W Galileusza satelity lub księżyce Galilejskie , są cztery największe naturalny satelita Jowisza . W kolejności odległości od planety są to Io , Europa , Ganimedes i Callisto . Po raz pierwszy obserwuje je Galileusz w Galilestyczeń 1610 16dzięki ulepszeniu swojego teleskopu astronomicznego i ich odkryciu opublikowano w Sidereus nuncius inMarzec 1610. Są to wówczas pierwsze naturalne satelity odkryte na orbicie wokół innej planety niż Ziemia , co bardzo podważa model geocentryczny broniony przez wielu ówczesnych astronomów i dowodzący istnienia ciał niebieskich niewidocznych dla Ziemi gołym okiem .
Satelity te są jednymi z największych obiektów w Układzie Słonecznym, z wyjątkiem Słońca i ośmiu planet , z których wszystkie są większe od planet karłowatych . W szczególności Ganimedes jest największym i najmasywniejszym księżycem w Układzie Słonecznym, przewyższającym rozmiarami planetę Merkury . Są również jedynymi księżycami Jowisza na tyle masywnymi, że mogą być kuliste. Co więcej, trzy księżyce wewnętrzne, Io, Europa i Ganimedes, są jedynym znanym przykładem rezonansu Laplace'a : trzy ciała znajdują się w rezonansie orbitalnym 4:2:1.
Jeśli Galileusz początkowo nazwał je Medicea Sidera (po francusku : „Gwiazdy Medici”) na cześć rodu Medyceuszy , to imiona, które przechodzą do potomności, zostały wybrane przez Simona Mariusa – który również twierdził o ojcostwie odkrycia księżyców – na sugestię Johannesa Keplera . Imiona te odpowiadają postaciom z mitologii greckiej , kochankom i kochankom Zeusa ( Jowisz w mitologii rzymskiej ), czyli odpowiednio Io , kapłance Hery i córce Inachosa ; Europa , córka Agénor ; Ganimedes , podczaszy bogów; i Callisto , o nimfa od Artemidy .
Reprezentując 99,997% masy krążącej wokół Jowisza, pozostawały jedynymi znanymi księżycami planety przez prawie trzy stulecia, aż do odkrycia w 1892 roku piątej co do wielkości, Amalthei , której średnica była znacznie mniejsza.
Io jest księżycem galileuszowym, którego orbita jest najbliższa Jowiszowi , ma półoś wielką wynoszącą 421 800 kilometrów i okres obrotu wynoszący około 42 godziny. Ponadto jest czwartym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym , ze średnią średnicą 3643 km – będąc jednocześnie drugim najmniejszym z księżyców galileuszowych – najgęstszym z nich i znanym obiektem astronomicznym zawierającym mniejszą ilość wody .
Z ponad 400 aktywnymi wulkanami , Io jest również najbardziej aktywnym geologicznie obiektem w Układzie Słonecznym . Ta ekstremalna aktywność geologiczna jest wynikiem ocieplenia pływowego spowodowanego tarciem generowanym wewnątrz Księżyca przez jego oddziaływania grawitacyjne z Jowiszem , konsekwencją jego nieco ekscentrycznej orbity przez rezonans orbitalny z Europą i Ganimedesem . Wulkany wytwarzać plamy z siarki i siarki, dwutlenek które wznoszą setek kilometrów powyżej powierzchni, a następnie pokrycie rozległymi polami księżyca z mroźnego warstwy materiału, farby na różne odcienie kolorów.. Materiały wytworzone przez ten wulkanizm tworzą z jednej strony cienką i nierówną atmosferę Io, az drugiej wytwarzają duży torus plazmy wokół Jowisza dzięki ich interakcji z magnetosferą planety .
Obszar ten jest także usiany ponad 100 gór , które są podnoszone przez zjawisk tektonicznych na dnie skorupy z krzemianu . Niektóre z tych szczytów są wyższe niż Mount Everest , mimo że promień Io jest 3,5 razy mniejszy niż promień Ziemi i mniej więcej równy promieniowi Księżyca . W przeciwieństwie do większości księżyców Zewnętrznego Układu Słonecznego , które w większości zbudowane są z lodu wodnego , Io składa się ze skał krzemianowych otaczających rdzeń ze stopionego żelaza lub pirytu .
Europa jest drugim Galilejczykiem księżyc odległości od Jowisza, o pół- główną oś o 671,100 kilometrów, a najmniejszą z czterech o średnicy 3,122 km , dzięki czemu jest szóstym co do wielkości księżyc w Układzie. Słoneczna , po Księżycu .
Jest to głównie składają się z krzemianu skały i skorupy z wody z lodem , a także prawdopodobnie rdzeń z żelaza i niklu . Ma bardzo cienką atmosferę , składającą się głównie z tlenu . Na jego powierzchni występują w szczególności prążki i szczeliny lodowcowe zwane lineae, ale niewiele jest kraterów uderzeniowych , co czyni ją porównywalną z regionami polarnymi Ziemi.
Ma najgładszą powierzchnię ze wszystkich znanych ciał niebieskich w Układzie Słonecznym . Ta młoda powierzchnia – o szacowanym wieku 100 milionów lat – i bez ulgi związanej z obecnością indukowanego pola magnetycznego prowadzi do hipotezy, że pomimo maksymalnej temperatury powierzchni 130 K (−143 ° C ) miałaby ona ocean wód podziemnych o głębokości około 100 km , sprzyjające środowisko dla ewentualnego życia pozaziemskiego . Dominujący model sugeruje , że ocieplenie pływowe z powodu jego nieco ekscentrycznej orbity - utrzymywanej przez rezonans orbitalny z Io i Ganimedesem - pozwala oceanowi pozostać w stanie ciekłym i skutkowałoby ruchem lodu podobnym do tektoniki płyt , pierwszej tego typu aktywności zaobserwowanej na obiekt inny niż Ziemia . Do soli zaobserwować pewne cechy geologiczne sugerują, że współdziała oceanem ze skorupy, a także stanowiąc źródło wskazówek, aby określić, czy Europa może być do zamieszkania .
