Planety i ich księżyce

Pierwszą planetą od Słońca posiadającą swoją satelitę jest Ziemia. Księżyc ma średnicę 3 476 km i oddalony jest od Ziemi o 356 410 km w perygeum oraz o 406 740 km w apogeum. Pomiędzy dwoma identycznymi położeniami Księżyca na niebie mija 27,32 dnia (nazywamy to okresem syderycznym), a między dwiema identycznymi fazami Księżyca wynosi 29,53 dnia - jest to okres synodyczny. Na orbicie okołoziemskiej Księżyc porusza się z prędkością 1,023 km/s. Dzięki braku atmosfery można bardzo łatwo obserwować Księżyc.

Na powierzchni Księżyca widać ciemniejsze plamy o kolistym kształcie, które dawniej uważano za morza. Jednym z największych mórz jest Morze Deszczowe, otoczone wysokimi łańcuchami górskimi o średnicy 960 km. Co to właściwie jest morze? Jest to olbrzymie zagłębienie terenu, powstałe prawdopodobnie po uderzeniu w nie małych kawałków skał pochodzących z początkowego okresu tworzenia się Układu Słonecznego, które następnie zostało wypełnione lawą.

Na Księżycu występują również kratery. Są to najprawdopodobniej kratery uderzeniowe (wcześniej uważano je za wulkany) powstałe po bombardowaniu meteorytowym. Największe kratery mają średnicę od 200 do 300 km. Całkowita liczba kraterów na Księżycu szacowana jest na 33 000, a około 600 z nich otrzymało nazwiska sławnych filozofów, przyrodników i astronomów. Czasami właśnie z tego powodu Księżyc nazywa się „cmentarzem uczonych". Krater otoczony jest wałem - wyjątkiem są te najmniejsze. Wał z powodu swoich krzywizn wydaje się płaski, opada niekiedy do wnętrza krateru stopniami i tarasami.

Księżyc może poszczycić się także pasmami górskimi, które są 3-4 razy wyższe od ziemskich. Nazwy dostały one właśnie od łańcuchów górskich leżących na Ziemi np. Alpy, Apeniny, Pireneje i Karpaty. Najwyższym pasmem są Góry Leibniza, leżące na południowo-zachodniej półkuli.

Można rozróżnić cztery podstawowe fazy Księżyca: nów, pierwsza kwadra, pełnia, ostatnia kwadra. Pomiędzy każda z faz Księżyc pokonuje ¼ odległości orbity ziemskiej.

Zaćmienie Księżyca następuje, kiedy Księżyc znajduje się w cieniu Ziemi. Nie zawsze cała tarcza księżycowa musi skrywać się w cieniu, niekiedy tylko jej część - mówimy wtedy o częściowym zaćmieniu Księżyca.

 Mars posiada dwa księżyce: Fobosa (28 km średnicy) i jeszcze mniejszy Deimosa. Fobos został odkryty 18 sierpnia 1877 roku przez Asapha Halla w obserwatorium marynarki wojennej USA, natomiast Deimos 12 sierpnia 1877 roku przez tego samego obserwatora.

Deimos (z gr. trwoga) to mniejszy i dalszy z księżyców Marsa. Jest on prawdopodobnie dawną planetoidą, skierowaną w stronę Marsa przez pole grawitacyjne Jowisza. Deimos składa się ze skał bogatych w węgiel i lodu.  Jego powierzchnia pokryta jest kraterami; dwa największe kratery mają średnice około 3km. Nazywają się Swift oraz Voltaire na część pisarzy, którzy wspominali o księżycach Marsa jeszcze przed ich odkryciem.

Fobos (z gr. strach) to księżyc położony bliżej Marsa - w całym Układzie Słonecznym nie ma drugiego satelity naturalnego, krążącego tak blisko planety. Jego powierzchnia składa się z mieszaniny lodu i skał. Rosyjski satelita Phobos2 odkrył, iż z księżyca unosi się gaz - najprawdopodobniej jest to para wodna. Tak jak i Deimos pokryty jest kraterami, jednak jest ich o wiele więcej. Najbardziej widocznym kraterem na Fobosie jest Sitckney o średnicy 10 km. Uderzenie, przez które powstał, prawie rozerwało księżyc i najprawdopodobniej stało się przyczyną powstania rowów i smug.

