Luonnollinen satelliitti on kohde, joka kiertää itseään suurempaa planeettaa tai muuta kappaletta ja joka ei ole ihmisen tekemä. Tällaisia kohteita kutsutaan usein kuiksi. Termiä käytetään tavallisesti planeettojen, kääpiöplaneettojen tai pikkuplaneettojen ei-keinotekoisista satelliiteista. Aurinkokunnassa tunnetaan 240 kuuta, joista 163 kiertää planeettoja, neljä kääpiöplaneettoja ja kymmeniä muita aurinkokunnan pieniä kappaleita.

Suurilla kaasujättiläisillä on laajat järjestelmät luonnollisia satelliitteja, joista puoli tusinaa on kooltaan verrattavissa Maan kuuhun. Sisäisistä planeetoista Merkuriuksella ja Venuksella ei ole lainkaan kuita, Maassa on yksi suuri kuu (Kuu) ja Marsissa on kaksi pientä kuuta: Phobos ja Deimos. Kääpiöplaneetoista Cereksellä ei ole kuita (vaikka monilla asteroidivyöhykkeen kohteilla on), Eriksellä on yksi: Dysnomia, ja Plutolla on kolme tunnettua satelliittia: Nix, Hydra ja suuri seuralainen nimeltä Charon. Pluto-Charon-järjestelmä on epätavallinen siinä mielessä, että massakeskipiste sijaitsee näiden kahden välissä olevassa avoimessa avaruudessa, mikä on tyypillistä kaksoisplaneettajärjestelmälle.

Luonnollisten satelliittien rataominaisuudet ja koostumukset antavat meille tärkeää tietoa satelliittijärjestelmän alkuperästä ja kehityksestä. Erityisesti kaasujättiläisen ympärillä kiertävää luonnollisten satelliittien järjestelmää voidaan pitää pienoisaurinkokuntana, joka sisältää arvokkaita vihjeitä aurinkokuntien muodostumisen tutkimiseksi.

Alkuperä

Suhteellisen lähellä planeettaa progradisilla kiertoradoilla kiertävien luonnollisten satelliittien (säännöllisten satelliittien) uskotaan yleensä muodostuneen samasta romahtaneesta alueesta protoplanetaarisessa kiekossa, joka on synnyttänyt sen primaarin. Sen sijaan epäsäännöllisten satelliittien (jotka kiertävät yleensä kaukana, kallistuneilla, eksentrisillä ja/tai taantuvilla kiertoradoilla) uskotaan olevan kaapattuja asteroideja, jotka ovat mahdollisesti edelleen pirstoutuneet törmäyksissä. Maa-Kuu- ja mahdollisesti Pluto-Charon-järjestelmät ovat poikkeuksia suurten kappaleiden joukossa, sillä niiden uskotaan saaneen alkunsa kahden suuren protoplanetaarisen kappaleen törmäyksestä (ks. jättiläistörmäyshypoteesi). Aineen, joka olisi joutunut kiertoradalle keskuskappaleen ympärille, ennustetaan palanneen takaisin ja muodostaneen yhden tai useamman kiertävän kuun. Toisin kuin planeetan kokoisten kappaleiden, asteroidien kuiden ajatellaan yleisesti muodostuvan tällä prosessilla.

Orbitaaliset ominaisuudet

Tidal locking

Useimmat aurinkokunnan säännölliset luonnolliset satelliitit ovat vuorovesilukittuneita alkupisteisiinsä, mikä tarkoittaa sitä, että kuun toinen puoli on aina kääntynyt planeettaa kohti. Poikkeuksena on Saturnuksen kuu Hyperion, joka pyörii kaoottisesti erilaisten ulkoisten vaikutusten vuoksi.

Kaasujättiläisten ulommat kuut (epäsäännölliset satelliitit) sen sijaan ovat liian kaukana ”lukkiutumiseen”. Esimerkiksi Jupiterin Himalian kuun, Saturnuksen Phoeben kuun ja Neptunuksen Nereidin kiertoaika on kymmenien tuntien luokkaa verrattuna niiden satojen päivien kiertoaikoihin.

