Ariel | |
---|---|
Satellit | |
Öppning | |
Upptäckare | William Lassell |
öppningsdatum | 24 oktober 1851 |
Orbitalegenskaper [1] | |
Huvudaxel ( a ) | 191 020 km |
Genomsnittlig omloppsradie ( r ) _ | 190 900 km |
Orbital excentricitet ( e ) | 0,0012 |
siderisk period | 2 520 dagar |
Orbital hastighet ( v ) | 5,51 km/s [a 1] |
Lutning ( i ) | 0,260° |
Vems satellit | uran |
fysiska egenskaper | |
Mått | 1162,2×1155,8×1155,4 km [2] |
Medium radie | 578,9 ± 0,6 km ( 0,0908 jorden ) [2] |
Ytarea ( S ) | 4 211 300 km² [a 2] |
Volym ( V ) | 812 600 000 km³ [a 3] |
Massa ( m ) | (1,353 ± 0,120)⋅10 21 kg (2,26⋅10 −4 Earth ) [3] |
Genomsnittlig densitet ( ρ ) | 1,592 ± 0,15 g/cm³ |
Tyngdacceleration vid ekvatorn ( g ) | 0,27 m/s² [a 4] |
Andra utrymningshastighet ( v 2 ) | 0,558 km/s [a 5] |
Rotationsperiod ( T ) | synkroniserad (vänd till Uranus på ena sidan) |
Albedo | 0,53 ( Geometrisk ) 0,23 ( Bonds ) |
Skenbar storlek | 14.4 |
Temperatur | |
På en yta |
min. ? jfr. ~60 K (−213 °C) max. 84…85 K (−189 °C… −188 °C) |
Mediafiler på Wikimedia Commons | |
Information i Wikidata ? |
Ariel är den fjärde största månen på Uranus . Öppnad 24 oktober 1851 av William Lassell och uppkallad efter den ledande sylfen från Alexander Popes dikt "The Rape of the Lock" och andan som tjänade Prospero i William Shakespeares " The Tempest " [4] [5] . Nästan all tillgänglig (för 2022) data om Ariel erhölls under förbiflygningen av rymdfarkosten Voyager 2 1986. Endast 35 % av dess yta har fotograferats. Ingen annan rymdfarkost har kommit i närheten av det.
Ariel är en av de minsta sfäriska satelliterna i solsystemet (14:e i storlek av 19). Bland Uranus satelliter är den den fjärde största (av de fem stora satelliterna, bara Miranda är mindre än den ) och har en rekordalbedo . Den är sammansatt av ungefär hälften is och hälften sten, och är mycket möjligen differentierad till en stenkärna och en isig mantel. Liksom alla stora Uranus-satelliter bildades Ariel förmodligen från en ackretionsskiva som omgav planeten för första gången efter dess bildande. Ariel har en komplex yttopografi - områden med kraftiga krater korsas av klippor, kanjoner och bergskedjor. Den har yngre spår av geologisk aktivitet än andra Uranus-månar. Energikällan för det var troligen tidvattenuppvärmning.
Ariels omloppsbana, liksom andra stora Uranus satelliter, ligger i planet för planetens ekvator. Därför är dessa satelliter föremål för extrema säsongsmässiga förändringar i belysning.
Ariel upptäcktes tillsammans med Umbriel den 24 oktober 1851 av William Lassell [6] [7] . William Herschel , som upptäckte 1787 två stora Uranus-satelliter - Titania och Oberon - påstod sig ha observerat ytterligare 4 satelliter [8] , men uppenbarligen var dessa observationer felaktiga [9] [10] .
Namnet på denna satellit (liksom de andra tre då kända satelliterna i Uranus) föreslogs 1852 av John Herschel på begäran av Lassell [11] . Ariel är uppkallad efter den ledande sylfen i Alexander Popes dikt The Rape of the Lock [12] . Det var också namnet på anden som tjänade Prospero i Shakespeares The Tempest [ 13] . Ariel kallas också Uranus I [7] .
