לוויינים טבעיים: מאפיינים, היווצרות, פונקציה, דוגמאות - ארטה - 2025

לוויינים טבעיים הם גופים סלעיים המקושרים לכוכבי לכת על ידי כוח הכובד. בדרך כלל הם קטנים יותר מכוכב הלכת שהם מקיפים. לוויינים טבעיים נקראים גם "ירחים" מכיוון שהירח הוא הלוויין הטבעי של כדור הארץ. נוכחותם של כוכבים אלה שכיחה למדי, מכיוון שמלבד מרקורי, ונוס וסרס, בכוכבי הלכת האחרים של מערכת השמש יש ירחים המסתובבים סביבם.

המספר הכולל של ירחים במערכת השמש אינו ידוע, כיוון שמאמינים שיש עוד רבים לגלות. עד כה תועד קיומה של 181, מכוכב הלכת שבתאי המספר הגדול ביותר: 82.

חלק מהלוויינים הטבעיים של מערכת השמש. Ganymede, ואחריו Titan, Callisto, Io, והירח הם הגדולים ביותר. לוונוס יש 0 ירחים שיש לנפטון 14. משתמש: primefac

לוויינים טבעיים אינם בעלי ירחים בתורם, עם זאת, ישנם אסטרואידים שכן, למשל (243) אידה היא אסטרואיד עם לוויין טבעי: Dactyl.

הלוויין הטבעי היחיד שנראה לעין בלתי מזוינת הוא הירח שלנו. כדי לראות את הלוויינים של יופיטר אתה זקוק לטלסקופ. גלילאו גליליי היה הראשון שגילה את ארבעת הגדולים בשנת 1610 והטביל אותם בשמות מיתולוגיים: איו, קליסטו, אירופה וגנימד.

מאז, לכל לוויין חדש שהתגלה הוקצה שם מיתולוגי, למעט אלה של אורנוס, הנקראים על שם דמויות מוויליאם שייקספיר.

אנימציה זו מציגה לוויין טבעי המקיף את כוכב הלכת האב. מקור: Wikimedia Commons. Wiki-MG **** @@@ - fr Accueil fr: Accueil

הַדְרָכָה

מקורם של לוויינים טבעיים מתקופת היווצרות מערכת השמש. ההשערה המקובלת כיום היא ההשערה הערפילית: משרידי סופרנובה נוצרה ערפילית של גז ואבק קוסמיים, שבזכות כוח הכובד אגרגרט די חומר בכדי ליצור את השמש מלכתחילה.

מרגע שנוצרה השמש, נשאר סביבו דיסק מסתובב של גז ואבק, כפי שנצפה בכוכבים צעירים, בהם הדיסקים הללו תכופים.

החומר בדיסק שעוטף את הכוכב מתעבה כשהוא מתקרר והחלקיקים המרכיבים אותו מתנגשים. עם הזמן נוצרו דמויות פלנטה, עוברים של כוכבי לכת עתידיים ובאותה אופן שיכולים להיווצר לוויינים.

באופן זה הקוסמולוגים מאמינים כי כל הגופים שמערכת השמש מכילה נוצרו, כולל השמש עצמה, כוכבי לכת, לוויינים, אסטרואידים ושביטים. תהליך הצטברות ודחיסת החומר נקרא התקרבות.

כעת נותרה השאלה כיצד כל כוכב לכת רכש לוויינים טבעיים משלו. במערכת השמש שלנו, לכוכבי הלכת הסלעיים או לכוכבי הלכת הפנימיים יש מעט לוויינים. מרקורי ונוס לא. לכדור הארץ יש רק אחד, שהוא הירח, ואילו למאדים יש שניים: פובוס ודימוס.

אבל כוכבי הלכת החיצוניים הגזים סופרים את ירחיהם בעשרות. ישנן כמה תיאוריות שמנסות להסביר זאת:

הלוויינים התנתקו מהכוכב ונשארו במסלולו

הכוכב תפס את הלוויין

-שני הכוכב והלווין יצרו מערכת מההתחלה.