Ponadto Kosmiczny Teleskop Hubble'a regularnie wykrywa emisję pióropuszy pary wodnej podobnych do tych obserwowanych na Enceladusie , księżycu Saturna , które podobno spowodowane są erupcjami gejzerów .
Ganimedes , trzeci księżyc galileuszowy pod względem odległości od Jowisza, o półosi wielkiej wynoszącej 1 070 400 kilometrów, jest największym i najmasywniejszym naturalnym satelitą w Układzie Słonecznym, o średniej średnicy wynoszącej odpowiednio 5 262 km – przekraczającej 8 % średnicy planety Merkury - i masie 1,482 × 10 23 kg .
Jest to całkowicie zróżnicowane ciało , z płynnym rdzeniem bogatym w żelazo i skorupą lodową unoszącą się na cieplejszym lodowym płaszczu. Lód powierzchniowy znajdowałby się na słonym oceanie subglacjalnym o głębokości 200 km, który mógłby zawierać więcej wody niż wszystkie oceany Ziemi razem wzięte. Jego powierzchnię pokrywają dwa główne typy lądów: około jedna trzecia ciemnych obszarów, pokrytych kraterami uderzeniowymi i liczących cztery miliardy lat; a dla pozostałych dwóch trzecich regiony jaśniejsze, nieco młodsze i z szerokimi rowkami. Przyczyna tego geologicznego zaburzenia nie jest dobrze znana, ale jest prawdopodobnie wynikiem aktywności tektonicznej spowodowanej ociepleniem pływowym i zmianą objętości księżyca w jego historii. Księżyc ma wiele kraterów uderzeniowych, ale wiele z nich zniknęło lub są ledwo widoczne, ponieważ są pokryte lodem tworzącym się powyżej, zwanym wtedy palimpsestem .
Jest to jedyny satelita w Układzie Słonecznym, o którym wiadomo, że posiada magnetosferę , prawdopodobnie stworzoną przez efekt dynama z konwekcją wewnątrz płynnego jądra żelaznego. Jej słaba magnetosfera mieści się w znacznie większym polu magnetycznym Jowisza i jest z nim połączona liniami otwartego pola . Satelita ma delikatną atmosferę zawierającą w szczególności tlen ditlenek (O 2).
Callisto jest najdalej od Jowisza galileuszowym księżycem o półosi wielkiej wynoszącej 1 882 700 kilometrów, a także drugim co do wielkości o średniej średnicy 2410 km - i tym samym trzecim co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. Wśród księżyców galileuszowych jest najmniej gęsty i jedyny, który nie znajduje się w rezonansie orbitalnym. Składa się w przybliżeniu ze skał i lodu w równych częściach i ze względu na brak ogrzewania w wyniku sił pływowych byłaby tylko częściowo zróżnicowana . Callisto może mieć ocean wody w stanie ciekłym ponad 100 kilometrów pod powierzchnią. Te ostatnie prawdopodobnie będą gospodarzem życia pozaziemskiego , chociaż uważa się, że jest to mniej prawdopodobne niż w Europie.
Powierzchnia Kallisto jest bardzo pokryta kraterami - jest to jeden z księżyców z największą liczbą kraterów w Układzie Słonecznym - bardzo stary i nie wykazuje śladów aktywności tektonicznej, przedstawiając w szczególności basen o szerokości 3000 km zwany Valhalla, prawdopodobnie datowany na powstanie skorupa satelity. Ponadto jest mniej podatny na magnetosferę Jowisza niż inne wewnętrzne satelity, ponieważ znajduje się dalej od planety, co sugeruje, że uznano go za najbardziej odpowiednie ciało do stworzenia bazy ludzkiej do eksploracji układu Jowisza. Księżyc otoczony jest bardzo cienką atmosferą składającą się głównie z dwutlenku węgla i prawdopodobnie tlenu cząsteczkowego , a także jonosferą .
Ta tabela została utworzona na podstawie danych dostarczonych przez NASA w arkuszu informacyjnym dotyczącym satelitów Jowisza . Rozmiar obrazów odpowiada odpowiedniej skali księżyców.
Io Jowisz I |
Europa Jowisz II |
Ganimedes Jowisz III |
Kallisto Jowisz IV |
|
---|---|---|---|---|
Fotografia ( Galileo ) |
||||
Model wnętrza | ||||
Średni promień (km) |
1,821,5 | 1 560,8 | 2631,2 | 2410,3 |
Masa (kg) |
8,932 × 10 22 | 4,8 × 10 22 | 1,482 × 10 23 | 1,076 × 10 23 |
Gęstość (g/cm 3 ) |
3,530 | 3.010 | 1940 | 1830 |
Półoś wielka (km) |
421 800 | 671 100 | 1,070,400 | 1 882 700 |
Okres orbitalny (dni ziemskie) |
1 769 138 | 3,551,181 | 7,154 553 | 16 689 017 |
Okres orbitalny (w stosunku do Io) |
1 | 2,0 | 4.0 | 9,4 |
Nachylenie osi (stopnie) |
0,04 | 0,47 | 0,44 | 0,19 |
Ekscentryczność orbity | 0,004 | 0,009 | 0,001 | 0,007 |
Przebłyski zgłoszone przez sondy ujawniły nieoczekiwaną różnorodność satelitów Jowisza i Saturna. Na początku XXI wieku, mimo konsensusu co do roli niektórych parametrów, ta „niezwykła odmiana, której pochodzenie jest nadal całkowicie nieznane” podsyciła kilka teorii. Nawet bardziej niż ich indywidualne cechy geologiczne, wyjaśnienie bardzo odmiennego składu każdego księżyca pozostaje przedmiotem dynamicznych badań.
