» » Танец Януса и Эпиметея

Танец Януса и Эпиметея


Танец Януса и Эпиметея

На фото показан момент наибольшего сближения двух спутников Сатурна — Януса и Эпиметея. Янус — более крупный спутник на снимке — был открыт в 1966 году французским астрономом Одуеном Дольфюсом. Позже, через 12 лет астрономы Стивен Ларсон и Джон Фаунтин установили, что на самом деле это два тела, движущихся по очень близким орбитам. Рядом с Янусом, на почти такой же траектории, обращается спутник Эпиметей. Возможно, Дольфюс наблюдал именно Эпиметей, а вовсе не Янус. Таким образом, Янус, названный в честь двуликого римского бога, в некотором смысле оправдывает свое имя.


Танец Януса и Эпиметея

Янус (слева) и Эпиметей (справа) крупным планом. На самом деле Янус крупнее, однако зонд «Кассини», сделавший эти снимки, снял Эпиметей с более близкого расстояния. Фото с сайтов jpl.nasa.gov и solarsystem.nasa.gov


Расстояние между орбитами Януса и Эпиметея — всего около 50 километров, при этом размеры обоих спутников больше этого значения: 193x173x137 км у Януса и 135x108x105 км у Эпиметея. У каждого из них неправильная форма, похожая на картофелину. Вокруг Сатурна спутники делают оборот за 16,7 земных часов. У них почти круговые орбиты «радиусом» 151 400 км (они летают примерно в 90 000 км от поверхности Сатурна).

Самое интересное, что нам известно об этих спутниках — примерно раз в 4 земных года они меняются местами.


Танец Януса и Эпиметея

Схема взаимного расположения Януса и Эпиметея. Рисунок с сайта astronaut.com


Давайте рассмотрим подробнее, как это происходит. Спутник, находящийся на нижней орбите (то есть ближе к Сатурну), — пусть в рассматриваемом случае это будет Янус — движется быстрее и догоняет второй спутник. Когда расстояние между спутниками сокращается примерно до 15 000 км, они начинают «ощущать» помимо силы притяжения Сатурна ещё и гравитационные поля друг друга. Янус притягивается к Эпиметею и смещается ближе к нему — его орбита повышается и вытягивается. При этом скорость Януса относительно Сатурна падает, даже несмотря на небольшое ускорение из-за притяжения Эпиметея. С Эпиметеем на верхней орбите происходит обратный процесс. Он переходит на нижнюю орбиту, и его орбитальная скорость увеличивается.


Танец Януса и Эпиметея
Модель, иллюстрирующая взаимодействие Януса и Эпиметея

Во время каждой встречи спутники как бы хотят закрутиться друг вокруг друга и вращаться вокруг общего центра масс. Но их притяжения для этого недостаточно. Их моменты инерции больше сил взаимного притяжения, и, когда расстояние от спутников до планеты становится одинаковым (то есть в момент максимального обоюдного сближения), их скорости оказываются выше, чем необходимо для того, чтобы закрутиться друг вокруг друга, и по инерции Эпиметей будет продолжать двигаться на более низкую орбиту, а Янус — на более высокую. Со снижением Эпиметей удаляется от Януса. Сила взаимного притяжения спутников ослабевает, а орбитальная скорость Эпиметея возрастает, и в конечном итоге он улетает вперед. Теперь он в роли догоняющего. При следующем обмене орбитами Янус перейдет с верхней орбиты на нижнюю, а Эпиметей, соответственно, наоборот. Любопытно, что если перейти в систему отсчета, привязанную к одному из спутников, то второй будет двигаться по хитрой орбите в форме подковы.

Благодаря такому взаимодействию точно вычисляются массы обоих тел, а также их средние плотности. Последние у спутников одинаковы и равны примерно 0,6 г/см3. Столь малое значение позволяет предположить, что тела состоят из рыхлого льда с большим количеством полостей и пустот. На этот факт также указывает высокая отражающая способность спутников. Их среднее альбедо равно 0,7 (то есть 70% падающего света отражается от поверхности).


Танец Януса и Эпиметея

Янус в четыре раза тяжелее Эпиметея, в связи с чем последний лучше разгоняется (или тормозится), и его смещение оказывается больше. При этом при смене орбит Янус (голубая линия) в среднем перемещается всего на 21 км, а Эпиметей (красная линия) — на целых 76 км. Рисунок из статьи M. El Moutamid et al., 2016. How Janus’ orbital swap affects the edge of Saturn’s A ring?


Еще одна особенность движения Януса — он вытянут вдоль одной оси, и у него есть своеобразный горб. Из-за приливного трения вытянутая сторона спутника всегда направлена к Сатурну.

Кроме того, Янус, возможно, является «пастухом» внешнего края кольца А (см. A ring), как, например, Прометей является «пастухом» кольца F (см. «Пастух» Прометей, «Элементы», 02.07.2016). Почему это возможно? Дело в том, что наблюдается четко выраженный орбитальный резонанс 7:6, но лишь тогда, когда Янус находится ближе к кольцам. После обмена орбитами с Эпиметеем этот резонанс становится гораздо более слабым, и его трудно выявить среди погрешностей наблюдений.


Танец Януса и Эпиметея

Благодаря снимку, сделанному в рассеянном свете аппаратом «Кассини», удалось узнать, что между Янусом и Эпиметеем есть диффузное кольцо (отмечено крестиком). Вполне возможно, оно образовалось благодаря частицам, улетающим с их поверхностей. Фото с сайта saturn.jpl.nasa.gov


Фото с сайта nasa.gov

Анастасия Стебалина

25 июль 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Самая далекая фотография

Эти размытые пятна — два объекта пояса Койпера, сфотографированные 5 декабря 2017 года космическим аппаратом «Новые горизонты» с помощью камеры LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager, что можно

Звездный поток в галактике NGC 5907

На фото — галактика NGC 5907, известная также под названиями «Щепка» или «Лезвие ножа»...

Объект Хога

Перед вами объект Хога — первая из открытых кольцеобразных галактик...
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераОбманщики чередуют ложь с правдой, чтобы им продолжали верить