IO (위성) : 특성, 구성, 궤도, 이동, 구조 - 아르테 - 2026

이오 는 1610 년 갈릴레오 갈릴레이가 직접 만든 초보적인 망원경으로 발견했기 때문에 이름이 붙여진 4 개의 갈릴리 위성 (Io, Europa, Ganymede, Callisto)의 일부입니다.

갈릴리 위성 중 세 번째로 큰 위성이며 나머지 75 개의 목성 위성 중 하나입니다. 궤도 반경 순으로 다섯 번째 위성이며 갈릴리의 첫 번째 위성입니다. 그 이름은 그리스 신화에서 유래되었으며, Io는 로마 신화에서 목성이라고도 불리는 제우스 신이 사랑에 빠진 많은 처녀 중 하나였습니다.

그림 1. 이오는 1610 년 갈릴레오 갈릴레이가 발견 한 4 개의 위성 중 일부이며 4 개 중 행성에서 가장 가까운 위성입니다. (위키 미디어 커먼즈).

Io는 지구 직경의 1/3이고 위성 크기의 약입니다. 태양계의 다른 인공위성과 비교할 때 Io는 달에 이어 5 위를 차지했습니다.

이오의 표면에는 광대 한 평원에서 눈에 띄는 산맥이 있습니다. 충돌 분화구는 관찰되지 않았으며, 이는 태양계에서 가장 큰 것으로 간주되는 거대한 지질 및 화산 활동에 의해 지워 졌음을 나타냅니다. 화산은 표면에서 500km 높이에있는 유황 화합물 구름을 생성합니다.

표면에는 수백 개의 산이 있으며, 일부는 에베레스트 산보다 더 높으며, 인공위성의 강렬한 화산 활동으로 인해 형성된 것입니다.

1610 년에 이오의 발견과 다른 갈릴리 위성들은 우주에서 우리의 위치에 대한 관점을 바 꾸었습니다. 그 당시 우리는 모든 것의 중심이라고 생각했기 때문입니다.

갈릴레오는 목성 주위를 공전하는 위성이라고 부르는 "다른 세계"를 발견함으로써 코페르니쿠스가 제안한 우리 행성이 태양을 중심으로 공전한다는 아이디어가 더 실현 가능하고 뚜렷해졌습니다.

Io 덕분에 1676 년 덴마크 천문학 자 Ole Christensen Rømer가 빛의 속도를 처음으로 측정했습니다. 그는 지구가 목성에 더 가까웠을 때 목성에 의한 이오의 일식 시간이 22 분 더 짧다는 것을 깨달았습니다. 가장 먼 지점에있을 때.

그것은 빛이 지구 궤도 직경을 이동하는 데 걸린 시간이었습니다. Rømer는 빛의 속도로 225,000 km / s를 추정했으며 현재 허용되는 값보다 25 % 낮습니다.

Io의 일반적인 특성

보이저 임무가 목 성계에 접근했을 때 이오에서 8 개의 분화 화산을 발견했고, 갈릴레오 임무는 위성에 너무 가까이 다가 갈 수 없었지만 화산의 우수한 해상도 이미지를 가져 왔습니다. 100 개 이상의 분화 화산이이 탐사선을 감지했습니다.

그림 2. 갈릴레오 탐사선으로 촬영 한 트루 컬러로 광대 한 평원과 풍부한 화산을 보여주는 이오 표면. 출처 : NASA.

Io의 주요 물리적 특성은 다음과 같습니다.

-지름은 3,643.2km입니다.

- 질량 : 8.94 x 10 ²² kg.

-평균 밀도 3.55g / cm ³ .

-표면 온도 : (ºC) : -143 ~ -168

-표면의 중력 가속도는 1.81m / s ² 또는 0.185g입니다.

-회전주기 : 1d 18h ​​27.6m

-번역 기간 : 1d 18h ​​27.6m

-100 % 이산화황 (SO2)으로 구성된 분위기.

Io의 주요 특징 요약

구성

Io의 가장 두드러진 특징은 본질적으로 화산 표면에 침착 된 황으로 인한 노란색입니다. 따라서 거대 목성이 끌어 당기는 운석에 의한 충격은 빈번하지만 빠르게 지워진다.

현무암은 늘 그렇듯이 유황에 의해 노란색으로 착색 된 인공위성에 풍부하다고 생각됩니다.

용융 규산염은 맨틀에 풍부하며 (내부 구조에 대한 자세한 내용은 아래 참조), 지각은 동결 된 황과 이산화황으로 구성됩니다.

Io는 태양계에서 가장 밀도가 높은 위성 (3.53g / cc)이며 암석 행성과 비슷합니다. 맨틀의 규산염 바위는 용융 된 황화철 코어를 둘러싸고 있습니다.

