר ולכסות את פני השטח.

השפעת הגאות והשפל יורדת עם קוביית המרחק למרכז המשיכה, ולכן השפעה זו פחות חשובה בלוויינים הרחוקים יותר מיופיטר, שם נשלטת הגיאולוגיה על ידי השפעות מטאוריטים.

הפניות

1. 20 דקות. (2016) התבוננות בליקוי חמה ב- Io חושפת את סודותיה. התאושש מ: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) אסטרונומיה: נקודת מבט פיזית. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג '.
3. זרעים ובקמן. (2011). מערכת השמש. לימוד Cengage.
4. ויקיפדיה. איו (לוויין). התאושש מ: es. wikipedia.com
5. ויקיפדיה. לווייני צדק. התאושש מ: es. wikipedia.com
6. ויקיפדיה. לוויין גלילי. התאושש מ: wikipedia.com