Naturalny satelita to obiekt, który krąży wokół planety lub innego ciała większego od siebie i który nie jest dziełem człowieka. Takie obiekty są często nazywane księżycami. Termin ten jest zwykle używany do identyfikacji nie sztucznych satelitów planet, planet karłowatych lub planet mniejszych. Istnieje 240 znanych księżyców w Układzie Słonecznym, w tym 163 orbitujące wokół planet, cztery orbitujące wokół planet karłowatych i dziesiątki innych orbitujących wokół małych ciał Układu Słonecznego.

Duże gazowe olbrzymy mają rozległe systemy naturalnych satelitów, w tym pół tuzina porównywalnych wielkością z ziemskim księżycem. Spośród planet wewnętrznych, Merkury i Wenus w ogóle nie mają księżyca; Ziemia ma jeden duży księżyc (Księżyc); a Mars ma dwa maleńkie księżyce: Phobos i Deimos. Wśród planet karłowatych Ceres nie ma księżyców (choć wiele obiektów w pasie asteroid ma), Eris ma jeden: Dysnomia, a Pluton ma trzy znane satelity: Nix, Hydrę i dużego towarzysza o nazwie Charon. System Pluton-Charon jest niezwykły w tym, że środek masy leży w otwartej przestrzeni między nimi, co jest cechą charakterystyczną systemu podwójnego planet.

Właściwości orbitalne i skład naturalnych satelitów dostarcza nam ważnych informacji na temat pochodzenia i ewolucji systemu satelitów. Szczególnie system naturalnych satelitów orbitujących wokół gazowego olbrzyma może być traktowany jako miniaturowy układ słoneczny, który zawiera cenne wskazówki do badania formowania się układów słonecznych.

Origin

Naturalne satelity orbitujące stosunkowo blisko planety na orbitach progresywnych (satelity regularne) są ogólnie uważane za powstałe z tego samego zapadającego się regionu dysku protoplanetarnego, który dał początek pierwotnemu układowi. W przeciwieństwie do nich, uważa się, że nieregularne satelity (zazwyczaj krążące po odległych, nachylonych, ekscentrycznych i/lub wstecznych orbitach) są przechwyconymi asteroidami, które prawdopodobnie uległy dalszej fragmentacji w wyniku kolizji. Układ Ziemia-Księżyc i prawdopodobnie Pluton-Charon są wyjątkami wśród dużych ciał, ponieważ uważa się, że powstały one w wyniku zderzenia dwóch dużych obiektów protoplanetarnych (patrz hipoteza gigantycznego zderzenia). Przewiduje się, że materiał, który zostałby umieszczony na orbicie wokół ciała centralnego, uległby reakrecji, tworząc jeden lub więcej orbitujących księżyców. W przeciwieństwie do ciał wielkości planetoidy, księżyce asteroid są uważane za powszechnie tworzone przez ten proces.

Charakterystyka orbitalna

Blokada pływowa

Większość regularnych naturalnych satelitów w Układzie Słonecznym jest zablokowana pływowo do swoich planet głównych, co oznacza, że jedna strona księżyca jest zawsze zwrócona w kierunku planety. Wyjątki obejmują księżyc Saturna Hyperion, który obraca się chaotycznie z powodu różnych wpływów zewnętrznych.

W przeciwieństwie do nich, zewnętrzne księżyce gazowych olbrzymów (nieregularne satelity) są zbyt odległe, aby mogły zostać „zablokowane”. Na przykład, księżyc Jowisza Himalia, księżyc Saturna Phoebe i Nereida Neptuna mają okresy rotacji rzędu dziesięciu godzin w porównaniu z ich okresami orbitalnymi wynoszącymi setki dni.

Satelity satelitów

Nie są znane żadne „księżyce księżyców” (naturalne satelity, które orbitują wokół naturalnego satelity innego ciała). Nie jest pewne, czy takie obiekty mogą być stabilne w długim okresie czasu. W większości przypadków efekty pływowe ich ciał głównych czynią taki układ niestabilnym; grawitacja od innych pobliskich obiektów (przede wszystkim od ciała głównego) perturbowałaby orbitę księżyca aż do oderwania się lub uderzenia w ciało główne. Teoretycznie satelita wtórny mógłby istnieć w sferze Wzgórza satelity pierwotnego, poza którą zostałby utracony z powodu większego przyciągania grawitacyjnego planety (lub innego obiektu), wokół której krąży satelita pierwotny. Na przykład Księżyc krąży wokół Ziemi, ponieważ znajduje się on 370 000 km od Ziemi, a więc w obrębie ziemskiej sfery Hill, której promień wynosi 1,5 mln km (0,01 AU lub 235 promieni Ziemi). Gdyby obiekt wielkości Księżyca krążył wokół Ziemi poza jej sferą Wzgórza, zostałby wkrótce schwytany przez Słońce i stałby się planetą karłowatą na orbicie bliskiej Ziemi.

