Внутренняя луна

В астрономии внутренняя луна или внутренний естественный спутник — это естественный спутник , движущийся по прямой с низким наклонением орбите внутрь больших спутников родительской планеты. Обычно считается, что они образовались на месте одновременно с слиянием исходной планеты. Спутники Нептуна являются исключением, поскольку они, скорее всего, представляют собой агрегаты частей первоначальных тел, разрушенных после захвата большого спутника Тритона . Внутренние спутники отличаются от других обычных спутников близостью к родительской планете , короткими орбитальными периодами (обычно менее суток), малой массой, небольшими размерами и неправильной формой.

Открытие

В настоящее время известно тридцать внутренних спутников, вращающихся вокруг всех четырех планет-гигантов ( Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун ). Из-за их небольшого размера и яркого света от близлежащей планеты их очень трудно наблюдать с Земли. Некоторые из них, такие как Пан и Дафнис на Сатурне, когда-либо наблюдались только с космических кораблей.

Первым внутренним спутником, который наблюдался, была Амальтея , открытая Э. Э. Барнардом в 1892 году. Следующими были спутники Сатурна Эпиметей и Янус , наблюдавшиеся в 1966 году. Эти два спутника имеют одну и ту же орбиту , и возникшая путаница по поводу их статуса не была решена до тех пор, пока Пролет «Вояджера-1» в 1980 году. Большинство оставшихся внутренних спутников были обнаружены космическими кораблями «Вояджер-1» и «Вояджер-2» во время их пролетов над Юпитером (1979 г.), Сатурном (1980 г.), Ураном (1986 г.) и Нептуном (1989 г.).

В последние годы были обнаружены новые внутренние спутники на орбите Сатурна космическим кораблем Кассини с 2005 по 2009 год, а также на орбитах Урана (2003 г.) и Нептуна (2013 г.) космическим телескопом Хаббла .

Орбиты

Все внутренние спутники движутся по почти круговым, прямым орбитам. Медианный Фива эксцентриситет составляет 0,0012, а самым эксцентричным внутренним спутником является с e = 0,0177. Их наклон к экваториальным плоскостям своих планет также очень мал. Все, кроме одного, имеют наклон ниже одного градуса, медиана составляет 0,1 °. Наяда, ближайший спутник Нептуна, является исключением: она наклонена под углом 4,75° к экватору Нептуна.

Самые внутренние спутники вращаются внутри планетарных колец, в пределах жидкостного предела Роша , и только внутренняя прочность и трение их материалов не позволяют им быть разорванными приливными силами. Это означает, что если бы гальку поместить в ту часть спутника, которая находится дальше всего от планеты, приливная сила снаружи будет сильнее, чем гравитация спутника по направлению к планете, поэтому галька упадет вверх. Именно поэтому на фотографиях этих спутников видно, что они полностью очищены от гальки, пыли и камней.

Самыми крайними случаями являются спутник Сатурна Пан , который вращается внутри колец всего на 70% от предела жидкости Роша, а также спутник Нептуна Наяда . Плотность Наяды неизвестна, поэтому ее точный предел Роша также неизвестен, но если бы ее плотность была ниже 1100 кг / м ³ он будет находиться на еще меньшей доле предела Роша, чем Пан.

Те спутники, период обращения которых короче периода вращения их планеты, испытывают приливное замедление , вызывающее очень постепенное движение по спирали к планете. В отдаленном будущем эти спутники столкнутся с планетой или проникнут достаточно глубоко в пределах предела Роша, чтобы быть разрушенными приливом на фрагменты. Таким образом пострадали спутники Метида и Адрастея на Юпитере, а также большинство внутренних спутников Урана и Нептуна, включая Пердиту и Лариссу соответственно. Однако ни один из спутников Сатурна не испытывает такого эффекта, поскольку Сатурн является относительно очень быстрым вращателем.

Физические характеристики

Размеры

Внутренние спутники малы по сравнению с большими спутниками соответствующих планет. Все они слишком малы, чтобы принять гравитационно-сжатую сфероидальную форму. Многие из них сильно вытянуты, как, например, Амальтея, длина которой вдвое превышает ширину. Безусловно, самым большим из внутренних спутников является Протей, диаметр которого составляет около 440 км в самом длинном измерении и близок к сферической форме, но недостаточно сферической, чтобы считать ее формой, подвергшейся гравитационному сжатию. Протей больше Мимаса , самого маленького из известных круглых спутников. Наиболее известные внутренние спутники имеют диаметр от 50 до 200 км, а самый маленький из подтвержденных — Дафнис, размер которого составляет от 6 до 8 км. ( Эгеон еще меньше, его диаметр составляет 0,66 ± 0,12 км , но он недостаточно велик, чтобы очистить канал в кольцах, как это делает Дафнис.) Неподтвержденные тела, вращающиеся близко к кольцу F Сатурна , такие как S/2004 S 6 , могут быть несколько спутники меньшего размера, если они не представляют собой временные комки пыли. Космический корабль «Кассини» недавно обнаружил признаки (маленькие пыльные кольца) того, что в небе могут вращаться еще меньшие спутники. Отдел Кассини . Размер самых маленьких известных внутренних лун вокруг внешних планет увеличивается с расстоянием от Солнца, но считается, что эта тенденция обусловлена ​​все более сложными условиями освещения и наблюдения, а не какой-либо физической тенденцией. В конечном итоге могут быть обнаружены меньшие внутренние спутники.

Вращение

Все внутренние спутники приливно заблокированы , то есть их орбита синхронна с их вращением, поэтому они обращены к своей родительской планете только одной стороной. Их длинные оси обычно направлены в сторону своей планеты.

