几千年来,人类被夜空中的月亮深深震慑。关于许多陈旧的文明而言,它代表了神,其周期被赋予了崇高的含义。古典时期和中世纪时期,月球被以为是一个盘绕地球的天体,就像其时其他已知的行星(水星,金星,火星,木星和土星)相同。
图解:太阳系部分卫星较诸地球巨细图
可是,1610年,天文学家伽利略将望远镜指向木星,并留意到木星周围的“四颗运动的天体”时,咱们对卫星的了解发生了革命性改动。从此,天文学家开端认识到,除了地球以外行星也能够有自己的卫星——在某些状况下,乃至有几十个或更多。那么太阳系中有到底有多少个卫星?
事实上,答复这个问题需求先弄清一点。假如咱们议论的是现已承认的任何一颗绕太阳系运转的卫星(即与IAU在2006年选用的界说一起的那些卫星),那么咱们能够说现在已知的卫星有173颗。可是,假如咱们把规范放低到矮行星的盘绕卫星,那么这个数字会攀升至182。
图解:按份额显现的卫星,太阳系的几颗小行星和彗星。图片来历:Antonio Ciccolella
可是,在太阳系中超越200颗小行星卫星现已被观测到(到2012年1月)。这包含小行星带中带有卫星的的76个已知物体,四个木星的特洛伊卫星,39个近地天体(其间两个有两颗卫星),14个火星穿越者和84个海王星外天体的天然卫星。在土星环内调查到大约150个小天体。假如咱们把一切这些都包含在内,那么咱们能够说太阳系有545颗已知卫星。
内太阳系:
内太阳系的行星——水星,金星,地球和火星——都是陆地行星,这意味着它们由硅酸盐岩,以及不同于金属地核、硅酸盐地幔和地壳的矿物质组成。由于多种原因,太阳系的这个区域内简直没有卫星。
总而言之,在内太阳系,只要三颗天然卫星绕行星——地球和火星的轨迹运转。虽然科学家在理论上揣度曩昔水星和金星周围有卫星,但人们信任这些卫星在行星外表简单受到影响。这种卫星稀少的原因与太阳的引力影响有很大联络。
水星和金星都太挨近太阳(就水星而言其引力太弱)而无法捕获一个过往的物体或许把它固定在轨迹上的碎片环上,跟着时刻的推移兼并构成卫星。地球和火星能够保存卫星,首要是由于它们坐落内行星的最外层。
地球只要一颗天然卫星——咱们所了解的月球,均匀半径为1737千米,质量为7.3477×10^22千克,是地球巨细的0.273倍,质量的0.0123倍,这关于卫星来说是相当大的。它也是咱们太阳系中第二大密度的卫星(在木卫一之后),均匀密度为3.3464 g /cm3。
有人提出了月球构成的几种理论。今日盛行的假设是地月体系是由大约45亿年前刚构成的原始地球,和火星巨细的物体(名为忒伊亚(行星))碰击而构成的。这次碰击将两种物体的物质炸成轨迹,终究集合构成月球。
图解:行星大磕碰
与此一起,火星有两个卫星——火卫一和火卫二。就像咱们自己的月球相同,两个卫星都与火星潮汐确定,因而它们一直只要一面朝向火星。与咱们的月亮比较,它们在外观上比较粗糙,更像小行星,并且也小得多。因而,盛行的理论以为它们曾经是被木星引力踢出主带的小行星,然后被火星所捕获。
较大的卫星是火卫一,其姓名来自希腊语,意思是“惊骇”(即惊骇症)。火卫一的直径仅为22.7公里,其轨迹比火卫二更挨近火星。与月球——在离地球384,403公里的轨迹上运转——比较,火卫一的轨迹均匀距火星仅9,377公里。
图解:火卫一和火卫二,由火星侦查轨迹器拍照。图片来历:NASA
火星的第二个卫星是火卫二,姓名来历于希腊语中的惊惧。它更小,仅有12.6公里宽,并且形状也不规矩。它的轨迹离火星更远,间隔为23,460公里,这意味着火卫二需求30.35小时才干绕火星一周。
这三个卫星是在内太阳系内发现的悉数卫星(至少按传统的界说)。可是向外看,咱们发现这真的仅仅冰山一角。想想吧,咱们曾以为月亮是同类中仅有的一个!