마지막으로 이오의 대기는 거의 100 %의 이산화황으로 구성되어 있습니다.

분위기

스펙트럼 분석은 이산화황의 얇은 대기를 나타냅니다. 수백 개의 활화산이 초당 1 톤의 가스를 분출하더라도 위성은 중력이 낮기 때문에이를 유지할 수 없으며 인공위성의 탈출 속도도 그리 높지 않습니다.

또한 이오의 근처를 떠나는 이온화 된 원자는 목성의 자기장에 갇혀 궤도에 일종의 도넛을 형성합니다. 이 황 이온이 근처에있는 작은 인공위성 Amalthea를 제공하는 것은이 유황 이온입니다. 그 궤도는 이오 (Io)의 궤도보다 낮은 붉은 색입니다.

얇고 얇은 대기의 압력은 매우 낮고 온도는 -140ºC 미만입니다.

이오의 표면은 위성이 목성의 복사 벨트 안에 있기 때문에 저온, 독성 대기 및 막대한 복사로 인해 인간에게 적대적입니다.

이오의 분위기는 희미 해지고 불이 붙는다

이오의 궤도 운동으로 인해 목성이 가려지기 때문에 위성이 태양의 빛을받지 않는 시간이 있습니다. 이 기간은 2 시간 동안 지속되며 예상대로 온도가 떨어집니다.

실제로 이오가 태양을 향할 때 온도는 -143ºC이지만 거대한 목성에 의해 가려지면 온도는 -168ºC까지 떨어질 수 있습니다.

일식 동안 위성의 얇은 대기가 표면에 응축되어 이산화황 얼음을 형성하고 완전히 사라집니다.

그런 다음 일식이 멈추고 온도가 상승하기 시작하면 응축 된 이산화황이 증발하고 Io의 얇은 대기가 돌아옵니다. 이것은 NASA 팀이 2016 년에 내린 결론입니다.

따라서 Io의 대기는 화산의 가스가 아니라 표면의 얼음 승화에 의해 형성됩니다.

번역 운동

이오는 지구 1.7 일 만에 목성 주위를 완전히 회전하고, 위성의 각 회전은 2 시간 동안 호스트 행성에 의해 가려집니다.

엄청난 조력으로 인해 이오의 궤도는 원형이어야하지만 궤도 공명 상태에있는 다른 갈릴리 위성과의 상호 작용으로 인해 그렇지 않습니다.

Io가 4 세가되면 Europa는 2 세, Ganymede 1이됩니다. 다음 애니메이션에서 흥미로운 현상을 확인할 수 있습니다.

그림 3. Io와 그 자매 위성 인 가니메데와 유로파의 궤도 공명. 출처 : Wikimedia Commons.

이 상호 작용은 위성의 궤도가 0.0041로 계산 된 특정 편심을 갖도록합니다.

이오의 가장 작은 궤도 반경 (주변 또는 근일점)은 420,000km이고 가장 큰 궤도 반경 (아포 아스터 또는 원점)은 423,400km로 평균 궤도 반경은 421,600km입니다.

궤도면은 지구 궤도면에 대해 0.040 ° 기울어집니다.

Io는 목성과 가장 가까운 위성으로 간주되지만 실제로는 매우 작지만 궤도 아래에 4 개의 위성이 더 있습니다.

실제로 Io는 목성의 중력에 갇힌 운석 인이 작은 위성 중 가장 큰 위성보다 23 배 더 큽니다.

호스트 행성에 근접한 순으로 작은 위성의 이름은 Metis, Adrastea, Amalthea 및 Thebe입니다.

이오의 궤도 이후, 다음 위성은 갈릴리 위성 인 유로파입니다.

이오와 매우 가깝지만 유럽은 구성과 구조가 완전히 다릅니다. 이것은 궤도 반경 (244,000km)의 작은 차이가 유로파의 조력을 상당히 감소시키기 때문에 그렇게 믿어집니다.

이오의 궤도와 목성의 자기권

이오의 화산은 이온화 된 유황 원자를 목성의 자기장에 갇힌 우주로 날려 위성의 궤도와 일치하는 플라즈마 전도체 도넛을 형성합니다.

이오의 얇은 대기에서 이온화 된 물질을 운반하는 것은 목성의 자체 자기장입니다.

이 현상은 3 백만 암페어의 전류를 생성하여 목성의 이미 강력한 자기장을 Io가 없으면 가질 수있는 값의 두 배 이상으로 강화합니다.

회전 운동

자신의 축을 중심으로 회전하는주기는 목성이 이오에 가하는 조력에 의해 야기되는 위성의 궤도주기와 일치하며, 그 값은 1 일 18 시간 27.6 초입니다.

회전축의 기울기는 무시할 수 있습니다.

