Іо (спадарожнік)

Іо
спадарожнік Юпітэра
Здымак «Галілеа»
Здымак «Галілеа»
Першаадкрывальнік	Галілеа Галілей
Дата адкрыцця	8 студзеня 1610
Арбітальныя характарыстыкі
Вялікая паўвось	421 700 км
Эксцэнтрысітэт	0,0041 (блізкая да кругавой)
Перыяд абарачэння	1,769 137 786 дня
Нахіл арбіты	0,05° (да юп. экватара) 2,21° (да экліптыкі)
Фізічныя характарыстыкі
Дыяметр	3642,6 км (0,286 зямнога)
Плошча паверхні	41,91 млн км2 (0,08 паверхні Землі)
Маса	8,9319×1022 кг (0,015 масы Землі)
Шчыльнасць	3,528 г/см³
Паскарэнне свабоднага падзення	1,796 м/с² (у 5,5 разы менш зямнога)
Перыяд вярчэння вакол сваёй восі	сінхранізаваны (заўсёды павернуты да Юпітэра адным бокам
Нахіл восевага вярчэння	адсутнічае
Альбеда	0,63
Атмасфера	Амаль адсутнічае, маюцца сляды дыяксіду серы

Іо́ (стар.-грэч.: Ἰώ) — натуральны спадарожнік Юпітэра. Адзін з так званых Галілеевых спадарожнікаў.

Паверхня Іо радыкальна адрозніваецца ад любога іншага цела Сонечнай сістэмы. Гэта было адкрыццём, зробленым навукоўцамі з дапамогай карабля «Вояджэр». На Іо знойдзена вельмі мала кратараў, такім чынам, яго паверхня вельмі маладая.

Адкрыццё

Галілеа Галілей, адкрыў спадарожнік Іo

Іо з’яўляецца адным з найбуйнейшых спадарожнікаў Юпітэра, адкрытых Галілеа Галілеем у 1610 г. Ён назваў іх Медіцэйскімі месяцамі ў гонар вялікага герцага Тасканскага Кудлы II Медычы. Аднак зацвердзіліся назвы, якія былі дадзены гэтым спадарожнікам Сімонам Марыусам (1573—1624), які назіраў іх амаль адначасова з Галілеем і аспрэчваў прыярытэт іх адкрыцця. Ён выкарыстоўваў для спадарожнікаў міфалагічныя імёны ўлюбёнцаў Зеўса (Юпітэра): Іо, Еўропа, Ганімед і Каліста. Аднак у гэтай спрэчцы прыярытэт адкрыцця застаўся за Галілеем, які ўпершыню выкарыстоўваў тэлескоп як сродак адкрыцця і назіранняў, і ў сваёй працы «Зорны веснік», апублікаванай у Венецыі ў 1610 г., апісаў свае штодзённыя назіранні ўзаемнага становішча спадарожнікаў з 10 студзеня па 2 сакавіка 1610 г. Першы спадарожнік атрымаў назву Іо, дачкі аргоскага цара, якая была каханкаю Юпітэра, завошта Гера ператварыла яе ў карову.

Спадарожнік Іо з’яўляецца трэцім па велічыні і самым унутраным з сістэмы галілеевых спадарожнікаў, якая характарызуецца кампланарнасцю арбіт (размяшчэнне арбіт у плоскасці экватара планеты) і амаль кругавой іх формай. Ён можа быць класіфікаваны як адзін з самых незвычайных спадарожнікаў нашай Сонечнай сістэмы. Дзеючы вулканізм на Іо — вялікае адкрыццё касмічнай эпохі.

Паверхня, узрост, склад, рэльеф

Паверхня Іо значна адрозніваецца ад паверхні іншых спадарожнікаў сонечнай сістэмы. Адсутнасць ударных метэарытных кратараў паказвае на тое, што паверхня з’яўляецца вельмі маладой — не больш за 1 млн гадоў. Іо складаецца галоўным чынам са скалістых парод з вельмі малой колькасцю жалеза. Склад прадуктаў вывяржэння — сера і розныя сульфіды. Тэмпература на паверхні вагаецца ад −183 °C да −143 °C. Каля 2 % паверхні займаюць актыўныя гарачыя плямы. Іх больш 10. Тэмпература ў іх 300°К, 400°К і 600°К, памеры плям ад 75 да 250 км. Рэльеф Іа галоўным чынам раўнінны. Акрамя гор, у цэнтры комплексу Пеле маюцца яшчэ некалькі буйных масіваў. Гара Хемус каля паўднёвага канцавосся вышынёй да 10 км займае плошчу 150 х 80 км. Аднак існуе велізарная разнастайнасць ландшафту. Наменклатура Іо складаецца з 9 розных катэгорый рэльефу. Існуюць катэны (Catena, Сatenae) — ланцужкі ці лініі кратараў, дзейсныя вулканы (Eruptive Center), струмяні актыўнай лавы (Fluctus), столавыя горы з абрывістымі краямі (Mensa) і парэзаныя горы (Mons, Montes) некалькі кіламетраў вышыні. Акрамя таго, часта сустракаюцца патэры (Patera, Paterae) — кратэры няправільнай формы, роўныя ўзвышшы ў выглядзе плато (Planum, Plana), розныя вобласці (Regio, Regiones), якія адрозніваюцца ад суседніх па яркасці ці колеру, і асобныя купалы ці ўзгоркі (Tholus, Tholi). Не існуе ландшафтаў, якія падобны ударным кратарам, бо вулканізм пакрывае паверхню новымі ўтварэннямі значна хутчэй, чым струмяні камет і астэроідаў могуць стварыць вялікія ўдарныя кратары.

