Калипсо — спутник Сатурна

Калипсо, снимок «Кассини»

Калипсо, снимок «Кассини»

Луны Сатурна никак не назовешь обычными спутниками. Они танцуют на своих орбитах, как Янус и Эпиметей, поедают кольца планеты, как Прометей — или же создают их, как Энцелад. Калипсо, спутник Сатурна, известна своей гладкостью — в отличие от других лун планеты, на ней почти нет кратеров. А еще она — «троянская луна», которая навеки обречена следовать за крупным спутником Сатурна Тефией.

Характеристики Калипсо

На сегодняшний день у Сатурна нашли 63 спутника. И пускай вращаются луны вокруг одной планеты, они собой представляют совершенно разные миры. Рядом с громадным Титаном, который больше даже полноценной планеты, Меркурия, уживается Эгеон, с диаметром около 500 метров. Его длина на 300 метров меньше высоты самого высокого здания в мире, небоскреба «Бурдж-Халифа»!

Соответственно размеру различается и уровень исследованности лун. На Титан садился исследовательский зонд «Гюйгенс», а Эгеон известен человечеству как продолговатая полоска пикселей. Калипсо по характеристикам ближе к последнему — ее средний диаметр составляет 19 километров, благодаря чему она занимает 21-е место по величине среди всех лун Сатурна. Это не так уже и много — фотографии лун схожих размеров, Пан и Имир, в разрешении не особенно отличаются от маленькой пикселей. Почему же тогда Калипсо удалось заснять так хорошо?

Первоочередную роль сыграла отдаленность Калипсо от Сатурна и регулярность ее орбиты. Будь она более хаотичной, исследовательский зонд «Кассини» не сумел бы выйти на нужную для качественного фотографирования дистанцию. Такую стабильность обеспечивает то, что Калипсо — это «отстающая» троянская луна, которая движется почти по той же орбите, что и ее большой спутник-поводырь Тефия. Эта же гравитационная связь позволила узнать многое о свойствах Калипсо — а именно:

  • Масса Калипсо — 2,54×1015 кг. С учетом линейных измерений объекта в 30x16x16 километров, плотность спутника составляет всего 0,5 г/см3. Такая же консистенция в обычной пемзы, используемой во время спа-процедур. Площадь поверхности Калипсо — 1438 квадратных километров. Места на спутнике как раз хватает на то, чтобы уместить весь Санкт-Петербург.
  • Состав луны объясняет ее легкость. Как и все малые спутники газовых гигантов (Сатурна в том числе), Калипсо сформировалась из замерзшей воды, в которой встречаются примеси органических веществ. Это ни в коем случае не означает наличие на спутнике живых существ — скорее, Калипсо содержит все необходимое для их появления где-то еще. По одной из теорий, кометы похожего состава доставили на Землю воду и первые органические элементы.
  • Светоотражаемость Калипсо достаточно высокая — альбедо спутника в видимом для человеческого глаза спектре составляет 1,3. Кроме того, поверхность луны невероятно гладкая как для безатмосферного тела — кратеры и трещины не искривляют и не затеняют почву спутника. Благодаря этому Калипсо причисляют к числу наиболее ярких объектов Солнечной системы.
  • Легкость спутника выливается то, что сила притяжения Калипсо очень мала — в 9800 раз слабее притяжения Земли. Для того чтобы покинуть спутник, достаточно разогнаться на скорость 20 километров в час. Таким образом, на Калипсо любой тренированный спортсмен может стать космонавтом — если бы только современные скафандры позволяли быстро бегать.
Спутник Калипсо и кольца Сатурна, сфотографированные Кассини 18 июня 2007 года.

Спутник Калипсо и кольца Сатурна, сфотографированные Кассини 18 июня 2007 года.

Так как Калипсо — троянская луна, ее орбитальные характеристики во многом схожи с характеристиками ее «ведущей», спутника Сатурна Тефии. Кроме того, что Калипсо всегда следует на 60° позади «главной» луны, отмечают также следующее:

  • Орбита Калипсо отдалена от Сатурна на 294 720 километров. Тефия ближе к планете всего на 50 километров.
  • Оба спутники являются синхронными — время их полного оборота вокруг оси совпадает с периодом обращения вокруг планеты и равно 45 часам. Последствием синхронного вращения Калипсо является то, что она всегда повернута к Сатурну одной и той же стороной — как и наша Луна в сторону Земли.
  • Наклон орбиты Калипсо — то есть ее отклонение от экватора планеты — не очень большой, и составляет всего 1,56°. Так как троянская луна зафиксирована в определенной позиции относительно ведущей луны, наклонение Тефии отличается — 1,09°.
  • Стабильность позиции относительно Тефии также влияет на отклонение Калипсо от «идеальной» круговой орбиты вокруг Сатурна. Когда ведущий спутник движется ровно по кругу, орбита Калипсо немного вытянута.

