Prezentujemy schemat przedstawiający rozmiary orbit znanych księżyców krążących w naszym systemie planetarnym. Daje się tu zauważyć pewne regularności.

Dziś uzupełniliśmy artykuł o inne wykresy związane z orbitami (i nie tylko).

Schemat jest wynikiem pracy Andrzeja Karonia, który zebrał dane publikowane przez S.S. Shepparda. Każdy pionowy pasek rozciągnięty jest od minimalnej do maksymalnej odległości księżyca od macierzystej planety. Środkowe kreski widoczne wewnątrz prostokątów to Mimośród, półoś wielka – a co to takiego jest?„>półosie wielkie orbit (a). Im dany księżyc ma swoją orbitę bardziej eliptyczną czyli ma większy Mimośród, półoś wielka – a co to takiego jest?„>mimośród (e), tym wykres orbity jest bardziej „rozciągnięty” – zgodnie ze wzorami na odległości perycentrum i apocentrum:

q = a * (1-e)

Q = a * (1+e)

Pionowa oś wyskalowana jest w milionach kilometrów.

Co można ciekawego zauważyć na rysunku? Na przykład, to że:

– Bliskie księżyce (tzw. regularne) poruszają się po kołowych (lub prawie kołowych) orbitach, zaś odległe (tzw. nieregularne) mają mniej lub bardziej rozciągnięte orbity.

– Rozciągłość orbit odległych księżyców Jowisza, Saturna i Urana jest zbliżona, zaś dwa najdalsze księżyce Neptuna mają orbity wielkie prawie tak, jak orbita Merkurego. Obszar dominacji grawitacyjnej znajdującego się daleko od Słońca Neptuna jest tak duży, że księżyce mogą mieć tak ogromne orbity. Krążenie w odległości kilkadziesiąt milionów kilometrów od Ziemi jest oczywiście niemożliwe – w takiej odległości od naszej planety „rządzi” Słońce i jego przyciąganie.

– Obecnie księżycem o najbardziej eliptycznej orbicie jest S/2004 S18. Mimośród wynosi prawie e = 0,8. Przez 55 lat najbardziej „eliptycznym” księżycem była Nereida e = 0,75.

Już wkrótce, po uściśleniu danych o orbicie tego księżyca, może się jednak okazać, że porusza się on po mniej spłaszczonej elipsie… Jakiś czas temu taka sytuacja zdarzyła się z księżycem Urana – S/2003 U3, który też miał początkowo e równe około 0,8, a obecnie, po dokonaniu większej ilości obserwacji, ma e = 0,66. (Odległe księżyce obiegają planety raz na kilka, a nawet i 25 lat, więc trzeba je długo obserwować. Ze względu na nikłą jasność, możliwe to jest tylko przez największe, wielometrowe, teleskopy świata!).

Poniższe rysunki, wykonane przez tego samego autora, przedstawiają wartości mimośrodów i nachyleń orbit księżyców. Powstały po pojawieniu się komentarzy do pierwotnej wersji newsa.

Tym razem nie można było dopisać nazw satelitów, gdyż wykresy stałyby się zbyt „przeładowane” (i tak już są mniej czytelne od wykresu „q-a-Q”).

Analiza danych ze stron księżycowych umożliwia jednak zlokalizowanie większości księżyców. Dla ułatwienia połączono je liniami według wzrastającej odległości. Ale uwaga! Trzeba pamiętać, że niektóre znaczki się ze sobą zlewają!

Schemat, wykonany przez Andrzeja Karonia, przedstawia wartości mimośrodów orbit księżyców krążących wokół planet w Układzie Słonecznym. Publikacja za zgodą autora.

Schemat, wykonany przez Andrzeja Karonia, przedstawia nachylenia orbit księżyców krążących wokół planet w Układzie Słonecznym. Publikacja za zgodą autora.

Schemat, wykonany przez Andrzeja Karonia, przedstawia wartości mimośrodów oraz nachylenia orbit księżyców krążących wokół planet w Układzie Słonecznym. Publikacja za zgodą autora.

Kolejny schemat sporządzono w formie „kątomierza”. Przedstawia on zależność między wielkimi półosiami orbit księżyców i ich nachyleniami do ekliptyki.

Schemat przedstawia wielkie półosie orbit księżyców Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna oraz ich nachylenia względem płaszczyzny ekliptyki. Kąt „kątomierza” to nachylenie orbity, a odległość od początku układu współrzędnych – wielka półoś. Widoczne są charakterystyczne dwa, zaznaczone na szaro, obszary bez księżyców. Za rysunek dziękujemy Andrzejowi Karoniowi.

Zacytujmy komentarz autora wykresów, Andrzeja Karonia:

Na wykresie można zauważyć dwie spore przerwy (oznaczone na szaro).

1. Między 8 a 25 stopni. Skrajnymi księżycami są: księżyc Neptuna (Nereida) i Saturna (Japetus) oraz księżyce Jowisza z grupy Himalii (np. Elara).

2. Szczególnie interesujący jest brak „nieregularnych” księżyców między kątami 57 a 133 stopni! Skrajne księżyce, to:

— księżyc Urana poruszający się ruchem prostym – S/2003 U3 (56,6 stopnia).

— i prawie „łeb w łeb” poruszające się ruchem wstecznym: księżyc Neptuna – S/2002 N1 (134,1 stopnia) oraz Saturna – Narvi=S/2003 S1 (134,6 stopnia).

Wewnątrz tej strefy znajduje się natomiast „regularny” księżyc Plutona – Charon (99,1 stopnia).

Co może być przyczyną braku księżyców o takich orbitach?

Jeśli chodzi o przerwę 1. (niskie kąty) – to być może po prostu jeszcze nie znamy takich księżyców.

Natomiast ta duża przerwa – 2. – ma z pewnością inną przyczynę… Nachodzi mi tu analogia z teorią Obłoku Oorta. Otóż komety o bardzo mocno nachylonych orbitach względem płaszczyzny dysku Galaktyki są „ściągane” przez siły pływowe ku tej płaszczyźnie.

Dokładne wyjaśnienie tego zjawiska znajduje się w: P. Artymowicz, „Astrofizyka układów planetarnych„, Warszawa 1995 (s. 316-317).

Podobnie jest być może z mocno nachylonymi księżycami, które poruszając się po rozciągniętych orbitach, „odczuwają” już raczej większy wpływ Słońca niż macierzystych planet. Orbity te mogą być więc zmieniane przez Słońce…

Na koniec jeszcze jeden wykres – ODKRYCIA. Przedstawia on jak z czasem zmieniała się liczba znanych księżyców. Jest on naprawdę ciekawy – widać na nim, że przez długie stulecia Saturn miał więcej znanych satelitów od Króla Planet – Jowisza (Zeusa).

Wykres przedstawia jak w okresie 1609-2005 zmieniała się ilość znanych księżyców planet Układu Słonecznego. W ostatnich latach wzrost stał się bardzo szybki.

Po 1610 roku i odkryciach Galileusza, trzeba było czekać aż 282 lata, aby odkryto Amalteę (1892)! Potem już poszło szybciej, ale dopiero dzięki Panom Sheppardowi i Jewittowi Jowisz jest na zasłużonym podium, choć Saturn znów mu depcze po piętach…

Na koniec dodam, że autorowi wykresu (i autorowi newsa 😉 wykres przypomina słynny wykres Lorentza na RELATYWISTYCZNY WZROST MASY – prawda?