내부 구조

평균 밀도는 3.5g / cm ^3이므로 위성의 내부 구조는 바위가 많다고 결론지었습니다. Io의 스펙트럼 분석은 물의 존재를 나타내지 않으므로 얼음의 존재는 거의 없습니다.

수집 된 데이터를 기반으로 한 계산에 따르면 위성은 황과 혼합 된 철 또는 철의 작은 코어를 가지고 있다고 믿어집니다.

그 다음에는 깊고 부분적으로 녹은 암석 맨틀과 얇고 암석 지각이 뒤 따른다.

표면에는 빨간색, 옅은 노란색, 갈색 및 주황색과 같이 제대로 만들어진 피자의 색상이 있습니다.

지각은 원래 유황으로 여겨졌지만 적외선 측정에 따르면 화산은 1500ºC에서 용암을 분출하여 유황 (550ºC에서 끓음)으로 만 구성되어있을뿐만 아니라 용융 된 암석도 있음을 나타냅니다.

바위가 있다는 또 다른 증거는 에베레스트 산과 같은 높이를 가진 산이 있다는 것입니다. 유황만으로는 이러한 형성을 설명 할 힘이 없습니다.

이론적 모델에 따른 Io의 내부 구조는 다음 그림에 요약되어 있습니다.

그림 4. Io의 구조. 출처 : Wikimedia Commons.

이오의 지질학

행성이나 위성의 지질 학적 활동은 내부의 열에 의해 주도됩니다. 그리고 가장 좋은 예는 목성에서 가장 큰 위성의 가장 안쪽에있는 이오입니다.

호스트 행성의 거대한 질량은 1994 년 Shoemaker-Levy 9를 기억하는 것과 같이 운석을 끌어들이는 큰 매력이지만 Io는 충돌 분화구를 보여주지 않으며 그 이유는 강렬한 화산 활동이 그들을 지워주기 때문입니다.

Io에는 충돌 분화구를 묻기에 충분한 재를 분출하는 150 개 이상의 활화산이 있습니다. 이오의 화산은 지구보다 훨씬 더 강렬하며 전체 태양계에서 가장 크다.

이오 화산의 분출을 향상시키는 것은 마그마에 용해 된 유황으로, 압력이 방출되면 마그마를 구동하여 최대 500m 높이의 재와 가스를 던집니다.

화산재는 인공위성 표면으로 되돌아가 화산 주위에 잔해 층을 생성합니다.

이산화황이 얼어서 이오 표면에서 희끄무레 한 부분이 관찰됩니다. 단층의 틈새에서 녹은 용암이 흐르고 위쪽으로 폭발합니다.

그림 5. New Horizons 탐사선이 찍은 시퀀스. Io 표면에서 분출하는 화산을 보여줍니다. 출처 : NASA.

Io의 에너지는 어디에서 오는가?

이오는 춥고 지질 학적으로 죽은 달보다 조금 더 크므로이 작은 목성 위성의 에너지가 어디서 오는지 궁금합니다.

Io는 그것을 유지할만큼 충분히 크지 않기 때문에 그것은 남아있는 형성 열일 수 없습니다. 실제로 화산에 의해 소산되는 에너지는 그러한 크기의 몸체가 방출하는 복사열을 쉽게 3 배로 만들기 때문에 내부의 방사성 붕괴도 아닙니다.

이오의 에너지 원천은 목성의 거대한 중력과 그에 대한 근접성으로 인한 조력입니다.

이 힘은 너무 커서 위성의 표면이 100m 상승 및 하강합니다. 암석 사이의 마찰은이 엄청난 열을 발생 시키는데, 이는 대륙의 단단한 표면을 몇 센티미터만큼 간신히 움직이는 지상 조력보다 훨씬 더 큽니다.

이오의 거대한 조력으로 인한 엄청난 마찰은 깊은 층을 녹일만큼 충분한 열을 발생시킵니다. 이산화황은 증발하여 화산에서 분출 된 마그마가 냉각되고 표면을 덮을 수있는 충분한 압력을 생성합니다.

조석 효과는 인력 중심까지의 거리 큐브에 따라 감소하므로이 효과는 운석 충돌이 지질학을 지배하는 목성에서 멀리 떨어진 위성에서는 덜 중요합니다.

참고 문헌

1. 20 분. (2016) 이오의 일식 관찰은 그 비밀을 드러냅니다. 회수 처 : 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) 천문학 : 물리적 관점. 캠브리지 대학 출판부.
3. 씨앗과 백맨. (2011) 태양계. Cengage 학습.
4. Wikipedia. 이오 (위성). 출처 : es. wikipedia.com
5. Wikipedia. 목성 위성. 출처 : es. wikipedia.com
6. Wikipedia. 갈릴리 위성. 출처 : wikipedia.com