Спутники Урана

Спутники Урана — естественные спутники планеты Уран. По состоянию на 2021 год известно 27 спутников. Все они названы в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Первые два спутника — Титанию и Оберон — открыл Уильям Гершель в 1787 году. Ещё два шарообразных спутника (Ариэль и Умбриэль) обнаружил в 1851 году Уильям Лассел. В 1948 году Джерард Койпер открыл Миранду. Остальные спутники были открыты после 1985 года, во время миссии «Вояджера-2» или с помощью сильных наземных телескопов.

Открытие 
Два первых известных спутника, Титания и Оберон, были обнаружены сэром Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Позднее Гершель считал, что обнаружил ещё четыре спутника, и, возможно, даже кольцо (см. ниже). В течение почти 50 лет инструмент Гершеля был единственным, в который можно было различить спутники Урана. В 1840-е гг. более совершенные инструменты наблюдений и благоприятное положение Урана позволили время от времени наблюдать другие спутники, помимо Титании и Оберона. В 1851 году Уильям Лассел обнаружил два следующих спутника — Ариэль и Умбриэль.

Изначально Гершель не присвоил собственных имён спутников, ограничившись их нумерацией. Единой системы обозначения спутников Урана римскими цифрами долго не было. В публикациях фигурировали и обозначения Гершеля (где Титания и Оберон — Уран II и IV), и Лассела (где они иногда — I и II). После того как было подтверждено существование Умбриэля и Ариэля, Лассел пронумеровал спутники от I до IV в порядке удаления. С тех пор нумерация не менялась. В 1852 году сын Уильяма Гершеля — Джон Гершель — дал названия четырём известным тогда спутникам.

В течение почти столетия никаких новых открытий спутников Урана сделано не было. В 1948 г., используя 82-дюймовый телескоп обсерватории Мак-Доналд в Техасе, Джерард Койпер обнаружил наименьший из пяти крупнейших, сферических спутников — Миранду. 

Несколько десятилетий спустя, в декабре 1985 — январе 1986, космический зонд «Вояджер-2» открыл 10 внутренних спутников:

По итогам наблюдений «Вояджера-2» Уран остался единственной планетой-гигантом, у которой не было известно нерегулярных спутников. Однако 6 сентября 1997 года Бреттом Глэдманом, Филом Николсоном, Дж. Э. Бёрнсом и Дж. Дж. Кавеларсом с использованием 200-дюймового телескопа Хейла были открыты первые два нерегулярных спутника, получившие временные обозначения S/1997 U1 и S/1997 U2. Ещё три спутника были открыты 18 июля 1999 года при помощи телескопа Канада-Франция-Гавайи обсерватории Мауна Кеа на Гавайских островах:

 S/1999 U1 — Дж. Дж. Кавеларс, Б. Глэдман, М. Холмен, Ж.-М. Пёти, Г. Шолль;
 S/1999 U2 — Б. Глэдман, М. Холмен, Ж.-М. Пёти, Г. Шолль;
 S/1999 U3 — М. Холмен, Дж. Дж. Кавеларс, Б. Глэдман, Ж.-М. Пёти, Г. Шолль.

Название этих спутников были утверждены в 2000 году: Калибан, Сикоракса, Просперо, Сетебос, Стефано.

В мае 1999 года Эрих Каркошка (Аризонский университет), сравнивая фотографии «Вояджера» с новыми снимками космического телескопа Хаббл обнаружил ещё один спутник. Ему было присвоено временное обозначение S/1986 U10, а позже и собственное имя — Пердита.

Шестой нерегулярный спутник был открыт 13 августа 2001 года Мэтью Холменом, Дж. Дж. Кавеларсом и Д. Милисавлевичем на 4-метровом телескопе Межамериканской обсерватории Серро-Тололо и получил обозначение S/2001 U1. После того, как его существование было подтверждено другими наблюдениями, ему было присвоено название Тринкуло. 13 августа 2001 года теми же астрономами и Бреттом Глэдманом также были обнаружены самый удалённый и самый близкий к планете ретроградные нерегулярные спутники Урана. Они получили названия Фердинанд и Франциско.

25 августа 2003 года Марк Шоуолтер и Джек Лиссауэр, исследуя фотографии, сделанные телескопом Хаббл, открыли два внутренних нерегулярных спутника, позже получивших названия Купидон и Маб. 29 августа 2003 года Скотт Шеппард и Дэвид Джуитт открыли ещё один спутник, на этот раз на снимках 8,3-метрового телескопа Субару. Этот спутник стал первым обнаруженным проградным нерегулярным спутником Урана. Ему было присвоено имя Маргарита. На 2022 год он является последним спутником Урана, существование которых официально подтверждено.

