Галилееви месечини

Галилееви сателити се четирите најголемиот месечини на Јупитер - Ија, Европа, Ганимед и Калиста. Тие првпат биле видени од Галилео Галилеј во декември 1609 или јануари 1610 година, а тие биле препознаени како сателити на Јупитер во март 1610 година. Тие биле првите пронајдени објекти кои орбитирале околу планета различна од Земјата.
Тие се меѓу најголемите објекти во Сончевиот Систем со исклучок на Сонцето и осумте планети, со полупречник поголем од која било од џуџестите планети. Ганимед е најголемата месечина во Сончевиот Систем и е уште поголема од планетата Меркур, иако е само околу половина помасивна. Трите внатрешни месечини - Ија, Европа и Ганимед - се во орбитална резонанца 4:2:1 една со друга. Додека Галилеевите месечини се сферични, сите многу помали преостанати месечини на Јупитер имаат неправилни форми поради нивната послаба самогравитација.
Галилеевите месечини биле забележани или во 1609 или 1610 година, кога Галилео направил подобрувања на својот телескоп, што му овозможило да ги набљудува небесните тела појасно од кога било. Набљудувањата на Галилео ја покажале важноста на телескопот како алатка за астрономите со тоа што докажувал дека во вселената има објекти кои не се гледаат со голо око. Откривањето на небесните тела кои кружат околу нешто друго освен Земјата му нанело сериозен удар на тогаш прифатениот Геоцентричен модел, геоцентрична теорија во која сè кружи околу Земјата.
Галилео првично го именувал своето откритие Cosmica Sidera („Ѕвездите на Козимо“), но имињата што на крајот преовладувале биле избрани од Симон Мариј, кој ги открил месечините независно речиси во исто време со Галилео, 8 јануари 1610 година, и им ги дал нивните сегашни имиња, изведени од љубовниците на Зевс, кои биле предложени од Јоханес Кеплер, во неговиот ''Mundus Jovialis'', објавен во 1614 година.
Четирите галилееви месечини биле единствените познати месечини на Јупитер до откривањето на Амалтеја, „''петтата месечина на Јупитер''“, во 1892 година.
1 Историја
1.1 Откритие
Како резултат на подобрувањата што Галилео Галилеј ги направил на телескопот, со способност за зголемување од 20×, тој можел да ги види небесните тела појасно отколку што било претходно можно. Ова му овозможило на Галилеј или во декември 1609 или во јануари 1610 година да го набљудува она што станало познато како Галилееви месечини.
На 7 јануари 1610 година, Галилео напишал писмо кое го содржи првото спомнување на месечините на Јупитер. Во тоа време, тој видел само три од нив и верувал дека се фиксирани ѕвезди во близина на Јупитер. Тој продолжил да ги набљудува овие небесни сфери од 8 јануари до 2 март 1610 година. Во овие набљудувања, тој открил четврто тело, а исто така забележал дека четирите не се неподвижни ѕвезди, туку дека кружат околу Јупитер.
Откритието на Галилео ја докажало важноста на телескопот како алатка за астрономите со тоа што покажал дека во вселената има предмети што треба да се откријат, а кои дотогаш биле невидливи со голо око. Уште поважно, откривањето на небесните тела кои кружат околу нешто друго освен Земјата му нанело удар на тогаш прифатениот Геоцентричен модел, кој сметал дека Земјата е во центарот на универзумот и сите други небесни тела се вртат околу неа. Галилеевиот ''Sidereus Nuncius'' (''Ѕвездениот гласник''), каде објавил небесни набљудувања преку неговиот телескоп, не бил споменат експлицитно коперниковиот хелиоцентризам, теорија која го поставило Сонцето во центарот на универзумот. Сепак, Галилео ја прифатил теоријата на Коперник.
Кинескиот историчар по астрономијата, Кси Зезонг, тврди дека „''мала црвеникава ѕвезда''“ забележана во близина на Јупитер во 362 п.н.е. од кинескиот астроном Ган Де можеби е Ганимед. Ако е ова вистина, ова би можело да претходи на откривањето на Галилео пред околу два милениуми.