תנועות לוויינים טבעיים

השוואת גודל בין כדור הארץ לירח. אפולו 17 תמונה של כדור הארץ השלם: דימוי הירח המלא של נאסאטלסקופי: גרגורי ה. ריבה

אינטראקציות כבידה בין גופים במערכת השמש מביאים לתרחישים מורכבים לתנועת לוויינים. אינטראקציות אלה משנות את המסלול ואל תנועות ידועות של תרגום וסיבוב, אחרות מתווספות, כגון ספירות.

ליבות או היסוסים של הירח הם תנועות מתנדנדות של הלוויין הנצפים מכדור הארץ. הודות לליברציות, למרות שהירח תמיד מראה את אותו הפנים לכדור הארץ, ניתן לראות אחוז נוסף קטן מהצד הלא נראה.

האינטראקציות גם משנות את מראה הלוויינים ואלה בתורם אלה של כוכב הלכת שסביבו הם מקיפים. עוד מעט ייאמר על כך בהמשך.

סוגי לוויינים טבעיים

באשר לסוגים, הלוויינים הטבעיים יכולים להיות, למשל:

לוויינים רגילים

לוויינים רגילים מסתובבים באותו כיוון כמו כוכב הלכת האם שלהם סביב השמש, כך שסביר להניח שמקורם במקביל או הם תוצאה של אירוע קטסטרופלי כלשהו שסבל כדור הארץ בזמנים מרוחקים.

לוויינים לא סדירים

הם מסתובבים כמעט תמיד בכיוון ההפוך לזה של כוכב הלכת האם (הם מתקדמים), והמסלול שלהם נוטה להיות אקסצנטריות גדולה יותר והם מרוחקים יותר, ועבורם הם נכללים בקטגוריה של לוויינים שנתפסו.

לוויינים זמניים

לרוב מדובר באסטרואידים קטנים שנלכדו על ידי כדור הארץ לזמן מה, אשר לאחר מכן ממשיכים לחדור לחלל. האמיתי של ה- RH120 הקטן משנת 2006, שאורכו כ -10 מטרים, מגיע למסלול כדור הארץ כל 20 שנה ונלכד שם, אם כי לא ייתכן שהוא הלוויין הזמני היחיד של כדור הארץ.

ישנם גם שמות אחרים עבור לוויינים טבעיים בהתאם להשפעות שיש להם על הפלנטה או לפי תצורת מסלולו.

פוּנקצִיָה

הלוויינים הטבעיים של כוכבי הלכת לא נוצרו בעלי תפקיד מסוים, בשונה מלוויינים מלאכותיים. הם קיימים עקב אינטראקציות מרובות מסוג גרביטציה ותהליכים פיזיים אחרים שעדיין לא ידועים בחלקם.

מַסלוּל

עם זאת, לוויינים משפיעים בצורה מדהימה על כוכבי הלכת שסביבם הם מקיפים. מספיק לחשוב על השפעת הגאות והשפל כדי להבין את ההשפעה האדירה שיש לירח על כדור הארץ.

ולא רק זה, הירח תורם גם לעיצוב מסלול כדור הארץ, כך שאם הוא היה חסר, האקלים ותנאי החיים כאן היו מושפעים באופן משמעותי.

באופן דומה, ירחי הכוכבים האחרים עוזרים לבסס את מסלולי כוכבי הלכת שלהם ולהגדיר את המאפיינים שלהם.

תצורת טבעת

כדאי להזכיר את המקרה של לווייני הרועים בכוכבי הלכת החיצוניים, שנקראים כך מכיוון שעם כוח הכובד שלהם הם עוזרים לשמור על תצורת הטבעות בכוכבי לכת כמו שבתאי, הכוכב עם הטבעות הבולטות ביותר.

סביב שבתאי יש דיסק דק של חומר המורכב מחלקיקים עדינים מאוד. מסלולם של חלק מירחיו, כמו מימאס, עובר דרך הדיסק, ומפריד אותו לטבעות. לאחר מכן נאמר כי הלוויינים "רועים" בכבידה את הטבעות הללו, תוך שמירה על האזור המקיף את מסלולם.