В 2016 году исследователями университета Айдахо была опубликована статья, в которой высказывалось предположение о существовании ещё двух маленьких спутников, выступающих «пастухами» колец α и β. Такие спутники должны находиться на орбите примерно в 100 км от кольца и иметь радиус 2-7 км, что делает их недоступными для обнаружения с Земли.

Мнимые спутники 
После открытия Гершелем Титании и Оберона (11 января 1787 г.) он полагал, что наблюдал ещё 4 спутника: два — 18 января и 9 февраля 1790 г. и ещё два — 28 февраля и 26 марта 1794 года. Таким образом, много последующих десятилетий считалось, что у Урана 6 спутников, хотя существование 4 из них не подтвердил ни один астроном. Наблюдения Лассела в 1851 г., когда он обнаружил Ариэль и Умбриэль, не подтвердили наблюдения Гершеля; Ариэль и Умбриэль, которые Гершель, конечно же, должен был видеть, если он видел спутники около Титании и Оберона, не соответствовали ни одному из дополнительных спутников, замеченных Гершелем, по орбитальным характеристикам. Поэтому пришли к выводу, что 4 спутника, замеченных Гершелем помимо двух, были иллюзорными — вероятно, результатом ошибочной идентификации звёзд около Урана как спутников, и открытие Ариэля и Умбриэля было признано за Ласселом. Как считалось, у четырёх мнимых спутников Гершеля были следующие сидерические периоды: 5,89 дней (ближе к Урану, чем Титания), 10,96 дней (между Титанией и Обероном), 38,08 и 107,69 дней (дальше Оберона).

Названия 

Первые два спутника Урана, открытые в 1787 г., были названы лишь в 1852 — через год после обнаружения двух следующих. Их наименованием занялся Джон Гершель, сын первооткрывателя Урана. Он решил не брать названия для спутников из греческой мифологии, назвав их в честь духов из английской литературы: царя и царицы фей и эльфов Оберона и Титании из пьесы «Сон в летнюю ночь» Уильяма Шекспира и сильфов Ариэля и Умбриэль из «Похищения локона» Александра Поупа (Ариэль — также ещё и эльф из Шекспировской «Бури»). Причины такого выбора, по-видимому, кроются в том, что Уран, как бог неба и воздуха, сопровождается духами воздуха. Имена следующих спутников Урана давали уже не в честь духов воздуха (продолжением этой традиции стали только Пак и Маб), а в честь персонажей шекспировской «Бури». В 1949 г. пятый спутник, Миранда, был назван его первооткрывателем Джерардом Койпером в честь персонажа из этой пьесы. Он обосновал это тем, что имена детей бога Урана, титанов, использовать нельзя, так как они уже связаны с сыном Урана, Сатурном (и служат источником имён для спутников планеты Сатурн). 

Международным астрономическим союзом принято соглашение называть спутники Урана в честь персонажей пьес Шекспира и поэмы Поупа «Похищение локона» (сейчас лишь Ариэль, Умбриэль и Белинда имеют имена из последней поэмы; все остальные — из Шекспира). Сначала наиболее удалённые от планеты спутники называли в честь персонажей «Бури», но эта традиция прекратилась с наименованием Маргариты, имя которой было взято из пьесы «Много шума из ничего».

 «Похищение локона» (поэма Александра Поупа):
 Ариэль, Умбриэль, Белинда
 Пьесы Уильяма Шекспира:
 «Сон в летнюю ночь»: Титания, Оберон, Пак
 «Буря»: (Ариэль), Миранда, Калибан, Сикоракса, Просперо, Сетебос, Стефано, Тринкуло, Франциско, Фердинанд
 «Король Лир»: Корделия
 «Гамлет»: Офелия
 «Укрощение строптивой»: Бианка
 «Троил и Крессида»: Крессида
 «Отелло»: Дездемона
 «Ромео и Джульетта»: Джульетта, Маб
 «Венецианский купец»: Порция
 «Как вам это понравится»: Розалинда
 «Много шума из ничего»: Маргарита
 «Зимняя сказка»: Пердита
 «Тимон Афинский»: Купидон
С названиями некоторых спутников Урана совпадают названия некоторых астероидов: (171) Офелия, (218) Бианка, (593) Титания, (666) Дездемона, (763) Купидон, (900) Розалинда и (2758) Корделия.

Особенности и группы 
Спутники Урана можно разделить на три группы: тринадцать внутренних, пять крупных и девять нерегулярных спутников.