Fobos jest uważany za planetoidę pochodzącą z zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego.
Warto wspomnieć, że nazwy obu księżyców pochodzą od rumaków, które ciągnęły powóz boga wojny, Marsa.

Gazowe Olbrzymy czyli te zewnętrzne planety posiadają dużo księżyców. W większości są to bryły lodu lub skał.

Wokół Jowisza krążą 63 księżyce. Cztery z nich - największe - odkrył Galileusz: Io, Europa, Ganimedes, Kallisto.  Wszystkie te księżyce - zwane galileuszowyni - można dostrzec przez zwykłą lornetkę lub nawet gołym okiem. Ich jasność stanowi graniczna obserwacji ludzkiego oka. Ich nazwy pochodzą od imion kochanków Zeusa (Jowisza w mitologii rzymskiej).

Io jest jednym z największych księżyców Jowisza jak i całego Układu Słonecznego, jego średnica wynosi 3642,6km. Od innych księżyców różni go budowa; powierzchnia Io składa się głównie z krzemianów, nie skał i lodu. Okres obrotu jest zsynchronizowany z okresem orbitalnym, dlatego też kieruje w stronę Jowisza zawsze ten samą półkulę - podobnie jak ziemski Księżyc. Io jest najaktywniejszym sejsmicznie ciałem niebieskim w Układzie Słonecznym. Przez pojawiające się i wygasające wulkany powierzchnia Io cały czas ulega zmianie. Wu lkany wyrzucają płynną siarkę i dwutlenek siarki na wysokość nawet 300km. Siarka nadaje księżycowi barwę żółtą, pomarańczową i czerwoną. Powodem tak silnej aktywności wulkanicznej są siły pływowe Jowisza, jak i również oddziaływanie Europy i Ganimedesa. Gdy te siły się skumulują czasami są nawet tysiąckrotnie silniejsze niż pływy, wywoływane na Ziemi przez Księżyc.

Ganimedes to największy księżyc Jowisza i Układu Słonecznego. Podejrzewa się, że obszary księżyca przesuwały się względem siebie jak płyty kontynentalne. Można zauważyć powierzchnie geologicznie młode, charakteryzujące się jaśniejszą barwą oraz rowami, jak i regiony starsze, ciemniejsze, na których znajduje się dużo kraterów uderzeniowych. Od biegunów do 40 równoleżnika rozciągają się czapy lodowe. We wnętrzu wyróżnia się niewielkie żelazne jądro. Ponad płaszczem rozciąga się warstwa miękkiego lodu lub ciekłej wody.

Europa jest czwartym pod względem wielkości księżyca Jowisza. Prawdopodobnie pod lodowa skorupą posiada on ocean ciekłej wody - podobnie jak Ganimedes. Powierchnia tego księżyca jest niezwykle równa i płaska, stwierdzono bardzo mała liczbę wzniesień wyższych niż kilkaset metrów. Kratery na Europie nie posiadają wałów i wzniesień centralnych jak inne księżyce Układu Słonecznego, za to wokół nich są koncentryczne szczeliny i krawędzie, które, według podejrzeń, powstały przez wypełnienie kraterów cieplejszym materiałem z pod powierzchni. Charakterystycznymi cechami tego księżyca są rysy i pęknięcia skorupy. Świadczy to, e powierzchnia Europy jest bardzo młoda. Ma około 30 mln lat. Struktura wewnętrzna Europy jest wyraźnie zróżnicowana. W jej wnętrzu znajduje się żelazne jądro, otoczone przez krzemianowy płaszcz. Warstwy zewnętrzne księżyca składają się z wody w postaci lodowej skorupy i podpowierzchniowego oceanu. Ocean ten znajduje się na głębokości minimum 19 km pod powierzchnią. Europa posiada bardzo rzadką atmosferę, wynosząca zaledwie 1 mikropaskal. Promieniowanie słoneczne i naładowane cząstki z magnetosfery Jowisza rozbijają cząsteczki wody z powierzchni księżyca na wodór i tlen. Wodór, będąc pierwiastkiem lżejszym, ulatuje w przestrzeń kosmiczną, podczas gdy tlen zostaje zatrzymany przez siły grawitacji Europy.