Księżyc | rem / dzień |
---|---|
Io | 3600 |
Europa | 540 |
Ganimedes | 8 |
Kallisto | 0,01 |
Obserwacja wahań orbit satelitów galileuszowych wskazuje, że ich średnia gęstość maleje wraz z odległością od Jowisza. Callisto, najbardziej zewnętrzny i najmniej gęsty z czterech księżyców, ma więc pośrednią gęstość między lodem a skałą, podczas gdy Io, najbardziej wewnętrzny i najgęstszy księżyc, ma pośrednią gęstość między skałą a żelazem. Callisto pokazuje również bardzo starą, mocno pokrytą kraterami i niezmienioną powierzchnię lodu. Jego gęstość jest równomiernie rozłożona, co sugeruje, że nie ma skalistego ani metalicznego rdzenia, ale składa się z jednorodnej mieszanki skały i lodu. Może to być oryginalna struktura wszystkich księżyców.
Z kolei rotacja trzech wewnętrznych księżyców wskazuje na zróżnicowanie ich wnętrz z gęstszym materiałem w centrum. Ujawniają również znaczną zmianę powierzchni. Ganimedes wykazuje ślady dawnej aktywności tektonicznej powierzchni lodu, w tym częściowe topnienie warstw podziemnych. Europa ujawnia bardziej dynamiczny i niedawny ruch, co sugeruje cieńszą skorupę lodową i ruch analogiczny do wciąż aktywnej tektoniki płyt . Wreszcie, Io, najbardziej wewnętrzny księżyc, ma powierzchnię siarki, aktywny wulkanizm i nie ma śladu lodu.
Wszystko to sugeruje, że im bliżej Jowisza znajduje się księżyc, tym cieplejsze jest jego wnętrze. Obecny model zakłada, że księżyce doświadczają ocieplenia pływowego z powodu pola grawitacyjnego Jowisza, w odwrotnej proporcji do kwadratu ich odległości od gigantycznej planety, ze względu na ich niekołowe orbity. We wszystkich przypadkach, z wyjątkiem Kallisto, która nie jest zróżnicowana , roztopił wewnętrzny lód i pozwolił, by skała i żelazo opadły do wewnątrz, a woda pokryła powierzchnię. W przypadku Ganimedesa utworzyła się wtedy gruba i solidna skorupa lodowa. W cieplejszej Europie wytworzyła się cieńsza i łatwiejsza do przełamania skorupa. W Io ocieplenie jest tak ekstremalne, że wszystkie skały stopiły się, a woda wyparowała, czyniąc z tego księżyca obiekt niebieski z najmniejszą ilością wody w Układzie Słonecznym.
Cztery Galileusza satelity są największe satelity w systemie Jowisza : the 5 th największy księżyc w systemie, Amalthea , ma wymiary tylko 125 x 73 x 64 km , gdzie Europa - najmniejsza z Galileusza księżyców - ma promień średnio więcej ponad dziesięciokrotnie większy, 1561 km . Są także jedynymi satelitami Jowisza wystarczająco dużymi, aby mieć kulisty, a nie nieregularny kształt. Satelity galileuszowe stanowią 99,997 % masy krążącej wokół Jowisza.
Dla porównania Ganimedes , największy ze wszystkich naturalnych satelitów Układu Słonecznego , jest znacznie większy od Merkurego i mierzy prawie trzy czwarte średnicy Marsa . W całym Układzie Słonecznym tylko Tytan , Tryton i Księżyc mają wymiary porównywalne z księżycami Galileusza.
Księżyce galileuszowe mają słabo ekscentryczne orbity (mniej niż 0,009) i lekko nachylone względem równika Jowisza (mniej niż 0,74°). Io, najbliższa, znajduje się 421 800 km od Jowisza, czyli nieco mniej niż sześciokrotność promienia planety. Callisto, najbardziej odległe, ma półoś wielką równą 1 882 700 km , czyli 26 promieni Jowisza.
Orbity Io, Europy i Ganimedesa, trzech najbardziej wewnętrznych księżyców, prezentują szczególny typ rezonansu orbitalnego , zwany rezonansem Laplace'a: ich okresy orbitalne są w stosunku 1:2:4, co oznacza, że Europa zajmuje dwa razy więcej czasu niż Io podróżować po swojej orbicie, a Ganimedes cztery razy dłużej. Ich fazy orbitalne są również połączone i zapobiegają występowaniu potrójnej koniunkcji . Dokładniej, zależność między długościami geograficznymi trzech satelitów jest dana wzorem :, gdzie jest libracja , satelity nie są dokładnie w rezonansie.
Kallisto, bardziej odległa, nie jest w rezonansie z innymi księżycami. Co więcej, inne naturalne satelity Jowisza o znacznie mniejszej masie i stosunkowo daleko od satelitów galileuszowych, ich wpływ na orbity jest znikomy.
