內衛星

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內衛星天文學上在低傾斜軌道上跟隨著順行大衛星的小天體。人們通常認為它們在原始行星融合時就在當地同時一起生成的。海王星的衛星是個例外,它們被認為是原始天體的一部分,在遭受破壞後又被捕獲成為衛星崔頓 [1]。內衛星會比臨近的規則衛星更接近母行星,它們的週期短(通常在一天以內)、質量低、體積小和形狀不規則。

發現[编辑]

目前已知的內衛星有30顆,它們都環繞著四顆氣體巨行星木星土星天王星海王星)。因為它們的體積小,和在臨近母行星炫目的強光下,從地球上很難觀察到它們。一些衛星,像是土星的達佛涅斯,海王星的那伊阿得斯,都只有太空船曾經觀測過。

第一顆被觀測到的內衛星是木星的衛星阿馬爾塞,它是在1892年被愛德華·埃默森·巴納德發現的。第二顆是1966年發線的土星衛星厄庇墨透斯傑納斯,這兩顆衛星是共軌衛星(也就是說,它們共用相同的軌道),直到航海家1號飛越之後的1980年,解決了它們在軌道上造成的困惑。其餘的內衛星絕大部份都是航海家1號航海家2號於1979年飛越木星、1980年飛越土星、1986年飛越天王星和1989年飛越海王星時發現的。.

最近發現的兩顆內衛星是透過哈柏太空望遠鏡在2003年發現的天王星衛星,瑪布邱比特。和在2005年由卡西尼號發現的土星衛星,達佛涅斯

軌道[编辑]

所有內衛星的軌道都是接近圓形的順行軌道,離心率中值是0.001,離心率最大的是木星的衛星特貝(0.0177)。它們各自相對於母行星赤道平面的軌道傾角也非常的低。除了一顆之外,所有內衛星的軌道傾角皆小於1°,它們的中值是0.1°。Naiad,最接近海王星的一顆衛星,它的傾斜是異常的,相對於赤道高達 4.75 °。

最內層的衛星軌道在行星環內,也就是在流體的洛希極限內,只靠著內部的力量和它們之間的摩擦力使它們不會被潮汐力撕裂開。這意味著,如果一顆鵝卵石被放在這個區域內的衛星上,潮汐力的強度將超過岩石本身的引力,於是這顆鵝卵時會受到潮汐力的吸引而離開這顆衛星。這也是為甚麼這 些衛星的照片都顯示出它們周圍都是乾乾淨淨的,沒有鵝卵石,也沒有塵埃和岩石。

最極端的例子就是土星的衛星,它的軌道在流體的洛希極限內70%的地方,以及海王星的衛星Naiad。Naiad的密度仍未知,海王星精確的洛希極限也是未知的。但如果它的密度低於1100公斤/ m ³ ,它就會比潘更深限在洛希極限內。

這些衛星中,有些軌道週期比行星的自轉週期還要短的會經歷潮汐減速,導致以逐漸衰減的軌道週期螺旋的朝向行星。在遙遠的未來,這些衛星將撞擊行星或是因深陷於洛希極限內而遭到毀壞成為碎片。受到這種影響的衛星是木星的墨提斯阿德剌斯忒亞,和天王星與海王星主要的內衛星− 以及外側的,包括天王星的Perdita和海王星的拉里薩。然而,沒有一顆土星的衛星經歷這種效應,這是因為土星的自轉非常的快速。

物理特性[编辑]

尺度[编辑]

相較於行星的主要衛星,這些內衛星都非常小。由於太小,所以自身的重力無法達成重力塌縮的橢球形狀,有許多都是極端瘦長的,例如像木星的阿瑪爾塞,它的長度就是寬度的兩倍。到目前為止,最大的內衛星是海王星的普羅透斯,它是接近球形,長徑大約440公里的,但球形並非重力塌縮的結果。大多數已知的內衛星直徑都在50-200公里之間,而被確認為最小的內衛星是土星的達佛涅斯,大小只有6-8公里。靠近土星的F環,還有未確認的內衛星,像是S/2004 S6,如果它們不是塵埃的瞬態叢集,可能就是更小的衛星。卡西尼太空船最近發現的徵兆(小塵埃環)顯示可能有更小的內衛星存在於卡西尼縫[2]。已知的外行星最小內衛星尺度著與太陽距離的增加而增加,但這一趨勢被認為是照明和觀測條件越來越困難所導致的,並非物理性質上的趨勢。最終,還是會發現更小的內衛星。