外太阳系:
在小行星带(和冰霜线)之外,状况就十分不同了。在太阳系的这个区域,每个星球都有一个巨大的卫星体系;木星和土星的卫星乃至到达数百。到现在为止,共有170颗卫星被承认在外围行星轨迹上运转,一起还有数百颗绕小型天体和小行星运转。
由于巨大的尺度,质量和引力,比较其他行星,木星具有太阳系中最多的卫星。现在,木星系包含67个已知的卫星,但据估量它或许有多达200个卫星和小型卫星(其间大部分没有得到承认和分类)。
四个最大的木星卫星被称为伽利略卫星(以其发现者伽利略命名)。它们包含:咱们太阳系中火山活动最频频的天体木卫一;被置疑有许多的地下海洋木卫二;太阳系中最大的卫星木卫三和也被以为有一个地下海洋,并具有太阳系中一些最陈旧的外表物质的木卫四,
图解:木星和伽利略卫星的图示。图片来历:NASA
然后是内部组(或木卫五组),由四个小卫星组成,直径小于200千米,轨迹半径小于200,000千米,轨迹倾角小于半度。这些集体包含木卫十六,木卫十五和木卫十四。还有一些没有被看见的内部小卫星,这些卫星还能弥补和坚持木星的弱小环形体系。
木星还有一系列不规矩卫星,比其他卫星小得多,并且轨迹更远、更偏疼。这些卫星按轨迹和构成的相似性被分为多个宗族,人们以为这很大程度上是由木星引力捕获的大型天体磕碰构成的。
与木星相似,土星至少有150颗卫星和小卫星,但只要53颗被赋予正式称号。其间34个直径小于10千米,别的14个直径小于10至50千米。可是,它的一些内部和外部卫星相当大,从250到5000多公里不等。
传统上,大多数土星的卫星都以希腊神话中的伟人命名,并依据它们的巨细,轨迹和与土星的挨近程度进行分组。最里边的卫星和正规卫星都有小的轨迹倾角、偏疼率和行进轨迹。与此一起,最外层的不规矩卫星的轨迹半径为数百万公里,轨迹周期持续数年,并在逆行轨迹上运动。
图解:土星(左下)和一些卫星的拼贴画:土卫六, 土卫二, 土卫四, 土卫五 和土卫十二。图片来历:NASA / JPL /空间科学研究所
在E环内轨迹运转的内部大卫星包含较大的土卫一土卫二,土卫三和土卫四。这些卫星都是由水冰组成的,一般以为它们包含岩石中心和冰质的地幔和地壳。在土星E环之外运转的大卫星在成分上与内部卫星相似——即首要由冰水和岩石组成。
土卫六的直径为5150千米,质量为1,350×10^20千克,是土星最大的卫星,占其轨迹质量的96%以上。土卫六也是仅有具有自己大气层的大型卫星,其大气严寒、稠密,首要由氮气和少数甲烷组成。科学家们还留意到高层大气中存在多环芳烃以及甲烷冰晶。
土卫六的外表由于持续的大气雾而难以调查,仅显现出一些碰击坑,低温火山,以及明显由潮汐风构成的纵向沙丘场。土卫六也是太阳系中除了地球以外仅有在外表有液体的物体,这些液体在土卫六的北极和南极区域以甲烷-乙烷湖的方式存在。
天王星有27颗已知的卫星,分为大卫星,内卫星和不规矩卫星(与其他气体巨星相似)。天王星的最大卫星按巨细次序分别是天卫五, 天卫一, 天卫二, 天卫四和天卫三。这些卫星的直径和质量范围从天卫五的472 km和6.7 x 10^19 kg到天卫三的1578 km和3.5 x 10^21 kg。这些卫星中的每一个都特别暗,具有低键合力和几许反照率。 天卫一是最亮的,天卫二是最暗的。
图解:天王星卫星的编排(从左到右) - 天卫一,相片来历:NASA