Фізічныя і хімічныя характарыстыкі

Іо ў параўнанні з Зямлёй і Месяцам

Іо — даволі масіўнае нябеснае цела (на 20 % больш масы Месяца), а сярэдняя шчыльнасць складае 3,53 г/см³. Дыяметр Іа 3630 км (Месяца — 3476 км). Разлікі паказваюць, што паскарэнне свабоднага падзення на яго паверхні досыць вялікае, 1,81 м/с². Цяжкі сярністы газ, а таксама пары серы, выкінутыя з вулканічнай кальдэры, з-за нізкай тэмпературы хутка кандэнсуюцца і ў такім выглядзе, як шаць і снег, выпадаюць на паверхню Іо. Гэты працэс апярэджвае разбурэнне малекулы газу ўльтрафіялетавым выпраменваннем Сонца (фотадысацыяцыю). У той жа час паскарэнне свабоднага падзення недастаткова, каб утрымаць такую атмасферу, як у Марса, хоць нейкія сляды атмасферы Іо мае. Выкід газу на вышыню некалькі сотняў кіламетраў патрабуе хуткасцей заканчэння газу з жарала прыкладна 1 км/хв. Высокай хуткасці заканчэння спрыяе нікчэмная шчыльнасць атмасферы Іо: ад 10 да 100 мільёнаў разоў менш, чым у паверхні Зямлі. Па зямных паняццях — гэта найглыбейшы вакуум. Але канцэнтрацыя малекул не такая ужо малая, каля 10¹¹ см⁻³. Ва ўсіх астатніх спадарожнікаў Юпітэра, Сатурна і Урана, як і ў планеты Меркурый, шчыльнасць атмасферы яшчэ ў мільярды разоў ніжэй. Папросту кажучы, атмасферы ў іх няма. Выключэнне — спадарожнік Сатурна Тытан.

Арбіта, тэорыя руху

Адзін зварот вакол планеты Іо здзяйсняе за 1,8 сутак (42,5 гадзіны). Іо рухаецца на рэзананснай арбіце, г.зн. здзяйсняе два звароты за час звароту іншага галілеева спадарожніка — Еўропы, які ў сваю чаргу таксама здзяйсняе два звароты за час звароту Ганімеда. Такім чынам, перыяды звароту спадарожнікаў Іо і Еўропы знаходзяцца ў рэзанансе 1 : 2, Іо і Ганімеда — у рэзанансе 1 : 4, г.зн. у сістэме галілеевых спадарожнікаў існуе патройны рэзананс 1 : 2 : 4. Да цяперашняга часу распрацаваны тры дакладныя тэорыі руху галілеевых спадарожнікаў Юпітэра. Гэта тэорыя Ліске, і дзве тэорыі В. Ленея (V.Lainey). У аддзеле нябеснай механікі ДАІШ перакладзены на мову Сі і адаптаваны для ўжывання ўсе тры праграмы. Вылічэнне эфемерыд для назіранняў спадарожніка на любы момант можна правесці на сайце аддзела нябеснай механікі ДАІШ.

Вулканічная дзейнасць, радыёўсплёскі

Вулканічны ўсплёск на Іо

Арбіта Іо размешчана ўсярэдзіне інтэнсіўнага радыяцыйнага пояса электронаў і іонаў, злоўленых у магнітнае поле Юпітэра. Бо магнітасфера круціцца разам з Юпітэрам, яна змятае з Іо і выносіць вонкі каля 1000 кг матэрыялу ў хвіліну. Матэрыял утварае тор, воблака іонаў, якое свеціць ва ўльтрафіялеце. Цяжкія іоны тора мігруюць вонкі, і іх ціск нібы надзімае магнітасферу Юпітэра, робячы яе ўдвая больш чаканага памеру. Некаторыя з больш энергетычных іонаў серы і кіслароду трапляюць уздоўж магнітнага поля ў атмасферу планеты, выклікаючы свячэнне ў канцавоссяў (так званая «аўрора»). Іо ўзаемадзейнічае з магнітасферай і самім торам і з’яўляецца як бы часткай паскаральніка, утвараючы натуральны магутны электрычны генератар, ствараючы 400 000 вольт уздоўж яе дыяметру і генерыруючы электрычны ток 5 млн ампер, які цячэ ўздоўж магнітнага поля да іонасферы планеты.