Satelliittien satelliitit

Ei tunneta ”kuiden kuita” (luonnollisia satelliitteja, jotka kiertävät jonkin toisen kappaleen luonnollista satelliittia). On epävarmaa, voivatko tällaiset kohteet olla vakaita pitkällä aikavälillä. Useimmissa tapauksissa niiden primaarien vuorovesivaikutukset tekevät tällaisesta systeemistä epävakaan; muiden lähellä olevien kohteiden (etenkin primaarin) painovoima häiritsisi kuun kuun kiertorataa, kunnes se irtautuisi tai törmäisi primaariinsa. Teoriassa sekundäärisatelliitti voisi olla olemassa primäärisatelliitin Hillin pallossa, jonka ulkopuolella se häviäisi sen planeetan (tai muun kohteen) suuremman gravitaatiovoiman vuoksi, jota primäärisatelliitti kiertää. Esimerkiksi Kuu kiertää Maata, koska Kuu on 370 000 kilometrin päässä Maasta, eli hyvinkin Maan Hillin pallon sisällä, jonka säde on 1,5 miljoonaa kilometriä (0,01 AU tai 235 Maan sädettä). Jos Kuun kokoinen kappale kiertäisi Maata sen Hillin pallon ulkopuolella, se joutuisi pian Auringon vangiksi ja muuttuisi kääpiöplaneetaksi lähellä Maata olevalla kiertoradalla.

Troijan satelliitit

Kahdella kuulla tiedetään olevan pieniä seuralaisia niiden L4- ja L5-Lagrangen pisteissä, jotka ovat noin kuusikymmentä astetta kappaleen edessä ja takana sen kiertoradalla. Näitä seuralaisia kutsutaan Troijan kuiksi, koska niiden sijainnit ovat verrattavissa Troijan asteroidien sijainteihin Jupiteriin nähden. Tällaisia kohteita ovat Telesto ja Calypso, jotka ovat Tethysin johtava ja sitä seuraava seuralainen, sekä Helene ja Polydeuces, jotka ovat Dionen johtava ja sitä seuraava seuralainen.

Asteroidien satelliitit

243 Idan kuun Dactylin löytyminen 1990-luvun alussa vahvistaa, että joillakin asteroideilla on myös kuita. Jotkut, kuten 90 Antiope, ovat kaksoisasteroideja, joissa on kaksi samankokoista osaa. Asteroidilla 87 Sylvia on kaksi kuuta.

Aurinkokunnan luontosatelliitit

Aurinkokunnan suurimmat luontosatelliitit (ne, jotka ovat läpimitaltaan suurempia kuin noin 3 000 kilometriä) ovat Maan kuu, Jupiterin Galilein kuut (Io, Europa, Ganymede ja Callisto), Saturnuksen kuu Titan ja Neptunuksen kaapattu kuu Triton. Pienemmät kuut löytyvät kyseistä planeettaa käsittelevistä artikkeleista. Eri planeettojen kuiden lisäksi tunnetaan yli 80 kääpiöplaneettojen, asteroidien ja muiden pienten aurinkokunnan kappaleiden kuita. Joidenkin tutkimusten mukaan jopa 15 prosentilla kaikista transneptunuksenkaltaisista kappaleista saattaa olla satelliitteja.

Seuraavassa vertailutaulukossa luokitellaan aurinkokunnan kuut halkaisijan mukaan. Oikeanpuoleisessa sarakkeessa on vertailun vuoksi joitakin merkittäviä planeettoja, kääpiöplaneettoja, asteroideja ja trans-Neptunuksen kohteita.

Keskimääräinen halkaisija (km)	Planeettojen satelliitit						Kääpiöplaneettojen satelliitit		Kääpiöplaneettojen satelliitit	Kääpiöplaneettojen satelliitit SSSB:iden satelliitit	Muut kuin…7000											Mars
	5000-6000			Ganymedeus	Titaani
4000-5000			Callisto				Callisto	Callisto						Mercury
3000-4000	Kuu		Io Europa
2000-3000							Triton					Eris Pluto
1500-…2000				Rhea	Titania Oberon							(136472) 2005 FY9 90377 Sedna
1000-1500				Iapetus Dione Tethys	Umbriel Ariel				Charon			(136108) 2003 EL61 90482 Orcus 50000 Quaoar
500-1000				Enceladus							Ceres 20000 Varuna 28978 Ixion 2 Pallas, 4 Vesta monen muu TNO
250-500				Mimas Hyperion	Miranda	Proteus Nereid		Dysnomia	S/2005 (2003 EL61) 1 S/2005 (79360) 1	10 Hygiea 511 Davida 704 Interamnia ja monet muut
100-250			Amalthea Himalia Thebe	Phoebe Janus Epimetheus	Sycorax Puck Portia	Larissa Galatea Despina				S/2005 (2003 EL61) 2 moneen muuhun TNO:han	moneen
50-100			Elara Pasiphaë	Prometheus Pandora	Caliban Juliet Belinda Cressida Rosalind Desdemona Bianca	Thalassa Halimede Neso Naiad	Nix Hydra		Menoetius S/2000 (90) 1 moneen muuhun TNO:han	moneen
10-50		Phobos Deimos	Carme Metis Sinope Lysithea Ananke Leda Adrastea	Siarnaq Helene Albiorix Atlas Pan Telesto Paaliaq Calypso Ymir Kiviuq Tarvos Ijiraq Erriapo	Ophelia Cordelia Setebos Prospero Perdita Mab Stephano Cupid Francisco Ferdinand Margaret Trinculo	Sao Laomedeia Psamathe				Linus S/2000 (762) 1 S/2002 (121) 1 Romulus Petit-Prince S/2003 (283) 1 S/2004 (1313) 1 ja monet TNO:t	monet
vähintään 10				vähintään 47	vähintään 21					monet	monet	monet