Bland de fem stora månarna på Uranus rankas Ariel på andra plats efter avlägsenhet [a 6] . Den ligger på ett avstånd av 190 000 kilometer från planeten. Banans excentricitet och dess lutning mot Uranus ekvator är mycket liten [1] . Omloppsperioden är cirka 2,5 jorddagar och sammanfaller med rotationsperioden . Således vänds Ariel alltid till Uranus vid samma sida [14] . Ariels bana ligger helt och hållet inom Uranus magnetosfär [15] . Därför kolliderar partiklar av magnetosfärisk plasma ständigt med dess bakre halvklot , som kretsar mycket snabbare än Ariel (med en period lika med perioden för Uranus axiella rotation). Tydligen leder detta till mörkare av den drivna halvklotet [16] . Detta särdrag observeras i alla stora satelliter i Uranus, förutom Oberon [15] .
Eftersom Uranus kretsar runt solen "på sin sida", och dess satelliters banor ligger i planetens ekvatorialplan, är årstidernas växling på dem mycket märklig. Varje pol av Ariel är i totalt mörker i 42 år och kontinuerligt upplyst i 42 år, och under sommarsolståndet når solen vid polen nästan sin zenit [15] . Voyager 2-flyget 1986 sammanföll med sommarsolståndet på södra halvklotet, med nästan hela norra halvklotet i skugga. En gång vart 42:e år - under dagjämningen på Uranus - passerar jorden ungefär genom sitt ekvatorialplan, och då kan de ömsesidiga ockultationerna av dess satelliter observeras. Flera sådana händelser observerades under 2007-2008 (inklusive ockulteringen av Ariel av Umbriel den 19 augusti 2007) [17] .
Ariel har för närvarande ingen orbital resonans med någon måne på Uranus. Tidigare fanns det förmodligen en 5:3-resonans med Miranda, vilket kan vara orsaken till uppvärmningen av den senare (även om den maximala uppvärmningen av Mirandas interiör på grund av dess 1:3-resonans med Umbriel var ungefär tre gånger större) [ 18] . Ariel var förmodligen en gång låst i en 4:1-resonans med Titania, från vilken han senare lämnade [19] . Det är mycket lättare för Uranus satelliter att komma bort från omloppsresonansen än Saturnus eller Jupiters satelliter med liknande massa , på grund av dess mindre oblateness [19] . Den resonans som Ariel sannolikt befann sig i för 3,8 miljarder år sedan ökade den orbitala excentriciteten . Resultatet av detta var friktion i Ariels tarmar på grund av en regelbunden förändring av tidvattenkrafternas storlek , vilket kunde leda till uppvärmning av satellitens tarmar med 20° [19] .
Ariel är den fjärde största och möjligen den tredje största månen på Uranus [a 7] . Dess densitet är 1,66 g/cm 3 [3] , vilket indikerar att satelliten består av ungefär lika delar vattenis och tätare stenar [20] . Den senare kan bestå av sten och kolhaltigt material, inklusive högmolekylära organiska föreningar som kallas toliner [14] . Med hjälp av infraröd spektroskopi hittades vattenis på ytan [15] . Dess absorptionsband är mer uttalade på den ledande halvklotet (riktade mot rörelsen längs omloppsbanan) [15] . Orsakerna till denna asymmetri är okända, men det antas att den orsakas av bombarderingen av ytan av laddade partiklar från magnetosfären Uranus, som verkar på den bakre halvklotet [15] . Dessa joner pulvriserar isen, bryter ned metanen den innehåller (bildar klatrat ) och angriper annat organiskt material och lämnar en mörk, kolrik rest [15] .