天王星的一切大卫星都被以为是在天王星构成后,周围存在的吸积盘中构成的,或许是在其前史前期遭受的巨大冲击所构成的。每个大卫星都是由大致持平数量的岩石和冰组成,除了首要由冰构成的天卫五。
冰成分或许包含氨和二氧化碳,而岩石物质被以为是由碳质物质组成的,包含有机化合物(相似于小行星和彗星)组成的。这些成分被以为是分隔的,严寒的地幔环绕岩石中心。
海王星具有14颗已知的卫星,其间一颗卫星以希腊和罗马神的姓名命名(除了S/2004 N 1,现在没有命名)。这些卫星依据其轨迹和距海王星的间隔分为两组——规矩卫星和不规矩卫星。海王星的规矩卫星——海卫三,海卫四, 海卫五, 海卫六, 海卫七, S/2004 N 1, 以及海卫八——是那些离海王星最近并且沿着坐落海王星赤道平面的圆形轨迹运转的天体。
海王星的不规矩卫星由行星剩下的卫星(包含海卫一)组成。它们的轨迹远离海王星,歪斜、偏疼且常常逆行。仅有的破例是海卫一,它的轨迹挨近行星,沿着一个圆形的轨迹运转,虽然它是逆行的和歪斜的。
图解:海卫一的全球颜色马赛克,由旅行者2号于1989年拍照。图片来历:NASA / JPL / USGS
依照与行星的间隔,不规矩的卫星是海卫一,海卫二,海卫九,海卫十一,海卫十二,海卫十三和海卫十——一组包含顺行和逆行天体的卫星。除了海卫一和h海卫二之外,海王星的不规矩卫星与其他巨行星的卫星相似,据信是被海王星引力捕获的。
海卫一的均匀直径约为2700 km(mi),质量为214080±520 x 10^17 kg,是海王星最大的卫星,也是仅有一个足以到达流体静力平衡(即球形)的卫星。它间隔海王星354,759公里,坐落行星的表里卫星之间。
这些卫星占有了太阳系中天然卫星中最大的部分。可是,由于咱们对仪器的不断进行探究和改善,在小型天体的轨迹上也发现了卫星。.
矮行星和其他天体:
如前所述,太阳系中有几颗矮行星,TNOs(跨海王星物体)和其他天体也有自己的卫星。这首要包含现已承认绕冥王星,阋神星, 妊神星和鸟神星轨迹运转的天然卫星。冥王星有五颗轨迹卫星,是经承认最多的(或许会跟着进一步的观测而改动)。
冥卫一是冥王星中最大且轨迹最近的卫星,于1978年初次被天文学家詹姆斯·克里斯蒂在华盛顿运用美国海军天文台(USNO)的底片承认。冥卫一之外有其他四个卫星——冥卫五, 冥卫二, 冥卫四和冥卫三。
图解:2015年7月11日,新视界号太空船最终挨近冥王星体系的图画。图片来历:NASA-JHUAPL-SWRI。
2005年,冥王星伴侣查找小组运用哈勃太空望远镜一起发现了冥卫二和冥卫三。这一团队在2011年发现了冥卫四。,第五颗也是最终一颗卫星冥卫五,于拍照冥王星和冥卫一的图画时被新视界号航天器发现。
冥卫一,冥卫五和冥卫四都足够大,能够在本身重力效果下折叠成球形。与此一起,冥卫二和冥卫三的形状呈椭圆形。 冥王星-冥卫一体系很不寻常,由于它是太阳系中为数不多的重心坐落主星外表之上的体系之一。简而言之,冥王星和冥卫一彼此绕行,导致一些科学家宣称它是一个“双矮星体系”而不是矮行星和绕行卫星。
别的,不同寻常的是每个天体都被另一个潮汐确定。冥卫一和冥王星总是以同一面相对;从任何一个天体的任何方位,另一个总是在天空中的相同方位,或总是模糊不清。这也意味着每个旋转周期等于整个体系环绕其一起重心旋转的周期。