Набљудувањата на Симон Мариј се уште еден забележан пример за набљудување, а тој подоцна пријавил набљудување на месечините во 1609 година Меѓутоа, бидејќи тој ги објавил овие наоди дури по Галилео, постои одреден степен на несигурност околу неговите записи.
1.2 Посвета на Медичи
Во 1605 година, Галилео бил вработен како учител по математика за Козимо де Медичи . Во 1609 година, Козимо станал Голем војвода од Тоскана. Галилео, барајќи покровителство од неговиот сега веќе богат поранешен студент и неговото моќно семејство, го искористил откривањето на месечините на Јупитер. На 13 февруари 1610 година, Галилео му напишал на секретарот на големиот војвода:„Бог ме удостои со тоа што можам, преку таков единствен знак, да му ја откријам на мојот Господар мојата посветеност и желбата што ја имам неговото славно име да живее еднакво меѓу ѕвездите, и бидејќи зависи од мене, првиот откривач, да ги именувам овие нови планети, би сакал, имитирајќи ги големите мудреци кои ги сместиле најодличните херои од таа доба меѓу ѕвездите, да го впишат името на најспокојниот велики војвода“.Галилео прашал дали треба да ги именува месечините „ѕвездите на Козимо“, само по него, или „Ѕвезди на Медичите“, со што ќе им оддаде почит на сите четворица браќа од кланот Медичи. Секретарот одговорил дека последното име би било најдобро.
На 12 март 1610 година, Галилео го напишал своето посвето писмо до војводата од Тоскана, а следниот ден испратил копија до големиот војвода, надевајќи се дека ќе ја добие поддршката од големиот војвода што е можно побрзо. На 19 март, тој го испратил телескопот што го користел за прво гледање на месечините на Јупитер до Големиот војвода, заедно со официјална копија на ''Сидереј Нунциус'' (''Ѕвездениот гласник''), кој, следејќи го советот на секретарот, ги нарекол четирите месечини на Медичи. Во својот посветен вовед, Галилео напишал:Едвај бесмртните благодати на твојата душа почнаа да светат на земјата отколку што светлите ѕвезди се нудат на небесата кои, како јазици, ќе зборуваат и ќе ги слават твоите најубави доблести за сите времиња. Еве, затоа, четири ѕвезди резервирани за твоето славно име ... кои ... ги прават своите патувања и орбитираат со прекрасна брзина околу ѕвездата на Јупитер ... како деца од исто семејство. . . Навистина, се чини дека самиот Творец на ѕвездите, со јасни аргументи, ме опомена да ги наречам овие нови планети со славното име на Вашето Височество пред сите други.
1.3 Име
Галилео првично го нарекол своето откритие Cosmica Sidera („Ѕвездите на Козимо“), во чест на Козимо II Медичи (1590–1621). На предлог на Козимо, Галилео го сменил името во ''Ѕвездите на Медичи''“ во чест на сите четворица браќа Медичи (Козимо, Франческо, Карло и Лоренцо). Откритието било објавено во ''Sidereus Nuncius'' („Ѕвездениот гласник“), во Венеција во март 1610 година, помалку од два месеци по првите набљудувања.
Други имиња кои се предложени вклучуваат:
* I. ''Principharus'' (за „принцот“ од Тоскана), II. ''Victripharus'' (по Викторија дела Ровере),
* III. ''Cosmipharus'' (по Козимо Медичи ) и IV. ''Fernipharus'' (по војводата Фердинандо де Медичи ) *''Circulatores Jovis'', или ''Jovis Comites'' – од Јохан Хевелиј;
*''Gardes'', (од латинскиот ''satelles, satelitis'', што значи „придружба“) – од Жак Озанам.
Имињата кои на крајот преовладувале ги избрал Симон Мариј, кој ги открил месечините независно во исто време со Галилео: тој ги именувал на предлог на Јоханес Кеплер по љубителите на богот Зевс (грчкиот еквивалент на Јупитер): ''Ија'', ''Европа'', ''Ганимед'' и ''Калиста'', во неговиот ''Mundus Jovialis'', објавен во 1614 година.