Terminologia

Ensimmäinen tunnettu luonnollinen satelliitti oli Kuu (latinankielellä Luna). Ennen Galilein satelliittien löytämistä vuonna 1610 ei kuitenkaan ollut mahdollisuutta viitata tällaisiin kohteisiin luokkana. Galilei päätti kutsua löytöjään nimellä Planetæ (”planeetat”), mutta myöhemmät löytäjät valitsivat muita termejä erottaakseen ne kohteista, joita ne kiersivät.

Christiaan Huygens, Titanin löytäjä, oli ensimmäinen, joka käytti tällaisista kohteista termiä kuu kutsumalla Titania Luna Saturniksi tai Luna Saturniaksi – ”Saturnuksen kuuksi” tai ”Saturnuksen kuuksi”, koska se seisoi Saturnukseen nähden samassa suhteessa kuin Kuu Maahan nähden.

Kun Saturnuksen lisäkuita löydettiin, tästä termistä kuitenkin luovuttiin. Giovanni Domenico Cassini viittasi löydöksiinsä joskus ranskaksi planètes, mutta useammin satelliiteiksi käyttäen termiä, joka oli johdettu latinan sanasta satelles, joka tarkoittaa ”vartijaa”, ”saattajaa” tai ”kumppania”, koska satelliitit seurasivat ensisijaista planeettaa matkallaan taivaalla.

Termistä satelliitti tuli näin ollen normaali nimitys planeetan kiertoradalla kiertävälle kohteelle, koska sillä vältettiin ”kuun” moniselitteisyys. Vuonna 1957 keinotekoisen kohteen Sputnikin laukaisu loi kuitenkin tarpeen uudelle terminologialle. Termit ihmisen tekemä satelliitti tai keinotekoinen kuu hylättiin hyvin nopeasti yksinkertaisemman satelliitin hyväksi, ja tämän seurauksena termi on alettu liittää ensisijaisesti avaruudessa lentäviin keinotekoisiin objekteihin – mukaan lukien joskus jopa sellaiset, jotka eivät ole planeetan kiertoradalla.

Tämän merkityksenmuutoksen seurauksena termi kuu, jota käytettiin edelleen yleisessä merkityksessä populaaritieteellisissä teoksissa ja kaunokirjallisuuden piirissä, on saavuttanut jälleen arvostusta, ja sitä käytetään nykyään satelliitin kanssa vaihdellen jopa tieteellisissä artikkeleissa. Kun on tarpeen välttää sekaannusta yhtäältä Maan kuuhun ja toisaalta keinotekoisiin satelliitteihin, käytetään termiä luonnollinen satelliitti (käyttäen ”luonnollinen” sanaa ”keinotekoisen” vastakohtana).

Kuun määritelmä

Kuun tarkasta määritelmästä on käyty keskustelua. Tätä keskustelua on aiheuttanut sellaisten kiertoratajärjestelmien olemassaolo, joissa suuremman kappaleen ja sen satelliitin massaero ei ole niin suuri kuin tyypillisemmissä järjestelmissä. Kaksi esimerkkiä ovat Pluto-Charon-järjestelmä ja Maa-Kuu-järjestelmä. Näiden järjestelmien olemassaolo on aiheuttanut keskustelua siitä, missä kulkee raja kaksoiskappalejärjestelmän ja pääkappale-satelliittijärjestelmän välillä. Yleisin määritelmä perustuu siihen, onko barykeskipiste suuremman kappaleen pinnan alapuolella, vaikka tämä on epävirallinen ja jokseenkin mielivaltainen. Toisessa ääripäässä on monia jää- ja kiviryhmiä, jotka muodostavat rengasjärjestelmiä aurinkokunnan kaasujättiläisten ympärille, eikä ole olemassa mitään määritelmää siitä, milloin jokin näistä rykelmistä on riittävän suuri, jotta se voitaisiin luokitella kuuksi. Termiä ”moonlet” käytetään joskus viittaamaan erittäin pieniin kohteisiin, jotka kiertävät suurempaa kappaletta, mutta tässäkään ei ole virallista määritelmää.