Внутренние спутники 

На 2013 год известно 13 внутренних спутников Урана. Это небольшие тёмные объекты, сходные характеристиками и происхождением с кольцами планеты. Их орбиты лежат внутри орбиты Миранды. Все внутренние спутники тесно связаны с кольцами Урана, которые, возможно, возникли вследствие распада одного или нескольких маленьких внутренних спутников. Два ближайших к планете спутника (Корделия и Офелия) служат «пастухами» кольца ε, а небольшой спутник Маб, возможно, — источник наиболее удалённого кольца μ. Пак, орбита которого расположена между Пердитой и Мабом, возможно, представляет собой нечто вроде переходного объекта между внутренними спутниками и крупными спутниками Урана.

Все внутренние спутники — тёмные объекты; их геометрическое альбедо не превышает 10 %. Они состоят из водяного льда с примесью тёмного материала — возможно, преобразованной радиацией органики. Небольшие внутренние спутники постоянно возмущают орбиты друг друга. Система является хаотичной и, по-видимому, нестабильной.

Расчёты показывают, что внутренние спутники в результате таких возмущений могут выходить на пересекающиеся орбиты и сталкиваться. Дездемона может столкнуться с Крессидой или Джульеттой в последующие 100 миллионов лет.

Крупные спутники 
Пять крупных спутников достаточно массивны, чтобы гидростатическое равновесие придало им шарообразную форму. На четырёх из них замечены признаки внутренней и внешней активности, такие, как формирование каньонов и предполагаемый вулканизм. Наибольший из этих пяти, Титания, имеет 1578 км в диаметре. Это восьмой по величине спутник в Солнечной Системе. Она в 20 раз менее массивна, чем земная Луна.

Система спутников Урана наименее массивная среди систем спутников планет-гигантов; совокупная масса всех 5 крупнейших спутников Урана не составит и половины от массы Тритона, седьмого крупнейшего спутника Солнечной системы (масса Тритона составляет около 2,14 кг, тогда как совокупная масса спутников Урана составляет около 1 кг. Крупнейший из спутников, Титания, обладает радиусом в 788,9 км, что меньше радиуса земной Луны, но немного больше, чем у Реи, второго из крупных спутников Сатурна, что делает Титанию восьмым по размеру спутником в Солнечной системе. Уран приблизительно в 10000 раз массивнее, чем его спутники (масса Урана — 8,681 кг, масса четырёх самых крупных спутников — 8,82 кг, массой остальных спутников можно пренебречь).

Среди спутников Урана выделяются пять самых крупных: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. По диаметру они различаются от 472 км (Миранда) до 1578 км (Титания). Все крупные спутники Урана — относительно тёмные объекты: их геометрическое альбедо меняется в диапазоне 30—50 %, а альбедо Бонда — 10—23 %. Самый тёмный из этих спутников — Умбриэль, а самый яркий — Ариэль. Массы спутников составляют от 6,7 кг (Миранда) до 3,5 кг (Титания). Для сравнения, масса земной Луны — 7,5 кг.

Крупнейшие спутники Урана, как полагают, сформировались в аккреционном диске, который существовал вокруг Урана в течение некоторого времени после того, как он сформировался, или возник в результате столкновения Урана с другим небесным телом в ранний период его истории.

Все крупные спутники Урана состоят из смеси примерно равных количеств льда и камня, за исключением Миранды, состоящей преимущественно изо льда. Составляющими льда могут быть аммиак и углекислый газ.

Их поверхность испещрена кратерами, но все они (за исключением Умбриэля) демонстрируют признаки «обновления» поверхности, выражающиеся в образовании каньонов и, в случае Миранды, яйцевидных, похожих на гоночные треки структур, называемыми коронами. За образование «корон», как считают, ответственны резкие поднятия диапиров. Поверхность Ариэля, возможно, самая молодая, с наименьшим количеством кратеров. Поверхность Умбриэля же выглядит самой старой.

Имевшие место в прошлом резонансы 3:1 между Мирандой и Умбриэлем и 4:1 между Ариэлем и Титанией, как считают, ответственны за нагрев, который вызвал существенную эндогенную активность на Миранде и Ариэле. К такому выводу приводит высокое наклонение орбиты Миранды, странное для столь близкого к планете тела. Крупнейшие спутники Урана состоят из каменного ядра и ледяной оболочки. Титания и Оберон могут иметь океан из жидкой воды на границе ядра и мантии.

Нерегулярные спутники 
Нерегулярные спутники Урана имеют эллиптические и сильно наклонённые (в большинстве своём ретроградные) орбиты на большом расстоянии от планеты.

Параметры спутников Урана 

Ранжированы по степени удалённости от планеты, крупнейшие выделены, знак вопроса отражает приблизительность цифры.

Примечания

Ссылки 
 О спутниках Урана
 Параметры спутников Урана