Czym są księżyce – definicja, powstawanie i ciekawostki

Księżyce są jednymi z najbardziej fascynujących ciał w układzie słonecznym. Przed wyścigiem kosmicznym, który miał miejsce w latach 60 astronomowie wiedzieli, że Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun mają księżyce, ale bliższa obserwacja tych ciał niebieskich nie była możliwa.

Wraz z rozwojem teleskopów oraz sond kosmicznych, które mogły dla nas odwiedzać odległe światy odkryliśmy więcej księżyców. Zwykle nazywane są naturalnymi satelitami, które orbitują wokół innych planet.

Definicja księżyca

Dla większości ludzi ciało niebieskie widoczne na nocnym niebie to Księżyc. Jednak ten należący do Ziemi jest jednym z wielu w układzie słonecznym. Nie jest nawet największym. Ten zaszczyt przypada Ganimedesowi – księżycowi Jowisza. Nie tylko planety mogą mieć księżyce – prawie 300 planetoid je posiada.

Tak więc księżycem nazywamy ciało niebieskie orbitujące wokół planety lub planetoidy. Orbitują one wokół ciał niebieskich, które z kolei okrążają Słońce. Dokładnym terminem, jakiego używają astronomowie jest „satelita naturalny” - nazwano je tak, aby nie myliły się ze sztucznymi satelitami tworzonymi przez ludzi i wysyłanych w kosmos.

Księżyce powstają w różny sposób. Wiadomo na przykład, że nasz Księżyc powstał na skutek zderzenia Ziemi z ciałem niebieskim wielkości Marsa, które miało miejsce we wczesnej historii układu słonecznego. Ciało niebieskie, które dało początek naszemu Księżycowi zostało nazwane Theia. Dla kontrastu – księżyce Marsa są planetoidami złapanymi przez grawitację planety.

Z czego składają się księżyce

Skład księżyców jest różny, niektóre z nich są skaliste, inne lodowe, a jeszcze inne są mieszanką obu. Ziemski księżyc składa się głównie ze skały wulkanicznej. Księżyce Marsa składają się z tych samych materiałów co planetoidy. Satelity Jowisza głównie składają się z lodu, ale posiadają skaliste jądra. Jedynym wyjątkiem jest Io, która jest całkowicie skalistym światem, pełnym wulkanów.

Księżyce Saturna również składają się głównie z lodu i posiadają skaliste jądra. Jego największy satelita – Tytan, składa się głównie ze skalistego jądra otoczonego cienką, lodową skorupą.

Skąd biorą się nazwy księżyców w naszym układzie słonecznym

Większość księżyców w naszym układzie słonecznym została nazwana po postaciach z różnych mitologii. Najnowsze księżyce odkryte wokół Saturna zostały nazwane na cześć nordyckich bogów, np. Bergelmir.

Uran jest jedynym wyjątkiem. Jego księżyce nazwane są po postaciach z dzieł Williama Shakespeare'a. Więc orbitują wokół niego Ofelia oraz Puck. Inne jego księżyce noszą imiona postaci z dzieł Alexandra Pope'a (Belinda i Ariel).

W momencie odkrycia księżyc dostaje tymczasową nazwę, np. S/2009 S1 – tak został nazwany pierwszy księżyc Saturna odkryty w 2009r. Międzynarodowa Unia Astronomiczna zatwierdza oficjalną nazwę księżyca dopiero kiedy jego odkrycie zostanie potwierdzone.

Księżyce wewnętrznego układu słonecznego

Skaliste planety znajdujące się w wewnętrznej części układu słonecznego łącznie mają niewiele księżyców. Na cztery planety (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars) przypadają trzy księżyce. Jeden należy do Ziemi, a dwa do Marsa. Dopiero Jowisz, Saturn, Uran i Neptun mogą pochwalić się pokaźną liczbą księżyców. Ze względu na swoje rozmiary posiadają większe pola grawitacyjne co znacznie ułatwia im przyciągnięcie księżyców.