Satelity trojańskie

Dwa księżyce są znane z posiadania małych towarzyszy w ich punktach Lagrangianu L4 i L5, które są około sześćdziesięciu stopni przed i za ciałem na jego orbicie. Towarzysze ci nazywani są księżycami trojańskimi, ponieważ ich pozycje są porównywalne z pozycjami planetoid trojańskich względem Jowisza. Takimi obiektami są Telesto i Calypso, które są odpowiednio wiodącym i podążającym towarzyszem Tethys; oraz Helene i Polydeuces, które są wiodącym i podążającym towarzyszem Dione.

Satelity planetoid

Odkrycie 243 Ida księżyca Dactyl we wczesnych latach dziewięćdziesiątych potwierdza, że niektóre planetoidy również mają księżyce. Niektóre, jak 90 Antiope, są asteroidami podwójnymi z dwoma równej wielkości składnikami. Planetoida 87 Sylvia ma dwa księżyce.

Naturalne satelity Układu Słonecznego

Największe naturalne satelity w Układzie Słonecznym (te większe niż około 3000 kilometrów średnicy) to księżyc Ziemi, księżyce galileuszowe Jowisza (Io, Europa, Ganymede i Callisto), księżyc Saturna Tytan i złapany księżyc Neptuna Tryton. Informacje o mniejszych księżycach znajdują się w artykułach dotyczących odpowiedniej planety. Oprócz księżyców różnych planet istnieje również ponad 80 znanych księżyców planet karłowatych, asteroid i innych małych ciał Układu Słonecznego. Niektóre badania szacują, że do 15 procent wszystkich obiektów trans-Neptunicznych może mieć satelity.

Poniżej znajduje się tabela porównawcza klasyfikująca księżyce Układu Słonecznego według średnicy. Kolumna po prawej stronie zawiera niektóre godne uwagi planety, planety karłowate, asteroidy i obiekty trans-Neptuniczne dla porównania.

.

.

.

.

Średnia średnica (km)	Księżyce planet						Księżyce planet karłowatych		Księżyce planet SSB	Nie-satelity dla porównania
	Ziemia	Mars	Jowisz	Saturn	Uran	Neptun	Pluton	Eris
6000-.7000										Mars
5000-.6000			Ganymede	Titan
4000-.5000			Callisto							Mercury
3000-.4000	Księżyc		Io Europa
2000-.3000							Tryton				Eris Pluton
1500-.2000				Rhea	Tytania 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 wiele więcej TNO
250-.500				Mimas Hyperion	Miranda	Proteus Nereida		Dysnomia	S/2005 (2003 EL61) 1 S/2005 (79360) 1	10 Hygiea 511 Davida 704 Interamnia i wiele innych
100-.250			Amalthea Himalia Thebe	Phoebe Janus Epimetheus	Sycorax Puck Portia	Larissa Galatea Despina			S/2005 (2003 EL61) 2 wiele więcej TNO	wiele
50-.100			Elara Pasiphaë	Prometheus Pandora	Caliban Juliet Belinda Cressida Rosalind Desdemona Bianca	Thalassa Halimede Neso Naiad	Nix Hydra		Menoetius S/2000 (90) 1 wiele więcej TNOs	wiele
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 oraz wiele TNO	many
mniej niż 10		co najmniej 47	co najmniej 21				many	many

Terminologia

Pierwszym znanym naturalnym satelitą był Księżyc (łac. Luna). Do czasu odkrycia satelitów galileuszowych w 1610 roku nie było jednak możliwości określania takich obiektów jako klasy. Galileusz postanowił określać swoje odkrycia jako Planetæ („planety”), ale późniejsi odkrywcy wybrali inne terminy, aby odróżnić je od obiektów, wokół których krążyły.

Christiaan Huygens, odkrywca Tytana, jako pierwszy użył terminu księżyc w odniesieniu do takich obiektów, nazywając Tytana Luna Saturni lub Luna Saturnia – „księżycem Saturna” lub „księżycem Saturna”, ponieważ pozostawał on w takiej samej relacji do Saturna, jak Księżyc do Ziemi.

Jak odkryto dodatkowe księżyce Saturna, termin ten został jednak porzucony. Giovanni Domenico Cassini czasami odnosił się do swoich odkryć jako planètes w języku francuskim, ale częściej jako satelitów, używając terminu pochodzącego od łacińskiego satelles, co oznacza „strażnik”, „asystent” lub „towarzysz”, ponieważ satelity towarzyszyły swojej głównej planecie w ich podróży po niebie.