自轉[编辑]

所有的內衛星都是潮汐鎖定的,這就是它們公轉的週期和自轉是同步的,只以同一面朝向母行星。其長軸通常是對齊的指向母行星。

表面[编辑]

木星、天王星和海王星的所有內衛星表面都非常黑暗,反照率在0.06(墨提斯)到0.10(阿德剌斯忒亞)之間。相較之下,土星的內衛星表面就非常明亮了,反照率在0.4至0.6之間。 這被認為是因為它們在軌道上行經環時,表面布滿了來自環中的新鮮冰。圍繞其它行星的內衛星可能經歷過太空風化而變暗。沒有任何一顆已知的內衛星有大氣層。

環型山[编辑]

內衛星的影像顯示表面有大量的環形山。由於引力聚焦,靠近巨行星的內衛星環型山數量在比率上大於外側的主要衛星:環繞太陽的天體在行經鄰近巨大行星附近的廣大空間時,由於引力會使它朝向行星偏轉,因此在給定的截面積裡,撞擊行星的潛在威脅是遠遠大於行星際空間。其結果是,估計在比太陽系年齡短的時間尺度內,在內軌道的天體因遭遇多次撞擊的破壞而變小。這對殘留的內衛星大小給了較低的限制。

環物質的累積[编辑]

至少有兩顆土星的內衛星(阿特拉斯和捕羅米修斯)有赤道脊,而在阿特拉斯的脊特別突出。此外,潘朵拉因為某些細緻的顆粒覆蓋而泛紅。有人認為這些特徵是衛星是吸附了環中的物質造成的,這些過程的進一步的證據可能包括這些衛星的低密度(由於,或許是這些累積上的材料是鬆散的)和它們的高反照率。人們一直認為普羅米修斯周期性的與F環接近會吸收到一些瀰漫性的物質。

內衛星表[编辑]

木星的內衛星和環。

木星的內衛星[编辑]

木星擁有最少的內衛星,只有下列4顆:

土星的內衛星[编辑]

土星的七顆內衛星都與它的環系統有著密切的關聯,許多都在環的內部環繞著,創造出環縫或是成為那些小環的牧羊犬衛星。.

大量的局部性天體,像是S/2004 S 3S/2004 S 4、和S/2004 S 6,有時只是灰塵凝聚的光暈,在F環附近曾目睹這些天體,但目前不清楚是否都是瞬凝團塊,還是有一些可能是固體的小衛星。

天王星的內衛星[编辑]

天王星衛星系統示意圖。

天王星有迄今所知最廣闊的內衛星系統,包含13顆已知的衛星:

海王星的內衛星[编辑]

海王星有6顆已知的內衛星:

它們被認為是海王星原始衛星的碎片重新堆積而成的礫石堆。這些衛星在崔頓被以離心率很大的初始軌道捕獲之後,定期的受到攝動,造成這些衛星之間的碰撞,導致這些碎片的命運在崔頓的軌道變圓之後不是流離失所,而是重新生長成為目前的內衛星[1]

探測[编辑]

大部分內衛星的影像都來自太空船航海家1號航海家2號,多數的主體在影像圖中的僅是一個畫素單元,或是在解析上只跨越幾個畫素。但是下列幾顆衛星已經有很詳細的影像:

行星 太空船
航海家1號 航海家2號 伽利略號 卡西尼號
木星 阿馬爾塞 阿馬爾塞
特貝
土星 潘朵拉
普羅米修斯
傑納斯
厄庇墨透斯
阿特拉斯
潘朵拉
普羅米修斯
傑納斯
厄庇墨透斯
天王星 波克
海王星 拉里薩
普羅透斯

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Banfield, Don; Murray, Norm. A dynamical history of the inner Neptunian satellites. Icarus. 1992-10, 99 (2): 390–401. Bibcode:1992Icar...99..390B. doi:10.1016/0019-1035(92)90155-Z.  编辑
  2. ^ NASA finds Saturn's moons may be creating new rings, Spaceflight Now, NASA/JPL news release, October 11, (2006).