Галилео упорно одбивал да ги користи имињата на Мариј и како резултат ја измислил шемата за нумерирање што сè уште се користи во денешно време, паралелно со соодветните имиња на месечините. Броевите се движат од Јупитер нанадвор, така што I, II, III и IV за Ија, Европа, Ганимед и Калиста соодветно. Галилео го користел овој систем во своите тетратки, но всушност никогаш не го објавил. Нумерираните имиња (Јупитер ''x'' ) се користеле до средината на 20 век кога биле откриени други внатрешни месечини, а имињата на Мариј станале широко користени.
1.4 Одредување на географска должина
Галилео можел да развие метод за одредување на должината врз основа на времето на орбитите на галилеевите месечини. Времето на затемнувањето на месечините можело прецизно да се пресмета однапред и да се спореди со локалните набљудувања на копно или на брод за да се одреди месното време, а со тоа и географската должина. Главниот проблем со техниката било тешко да се набљудуваат галилеевите месечини преку телескоп на брод во движење, проблем што Галилео се обидел да го реши со пронајдокот на целатон. Методот го користеле Џовани Доменико Касини и Жан Пикард за повторно да ја мапираат Франција.
2 Членови
Некои модели предвидуваат дека можеби имало неколку генерации галилееви месечини во раната историја на Јупитер. Секоја генерација на месечини што се формирала би се спирала во Јупитер и би била уништена, поради плимните интеракции со Јупитеровиот прото-сателитски диск, при што нови месечини се формирале од преостанатиот отпад. До моментот кога се формирала сегашната генерација, гасот во прото-сателитскиот диск се разредил до тој степен што повеќе не се мешал многу со орбитите на месечините.
Други модели сугерираат дека галилеевите месечини се формирале во прото-сателитски диск, во кој временските скалила на формирање биле споредливи со или пократки од временските скалила за миграција на орбитата. Ија е безводен и најверојатно има внатрешност од карпи и метал. Се смета дека Европа содржи 8% мраз и вода по маса со остатокот од карпите. Овие месечини се, по зголемен редослед на растојание од Јупитер:
+, Име, Слика, Модел на ентериер, Пречник (км), Маса (килограм), Густина (g/cm <sup>3</sup>), Голема полуоска (км) , Орбитален период ( денови ) (во однос на Ија), Наклонетост ( ° ) , Ексцентричност
Ија''Јупитер I'', , 1.769 (1), 0,050, 0,0041
Европа''Јупитер II'', 3.014, 3.551 (2.0), 0,471, 0,0094
Ганимед''Јупитер III'', 1.942, 7.155 (4.0), 0,204, 0,0011
Калиста''Јупитер IV'', 1.834, 16.69 (9.4), 0,205, 0,0074
Ија (Јупитер I) е највнатрешната од четирите галилееви месечини на Јупитер; со пречник од 3642 километри, таа е четврта по големина месечина во Сончевиот Систем и е само маргинално поголема од Месечината на Земјата. Името го добила по Ија, свештеничка на Хера која станала една од љубовниците на Зевс. До средината на 20 век едноставно се нарекувала „Јупитер I“ или „''Првиот сателит на Јупитер''“.
Со преку 400 активни вулкани, Ија е геолошки најактивниот објект во Сончевиот Систем. Неговата површина е испреплетена со повеќе од 100 планини, од кои некои се повисоки од Земјиниот Монт Еверест. За разлика од повеќето сателити во надворешниот Сончев Систем (кои имаат дебела обвивка од мраз), Ија е првенствено составена од силикатни карпи кои опкружуваат стопено железо или железно сулфидско јадро.
Иако не е докажано, неодамнешните податоци од орбитерот Галилео покажуваат дека Ија можеби има свое магнетно поле. Ија има исклучително тенка атмосфера составена главно од сулфур диоксид (SO<sub>2</sub>). Доколку некое влеленско летало или сонда би требало да слета на површината на Ија, тоа би било исклучително тешко (слично на телата слични на тенкови на советските летачи Венера) да го преживее зрачењето и магнетните полиња што потекнуваат од Јупитер.
2.1 Европа
Европа (Јупитер II), втората од четирите галилеви месечини, е втора најблиску до Јупитер и најмала со пречник од 3121,6 километри, што е малку помало од Месечината на Земјата. Името доаѓа од митската феникиска благородничка, Европа, на која се додворувала Зевс и станала кралица на Крит, иако името не станало широко употребувано до средината на 20 век.