Spekuluje się, że regularne satelity Jowisza, których częścią są satelity Galileusza, uformowane są z dysku okołogwiazdowego , pierścienia gazu akrecyjnego i stałych szczątków wokół Jowisza, podobnego do dysku protoplanetarnego . Nie ma jednak jednoznacznego konsensusu co do mechanizmu powstawania satelitów.
Symulacje sugerują, że chociaż dysk ten miał w pewnym momencie stosunkowo dużą masę, z czasem przeszłaby przez niego znaczna część (kilka dziesiątych procent) masy Jowisza uchwyconego w mgławicy słonecznej. Jednak dysk o masie zaledwie 2% masy Jowisza wystarcza do wyjaśnienia obecności istniejących satelitów, a w szczególności istnienia satelitów Galileusza, które stanowią skrajną większość masy krążącej wokół Jowisza.
Tak więc pierwszy model sugeruje, że w początkach historii Jowisza istniało kilka generacji satelitów o masie porównywalnej z satelitami Galileusza. Każda generacja księżyców doświadczyła spiralnego obrotu w kierunku Jowisza, z powodu oporu dysku, zanim rozpadłaby się, gdy znajdowała się w granicy Roche'a planety. Księżyce w nowiu powstałyby wtedy z innych szczątków uchwyconych w mgławicy. Do czasu uformowania się obecnej generacji dysk był pocieniony do tego stopnia, że nie kolidował już silnie z orbitami księżyców. Ponadto, jeśli księżyce są zawsze spowalniane przez opór, są one również chronione przez rezonans Laplace'a ustalający orbity Io, Europy i Ganimedesa.
Jednak konkurencyjny model sugeruje, że księżyce formowałyby się powoli z dysku protoplanetarnego i że nie byłoby pokoleń: różnice od całkowicie skalistego Io do Callisto składającego się z połowy lodu i skały wynikałyby z tego powolnego formowania, ponieważ jak również powstanie rezonansu Laplace'a.
Cztery księżyce galilejskie byłyby wystarczająco jasne, aby można je było zobaczyć gołym okiem , gdyby znajdowały się dalej od Jowisza. Tak więc główną trudnością w ich obserwowaniu jest to, że znajdują się bardzo blisko planety, a zatem są zanurzone w jej jasności, która jest 200 razy większa niż ich. Ich maksymalna odległość kątowa od Jowisza wynosi od 2 do 10 minut kątowych , blisko granicy ludzkiego widzenia. Można je jednak odróżnić od lornetek o małym powiększeniu.
Ta trudność obserwacji gołym okiem prowadzi niektórych astronomów do zakwestionowania twierdzenia, że Gan De mógł widzieć księżyce ponad dwa tysiące lat przed wynalezieniem astronomicznych okularów i teleskopów . Jednak z XIX th century , Simon Newcomb twierdzi, że kombinacja Ganimedesa i Kallisto opozycji może pomóc przezwyciężyć odblaski od Jowisza. Wymagałoby to jednak bardzo dobrej ostrości wzroku , a ryzyko wystąpienia fałszywie pozytywnego wyniku jest zbyt wysokie, aby można to ogólnie potwierdzić.
Kiedy księżyce przechodzą między Jowiszem a Ziemią, następuje tranzyt . Księżyce, zwłaszcza Ganimedes ze względu na swoje większe rozmiary, również rzucają cień na planetę, widoczny przez teleskop. Podwójne tranzyty - dwa księżyce jednocześnie przechodzące obok Jowisza - występują raz lub dwa razy w miesiącu. Potrójny tranzyt, taki jak ten obserwowany przez Hubble'a z Europy, Callisto i Io the24 stycznia 2015, zdarza się tylko raz lub dwa razy na dekadę. Jednak z powodu orbitalnego rezonansu trzech wewnętrznych księżyców galileuszowych niemożliwe jest zaobserwowanie poczwórnego przejścia.
Księżyc |
Pozorna wielkość w opozycji |
albedo geometryczne | Maksymalna separacja od opozycji |
---|---|---|---|
Io | 5,02 ± 0,03 | 0,63 ± 0,02 | 2'27" |
Europa | 5,29 ± 0,02 | 0,67 ± 0,03 | 3'54" |
Ganimedes | 4,61 ± 0,03 | 0,43 ± 0,02 | 6 '13 " |
Kallisto | 5,65 ± 0,10 | 0,17 ± 0,02 | 10'56" |
Dzięki ulepszeniom dokonanym przez Galileusza w swoim teleskopie astronomicznym , osiągając powiększenie 20, udało mu się obserwować obiekty niebieskie wyraźniej niż było to możliwe wcześniej, nawet obserwując nowe, takie jak satelity Galileusza.
ten 7 stycznia 1610 r, Galileo pisze list, w którym wspomina o obserwacji na Uniwersytecie w Padwie trzech gwiazd stałych w pobliżu Jowisza za pomocą swojego teleskopu astronomicznego. Następnie zaobserwował tylko trzy: w ten sposób nie rozróżnił Io i Europy ze względu na niską moc swojego teleskopu i dlatego obie gwiazdy zostały zarejestrowane jako pojedynczy punkt świetlny. Następnego dnia widzi je po raz pierwszy jako oddzielne ciała:8 stycznia 1610 rjest zatem uważana za datę odkrycia Europy i Io przez IAU . Regularnie kontynuuje swoje obserwacje doMarzec 1610, data, w której publikuje w Wenecji Sidereus nuncius ("Gwiezdny Posłaniec"), w którym dochodzi do wniosku, że ciała te nie są gwiazdami stałymi, ale rzeczywiście obiektami niebieskimi krążącymi wokół Jowisza.
