探索太阳系就像剥洋葱一样 。每剥开新的一层 , 人们就会发现新的谜团 , 每一个谜团都比上一层更令人费解 。当涉及到木星的卫星系统时 , 尤其是它的四个最大卫星-艾欧 , 欧罗巴 , 木卫三和卡利斯托 。为了纪念它(她)们的创始人 , 这些卫星被称为伽利略卫星 , 它们拥有很多的神奇的环境特征 , 这些奇观也让科学家们忙了几个世纪 。
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作为最靠近木星的卫星 , 它不仅是太阳系中的第四大卫星 , 也是所有已知卫星中密度最高的 , 并且还是太阳系中已知最“干燥”的东西 。它也是仅有的四个已知经历活火山活动的天体之一 , 并且拥有400多个活火山 , 是太阳系中地质最活跃的天体 。
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发现和命名:像所有伽利略卫星一样 , 伽利略·伽利莱(Galileo Galilei)于1610年1月使用自己设计的望远镜发现了它 。 当时 , 由于那个时候的望远镜的分辨率比较低 , 伽利略没办法区分它和欧罗巴(木卫二) , 因此将两者记录为一个单一的光点 。 但是 , 在第二天就首次发现它们是两个不同的天体 。 他的观测结果于1610年3月发表在他的《星际使者》(Sidereus Nuncius)中 。
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1614年 , 德国天文学家西蒙·马里乌斯(Simon Marius)在他的《木星世界》(Mundus Jovialis)中声称 , 他自己独自同时发现了这两颗卫星 。 以为伽利略首先通过发表发现而收获了名声 , 根据马吕斯的建议(应约翰内斯·开普勒的奉命) ,西蒙的观点最终被采用 , 尽管直到20世纪才被采用 。 在此之前 , 根据伽利略的称号 , 艾奥被称为木星I 。
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在费城富兰克林学院的一次展览中 , 伽利略的望远镜用手写的字样指明了镜头的放大倍率 。
图片来源:AP Photo / Matt Rourke
与其他伽利略卫星一样 , 艾欧以宙斯的恋人(希腊语中为宙斯 , 罗马语中为朱庇特)命名 。 根据神话传说 , 她是希腊阿尔戈斯地区的赫拉的女祭司和赫拉克勒斯的祖先 。 艾欧地表上的特征以神话中的人物和地点命名 , 但也以各种神话中的火神 , 火山 , 太阳和雷声以及但丁的地狱的字符和地点(由于其拥有很多火山的特点)而命名 。
迄今为止 , 国际天文学联合会已经批准了225个火山 , 山脉 , 高原和大型反照率特征①的名称 。 比如Prometheus , Pan Mensa , Tvashtar Paterae和Tsui Goab Fluctus 。
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大小 , 质量和轨道:艾欧的平均半径为1821.6±0.5 km , 质量为8.93×1022 kg 。 其大小相当于0.286个地球 , 并且质量是地球的0.015倍 。Io绕木星以421,700 km(0.002819 天文单位)的平均距离(半长轴)运行 。 它具有较小的偏心率(0.0041) , 导致其轨道在近拱点②时为420,000 km(0.002807 天文单位)到423,400 km(0.002830 天文单位)之间发生变化 。
作为最靠近土星的伽利略卫星 , 它也是木星发出的第五颗卫星 , 其轨道介于提比小卫星(木卫十四)和欧罗巴(木卫二)之间 。 像其他伽利略卫星和其他卫星一样 , 艾欧的自转与其轨道周期同步旋转 , 几乎保持一面始终指向木星的状态 。
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艾欧(左下方) , 月球(左上方)和地球之间的大小比较 。
图片来源:NASA / JPL /亚利桑那大学
艾欧大约需要42.5小时才能完成围绕木星的一个轨道 , 并且与欧罗巴处于2:1的平均运动③轨道共振④ , 与Ganymede处于4:1的共振 。 这意味着当欧罗巴走完每一个轨道艾欧都完成了两个木星轨道 , 而对于木卫三的每个轨道艾欧是四个轨道 。 这种共振有助于维持其轨道偏心率(0.0041) , 从而为其地质活动提供主要的热源 。
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:反照率特征(albedo feature)是行星、卫星等太阳系天体某个反照率和邻近区域相比特别高或低(即特别亮或暗)的区域 。
【天文|天文小科普:今天一起来了解下木卫一】:拱点(apsis , 复数为apsides)是指一个物体的运动轨道的极端点;在天文学中 , 这个词是指在椭圆轨道上运行的天体最接近或最远离它的引力中心(通常也就是系统的质量中心)的点 。 最靠近引力中心的点称为近拱点(periapsis)或近心点(pericentre) , 而距离最远的点就称为远拱点(apoapsis)或远心点(apocentre) 。 连接近拱点和远拱点的直线称为拱点线 , 是椭圆的长轴 , 也是椭圆内最长的直线段 。
:平均运动n是表征一颗卫星绕其椭圆轨道运行速度的物理量 。 除了轨道是正圆形外 , 平均运动都是一个平均值 , 并不能反映出即时的角速率 。 在卫星轨道参数中 , 平均运动的单位一般为“周期/天” 。
G为引力常量 , M和m 为两个绕行天体的质量 , a为半长轴长度
:轨道共振(orbital resonance)是天体运动中出现的各种共振现象的泛称 。 原是指两天体之间的轨道-轨道共振 , 即两个天体各自以平太阳(见平太阳日)速度n1和n2绕同一中心天体运行 , 满足条件n1/n2=p/q(p , q为正整数) , 即构成两个运行轨道之间的p/q轨道共振 。 是天体力学中的一种效应与现象 , 是当在轨道上的天体于周期上有简单(小数值)的整数比时 , 定期施加的引力影响到对方所产生的
作者: universetoday
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