Има мазна и светла површина, со слој од вода што ја опкружува обвивката на планетата, за која се смета дека е дебела 100 километри. Мазната површина вклучува слој мраз, додека дното на мразот се смета дека е течна вода. Очигледната младост и мазноста на површината довеле до хипотезата дека под неа постои воден океан, кој може да послужи како живеалиште за вонземски живот. Топлинската енергија од плимното свиткување осигурува дека океанот останува течен и ја поттикнува геолошката активност. Можеби постои живот во океанот под мразот на Европа. Засега нема докази дека постои живот на Европа, но веројатното присуство на течна вода поттикнало повици да се испрати сонда таму.
Изгледа дека истакнатите ознаки што ја прекрстуваат Месечината се главно албедо одлики, кои ја нагласуваат ниската топографија. На Европа има малку кратери бидејќи нејзината површина е тектонски активна и млада. Некои теории сугерираат дека гравитацијата на Јупитер ги предизвикува овие ознаки, бидејќи едната страна на Европа постојано е свртена кон Јупитер. Ерупциите на вулканска вода што ја расцепуваат површината на Европа, па дури и гејзерите исто така се сметаат за причина. Се претпоставува дека бојата на ознаките, црвено-кафеава, е предизвикана од сулфур, но научниците не можат да го потврдат тоа, бидејќи во Европа не се испратени уреди за собирање податоци. Европа е првенствено направена од силикатни карпи и најверојатно има железно јадро. Има слаба атмосфера составена првенствено од кислород.
2.2 Ганимед
Ганимед (Јупитер III), третата галилеева месечина, е именувана по митолошкиот Ганимед, пехарник на грчките богови и саканата на Зевс. Ганимед е најголемиот природен сателит во Сончевиот Систем со пречник од 5262,4 километри, што го прави поголем од планетата Меркур – иако само со околу половина од неговата маса бидејќи Ганимед е леден. Тој е единствениот сателит во Сончевиот Систем за кој е познато дека поседува магнетосфера, најверојатно создадена преку насобирање во јадрото на течното железо.
Ганимед е составен првенствено од силикатни карпи и воден мраз, а океанот со солена вода се верува дека постои речиси 200 км под површината на Ганимед, сместена меѓу слоевите мраз. Металното јадро на Ганимед сугерира поголема топлина во одредено време во неговото минато отколку што било предложено претходно. Површината е мешавина од два вида терени - темни области со многу кратери и помлади, но сепак антички, региони со голема низа жлебови и гребени. Ганимед има голем број кратери, но многу од нив се исчезнати или едвај видливи поради неговата ледена кора што се формира над нив. Сателитот има тенка кислородна атмосфера која вклучува O, O<sub>2</sub>, а можеби и O<sub>3</sub> (озон) и малку атомски водород.
2.3 Калиста
Калиста (Јупитер IV) е четвртата и последна галилеева месечина, и е втора по големина од четирите, и со пречник од 4820,6 километри, таа е трета по големина месечина во Сончевиот Систем и едвај помала од Меркур, иако само третина од масата на вториот. Името го добила по грчката митолошка нимфа Калиста, љубовница на Зевс која била ќерка на аркадскиот крал Ликаон и придружник во лов на божицата Артемида. Месечината не е дел од орбиталната резонанца што влијае на трите внатрешни галилееви сателити и на тој начин не доживува значително плимско загревање. Калиста се состои од приближно еднакви количества карпи и мраз, што ја прави најмалку густа од галилеевите месечини. Калиста е еден од најтешките кратериски сателити во Сончевиот Систем, а една главна одлика е сливот околу 3000 км широк наречен Валхала .
Калиста е опкружен со исклучително тенка атмосфера составена од јаглерод диоксид и веројатно молекуларен кислород. Истрагатата открила дека Калиста можеби има подземен океан со течна вода на длабочини помали од 300 километри. Веројатното присуство на океан во Калиста покажува дека тој може да има живот. Сепак, ова е помалку веројатно отколку во блиската Европа. Калиста долго време се сметала за најпогодно место за човечка база за идно истражување на системот на Јупитер бидејќи е најдалеку од интензивното зрачење на Јупитер.