כוחות גאות ושפל

כוחות גאות ושפל קיימים בין כוכב לכת לווייניו, למשל בין כדור הארץ לירח. הם נובעים מהעובדה ששניהם גופים מורחבים, כלומר בגודל מדיד.

אז, האינטראקציה הכבידתית בין השניים אינה הומוגנית לחלוטין, מכיוון שישנן נקודות קרובות יותר אחת לשניה, בהן גודל כוח הכובד גדול יותר.

זכרו שמשיכת הכבידה תלויה במרחק בין העצמים. אם אנו רוצים לחשב את ערכם בין כדור הארץ לירח עם המשוואה של ניוטון, אנו בדרך כלל עושים זאת על ידי החלפת המונים שלהם בהתאמה והמרחק בין מרכזיהם.

בכך אנו מניחים כי ההמונים של שניהם מרוכזים ממש במרכזם.

אבל הדברים משתנים אם לוקחים בחשבון נקודה בכדור הארץ שנמצאת במרחק מסוים מהמרכז. לדוגמא באיור שלהלן, משיכת הכבידה של הירח (משמאל) שונה במקצת בנקודות A, B, C ו- D. לפחות אנו מצפים שהיא תהיה חזקה יותר בנקודה A, שהיא קרובה יותר, ו קטן יותר בנקודה B, הרחוקה יותר.

איור 3. כוחות הגאות והשפל המופעלים בעיקר על ידי הירח גורמים לאוקיאנוסים לעלות לעברו בזמן גאות ושפל. מקור: Wikimedia Commons. אמאן.

למעשה, ההבדל אינו גדול מדי, אך די בכך בכדי לגרום לגאות והשפל היבשתית, מאחר שההמונים האוקיאניים, בהיותם נזילים, מתעצבים ביתר קלות על ידי משיכת הכבידה הקלה שמפעיל הירח.

אינטראקציה דומה מתרחשת בין כדור הארץ לשמש, למרות העובדה שהשמש רחוקה הרבה יותר, אך יש לקחת בחשבון שהיא מסיבית יותר.

גאות ושפל

מעת לעת ההשפעות של הירח והשמש מסתכמות ואז הגאות והשפל גבוהה יותר. זה קורה בירח חדש או בירח מלא, כאשר שלושת הכוכבים מיושרים. מצד שני, כשהם בזווית ישרה, השפעות הגאות נעות זו בזו.

כוחות גאות ושפל אינם ייחודיים למערכת כדור הארץ-ירח, אך קיימים גם בכל מערכת השמש

הלוויינים הטבעיים של כדור הארץ

נוף לירח, הלוויין הטבעי היחיד של כדור הארץ. מקור: מקס פיקסלים.

הלוויין הטבעי היחיד של כדור הארץ הוא הירח שלנו. זהו הלוויין הגדול ביותר בהשוואה לכוכב הלכת האב.

למרות שמשטחיו אינו יכול להתרשם, השפעתו יוצאת דופן לחיים בכדור הארץ: כוח הכובד שלו שינה את מסלול כדור הארץ, והארך את תקופת האור כדי לאפשר זמן לצמחים לבצע פוטוסינתזה.

בירח אין אווירה נושמת, הוא חסר מים נוזליים ויש לו שינויים פתאומיים בטמפרטורה. אבל בזכותו מתרחשות העונות והגאות והשפל, וזה גם שינה את אטמוספירת כדור הארץ כדי להפוך אותו לנשימה.

כאילו לא די בכך, הוא משמש כמדריך לחקלאות ומהווה מקור השראה נצחי עבור מדענים, פילוסופים, משוררים ואוהבים.

לוויינים טבעיים של מאדים

איור 5. פובוס ודימוס. מקור: Wikimedia Commons. לא סופק מחבר קריא במכונה. RHorning הניח (בהתבסס על טענות בזכויות יוצרים). .