Поверхности

Все внутренние спутники Юпитера, Урана и Нептуна имеют очень темные поверхности с альбедо от 0,06 ( Метис ) до 0,10 ( Адрастея ). Спутники Сатурна, напротив, имеют очень яркую поверхность с альбедо от 0,4 до 0,6. Предполагается, что это связано с тем, что их поверхности покрыты частицами свежего льда, вынесенными из системы колец, внутри которой они вращаются. Внутренние спутники вокруг других планет, возможно, были затемнены в результате космического выветривания . Ни один из известных внутренних спутников не имеет атмосферы.

Кратерирование

На изображениях внутренних спутников видны сильно покрытые кратерами поверхности. Скорость образования кратеров для тел, вращающихся вокруг планет-гигантов, выше, чем для главных и внешних лун, из-за гравитационной фокусировки : тела, вращающиеся вокруг Солнца, которые проходят в большую область вблизи планеты-гиганта, преимущественно отклоняются к планете под действием ее гравитации. поле, так что частота потенциальных ударников, проходящих через заданную площадь поперечного сечения вблизи планеты, намного больше, чем в межпланетном пространстве. В результате было подсчитано, что очень маленькие тела на внутренних орбитах, как ожидается, будут разрушены внешними ударами в масштабе времени, намного меньшем, чем возраст Солнечной системы. Это установило бы нижний предел размера оставшихся внутренних спутников.

Накопление кольцевого материала

По крайней мере, два внутренних спутника Сатурна (Атлас и Прометей) имеют экваториальные гребни. Особенно выделяется хребет на Атласе. Кроме того, Пандора покрыта каким-то штрафным депозитом. Было высказано предположение, что эти особенности обусловлены аккрецией кольцевого материала на эти спутники. Дополнительными свидетельствами такого процесса могут быть низкая плотность этих тел (возможно, из-за рыхлости накопленного таким образом материала) и их высокое альбедо. Было замечено, что Прометей притягивает рассеянный материал из кольца F во время периодических близких сближений.

Список внутренних спутников

Внутренние спутники и кольца Юпитера

Внутренние спутники Юпитера

Основная статья: Внутренние спутники Юпитера

Юпитер имеет самый маленький набор внутренних спутников, включая только следующие четыре:

• помещать
• Адрастеа
• Амальтея
• Щит

Космический корабль Галилео , возможно, наблюдал несколько лун вблизи орбиты Амальтеи.

Внутренние спутники Сатурна

Девять известных внутренних спутников Сатурна тесно связаны с его кольцевой системой , и многие из них вращаются внутри колец, создавая между ними промежутки или «пастбищные» колечки.

• S/2009 S 1 – лунный браслет с B-образным кольцом
• Пан - спутник-пастух в подразделении Энке Кольца А Сатурна.
• Дафнис - спутник-пастух в Киллер-Гэпе кольца А Сатурна.
• Атлас - спутник-пастух внешнего края кольца А Сатурна.
• Прометей - внутренний спутник-пастух Сатурна. узкого кольца F
• Пандора
• Эпиметей и Янус - соорбитальные спутники, периодически обменивающиеся друг с другом орбитальной энергией.
• Эгеон – луна с G-образным кольцом

S/2009 S 1 и Эгеон недостаточно велики, чтобы очистить собственные каналы в кольцах. То же самое можно сказать и о маленьких спутниках Мефоне , Анте и Паллене , которые вращаются между более крупными спутниками Сатурна Мимасом и Энцеладом .

был замечен ряд локализованных объектов, таких как S/2004 S 3 , S/2004 S 4 и S/2004 S 6 В окрестностях кольца F , иногда окруженных пыльным ореолом , но в настоящее время это не так. ясно, все ли они представляют собой временные комки или некоторые из них могут включать небольшие твердые объекты (спутники).

Схема спутника и кольцевой системы Урана.

Внутренние спутники Урана

Уран имеет, безусловно, самую обширную систему внутренних спутников, содержащую тринадцать известных спутников:

• Корделия и Офелия — внутренний и внешний спутники-пастухи соответственно самого яркого кольца Урана, узкого кольца ε.
• Бьянка
• Крессида
• Дездемона
• Джульетта
• Порция
• Розалинда
• Амур
• Белинда
• Потеря
• Шайба
• Маб - связано с кольцом μ

Внутренние спутники Нептуна

Схема внутренних спутников Нептуна.

У Нептуна есть семь известных внутренних спутников:

• Наяда
• Таласса
• Деспина
• Галатея — внутренний спутник-пастух очень узкого кольца Адамса , разбитого на дуги.
• Лариса
• Гиппокамп
• Протей

Считается, что это груды обломков, образовавшиеся из фрагментов первоначальных спутников Нептуна (внутренних или нет). Они были сильно нарушены Тритоном вскоре после захвата этой луны на очень эксцентричную начальную орбиту. Возмущения привели к столкновениям между спутниками, и та часть фрагментов, которая не была потеряна, вновь аккумулировалась в нынешние внутренние спутники после того, как орбита Тритона стала круглой.

Разведка

Большинство внутренних спутников было получено с помощью космических кораблей «Вояджер-1» и «Вояджер-2» . Большинство из них можно увидеть на изображениях только в виде отдельных пикселей или разрешить их всего лишь в несколько пикселей по поперечнику. Однако довольно подробные особенности поверхности были замечены на следующих лунах:

Планета	Космический корабль
	Вояджер-1	Вояджер 2	Галилео	Кассини
Юпитер	Амальтея		Амальтея Щит
Сатурн	Пандора Прометей Янус Эпиметей			Кастрюля Дафнис Атлас Пандора Прометей Янус Эпиметей
Уран		Шайба
Нептун		Лариса Протей