3 Компаративна структура
+Јупитерово зрачење, Месечината, rem /ден
Ија, 3600
Европа, 540
Ганимед, 8
Калиста, 0,01
Флуктуациите во орбитите на месечините покажуваат дека нивната средна густина се намалува со оддалеченоста од Јупитер. Калиста, најоддалечената и најмалку густата од четирите, има густина што е средна помеѓу мразот и карпата, додека Ија, највнатрешната и најгустата месечина, има густина средна помеѓу карпата и железото. Калиста има древна, силно кратерирана и непроменета ледена површина и начинот на кој се ротира укажува на тоа дека неговата густина е подеднакво распоредена, што сугерира дека нема камено или метално јадро, туку се состои од хомогена мешавина на карпи и мраз. Можеби ова била првобитната структура на сите месечини. Спротивно на тоа, ротацијата на трите внатрешни месечини укажува на диференцијација на нивната внатрешност со погуста материја во јадрото и полесна материја горе. Тие исто така откриваат значителна промена на површината. Ганимед открива минато тектонско движење на површината на мразот што бара делумно топење на подземните слоеви. Европа открива подинамично и неодамнешно движење од оваа природа, што укажува на потенка ледена кора. Ија, највнатрешната месечина, има сулфурна површина, активен вулканизам и нема знаци на мраз. Сите овие докази сугерираат дека колку е поблиску месечината до Јупитер, толку е потопла нејзината внатрешност. Сегашниот модел е дека месечините доживуваат плимно загревање како резултат на гравитациското поле на Јупитер во обратна пропорција на квадратот на нивното растојание од џиновската планета. Во сите, освен Калиста, ова ќе го стопи внатрешниот мраз, дозволувајќи им на карпите и железото да потонат во внатрешноста, а водата да ја покрие површината. Во Ганимед потоа се формирала густа и цврста ледена кора. Во потоплата Европа се формирала потенка полесно скршена кора. Во Ија, загревањето е толку екстремно што сите карпи се стопиле и водата одамна испарила во вселената.
4 Потекло и еволуција
Се верува дека редовните сателити на Јупитер се формирале од циркупланетарен диск, прстен од насобирачки гас и цврст отпад аналоген на протопланетарен диск. Тие можеби се остатоци од голем број сателити со галилеева маса кои се формирале на почетокот на историјата на Јупитер.
Симулациите сугерираат дека, додека дискот имал релативно голема маса во секој даден момент, со текот на времето значителен дел (неколку десетини од проценти) од масата на Јупитер заробен од сончевата маглина била обработена преку него. Сепак, масата на дискот од само 2% од онаа на Јупитер е потребна за да се објаснат постоечките сателити. Така, можеби имало неколку генерации сателити со галилеева маса во раната историја на Јупитер. Секоја генерација на месечини би се спиралила во Јупитер, поради влечење од дискот, а потоа се формирале нови месечини од новиот отпад заробен од Сончевата маглина. До моментот кога се формирала сегашната (најверојатно петта) генерација, дискот се разредил до тој степен што повеќе не се мешал многу со орбитите на месечините. Сегашните галилееви месечини сè уште биле погодени, паѓајќи и делумно заштитени со орбитална резонанца која сè уште постои за Ија, Европа и Ганимед. Поголемата маса на Ганимед значи дека тој би мигрирал навнатре со побрзо темпо од Европа или Ија.
5 Видливост
Сите четири галилееви месечини се доволно светли за да се гледаат од Земјата без телескоп, само кога би можеле да изгледаат подалеку од Јупитер. (Меѓутоа, тие лесно се разликуваат дури и со двогледи со мала моќност.) Имаат привидни величини меѓу 4,6 и 5,6 кога Јупитер е во опозиција со Сонцето, и се за една единица по светлински послаби кога Јупитер е во поврзување. Главната тешкотија во набљудувањето на месечините од Земјата е нивната близина до Јупитер, бидејќи тие се заматени од неговата светлина. Максималните аголни одвојувања на месечините се помеѓу 2 и 10 лачни минути од Јупитер, што е блиску до границата на човековата визуелна острина. Ганимед и Калиста, во нивната максимална одвоеност, се најверојатните цели за потенцијално набљудување со голо око.
6 Анимации на орбитата
GIF анимации кои ги прикажуваат орбитите на галилеевите месечини и резонанцијата на Ија, Европа и Ганимед