Są to pierwsze naturalne satelity odkryte na orbicie wokół planety innej niż Ziemia . Gwiazdy te, również pierwsze odkryte za pomocą instrumentu, a nie gołym okiem, pokazują, że teleskop astronomiczny, a następnie teleskopy, są prawdziwym zainteresowaniem astronomów, ponieważ pozwalają im obserwować nowe obiekty niebieskie. Ponadto odkrycie obiektów krążących wokół planety innej niż Ziemia dostarcza bardzo ważnych dowodów unieważniających geocentryzm . Jeśli Sidereus nuncius nie wspomina wprost o heliocentrycznym modelu promowanym przez Mikołaja Kopernika , wydaje się, że Galileusz byłby zwolennikiem tej teorii.
Xi Zezong, historyk astronomii, broni, że chiński astronom Gan De zaobserwował „małą czerwoną gwiazdę” w pobliżu Jowisza w 362 pne. AD , którym mógł być Ganimedes . Astronomowie rzeczywiście bronią tego, że księżyce galileuszowe można rozróżnić gołym okiem, podczas ich maksymalnego wydłużenia i w wyjątkowych warunkach obserwacyjnych. Jeśli zostanie potwierdzona, może wyprzedzić odkrycie Galileusza o prawie dwa tysiące lat. Jednak jest to odrzucane przez niektórych astronomów, ponieważ księżyce galileuszowe są zbyt zatopione w blasku Jowisza, aby można je było obserwować gołym okiem, co więcej, gdy ich istnienie jest ignorowane.
W 1614 roku, w swoim Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici ( Świat Jowisza odkryty w 1609 roku dzięki belgijskiemu teleskopowi ), niemiecki astronom Simon Marius twierdzi, że odkrył te obiekty pod koniec 1609 roku, kilka tygodnie przed Galileo. Ten ostatni podaje w wątpliwość to twierdzenie w 1623 r. i odrzuca dzieło Mariusza jako plagiat, zarzuty, na które nie może odpowiedzieć, ponieważ wkrótce potem umiera. Ostatecznie autorstwo odkrycia satelitów przypisuje się temu, kto pierwszy opublikował jego pracę, wyjaśniając, że przypisuje się tylko Galileo. Jeśli jednak reputację Mariusa szpecą te oskarżenia o plagiat, astronomowie tacy jak Oudemans wierzą, że był on w stanie dokonać tego odkrycia jednocześnie po swojej stronie. Ponadto Simon Marius jako pierwszy opublikował tablice astronomiczne ruchów satelitów w 1614 roku.
Galileo będąc od 1605 do 1608 roku tutor od Cosimo II de Medici - w międzyczasie coraz wielkiego księcia Toskanii w 1609 roku - roku stara się wykorzystać to odkrycie zyskać jego względy i tak, że staje się jego patronem . Dlatego wkrótce po swoim odkryciu napisał do sekretarza Wielkiego Księcia:
„Bóg pobłogosławił mnie, abym mógł, przez tak osobliwy znak, objawić mojemu Panu moje oddanie i pragnienie, aby Jego chwalebne imię żyło jako równe wśród gwiazd, a ponieważ to dla mnie, pierwszego odkrywcy, nazwać je Nowe planety, pragnę, na wzór wielkich mędrców, którzy umieścili najwspanialszych bohaterów tamtych czasów wśród gwiazd, zarejestrować ich w imieniu Jego Najjaśniejszej Wysokości Wielkiego Księcia. "
- Galileo, 13 lutego 1610 r
Pyta również, czy gwiazdy powinny być nazwane Cosmica Sidera (po francusku : „gwiazdy kosmiczne”) po samym Cosme, czy też Medicea Sidera (po francusku : „gwiazdy lecznicze”), które uhonorowałyby czterech braci z rodu Medici (Cosme, Francesco, Carlo i Lorenzo). Sekretarz, według opinii Cosimo II, odpowiada, że druga propozycja jest najlepsza.
ten 19 marca, wysyła Wielkiemu Księciu teleskop, którym po raz pierwszy obserwował księżyce Jowisza, z kopią swojego Sidereus Nuncius, gdzie, za radą sekretarza, nazywa cztery księżyce Medicea Sidera . We wstępie do tej publikacji pisze również:
„Gdy tylko nieśmiertelne łaski twej duszy zaczęły świecić na ziemi, świecące gwiazdy ofiarowują się na niebiosach, które jak języki będą przemawiać i wiecznie wysławiać twoje najwspanialsze cnoty. Oto cztery gwiazdy zarezerwowane dla twojego sławnego imienia (...), które (...) podróżują i okrążają z zadziwiającą prędkością wokół gwiazdy Jowisza (...) jak dzieci z tej samej rodziny. (...) Rzeczywiście, wydaje się, że sam Stwórca Gwiazd poprzez jasne argumenty wezwał mnie do nazwania tych nowych planet znamienitym imieniem Waszej Wysokości przed wszystkimi innymi. "
- Galileo, Sidereus Nuncius
Wśród innych proponowanych imion znajdujemy Principharus , Victipharus , Cosmipharus i Ferdinandipharus , na cześć czterech braci Medyceuszy , których używa Giovanni Hodierna , uczeń Galileusza i autor pierwszych efemeryd ( Medicaeorum Ephemerides , 1656). Jan Heweliusz nazywa je Circulatores Jovis lub Jovis Comites , a Jacques Ozanam Gardes lub Satellites (z łac. satelles, satelity : „escort” ). Nicolas-Claude Fabri de Peiresc ze swojej strony nadaje im następujące imiona w kolejności ich odległości od Jowisza: Cosimo Młodszy , Cosimo Starszy , Maria i Katarzyna .