И хотя впоследствии на Калипсо нашли немало интересных вещей, она не была главной целью маневров зонда «Кассини». «Приманила» зонд близость спутника кольцу E Сатурна. Исследования показали, что Калипсо имеет много общего с этим кольцом — в том числе состав, и даже цвет!

История исследования Калипсо

Первичный этап

Крошечный спутник Сатурна Калипсо.

Крошечный спутник Сатурна Калипсо.

Как мы уже знаем, Калипсо не такая уже и крупная. Это серьезно влияет на видимость — много спутников Сатурна с похожими размерами были открыты «Вояджерами» или зондом «Кассини» после 2004 года. Однако высокая яркость Калипсо помогла найти ее еще до пролета «Вояджера», в 1980 году — причем с поверхности Земли.

Обнаружить Калипсо удалось группе ученых, которые проводили комплексные исследования системы Сатурна — Дэну Паскю, Вильяму Бауму, Кеннету Зейделманну и Дугласу Карри. Отдельно стоит выделить Зейделманна, который в своем вкладе в исследование спутника не ограничился одним фактом открытия. Именно он в 1981 году сумел доказать, что Калипсо — это «троянская луна». Отличился ученый и в академических кругах. Из-под его пера Зейделманна не одна научная работа, преимущественно по астрофизике и астрометрии — науке, занимающейся наблюдением и объяснением движения небесных тел.

Как кроху-Калипсо удалось обнаружить с помощью наземного телескопа, от которого атмосфера Земли скрывает свет маленьких небесных тел? Такую возможность астрономам дало особое положение Сатурна в 1980 году. Тогда его кольца легли на одной плоскости с орбитой Земли — и так как в космических масштабах кольца планеты очень тонкие, они буквально исчезли с виду. В такой момент поверхность Сатурна видна лучше всего — и на ее ярком фоне достаточно легко обнаружить спутники.

  • Интересный факт: в 1921 году из-за такого «исчезновения» колец Сатурна на Земле поднялась серьезная паника. Люди посчитали, что кольца оторвались от планеты и движутся к Земле, угрожая разрезать ее подобно осколкам битого стекла. Как и всегда, шумиху подняла желтая пресса, неправильно истолковавшая заявление астрономов.

Происхождение названия Калипсо

Новооткрытый спутник сначала получил кодовое название S/1980 S 25. Первая буква названия обозначает класс объекта, спутник (с англ. «satellite»), а четырехзначное число год открытия. Вторая буква говорит о принадлежности луны к Сатурну, а последняя цифра — порядковый номер открытия. Таким образом, Калипсо стала 25 спутником Сатурна среди открытых в 1980 году.

Имя Калипсо (на древнегреческом значит «я прячусь») было утверждено Международным астрономическим союзом в 1983 году. Названа она была в честь  нимфы, дочери титанов Океана и Тефии. Одноименный спутник служит «ведущим» для «троянской луны» Калипсо, что и послужило мотивом для выбора имени последней.

Исследование космическими зондами

Калипсо, снимок Вояджера-2

Калипсо, снимок Вояджера-2

«Пионер-11», первый из зондов, достигнувший Сатурна, не смог заснять Калипсо. Причиной этому стали не только ее скромные размеры, но и малая мощность камер аппарата и неудачная позиция пролета. Сатурн, как главный источник отражаемого Солнцем света, был повернут к «Пионеру» темной стороной, из-за чего снимки получились слишком тусклые. Поэтому адекватная картинка Калипсо появилась в астрономов только в августе 1981 года, когда мимо Сатурна совершил пролет «Вояджер-2». Тогда ученые узнали об ее продолговатой неправильной форме, уточнили орбитальные характеристики и подтвердили факт отсутствия крупных кратеров.

Вклад зонда «Кассини-Гюйгенс»

Однако самые ценные данные удалось получить только силами автоматической космической станции «Кассини-Гюйгенс», созданной специально для исследования Сатурна и всех его многочисленных лун. Две части аппарата, «Кассини» и «Гюйгенс», вместе начали свой путь к Сатурну в 1997 году. Свои имена они получили в честь астрономов Джиованни Кассини и Христиана Гюйгенса, обнаруживших первую пятерку спутников Сатурна.