Förutom vattenis detekterades koldioxid (CO 2 ) med hjälp av infraröd spektroskopi på Ariel , som huvudsakligen är koncentrerad till den bakre halvklotet. På denna Uranus-satellit syns den bättre under sådana observationer (och upptäcktes tidigare) än på alla andra [15] . Ursprunget till koldioxid är inte helt klart. Det kan ha bildats på ytan från karbonater eller organiskt material under påverkan av solens ultravioletta strålning eller joner som kommer från Uranus magnetosfär. Det senare kan förklara asymmetrin i fördelningen av koldioxid över satellitens yta, eftersom dessa joner bombarderar den bakre halvklotet. En annan möjlig källa är avgasningen av vattenis i Ariels inre. I ett sådant fall kan utsläppet av CO 2 bero på tidigare geologisk aktivitet hos satelliten [15] .
Med tanke på storleken på Ariel, förhållandet mellan is och sten i den och den möjliga närvaron av salt eller ammoniak (som sänker vattnets fryspunkt), kan vi dra slutsatsen att satelliten kan differentieras till en stenkärna och en isig mantel [20] . Om så är fallet, är kärnans massa cirka 56 % av Ariels massa, och dess radie är 64 % av satellitens radie (cirka 372 km). Dessa parametrar beräknas baserat på Ariels sammansättning. Trycket i mitten av satelliten är cirka 0,3 GPa (3 kbar ) [20] . Det nuvarande tillståndet för den isiga manteln är oklart, men förekomsten av ett underjordiskt hav anses osannolikt [20] .
Liksom alla Uranus stora månar bildades Ariel sannolikt från en ansamlingsskiva av gas och damm som antingen funnits runt Uranus en tid efter att planeten bildades, eller kom från ett enormt nedslag som med största sannolikhet gav Uranus dess mycket stora axellutning [21] ] . Den exakta sammansättningen av nebulosan är okänd, men den högre tätheten av uranska månar jämfört med Saturnus indikerar att den förmodligen innehöll mindre vatten [14] . Betydande mängder kol och kväve kan vara i form av kolmonoxid (CO) och molekylärt kväve (N 2 ) snarare än metan och ammoniak [21] . En satellit som bildas av en sådan nebulosa borde innehålla mindre isvatten (med CO- och N 2 -klatrater ) och mer sten, vilket skulle förklara dess höga densitet [14] .
Bildandet av Ariel genom ackretion varade förmodligen i flera tusen år [21] . Kollisionerna som åtföljde anhopningen gjorde att satellitens yttre skikt värmdes upp. Den maximala temperaturen (cirka 195 K ) nåddes på ett djup av cirka 31 km [22] . Efter fullbordandet av bildningen kyldes det yttre skiktet ner, och det inre började värmas upp på grund av sönderfallet av radioaktiva grundämnen [14] . Ytskiktet drogs ihop på grund av kylning, medan det värmande inre skiktet expanderade. Detta orsakade starka spänningar i Arielskorpan (uppskattningsvis upp till 30 MPa ), vilket troligen ledde till bildandet av många förkastningar [23] , inklusive, möjligen, delar av de som nu är synliga [24] . Denna process borde ha varat omkring 200 miljoner år [23] .
Värmen från den initiala ansamlingen och det efterföljande sönderfallet av radioaktiva grundämnen kan vara tillräckligt för att smälta is om den innehåller några frostskyddsmedel - ammoniak eller salt [22] . Avsmältningen kunde ha lett till att is separerades från berg och att en bergkärna bildades omgiven av en ismantel [20] . Ett lager av flytande vatten mättat med ammoniak kan uppträda vid deras gräns. Den eutektiska temperaturen för deras blandning är 176 K [20] . Men troligen frös detta underjordiska hav för länge sedan. Expansionen som åtföljde frysningen kan ha resulterat i sprickbildning i skorpan, uppkomsten av kanjoner och utjämning av äldre landformer [24] . Innan det fryser, kan vattnet ha rusat till ytan (en process som kallas kryovolkanism ) och översvämmat botten av kanjonerna [22] .
Modellering av den termiska historien om Saturnus måne Dione , som liknar Ariel i storlek, densitet och yttemperatur, tyder på att konvektion i Ariels inre, trots deras fasta tillstånd, förmodligen har fortsatt i miljarder år. Temperaturen över 173 K (smältpunkten för ammoniaklösning ) nära satellitens yta kvarstod i flera hundra miljoner år efter dess bildande, och närmare kärnan - i en miljard år [24] .