Механізм вывяржэння на Іо не злучаны з радыеактыўным распадам элементаў, якія маглі б разагрэць кару — Іо для гэтага недастаткова вялікая. Чыннікам вулканізму, верагодна, з’яўляецца награванне спадарожніка прыліўным уздзеяннем іншых галілеевых спадарожнікаў. Энергія для разагравання чэрпаецца з прыліўных узаемадзеянняў іншага галілеева спадарожніка — Еўропы, самога Юпітэра і, у невялікай ступені, трэцяга спадарожніка — Ганімеда. Прыліўныя сілы ствараюць гарбы на паверхні, выгінаюць літасферу Іо і разаграюць яе нетры. Дзякуючы прыліўным уздзеянням у нетрах Іо вылучаецца велізарная энергія — 60-80 трыльёнаў ват. Відаць, яна размяркоўваецца нераўнамерна, больш яе вылучаецца ў павярхоўных пластах.

Выява паказвае блакітнага колеру вулканічны выкід, які працягнуўся на 100 км па паверхні Іо. Блакітны колер выкіду азначае прысутнасць газу дыяксіду серы і «снега», які кандэнсаваўся з газу, бо газ пашыраецца і астывае. Малюнкі паказваюць таксама, што выкід Ра Патэра (Ra Patera) палае ў цемры, магчыма дзякуючы флюарэсцэнцыі серы і іонаў кіслароду, створаных разбурэннем малекул дыяксіду серы энергетычнымі часціцамі магнітасферы Юпітэра. Гэта вывяржэнне — прыклад новага тыпу вулканічнай актыўнасці, адкрыты Вояджэрам у 1979 г., — гейзерападобнае вывяржэнне. Вулканічнае вывяржэнне на Зямлі не можа выкінуць матэрыялы на такую вялікую вышыню з-за наяўнасці атмасферы.

Вулканічная актыўнасць Іо абумоўлена гравітацыйным уплывам на яе іншых целаў сістэмы Юпітэра. Першым чынам сама гіганцкая планета сваім магутным прыцягненнем стварыла два прыліўныя гарбы на паверхні спадарожніка, якія затармазілі кручэнне Іо, так што яна заўсёды звернутая да Юпітэра адным бокам — як Месяц да Зямлі. Паколькі арбіта Іо не дакладны круг, гарбы злёгку перасоўваюцца па яе паверхні, што прыводзіць да разагравання нетраў. У яшчэ большай ступені гэты эфект выклікаецца прыліўным уздзеяннем іншых масіўных спадарожнікаў Юпітэра, у першую чаргу найбліжэйшай да Іо Еўропы. Ваганні прыліўных гарбоў так разагрэлі нетры Іо, што цяпер яна з’яўляецца самым па-вулканічнаму актыўным целам Сонечнай сістэмы.

У адрозненне ад зямных вулканаў, у якіх магутныя вывяржэнні эпізадычныя, вулканы на Іо «працуюць» практычна не перастаючы, хоць актыўнасць іх можа мяняцца. Вулканы і гейзеры выкідваюць частку рэчыва нават у космас. Ударныя кратары на Іо адсутнічаюць з-за інтэнсіўнай вулканічнай перапрацоўкі паверхні. На ёй ёсць каменныя масівы вышынёй да 9 км.

На здымку, зробленым арбітальным апаратам Galileo у перыяд з ліпеня па верасень 1996 года, замерзлы двухвокіс серы здаецца белым і шэрым, у той час як жоўтыя і карычневыя колеры, верагодна, адпавядаюць іншым адкладам серы. Яркія чырвоныя паверхні з’яўляюцца абласцямі нядаўняга вулканічнага вывяржэння, рэчывы тут маюць высокую тэмпературу. Вулканы літаральна затапілі паверхню Іо лавай з серы. Але калі ўтвараецца двухвокіс серы, значыць тут на Іо маецца кісларод. Напэўна там ёсць і серавадарод і іншыя больш складаныя злучэнні і комплексы на базе серы.

Вояджэр 1 назіраў 9 дзейсных вулканаў, іншыя вывяржэнні адбыліся паміж пралётамі Вояджэраў 1 і 2. Вышыня гэтых выкідаў над паверхняй больш 300 кіламетраў, хуткасць вывяржэння 1 км/сек.

Гл. таксама

• Спадарожнікі Юпітэра
• Еўропа
• Ганімед
• Каліста

Літаратура

• Спадарожнікі планет // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 15: Следавікі — Трыо / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2002. — Т. 15. — С. 93. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0251-2 (т. 15).
• Іо // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 7: Застаўка — Кантата / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 1998. — Т. 7. — С. 296. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0130-3 (т. 7).