Księżyc należący do Ziemi uformował się, kiedy ciało niebieskie podobnego rozmiaru co Mars zderzyło się z naszą planetą wyrzucając w kosmos duże ilości magmy i skał. Pozostałości tego zderzenia zaczęły się przyciągać i orbitować wokół Ziemi około 4,5 miliarda lat temu (wiek najstarszej próbki kamienia pobranej z Księżyca). Nasz Księżyc jest również jedynym ciałem niebieskim innym niż Ziemia, które gościło na sobie ludzi. Łącznie dwanaście osób wylądowało na księżycu i zebrało próbki, które pozwoliły nam lepiej poznać naszego satelitę.

Zwykle, kiedy mówimy „księżyc” mamy na myśli okrągłe ciało niebieskie jakie widzimy na naszym niebie. Jednak dwa księżyce należące do Marsa – Phobos i Deimos – są inne. Oba są kształtem zbliżone do okręgu, jednak są ciemne i guzowate. Phobos powoli zbliża się do Marsa i za około 40-50 milionów lat zderzy się z nim, lub też grawitacja planety go zmiażdży tworząc wokół Marsa cienki pierścień.

Księżyce planet zewnętrznych

Jowisz ma 79 księżyców. Posiada również największy księżyc odkryty w naszym układzie słonecznym – Ganimedesa. Wiele zewnętrznych księżyców Jowisza ma eliptyczne orbity i obiega planetę w ruchu przeciwnym, niż powinny. Saturn, uran i Neptun również posiadają księżyce o nieregularnych kształtach, które orbitują daleko od swoich planet.

Saturn posiada 53 potwierdzone księżyce i osiem, które czekają na zatwierdzenie. Kawałki skał i lodu wewnątrz pierścieni Saturna nie są uznawane za księżyce, jednak również tam można je znaleźć. Te księżyce pasterskie sprawiają, że pierścienie pozostają na miejscu. Księżyc Saturna – Tytan – drugi co do wielkości księżyc w Układzie Słonecznym, jest również jedynym, który posiada gęstą atmosferę.

ńUran posiada 27 księżyców. Te najbardziej wewnętrzne składają się głównie z lodu i skał. Miranda jest najbardziej niezwykłym księżycem: jej powierzchnia wskazuje na zderzenia z dużymi, skalistymi obiektami.

Neptun ma 13 księżyców. Jego księżyc Tryton jest wielkości Plutona i obraca się w przeciwnym kierunku do reszty księżyców.

Księżyce w Pasie Kuipera

Największy księżyc Plutona – Charon, jest tylko o połowę mniejszy od swojej planety. Podobnie do ziemskiego, Charon prawdopodobnie uformował się z odłamków pozostałych po zderzeniu z większym obiektem. W 2005 roku podczas obserwacji Plutona naukowcy odkryli dwa dodatkowe, maleńkie księżyce. Nix i Hydra są około 2 do 3 razy dalej od planety karłowatej niż Charon.

Eris, kolejna planeta karłowata, znajdująca się dalej niż Pluton, posiada swój własny niewielki księżyc. Nazwano go Dysnomia. Kolejna planeta karłowata, Haumea posiada dwa księżyce Hi'iaka i Namaka. Niestety nie wiemy o nich wiele.

Czy księżyce mogą mieć własne księżyce?

Jest to teoretycznie możliwe, choć nie znaleźliśmy jeszcze takiego przypadku. Żeby to wyjaśnić porozmawiajmy o innych ciałach niebieskich. Ziemia jest satelitą Słońca, a Księżyc jest satelitą Ziemi. Orbituje on wokół naszej planety, ponieważ znajduje się 380000km od Ziemi, wewnątrz sfery Hilla, czyli obszaru wokół ciała niebieskiego, w którym przyciąganie rzeczonego ciała dominuje nad przyciąganiem innego. Sfera Hilla wokół Ziemi sprawia, że na pewnym obszarze przyciąganie Ziemi jest silniejsze niż grawitacja Słońca, przez co ciała niebieskie, które się tam znajdują orbitują wokół Ziemi.

Każde ciało niebieskie posiada swoją Sferę Hilla. Ta, należąca do Księżyca rozciąga się na 60000km (czyli około 1/6 odległości księżyca i Ziemi). Oznacza to, że księżyc mógłby przyciągnąć własną satelitę. Jednak ze względu na specyfikę zależności między Ziemią a Księżycem taka satelita nie byłaby trwała i prędzej czy później „uciekłaby” ze Sfery Hilla.