2007年,双子座天文台对冥卫一外表的几块氨水化合物和水晶体进行了观测,结果标明存在活泼的冰间歇泉。这好像标明冥王星的确有一个温暖的地下海洋,并且中心具有地质活泼性。冥王星的卫星被以为是由太阳系前史前期冥王星与相似巨细的身体之间的磕碰构成的。磕碰开释的物质融入了冥王星周围的卫星。
图解:冥王星与其他最大的TNO和地球的比较(悉数按份额显现)。图片来历:NASA / Lexicon
排在第二位的是Haumea,它有两个已知的卫星——Hi'iaka和Namaka——以夏威夷女神的女儿命名。这两个都是在2005年由Brown的团队在W.M. Keck天文台对Haumea进行调查时发现的。Hi’iaka,开始被加州理工学院团队戏称为“Rudolph”,于2005年1月26日被发现。
Hi'iaka是两个之中坐落外部的——直径大约310公里——且更大更亮的,每49天以几近圆轨迹绕行Haumea一次。红外观测标明其外表简直彻底被纯结晶水冰掩盖。正由于如此,Brown和他的团队估测此卫星是Haumea在碰击过程中破碎的部分。
Namaka是这两个中较小的,最里边的,于2005年6月30日被发现,并被昵称为“Blitzen”。它是Hi'iaka的质量的十分之一,在高度椭圆轨迹上18天绕Haumea一次。两个卫星绕Haumea的轨迹都是高度偏疼的。现在没有对其质量进行估量。
Eris有一个叫做Dysnomia的卫星,它以希腊神话中的Eris的女儿命名,于2005年9月10日——在发现Eris后几个月——初次调查到。这颗卫星是由夏威夷凯克望远镜的一个团队发现的,他们其时正忙着调查四个最亮的TNO(冥王星、Makemake、Haumea和Eris)。
图解:艺术家的设想——矮行星Eris及其仅有的天然卫星Dysnomia。图片来历:NASA,ESA,Adolph Schaller(for STScI)
2016年4月,运用哈勃太空望远镜的宽视界相机-3观测发现,Makemake有一颗天然卫星——被命名为S / 2015(136472)1(发现团队昵称为MK 2)。据估量直径为175公里(110英里)公里,其半长轴间隔Makemake至少21,000公里(13,000英里)。
最大和最小的卫星:
太阳系中最大的卫星是木卫三,其直径为5262.4公里(3270英里)。这不只使它比地球的月亮更大,并且比水星更大——虽然只要水星质量的一半。至于最小的卫星,要落在 S / 2003 J 9 和S / 2003 J 12 之间。这两颗卫星都是直径约1公里(0.6英里)的木星卫星。
图解:伽利略号探测器拍照的木卫三相片。
在评论太阳系中已知卫星的数量时,需求留意的一点是,这儿的关键词是“已知的”。跟着时刻的消逝,越来越多的卫星得到承认,而咱们现在所了解的绝大多数卫星仅仅在曩昔的几十年才被发现。跟着咱们的探究作业的持续,以及咱们的仪器的改善,咱们或许会发现还有数百个埋伏在那里!
咱们写了许多在当今的的世界中关于太阳系卫星的风趣文章。太阳系中最大的卫星是什么?什么是太阳系的行星?地球有多少个卫星?火星有多少个卫星?木星有多少个卫星?土星有多少个卫星?天王星有多少个卫星?海王星有多少个卫星?
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. universetoday-风云飞杨-祈木
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