Katso myös

• Aurinkokunta
• Planeetta
• Kuu

Huomautuksia

• Karttunen, H., et al. (toim.). 2003. Tähtitieteen perusteet, 4. painos. 4. Helsinki: Springer-Verlag. ISBN 3540001794
• Bakich, Michael E. 2000. The Cambridge Planetary Handbook. New York: Cambridge University Press. ISBN 0521632803
• Beatty, J. Kelly, et al. (eds.). 1999. The New Solar System, 4. painos. New York: Cambridge University Press. ISBN 0521645875

Kaikki linkit haettu 13. marraskuuta 2018.

• Kuut aurinkokunnassamme – ikkunoita maailmankaikkeuteen, University Corporation for Atmospheric Research
• Planetary Satellite Physical Parameters – NASA Jet Propulsion Laboratory
• Planet and Satellite Names and Discoverers Gazetteer of Planetary Nomenclature
• Asteroids with Satellites by William Robert Johnston

Marsin kuut
Phobos – Deimos

Asteroidien kuut
Binääriset asteroidit – Luettelo asteroidien kuista

Natural satellites of the Solar System
		Moons of Earth, Mars ja asteroidit

Ananke – Praxidiken – Harpalyke – Iocaste – Euanthe – Thyone Euporie – S/2003 J 3 – S/2003 J 18 – Thelxinoe – Helike – Orthosie – S/2003 J 16 – Hermippe – Mneme – S/2003 J 15 Jupiterin kuut Luettelossa on lueteltu kasvavan etäisyyden mukaan Jupiterista. Väliaikaiset nimet kursiivilla. Sisäkuut Metis – Adrastea – Amalthea – Thebe Galilean kuut Io – Europa – Ganymedeus. – Callisto Themisto Himalia-ryhmä Leda – Himalia – Lysithea – Elara – S/2000 J 11 Carpo – S/2003 J 12 Ananke-ryhmä ydin perifeerinen Carme-ryhmä S/2003 J 17 – S/2003 J 10 – Pasithee – Chaldene – Arche – Isonoe – Erinome – Kale – Aitne – Taygete – S/2003 J 9 – Carme – S/2003 J 5 – S/2003 J 19 – Kalyke. – Eukelade – Kallichore Pasiphaë-ryhmä Eurydome – S/2003 J 23 – Hegemone – Pasiphaë – Sponde – Cyllene – Megaclite – S/2003 J 4 – Callirrhoe – Sinope – Autonoe – Aoede – Kore S/2003 J 2 Jupiterin renkaat

Kuunat Saturnuksen

Rengaspaimenet

Pan – Daphnis – Atlas – Prometheus – S/2004 S 6 – S/2004 S 4 – S/2004 S 3 – Pandora

Co-okiertoradat

Epimetheus – Janus

Sisäiset suuret ja troijalaiset

Mimas – Methone – Pallene – Enceladus – Tethys (troijalaiset Telesto, Calypso) – Dione (troijalaiset Helene, Polydeuces)

Lähimmäinen suuri

Rhea – Titan – Hyperion – Iapetus

Inuittien ryhmä

Kiviuq – Ijiraq – Paaliaq – S/2004 S 11 – Siarnaq

Norsuryhmä

Phoebe – Skathi – S/2006 S 8 – S/2004 S 13 – S/2006 S 4 – S/2004 S 19 – Mundilfari – S/2006 S 6 – S/2006 S 1 – S/2006 S 1 – S/2004 S 17 – Narvi – S/2004 S 15 – S/2004 S 10 – Suttungr – S/2004 S 12 – S/2004 S 18 – S/2004 S 9 – S/2004 S 14 – S/2004 S 7 – Thrymr – S/2006 S 3 – S/2006 S 7 – S/2006 S 7 – S/2006 S 2 – S/2004 S 16 – Ymir – S/2006 S 5 – S/2004 S 8

Gallic group

Albiorix – Erriapo – Tarvos

Uranuksen kuutoset

Sisarukset

Cordelia – Ophelia – Bianca – Cressida – Desdemona – Juliet – Portia – Rosalind -. Cupido – Belinda – Perdita – Puck – Mab

Major (pallomainen)

Miranda – Ariel – Umbriel – Titania – Oberon

Outer (epäsäännöllinen)

Francisco – Caliban – Stephano – Trinculo – Sycorax – Margareta – Prospero – Setebos – Ferdinand

Muun. Neptunus

Naiad – Thalassa – Despina – Galatea – Larissa – Proteus – Triton – Nereid – Halimede – Sao – Laomedeia – Psamathe – Neso

.

Pluton ja Eriksen kuut

Pluton kuut
Charon – Nix – Hydra
Eris
Dysnomia