Kallisto to drugi co do wielkości księżyc Jowisza i trzeci w Układzie Słonecznym. Jego powierzchnia jest najciemniejsza spośród księżyców galileuszowych. Kallisto wyróżnia także ogromna liczba kraterów uderzeniowych, świadcząca, że Kallisto jest starym księżycem, którego powierzchni nie przekształciły późniejsze procesy. Nie ma śladów aktywności tektonicznej. Zmienne natężenie pola magnetycznego - słabego - jest dowodem na istnienie pod warstwą lodu grubego na 200km oceanu słonej wody. Przewodzi ona ładunki elektryczne, indukujące to pole. Kallisto wydaje się nie mieć wnętrza podzielonego na jądro i płaszcz. Najnowsze badania stwierdzają, iż atmosfera tego księżyca składa się z dwutlenku węgla oraz molekularnego tlenu.

Saturn posiada 60 księżyców. Największym z nich jest Tytan.

Tytan jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym, posiadającą tak gęstą atmosferę, że zachodzą w niej skomplikowane zjawiska atmosferyczne. Oprócz Ziemi jeszcze jedynie na Tytanie odkryto powierzchniowe zbiorniki cieczy - jeziora - wypełnione ciekłymi węglowodorami. Atmosfera Tytana jest gęstsza od ziemskiej. Ma kolor pomarańczowy i jest niemal nieprzeźroczysta dla światła w szerokim zakresie fal. Atmosfera składa się głównie z azotu z domieszką argonu, metanu i innych związków organicznych np. etanu, acetylenu. Przepuszcza ona zaledwie 10% promieni słonecznych, przez co na powierzchni księżyca utrzymuje się bardzo niska temperatura. Tytan zbudowany jest przede wszystkim z lodu wodnego. Pod kilkumetrową lodową skorupą znajduje się najprawdopodobniej warstwa ciekłej wody (przypominającą te na Europie i Ganimedesie). Dalej znajduje się warstwa wysokociśnieniowych odmian lodu i skaliste jądro. Do najciekawszych struktur na Tytanie należą z pewnością jeziora w rejonie Shangri-la. Wypełnione są ciekłym metanem i innymi węglowodorami. Na zdjęciach z sond widać także ciemne kanały przecinające obszary o jaśniejszej barwie. Przyjmuje się, że są to rzeki i sumienie, co sugeruje ich kształt. Na powierzchni występują kratery uderzeniowe, jednak w małej ilości, co sugeruje jej młody wiek.

Uran posiada 27 księżyców, z czego przez teleskop możemy obserwować tylko 5.

Najciekawszym z nich jest Miranda (średnica 485 km), na której powierzchni znajdują się niezwykle urozmaicone formy geologiczne.  Jej powierzchnię pokrywa lód z niewielką ilością skał. Kaniony o głębokości nawet do 20km świadczą o dużej aktywności sejsmicznej w przeszłości.

Neptun posiada 13 księżyców, z których możemy zobaczyć tylko 2: Trytona i Nereidę.

Tryton jest największym księżycem Neptuna, został odkryty zaledwie 17 dni po odkryciu planety. Licząc od Neptuna to siódmy jego księżyc. Tryton jest jedynym satelitą w Układzie Słonecznym poruszającym się ruchem wstecznym wokół planety, został najprawdopodobniej przechwycony przez pole grawitacyjne Neptuna z pasa Kuipera. Tryton zbliża się do Neptuna i za 1,4-3,6 miliarda lat zderzy się z planetą lub utworzy pas pierścieni podobnych do tych saturnowskich. Tryton składa się w 25% z wody i w 75% z materiału skalnego. Na tym księżycu panują najniższe temperatury z ciał całego Układu Słonecznego. W okolicach bieguna południowego temperatura wynosi 35,6 K (-237,4 C). Oś obrotu Trytona jest ustawiona pod kątem 157stopni w stosunku do osi obrotu Neptuna i 130 stopni do płaszczyzny orbity Neptuna. Oznacza to, że jeden z biegunów jest cały czas zwrócony w stronę Słońca  i podczas obrotu Neptuna wokół niego, co 82 lata bieguny zmieniają się pozycjami, przez co na powierzchni Trytona następują radykalne sezonowe zmiany. Jądro księżyca zawiera 2/3 masy całego satelity - podobną cechą odznaczają się tylko Io oraz Europa. Powierzchnię Trytona pokrywa w większości azot z domieszka suchego lodu, lodu wodnego oraz tlenku węgla i metanu w stanie stałym - powierzchnia dzięki temu dobrze odbija światło słoneczne (od 60 do 90%).