Первую фотографию Калипсо он прислал в сентябре 2005 года. Снять ее удалось со «среднего» расстояния в 100 тысяч километров. Разрешение снимка составило около 600 метров на пиксель, что относительно неплохо. Но небольшие размеры Калипсо, гладкость ее поверхности и смазанность снимка оставляли желать лучшего.

Ждать второго шанса пришлось почти 5 лет. В феврале 2010 года «Кассини» удалось приблизиться к Калипсо на 21 тысячу километров. Хотя разрешение снимка выросло всего в 4,5 раза, до 128 метров на пиксель, четкость и ракурс были намного лучше. Это прекрасный результат для маленькой луны: астрономы смогли разглядеть феноменальную гладкость Калипсо и мелкие детали рельефа.

Однако эта фотография Калипсо далеко не предел возможностей зонда «Кассини»; все дело в дистанции съемки. Состоянием на 2015 год «Кассини» изучает систему Сатурна уже 11 лет — и будет раскрывать газового гиганта и его лун вплоть до 2017 года, когда его ресурс будет полностью исчерпан.

Особенности Калипсо

Данные из зонда «Кассини» позволили астрономам составить точный внешний и физический портрет Калипсо. Однако в спутника есть свойства, которые выделяют его на фоне других лун Сатурна.

Гладкая поверхность Калипсо

Калипсо, спутник Сатурна

Калипсо, спутник Сатурна

Как уже было сказано, поверхность Калипсо очень гладкая. Ей не сравниться с Метоной, спутником-«яйцом», признанной самой ровной среди всех лун Сатурна. Однако отсутствие большого количества кратеров на Калипсо аномально. Безвоздушные тела ничего не защищает от сотен маленьких и не очень метеоритов, которые и оставляют кратеры. Поэтому гладкая поверхность луны в системе Сатурна (если это не Титан, обладающего собственной атмосферой) выглядит действительно странно.

Разгадку ученые нашли, наблюдая за движением Калипсо по орбите. Оказывается, она активно «ворует» материал с кольца E Сатурна — того самого, которое массивный спутник Энцелад питает выбросами гейзеров со своего южного полюса. Частички кольца оседают на Калипсо в виде снега, который сглаживает очертания луны — из-за него он также обладает высокой светоотражаемостью. Кроме того, все повреждения от метеоритов быстро затягиваются новыми слоями материала.

  • Интересный факт — Так как Энцелад и его гейзеры имеют голубоватый оттенок, таким же цветом окрашена и луна — «воровка». Калипсо не единственный спутник Сатурна, набирающий вещество с колец — так же ведет себя ее большой «коллега» Прометей.

Калипсо — троянская луна: что это значит?

Материалы по теме

Спутник Сатурна Тефия

Главная особенность, отмечаемая астрономами в Калипсо — это то, что она троянская луна Сатурна. В статье уже упоминалось, что ее орбита почти один в один вторит орбите ведущей луны, Тефии. Также мы знаем то, что Калипсо постоянно отстает от «ведущей» на 60°. Но как все-таки работает эта гравитационная система лун?

Все базируется на концепции, рассчитанной математиком и физиком Жозефом Лагранжем еще в 1772 году. Природа гравитационного взаимодействия такова, что когда одно массивное тело вращается вокруг другого — например, Луна вокруг Земли, или Тефия вокруг Сатурна — возле него возникает 5 стабильных гравитационных точек, именуемых также точками Лагранжа. В этих точках третье тело, размеры и масса которого относительно малы, как у Калипсо, будет оставаться неподвижным относительно первых двух массивных тел.

Проще говоря — там, где вращается два больших тела, всегда есть точки Лагранжа, в которых находятся безопасные места для вращения еще 5 маленьких тел. Причем эти фиксированные точки обеспечивают стабильность достаточно агрессивно. Однажды попав в точку Лагранжа, объекту будет сложно покинуть ее естественным путем. Силы столкновений с другими телами и притяжения проходящих мимо крупных тел будет недостаточно для выведения спутника с орбиты троянской луны.

К слову, Калипсо не единственная троянская луна в системе Сатурна. У ее ведущей луны, Тефии, есть еще один «троянец» — Телесто. У другой «ведущей», Дионы, в подчинении есть еще два троянских спутника — Елена и Полидевк.


comments powered by HyperComments

Подпишись на рассылку лучших статей от Spacegid.com. Без спама.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 705
Система Orphus