Termin satelita stał się zatem normalnym w odniesieniu do obiektu orbitującego wokół planety, ponieważ uniknął dwuznaczności „księżyca”. W 1957 roku, jednak, uruchomienie sztucznego obiektu Sputnik stworzył potrzebę nowej terminologii. Terminy man-made satelita lub sztuczny księżyc zostały bardzo szybko porzucone na rzecz prostszego satelity, a w konsekwencji termin ten został powiązany przede wszystkim ze sztucznymi obiektami latającymi w przestrzeni kosmicznej – w tym, czasami, nawet te, które nie są na orbicie wokół planety.

W konsekwencji tej zmiany znaczenia, termin księżyc, który nadal był używany w sensie ogólnym w pracach popularnonaukowych i w fikcji, odzyskał szacunek i jest obecnie używany zamiennie z satelitą, nawet w artykułach naukowych. Kiedy trzeba uniknąć zarówno dwuznaczności mylenia z ziemskim księżycem z jednej strony, jak i sztucznych satelitów z drugiej, używa się terminu naturalny satelita (używając „naturalny” w sensie przeciwstawnym do „sztucznego”).

Definicja księżyca

Wokół dokładnej definicji księżyca toczy się pewna debata. Debata ta została spowodowana obecnością układów orbitalnych, w których różnica w masie pomiędzy większym ciałem a jego satelitą nie jest tak wyraźna jak w bardziej typowych układach. Dwa przykłady to układ Pluton-Charon i układ Ziemia-Księżyc. Obecność takich układów spowodowała debatę na temat tego, gdzie dokładnie należy wyznaczyć granicę między układem podwójnym a układem ciało główne-satelita. Najpopularniejsza definicja opiera się na tym, czy centrum baryczne znajduje się pod powierzchnią większego ciała, choć jest ona nieoficjalna i nieco arbitralna. Na drugim końcu spektrum znajduje się wiele brył lodowo-skalnych, które tworzą układy pierścieniowe wokół gazowych olbrzymów Układu Słonecznego, i nie ma ustalonego punktu, który określałby, kiedy jedna z tych brył jest wystarczająco duża, by zostać sklasyfikowana jako księżyc. Termin „moonlet” jest czasem używany w odniesieniu do niezwykle małych obiektów na orbicie wokół większego ciała, ale znów nie ma oficjalnej definicji.

Zobacz także

• Układ Słoneczny
• Planeta
• Księżyc

Notatki

• Karttunen, H., et al. (eds.). 2003. Fundamental Astronomy, 4th ed. 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, 4th ed. New York: Cambridge University Press. ISBN 0521645875

All links retrieved November 13, 2018.

• Księżyce w naszym Układzie Słonecznym – Windows to the Universe, University Corporation for Atmospheric Research
• Parametry fizyczne satelitów planetarnych – NASA Jet Propulsion Laboratory
• Nazwy planet i satelitów oraz odkrywcy Nomenclature
• Asteroids with Satellites by William Robert Johnston

Księżyce Marsa
Phobos – Deimos

Księżyce asteroid
Binarne asteroidy – lista księżyców asteroid

.

Natural Satellites of the Solar System
		Moons of Earth, Mars i asteroidy

Ananke – Praxidike – m.in. 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 . . Księżyce Jowisza Lista w rosnącej odległości od Jowisza. Nazwy tymczasowe wyróżnione kursywą. Księżyce wewnętrzne Metis – Adrastea – Amalthea – Thebe Księżyce galileuszowe Io – Europa – Ganymede. – Callisto Themisto Grupa Himalii Leda – Himalia – Lysithea – Elara – S/2000 J 11 Carpo – S/2003 J 12 Grupa Ananke core peripheral Grupa Carme 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 Grupa Pasiphaë Eurydome – S/2003 J 23 – Hegemone – Pasiphaë – Sponde – Cyllene – Megaclite – S/2003 J 4 – Callirrhoe – Sinope – m.in. Autonoe – Aoede – Kore S/2003 J 2 Pierścienie Jowisza

Księżyce Saturna

Pasterze pierścieni

Pan – Dafnis – Atlas – Prometeusz – S/2004 S 6 – S/2004 S 4 – S/2004 S 3 – Pandora

Koorbitale

Epimeteusz – Janus

Wewnętrzne duże i trojańskie

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

Outer large

Rhea – Titan – Hyperion – Iapetus

Grupa Innuitów

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

Grupa Norse

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/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 – Huygens – Themis