הם שני לוויינים קטנים (כ -10 ק"מ בקוטר מירבי) ולוויינים לא סדירים שהתגלו בסוף המאה ה -19 על ידי האסטרונום האמריקני אסף הול: פובוס ודימוס.

הם כנראה הגיעו מחגורת האסטרואידים המפרידה בין כוכבי הלכת הפנימיים והחיצוניים ונמשכו על ידי כוח הכבידה של מאדים.

הם עוקפים קרוב מאוד לכוכב הלכת האדום, כאשר פובוס הוא הקרוב ביותר, במסלול של 3000 ק"מ ומטה. אסטרונומים מאמינים כי בסופו של דבר יתרסק על פני המאדים. באשר לדימוס, יתכן שהוא יברח מכובד כוחו של מאדים להפוך לאסטרואיד עצמאי.

הלוויינים הטבעיים של צדק

השוואה בין הגדלים בין לווייני הגליל, כדור הארץ והירח. מקור: Wikimedia Commons. Hydra92.

ארבעת הלוויינים הגדולים של יופיטר התגלו בזכות הטלסקופ החדש שיצא גלילאו, וזו הסיבה שהם נקראים לוויינים גליליים. אך ענקית הגז מונה עד כה לא פחות מ- 79 ירחים, אם כי הירחים הגליליים הם הגדולים ביותר, הדומים בגודלם לכוכב הלכת מרקורי.

לאחד מהם, איו, יש אווירה, עושה מהפכה מוחלטת סביב יופיטר תוך קצת פחות מיומיים ויש לו צפיפות ממוצעת הדומה לזו של הירח.

אירופה מצדה סלעית ואווירה רזה. לוקח פחות מארבעה ימים להסתובב בכוכב הלכת ומדענים מאמינים שיש לו פעילות טקטונית, ממש כמו כדור הארץ.

גנימד וקליסטו הם הירחים הגדולים ביותר, לוקח שבוע למסלול. לגנימד, הגדול מבין הירחים במערכת השמש כולה, יש שדה מגנטי משלו, אטמוספרה דקה עם חמצן, והוא עשוי להכיל מים נוזליים, כמו גם קליסטו.

באופן דומה, ליופיטר יש מספר גדול של ירחים אחרים, רגילים ולא סדירים, חלקם נוצרו אולי על ידי חלק מאותה ערפילית שמקורה את יופיטר על ידי השגחה. אחרים, בעיקר אלה שאינם סדירים, נלכדו ללא ספק בכוח הכובד היובי כאשר במקרה עברו קרוב מספיק לכוכב הלכת.

הלוויינים הטבעיים של שבתאי

מימאס, לוויין של סטורן בתמונה שצולם מקאסיני. מקור: Wikimedia Commons.

סטורן הוא כוכב הלכת עם הכי הרבה לוויינים, בערך 82 על פי הספירות האחרונות. הם יוצרים מערכת מורכבת למדי, בה לווייני הרועים, הטרויאנים, אלה שחולקים מסלולי טיול והמון לוויינים בולטים

החשוב ביותר, בגלל גודלו ומכיוון שיש בו אווירה, הוא טיטאן. ירח זה הוא השני בגודלו בכל מערכת השמש, אחרי גנימד, והוא נראה מכדור הארץ בעזרת הטלסקופ.

באמצע המאה העשרים ג'רארד קיפר כבר זיהה מתאן באטמוספירה של טיטאן, אך בזכות משימת קסיני-הויגנס אנו יודעים כעת כי טיטאן הוא בית לרוחות של עד 210 מ '/ ש'.

למטרות השוואה, הוריקנים יבשתיים מקטגוריה 5 הם האינטנסיביים ביותר ויש להם רוחות במהירויות של קצת יותר מ- 70 מ '/ ש'. כמו כן, הגשמים על טיטאן הם מתאן, כך שהתחזית לא רצונית.