Jednak chociaż Simonowi Mariusowi nie przypisuje się odkrycia satelitów galilejskich, to nazwy, które im nadał, pozostają potomne. W swojej publikacji z 1614 r., Mundus Jovialis , zaproponował kilka alternatywnych nazw dla księżyca najbliższego Jowiszowi, takich jak „ Merkury Jowisza” i „pierwsza planeta Jowisza” i zrobił to samo dla następnych. Na podstawie sugestii Johannesa Keplera inPaździernik 1613, projektuje również schemat nazewnictwa, w którym każdy księżyc jest nazwany imieniem kochanki lub kochanka greckiego boga Zeusa (jego rzymskim odpowiednikiem jest Jowisz ). W kolejności odległości od planety nazywa je więc Io , Europe , Ganimedes i Callisto , pisząc:
„Poeci wyrzucają Jowiszowi jego nieregularne miłości. Trzy młode dziewczyny zostały specjalnie wymienione jako te, które z powodzeniem zabiegał o Jupitera. Io, córka Inachos, Callisto Likaonu, Europa Agenor. Dalej jest Ganimedes, piękny syn króla Trosa, którego Jowisz, przybrawszy postać orła, unosi na plecach do nieba, jak to bajecznie opowiadają poeci, a zwłaszcza Owidiusz. Myślę więc, że nie zrobię nic złego, jeśli Pierwsza będzie nazywana przeze mnie Io, Druga Europa, Trzecia, ze względu na majestat jej światła, Ganimedes, Czwarta Kallisto. "
- Simon Marius, Mundus Jovialis
Galileo odmawia używania nazw zaproponowanych przez Mariusa i dlatego wymyśla stały system numeracji, który jest nadal używany, równolegle z nazwami własnymi. Numeracja zaczyna się od księżyca najbliższego Jowiszowi: I dla Io, II dla Europy, III dla Ganimedesa i IV dla Kallisto. Galileo używa tego systemu w swoich notebookach. Jednym z powodów nieprzyjęcia nazw własnych zaproponowanych przez Galileusza jest to, że angielscy i francuscy astronomowie, którzy nie mieli takich samych relacji z rodziną Medyceuszy, wierzyli, że księżyce należą bardziej do Jowisza niż do żyjących książąt.
Nazwy podane przez Simon Marius zaczynają być powszechnie stosowane aż do wieków później, w XX -tego wieku . W znacznej części wcześniejszej literatury astronomicznej księżyce były ogólnie określane przez ich rzymskie oznaczenie liczbowe , na przykład z Io jako „Jowisz I” lub jako „pierwszy satelita Jowisza” . Ten traci popularność po odkryciu satelitów mających najskrytsze orbitach, jak Amalthea w 1892 roku, a wiele nowych satelitów Jowisza na początku XX th wieku.
Galileusz opracował około 1612 r. metodę określania długości geograficznej opartą na synchronizacji orbit księżyców galileuszowych z efemerydami . W ten sposób czasy zaćmień Księżyca – kilka z nich ma miejsce każdego dnia na Ziemi – można z góry dokładnie obliczyć i porównać z lokalnymi obserwacjami na lądzie lub na łodzi, aby określić czas lokalny, a tym samym długość geograficzną .
Metoda wymaga teleskopu, ponieważ księżyce nie są widoczne gołym okiem. Jednak głównym problemem związanym z tą techniką jest to, że trudno jest obserwować księżyce Galileusza za pomocą teleskopu na poruszającym się statku, problem, który Galileusz próbuje rozwiązać dzięki wynalezieniu celatonu , urządzenia w ruchu . teleskop.
Aby umożliwić określenie czasu z pozycji obserwowanych księżyców, zaproponowano urządzenie zwane jovilabe : jest to komputer analogowy, który podaje dzień i godzinę z obserwowanych pozycji księżyców i który swoją nazwę bierze od podobieństwa do astrolabium . Praktyczne problemy pozostają duże i ostatecznie ta metoda nigdy nie jest stosowana na morzu.
I odwrotnie, na lądzie ta metoda jest użyteczna i precyzyjna. Jednym z pierwszych przykładów jest pomiar długości geograficznej stanowiska dawnego obserwatorium Tycho Brahe na wyspie Hven , dzięki tablicom zaćmień opublikowanym w 1668 roku przez Jean-Dominique'a Cassiniego . W ten sposób, ci ostatni dokonujący obserwacji w Paryżu i Jean Picard na Hven w 1671 i 1672, zdołali uzyskać wartość 42 minuty 10 sekund na wschód od Paryża, co odpowiada 10 ° 32 ′ 30 ″ , czyli około 12 minut łuku (1/ 5 °) więcej niż dokładna wartość. Co więcej, ta metoda jest używana przez tych samych dwóch astronomów do mapowania Francji .
W 1690 roku w Connaissance des temps opublikowano dokładniejsze tabele zaćmień Io , a precyzja efemeryd była stopniowo poprawiana w następnym stuleciu, w szczególności przez Giacomo Filippo Maraldiego , Jamesa Bradleya i Pehra Wilhelma Wargentina .
Przez następne dwa i pół wieku satelity pozostawały nierozdzielonymi jasnymi plamami o pozornej jasności około 5 magnitudo w przeciwieństwie do teleskopów astronomów. W XVII th century Galilejczykiem satelity są wykorzystywane do sprawdzania poprawności trzecie prawo Keplera o ruchu planetarnym lub określić czas potrzebny do światła podróżować między Jowiszem i Ziemi. Dzięki efemerydom stworzonym przez Jean-Dominique'a Cassiniego Pierre-Simon de Laplace tworzy matematyczną teorię wyjaśniającą rezonans orbitalny Io, Europy i Ganimedesa, co skutkuje lepszymi przewidywaniami orbit księżyców. Później odkryto, że ten rezonans ma głęboki wpływ na geologię trzech księżyców.