Ariels skenbara magnitud är 14,4 m [25] - samma som Pluto vid perihel . Ändå kan Pluto ses med ett teleskop med en öppning på 30 cm [26] , och Ariel är på grund av sin närhet till Uranus ofta inte synlig ens med en öppning på 40 cm [27] .
De enda närbilderna av Ariel hittills har tagits av Voyager 2 1986 under en förbiflygning av Uranus och dess månar. Minsta avstånd mellan sonden och Ariel - 127 000 km - var den 24 januari 1986 [28] . Av Uranus satelliter kom Voyager 2 bara närmare Miranda [29] . De bästa bilderna av Ariel har en upplösning på cirka 2 kilometer [24] . Bilder täcker endast 40 % av ytan, och endast 35 % fångas tillräckligt bra för geologisk kartläggning och kraterräkning [24] . Det var möjligt att utforska endast det södra halvklotet av satelliten (det norra halvklotet var i mörker vid den tiden) [14] . Ingen annan rymdfarkost har besökt Ariel eller Uranussystemet i allmänhet. Det finns för närvarande inga aktiva planer på att återvända till en mer detaljerad studie av Ariel, även om olika koncept har föreslagits såsom Uranus orbiter och sond [30] [31] .
Den 26 juli 2006 fotograferade rymdteleskopet Hubble Ariels passage över Uranus skiva. Samtidigt var skuggan från satelliten synlig på planetens moln. Sådana händelser är sällsynta och kan bara inträffa under dagjämningarna på Uranus, när planet för Ariels bana korsar den inre delen av solsystemet, där jorden är [32] . En annan passage (2008) spelades in av European Southern Observatory [33] .
Ariel är prickad med slingrande kanjoner och dalar. Dess kanjoner är breda graben [34] . Det finns stora områden där det finns väldigt få nedslagskratrar. Detta indikerar satellitens geologiska aktivitet, åtminstone under det relativt korta förflutna. Satellitens yta är på många ställen täckt av avlagringar av mycket lätt material, tydligen vattenfrost. Höjden på sprickdalarnas väggar når 10 km. Vissa områden är släta, som om de är täckta med flytande lera, vilket kan tyda på vätskeflöden i det geologiskt senaste förflutna. De kan också vara plastis (som långsamma glaciärer på jorden), men vid så låga temperaturer måste vattenis blandas med andra ämnen, som ammoniak och metan, för att uppnå plasticitet. Förekomsten av kryovulkanism är inte utesluten [35] .
namn | Sorts | Maximal storlek (km) |
Latitud (°) |
Longitud (°) |
Döpt efter |
---|---|---|---|---|---|
Kachina kanjoner | kanjonsystem | 622 | −33,7 | 246 | Kachina - andar i kosmologin och religionen hos de ursprungligen västerländska pueblos , senare - och ett antal andra folk |
Kewpie Canyon | Kanjon | 467 | −28.3 | 326,9 | Elf Kewpie från engelsk folklore[ förtydliga ] |
Corrigan Canyon | 365 | −27.6 | 347,5 | Trollkvinnor - vårdare av källor och källor från keltisk mytologi | |
Sylph Canyon | 349 | −48,6 | 353 | Sylfer - luftandar från engelsk folklore | |
brownie kanjon | 343 | −16 | 337,6 | De närmaste släktingarna till brownies är brownies från engelsk folklore . | |
Pixie Canyon | 278 | −20.4 | 5.1 | Pixies är små varelser från engelsk folklore. | |
Canyon Kra | 142 | −32.1 | 354,2 | Kra - själen i akanernas mytologi | |
Leprechaun Valley | dal | 328 | −10.4 | 10.2 | Leprechauns är små människor från irländsk folklore . |
Sprite Valley | 305 | −14.9 | 340 | Sprites är vattenandar från keltisk mytologi . | |
Abany | Krater | tjugo | −15,5 | 251,3 | Abani - vattenandar i persisk mytologi |