מימאס הוא לוויין מעניין נוסף של סטורן, אם כי קטן יותר מטיטאן. הזכרנו אותו בעבר כרועה טבעת. אבל מה שבולט במשטח הקפוא שלו הוא מכתש השפעה מאסיבי בשם הרשל על שם מגלהו. במרכז המכתש יש הר בגובה 6000 מטר.

איאפטוס מצידו נבדל בכך שיש צד אחד כהה משמעותית מהצד השני, אם כי הסיבה אינה ידועה. יש לו גם מכתש השפעה ענקי משלו בקוטר של 500 ק"מ. הוא ממוקם במרחק גדול משבתאי, הרבה יותר רחוק משאר הלוויינים הבולטים, והמסלול מאוד נוטה.

לוויינים טבעיים של אורנוס

לוויין מירנדה שצולם מוויאג'ר. נאס"א / JPL-Caltech

עד היום נספרו 27 לוויינים של כוכב הלכת אורנוס, כולם נטולי אווירה. ביניהם גם לוויני רועים, ממש כמו בשבתאי.

בין אורנוס נבדלות שתי קבוצות לוויינים גדולות: הפנים והחוץ. הראשונים עשויים קרח וסלע, ואילו הרכבם של האחרון עדיין לא ידוע.

טיטניה ואוברון הם הלוויינים הגדולים ביותר של אורנוס, אך לוויין מירנדה הקפוא, הקטן מבין הלוויינים הגדולים, מכה בזכות פני השטח הכאוטי שלו, שנראה כי ספג אינספור השפעות, או אולי אלים במיוחד.

יתכן גם שהוא הושפע מאוד מכוחות הגאות והשפל שנגרמו על ידי כוכב הלכת האב אורנוס, ובכך יש את אותו מראה סדוק באופן מטריד.

הלוויינים הטבעיים של נפטון

עד כה ישנם 15 לוויינים של נפטון והמדהים שבהם הוא גם הגדול ביותר: טריטון. זהו עולם קרח מעבר לכל דמיון, מכיוון שעל פי הנתונים, פני השטח הם 37 K או -236.15 מעלות צלזיוס.

בקטבים שופעים חנקן וגזים קפואים אחרים כמו פחמן חד חמצני ודו-חמצני. נראה מהחלל, לטריטון יש צורה כדורית יפה כמעט לחלוטין, המבדילה אותו מהלוויינים האחרים והלא סדירים של נפטון.

באשר ללוויינים האחרים של נפטון, אלה נכנסים לקטגוריה של לוויינים לא סדירים, כך שסביר מאוד שכוכב הלכת תפס אותם בשלב מסוים.

הלוויינים הטבעיים של פלוטו

גודל השוואה אדמה-ירח ופלוטו-כארון. מקור: נאס"א באמצעות ויקימדיה Commons.

הידוע ביותר בלווייני פלוטו הוא כארון, שגודלו דומה לזה של כוכב הלכת האב, וזו הסיבה שהוא נחשב למערכת בינארית יותר מאשר לכוכב לכת ולוויין שלו.

שרון התגלה בשנת 1975, ופוסל את האפשרות כי פלוטו היה בעבר לוויין של נפטון. בנוסף לבינומיום פלוטו-שרון, ישנם ארבעה לוויינים קטנים יותר, הנקראים: ניקס, הידרה, סרברוס וסטיקס.

פלוטו וכארון נמצאים במסלולי סינכרון, כלומר הזמן שהם לוקחים להסתובב סביב צירם הוא באותו זמן שהם עוברים במסלול.

הפניות

1. קרול, ב. מבוא לאסטרופיזיקה מודרנית. 2. מַהֲדוּרָה. פירסון.
2. גיאונציקלופדיה. לוויינים טבעיים. התאושש מ: geoenciclopedia.com.
3. Howell, E. מהו לוויין? התאושש מ: space.com.
4. אוסטר, ל. 1984. אסטרונומיה מודרנית. הערכה Reverté.
5. ויקיפדיה. לוויין טבעי. התאושש מ: es.wikipedia.org.
6. Peale, S. 1999. מקורן והאבולוציה של הלוויינים הטבעיים. התאושש מ: researchgate.net.