Teleskopy postęp pod koniec XIX th century pozwoli astronomom rozwiązać wielkie cechy powierzchni Io, między innymi. W latach 90. XIX wieku Edward E. Barnard jako pierwszy zaobserwował różnice w jasności Io między regionami równikowymi i polarnymi, poprawnie wywnioskując, że wynikają one z różnic w kolorze i albedo między tymi dwoma regionami, a nie z hipotetycznego kształtu jaja. z satelity, jak proponowane przez William Pickering lub dwóch oddzielnych obiektów, jak początkowo sądzono przez samego Barnard.
Obserwacje teleskopowe z połowy XX th century wykorzystywane w celu uzyskania informacji na temat księżyców. Na przykład obserwacje spektroskopowe sugerują, że powierzchnia Io jest dziewicza z lodu wodnego , substancji występującej w dużych ilościach na innych satelitach Galileusza.
Począwszy od lat 70. większość informacji o księżycach uzyskuje się poprzez eksplorację kosmosu . Jednak po planowanym zniszczeniu Galileusza w atmosferze Jowisza wwrzesień 2003nowe obserwacje pochodzą z teleskopów naziemnych. W szczególności obrazowanie optyki adaptacyjnej z Teleskopu Kecka na Hawajach oraz obrazowanie z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a umożliwiają monitorowanie księżyców nawet bez statku kosmicznego w układzie Jowisza .
Badanie przestrzeń od Galean księżyce rozpoczyna się wiaduktów tych sond przestrzeni od NASA Pioneer 10 i Pioneer 11 , w latach 1973 i 1974, odpowiednio. Obie sondy przelatują w niewielkiej odległości od Jowisza i kilku jego księżyców, wykonując pierwsze szczegółowe zdjęcia tych ciał niebieskich, które jednak mają niską rozdzielczość.
Dostarczają danych naukowych pozwalających na badanie księżyców, np. dla Io lepsze obliczenie jego gęstości i odkrycie cienkiej atmosfery czy dla Ganimedesa dokładniejsze określenie jego cech fizycznych i pierwszych obrazów jego pierwiastków. powierzchnia.
Program VoyagerSystem Jovian został ponownie oblatany w 1979 roku przez bliźniacze sondy Voyager 1 i Voyager 2 , ich bardziej zaawansowany system obrazowania dostarczający znacznie bardziej szczegółowych obrazów.
Liczne instrumenty noszone przez te sondy kosmiczne, w połączeniu z 33 000 zrobionymi zdjęciami, umożliwiają przeprowadzenie dogłębnych badań księżyców galilejskich i prowadzą w szczególności do odkrycia wulkanizmu na Io , pierwszych aktywnych wulkanach odkrytych na innym ciała Układu Słonecznego niż Ziemia. W ślad za Io wykryto torus plazmowy odgrywający ważną rolę w magnetosferze Jowisza .
Dostarczają bardziej szczegółowe obrazy młodej, lodowej powierzchni Europy, sugerując trwającą aktywność tektoniczną. Obrazy te skłaniają również wielu naukowców do spekulacji na temat podziemnego płynnego oceanu. Podają szczegóły dotyczące wielkości Ganimedesa, ujawniając, że w rzeczywistości jest on większy niż Tytan , co pozwala na przeklasyfikowanie go jako największego naturalnego satelitę w Układzie Słonecznym. Ponad połowa powierzchni Kallisto jest fotografowana w rozdzielczości 1–2 km z precyzyjnymi pomiarami jej temperatury, masy i kształtu.
GalileuszSonda kosmiczna Galileo dociera do układu Jowisza wgrudzień 1995po sześcioletniej podróży z Ziemi w celu śledzenia odkryć dwóch sond Voyager i obserwacji naziemnych przeprowadzonych w międzyczasie.
Znaczące wyniki osiągane są na Io, ze wskazaniem jego dużego rdzenia żelaznego podobny do występującego w ziemskich planet z Układu Słonecznego Wewnętrznej oraz studium regularnych wykwitów wykazujących powierzchnię rozwija się jako przelotów. Wiele bliskich przelotów nad Europą jest przeprowadzanych podczas „Misji Galileo Europa” i „Misji Galileo Millennium” , których celem jest chemiczne badanie Europy aż do poszukiwania życia pozaziemskiego w jej subglacjalnym oceanie . Pole magnetyczne Ganimedesa zostało odkryte w 1996 roku, a jego subglacjalny ocean w 2001 roku. Sonda ostatecznie kończy pracę polegającą na fotografowaniu całej powierzchni Kallisto i wykonuje zdjęcia z rozdzielczością do 15 metrów.
Misja Galileo była przedłużana dwukrotnie, w 1997 i 2000 roku, i trwała łącznie osiem lat. Gdy misja Galileo dobiega końca, NASA kieruje sondę na Jowisza w celu kontrolowanego zniszczenia 21 września 2003 roku . Jest to środek, aby zapobiec sondę, a priori nie- sterylnym , od uderzenia przyszłości Europy i zanieczyszczając go z ziemskich mikroorganizmów .