Agape | 34 | −46,9 | 336,5 | Karaktären Agape ( Agape - annan grekisk ἀγάπη - Kärlek) från Edmund Spensers dikt " The Fairy Queen " | |
Ataxacus | 22 | −53,1 | 224,3 | Gudinnan Ataksak från eskimåmytologin | |
Berilyun | 29 | −22,5 | 327,9 | Fe från pjäsen " Den blå fågeln " av Maurice Maeterlinck | |
Befana | 21 | −17 | 31,9 | Befana är en mytologisk karaktär från italiensk folklore . | |
Tomte | 71 | −71,5 | 339,7 | Brownie - ande, beskyddare av huset från slavisk mytologi | |
Unk | 22 | −12 | 251,1 | Spirit som liknar en brownie i tjeckisk folklore | |
Dyver | tjugo | −22.3 | 23 | Deives Valditoyos är en gudinna från den litauiska mytologin . | |
gwyn | 34 | −77,5 | 22.5 | Gwyn ap Nudd - kung av underjorden i walesisk folklore | |
Vissa | 40 | −37,8 | 33,7 | Huon av Bordeaux - en karaktär i det franska eposet | |
Yangoor | 78 | −68,7 | 279,7 | God anda som ger dagsljus i australiensisk mytologi | |
Laika | trettio | −21.3 | 44,4 | God anda från inkamytologin | |
Mab | 34 | −38,8 | 352,2 | Drottning Mab från dikten med samma namn av den engelska författaren Percy Bysshe Shelley | |
Melusina | femtio | −52,9 | 8.9 | Melusina - älva, sötvattensanda i europeisk folklore | |
Una (Oonagh) | 39 | −21.9 | 244,4 | Elfdrottning i irländsk folklore | |
Rom | 41 | −18.3 | 260,8 | Den unga flickan från William Henry Hudsons roman "Green Estates" | |
Finvarra (Finvara) | 31 | −15.8 | 19 | Alvkung i irländsk folklore |
Ariel är Uranus ljusaste måne. Dess Bond-albedo är 23% och dess geometriska albedo är 53% [37] . Ariel-ytan uppvisar en stark oppositionell effekt : när fasvinkeln ökar från 0° till 1°, minskar reflektiviteten från 53% till 35% [37] . Färgen på ytan på denna satellit är nästan grå [38] och beror inte på vare sig albedon eller reliefen. Till exempel har kanjoner samma färg som kraterområden. Men ljusa utstötningar från färska kratrar är något mer blå [38] [39] . Dessutom finns det några prickar på ytan något blåare än vanligt. I reliefen kommer de tydligen inte till uttryck på något sätt [39] . Den drivna halvklotet är i allmänhet rödare än den ledande med cirka 2 % [39] .
Det finns tre huvudtyper av områden på Ariels yta: släta, kratrerade och korsade av kanjoner [24] . De vanligaste dragen i reliefen är nedslagskratrar , kanjoner , klippklippor, bergskedjor och fördjupningar [36] .
Ariels sydpol är omgiven av ett kraftigt kraterområde, det största på denna satellit. Detta är den äldsta delen av dess yta [24] . Området är prickat med ett nätverk av klippor, kanjoner (grabens) och smala bergskedjor, huvudsakligen belägna på de mellersta breddgraderna [24] . Kanjoner ( lat. chasma , pl. chasmata ) [40] är sannolikt grabens som bildas under global jordskorpförlängning. Det orsakades av frysning av vatten (eventuellt med en inblandning av ammoniak) i tarmarna på satelliten [14] [24] . Kanjonerna är huvudsakligen riktade mot öster eller nordost och når en bredd av 15-50 km [24] . Botten av många kanjoner är konvex och stiger till 1-2 km [40] . Ibland är bottnen skild från kanjonens väggar av ca 1 km breda förkastningar [40] . I mitten av de bredaste grabenen finns skåror som kallas dalar ( lat. vallis , pl. valles ) [14] . Ariels längsta kanjonsystem är Kachin-ravinerna: deras längd är mer än 620 km (under Voyager 2-observationerna gick de bortom terminatorn , så deras totala längd är okänd) [36] [41] .
