Исследовав устройство Солнечной системы и карликовые планеты в одном из предыдущих материалов, данная статья включает естественные спутники Солнечной системы. Это является одним из самых интересных направлений в исследовательской астрономии, поскольку существуют спутники, размеры которых превышают размеры планет, а под их поверхностью есть океаны и, возможно, формы жизни.

Начнём со спутников планет земной группы. Поскольку у Меркурия и Венеры нет естественных спутников, то знакомство со спутниками Солнечной системы следует начать с Земли.

Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс

Луна

Как известно, у нашей планеты всего один спутник — Луна. Это самое изученное космическое тело, а также первое, на котором сумел побывать человек. Луна является пятым по величине естественным спутником планеты Солнечной системы.

Луна

Хоть Луна и считается спутником, технически она могла бы считаться планетой, если бы имела орбиту вокруг Солнца. Диаметр Луны почти три с половиной тысячи километров (3476), для примера диаметр Плутона равен 2374 км.

Луна является полноценным участником гравитационной системы Земля-Луна. Мы уже писали о другом таком тандеме в Солнечной системе — о Плутоне и Хароне. Хоть масса спутника Земли не велика и составляет чуть больше сотой части от массы Земли, Луна не обращается вокруг Земли — у них есть общий центр массы.

Можно ли систему Земля-Луна считать двойной планетой? Считается, что различия между двойной планетой и системой планеты и спутника заключаются в расположении центра масс системы. Если центр масс не расположен под поверхностью одного из объектов системы, то её можно считать двойной планетой. Получается, что оба тела вращаются вокруг точки в пространстве, которая находится между ними. Согласно такому определению Земля и Луна являются планетой и спутником, а Харон и Плутон — двойной карликовой планетой.

Поскольку расстояние между Землей и Луной постоянно увеличивается (Луна отдаляется от Земли), центр масс, который сейчас находится под поверхностью Земли, со временем переместится и окажется над поверхностью нашей планеты. Но это происходит довольно медленно, и считать систему Земля-Луна двойной планетой можно будет только через миллиарды лет.

Система Земля-Луна

Среди космических тел Луна влияет на Землю практически сильнее всего, кроме, разве что, Солнца. Самыми наглядными явлениями воздействия спутника на Землю являются лунные приливы и отливы, которые регулярно изменяют уровень воды в Мировом океане.

Земля вид с полюса (приливы, отливы)

Почему поверхность Луны вся покрыта кратерами? Во-первых, у Луны нет атмосферы, которая бы защищала её поверхность от метеоритов. Во-вторых, на Луне нет воды или ветра, которые могли разглаживать места падения метеоритов. Поэтому за четыре миллиарда лет на поверхности спутника накопилось большое количество кратеров.

Самый большой кратер в Солнечной системе. Бассейн Южный полюс — Эйткен (красное — возвышенности, синее — низменности)

Лунный кратер Дедал: диаметр 93 км, глубина 2,8 км (снимок с борта Аполлон-11)

Луна, как уже было сказано — единственный спутник, на котором побывал человек и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю. Первым человеком, ступившим на Луну 21 июля 1969 года, стал Нил Армстронг.  Всего на Луне побывало двенадцать астронавтов; последний раз люди высаживались на Луну в далёком 1972 году.

Первая фотография, сделанная Нилом Армстронгом после выхода на поверхность Луны

Эдвин Олдрин на Луне, июль 1969 года (фото НАСА)

Уильям Андерс, вид Земли с Луны, 24 декабря 1968 года

До того, как учёные получили образцы грунта с Луны, существовало две принципиально разные теории о происхождении Луны. Приверженцы первой теории считали, что Земля и Луна сформировались в одно и то же время из газопылевого облака. По другой теории считалось, что Луна была сформирована в другом месте, и после захвачена Землей. Изучение лунных образцов привело к появлению новой теории о «Гигантском столкновении»: почти четыре с половиной (4,36) миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась Луна. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за пять часов) и заметный наклон оси вращения. Хотя и у этой теории тоже есть недостатки, в настоящее время она считается основной.

Формирование Луны: столкновение Тейи с Землёй, в результате которого, как предполагается, возникла Луна

Спутники Марса

У Марса два маленьких спутника: Фобос и Деймос. Они были открыты Асафом Холлом в 1877 году. Примечательно, что разочаровавшись в поисках марсианских спутников, он уже хотел отказаться от наблюдения, но его жена Анджелина смогла его переубедить. Следующей ночью он обнаружил Деймос. Шесть ночей спустя — Фобос. На Фобосе он обнаружил гигантский кратер, который достигает десяти километров в ширину — почти половину ширины самого спутника! Холл дал ему девичью фамилию Анджелины — Стикни.

Изображение спутников Марса с соблюдением масштабов и расстояний

Оба спутника имеют форму близкую к трёхосному эллипсоиду. Из-за их небольших размеров силы тяготения не хватает, чтобы сжать их до круглой формы.

Фобос. Справа можно увидеть кратер Стикни

Интересно то, что приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса, тем самым снижая его орбиту, что, в итоге, приведёт к его падению на Марс. Каждые сто лет Фобос становится ближе к Марсу на девять сантиметров и примерно через одиннадцать миллионов лет он обрушится на его поверхность, если ещё раньше его не разрушат те же силы. Деймос же наоборот отдаляется от Марса, и со временем будет захвачен приливными силами Солнца. В итоге Марс останется без спутников.

Притяжение на «марсианской» стороне Фобоса практически отсутствует, точнее его почти нет. Это вызвано близостью спутника к поверхности Марса и сильным тяготением со стороны планеты. В остальных частях спутника сила тяготения различна.

Спутники Марса всегда повернуты к нему одной стороной, поскольку период обращения каждого из них совпадает с соответствующим периодом обращения вокруг Марса. По этому признаку они схожи с Луной, обратная сторона которой также никогда не видна с поверхности Земли.

Размеры Деймоса и Фобоса очень малы. Для примера — радиус Луны в 158 раз больше радиуса Фобоса и примерно в 290 раз больше радиуса Деймоса.

Расстояния от спутников до планеты также незначительны: Луна находится на расстоянии 384 000 км от Земли, а Деймос и Фобос удалены от Марса на 23 000 и 9 000 километров соответственно.

Деймос

Происхождение марсианских лун остается спорным. Они могли быть астероидами, захваченными полем тяготения Марса, но отличие их строения от объектов той группы астероидов, частью которой они могли быть, говорит против этой версии. Другие считают, что они образовались в результате распада спутника Марса на две части.

Следующий материал будет посвящён спутникам Юпитера, которых у него на сегодняшний день зарегистрировано целых 67! И, возможно, на некоторых из них существуют формы жизни.