Nowe HoryzontySonda kosmiczna New Horizons , w drodze do Plutona i Pasa Kuipera , przelatuje nad systemem Jowisza .28 lutego 2007do manewru wspomagania grawitacyjnego . Aparaty New Horizons fotografują erupcje wulkanów Io i, bardziej ogólnie, robią szczegółowe zdjęcia księżyców galilejskich. Zdjęcia te pozwalają na wykonanie map topograficznych Europy i Ganimedesa.
JunoW 2011 roku NASA uruchomiła Juno sondy jako części na nowe granice programu , którego celem jest przeprowadzenie szczegółowego studium struktury wewnętrznej Jowisza ze orbicie polarnej przez okresowe golenia jej powierzchnię. Sonda kosmiczna wchodzi na orbitę wlipiec 2016z bardzo eliptycznej orbicie , z okresu od 14 dni , co w dużej mierze uniknąć sondy bardzo intensywny planetarną pas promieniowania , które mogłyby go uszkodzić. Orbita ta jednak utrzymuje Juno z dala od płaszczyzn orbitalnych księżyców galileuszowych. Tak więc badanie księżyców nie jest priorytetem, ale dane są nadal gromadzone we właściwym czasie.
Jupiter Icy Moon Explorer ( JUICE ) to planowana misja Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach naukowego programu kosmicznego Cosmic Vision do układu Jowisza, który powinien znajdować się kolejno na orbicie Jowisza i Ganimedesa. To pierwsza misja na planetę w zewnętrznym Układzie Słonecznym, która nie została opracowana przez NASA. Uruchomienie JUICE zaplanowano na 2022 r., z szacowanym przybyciem do Jowisza o godzPaździernik 2029dzięki pomocy grawitacyjnej Ziemi i Wenus .
JUICE musi badać w latających wielokrotnie trzy lodowe księżyce Jowisza , a mianowicie Kallisto , Europę i Ganimedesa , zanim w 2032 wejdzie na orbitę wokół tego ostatniego, aby dalsze badania zostały zakończone w 2033 roku.
Maszynka do strzyżenia Europy (2025)Europa Clipper to planowana misja NASA do systemu Jowisza, skupiająca się na Europie . Wystrzelenie sondy zaplanowano na 2025 rok z przybyciem na Jowisza pod koniec lat 20. lub na początku lat 30. XX wieku, w zależności od wybranej wyrzutni.
Jest to sonda kosmiczna o masie ponad 3 ton, wyposażona w kilka instrumentów, w tym radar umożliwiający sondowanie oceanu pod lodem, badanie zamieszkiwania księżyca i pomoc w wyborze miejsc dla przyszłego lądownika . Po tranzycie trwającym ponad 6 lat , korzystając z pomocy grawitacyjnej Wenus i Ziemi, sonda kosmiczna musi zostać umieszczona na orbicie wokół Jowisza. Część naukowa misji obejmuje 45 przelotów nad Europą w okresie 3,5 roku.
Galilejczyk księżyce, to ustawienie sprzyja science fiction od początku XX th century , między innymi, The Mad Księżyc (1935) przez Stanley G. Weinbaum Io lub Wykupu Cairn (1936) przez Stanley G. Weinbaum dla Europy. Charakter powierzchni księżyca zawsze pozostawia pole do spekulacji, jak na poniższym rysunku minusy w książce o astronomii rosyjskiej 1903. Później, w połowie XX -go wieku, możliwość obcych życia na tych księżyców inspiruje twórców i projektantów czasopism o pulpie, takich jak Amazing Stories czy Fantastic Adventures .
Isaac Asimov w Dangereuse Callisto (1940) wyobraża sobie atmosferę sprzyjającą życiu na Kallisto . Robert A. Heinlein koncentruje akcję na Ganimedesie w Jabłoniach na niebie (1953) i przywołuje terraformację Kallisto. O księżycach galilejskich wspomina się w innych powieściach autora, takich jak Double Étoile (1956) czy Le Ravin des ténèbres (1970) .
Dzięki informacjom dostarczanym przez różne misje eksploracji kosmosu reprezentacja satelitów Galileusza ewoluuje. Arthur C. Clarke 2010 powieść : Odyssey Two (1982), na przykład, jest często określany jako najbardziej znanego w Europie sci-fi kreację , z astronauci lecący nad nim otrzymaniu enigmatyczny komunikat: „. Nie należy próbować lądowania tutaj” (W Angielski : Nie próbuj tam lądować ). Ten fikcyjny znak życia podąża następnie za faktycznymi informacjami o odkryciu aktywnej geologii na Księżycu, a cytat ten jest również regularnie używany w artykułach prasowych dotyczących Księżyca. Jego kontynuacja, 2061: Odyssey Three (1987), koncentruje się wokół Ganimedesa. Księżyce galileuszowe jako całość są w szczególności głównym miejscem Snu Galileo (2009) Kim Stanley Robinson, gdzie, podobnie jak w 2312 (2012) tego samego autora, powierzchnia wulkaniczna Io jest na przykład transkrybowana i odgrywa rolę w fabuła.
W kinie powstają rozmaite filmy skupione wokół księżyców, takie jak m.in. Outland… Daleko od Ziemi (1981) Petera Hyamsa , Europa Report (2013) Sebastiána Cordero czy Io (2019) Jonathana Helperta . Z kolei Ganymède to zestaw z serii The Expanse (2017).
Wreszcie, Galileusza satelitów, każdy z charakterystycznym wyglądzie, są one wspólne ozdoby poziomy z gier akcji takich jak Halo (2001), Call of Duty: Warfare Nieskończoności (2016) lub Przeznaczenia 2 (2017) .
: dokument używany jako źródło tego artykułu.