Den andra huvudtypen av terräng är terräng som genomkorsas av åsar och sänkor. Sådana områden är i form av band som ramar in kraterområdena och delar upp dem i polygonala delar. Bredden på dessa band är 25–70 km. Åsar och förkastningar inom var och en av dem når en längd av 200 km och är åtskilda från varandra med avstånd på 10-35 km. Band av oländig terräng fortsätter ofta in i kanjoner och kan förmodligen vara resultatet av en annan jordskorpans reaktion på samma dragspänning [24] .
De yngsta delarna av Ariel är släta, relativt låglänta slätter. De ligger längst ner i kanjoner, såväl som i flera lågland inne i kraterområden [14] . I det senare fallet har de också vassa kanter, ibland flikiga [24] . Att döma av den olika graden av kratring av sådana slätter bildades de vid olika tidpunkter [24] . Deras ursprung är troligen vulkaniskt: kratrarna på dem liknar sköldvulkaner på jorden, och de skarpa kanterna indikerar att den utbrutna vätskan var mycket trögflytande. Kanske var det underkylt vatten eller en ammoniaklösning, och möjligen fast is [40] . Tjockleken på detta hypotetiska kryolavaflöde uppskattas till 1-3 kilometer [40] . Därför bildades kanjonerna troligen under perioden med endogen aktivitet på Ariel [24] .
Ariel är täckt med kratrar jämnare än andra Uranus satelliter, och det finns relativt få stora kratrar på den. Detta indikerar att dess yta fick ett modernt utseende relativt nyligen: vid någon period av dess historia uppdaterades den avsevärt [24] . Man tror att energikällan för Ariels geologiska aktivitet var tidvattenuppvärmning under de tider då dess omloppsbana var mer långsträckt [19] . Ariels största krater, Yangoor, är bara 78 km i diameter [36] och visar tecken på efterföljande deformation. Alla stora kratrar på Ariel har en platt botten och en central topp, och endast ett fåtal kratrar är omgivna av ljusa ejecta. Många kratrar är polygonala, uppenbarligen påverkade av redan existerande skorpstruktur. I kraterområden finns det flera stora (i storleksordningen hundratals kilometer i diameter) ljusa fläckar, som kan vara förstörda nedslagskratrar. Om så är fallet är de som palimpsesterna på Jupiters måne Ganymedes [24] . I synnerhet antas det att en cirkulär 245-kilometers fördjupning belägen vid 10 ° S. sh. 30° in. etc. , är en hårt förstörd stor krater [42] .
Ordböcker och uppslagsverk |
|
---|---|
I bibliografiska kataloger |
Satelliter i solsystemet | |
---|---|
över 4000 km | |
2000-4000 km | |
1000-2000 km | |
500-1000 km | |
250-500 km | |
100-250 km | |
50-100 km | |
Efter planeter (och dvärgar ) |
Uranus månar | |
---|---|
Listning i grupper i stigande ordning för banans halvstora axel | |
Interna satelliter | |
Stora satelliter | |
Oregelbundna satelliter | |
Ringar | Uranus ringar |
Uranus | ||
---|---|---|
Uranus månar | ||
Egenskaper | Uranus ringar | |
Öppning | ||
Forskning | ||
Trojaner från Uranus | 2011 QF99 | |
Övrig |
|
solsystem | |
---|---|
Central stjärna och planeter | |
dvärgplaneter | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidater Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Stora satelliter | |
Satelliter / ringar | Jorden / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidater späckhuggare quawara |
Först upptäckte asteroider | |
Små kroppar | |
konstgjorda föremål | |
Hypotetiska föremål |
|