Pomiar okresu obiegu Io i Europy wokół Jowisza

1. Pomiar okresu obiegu Ioi Europy wokół Jowisza Autorzy: Dominika Szczygieł i Monika Hanula Gimnazjum w Niedźwiedziu Listopad 2009 Opiekun: mgr Marian Talar

2. Galileusz-pierwszy, który odkrył księżyce Jowisza Urodził się w 1564r w Pizie. Był zwolennikiem teorii Kopernika, którą sam potwierdził. Wybitny astronom, filozof i fizyk. Jako pierwszy w 1609, zastosował lunetę do obserwacji astronomicznych, dzięki którym był w stanie dostrzec m. in. księżyce Jowisza: Io, Kallisto, Europe, Ganimedesa. Z okazji 400 rocznicy tego wydarzenia UNESCO ogłosiło rok 2009 Międzynarodowym Rokiem Astronomii.

3. Sonda Galileo bada Jowisza (1995-1997) -Ioto ciało o największej aktywności wulkanicznej w Układzie Słonecznym. -Europa pokryta jest popękaną lodową skorupą pod którą najprawdopodobniej kryje się ocean wody.

4. Europa - ciekawostki Io - ciekawostki Europa– czwarty co do wielkości księżyc Jowisza. Najprawdopodobniej posiada on pod lodową skorupą ocean ciekłej wody. Powierzchnia tego księżyca jest bardzo równa i płaska. Stwierdzono niewiele wzniesień, które byłyby wyższe od kilkuset metrów. Występuje tam również niewiele kraterów uderzeniowych. Kratery te mają także inny wygląd niż na pozostałych lodowych księżycach w Układzie Słonecznym. Charakterystycznymi tworami powierzchniowymi Europy są także liczne rysy i pęknięcia skorupy. Wszystko to świadczy, że powierzchnia księżyca jest z geologicznego punktu widzenia bardzo młoda – ma ona szacunkowo ok. 30 mln lat. Io – trzeci co do wielkości księżyc Jowisza. Charakteryzuje się niezwykle silną aktywnością wulkaniczną. Średnica Io liczy sobie 3642,6 km, jest on zatem jednym z największych księżyców Układu Słonecznego. W przeciwieństwie do innych księżyców galileuszowych, nie występuje tu prawie w ogóle woda. Przypuszcza się, iż we wczesnych etapach kształtowania się układu Jowisza, planeta miała wysoką temperaturę i większe niż obecnie rozmiary, przez co woda na Io - ze względu na bliskość planety - po prostu wyparowała. Ciekawą cechą tego obiektu jest jego wysokie albedo – 0,63; odbija on zatem 63% padającego na niego światła słonecznego. Średnia temperatura powierzchniowa (z wyłączeniem miejsc aktywności wulkanicznej) wynosi od –130° do – 120 °C. Na podstawie obserwacji wykonanych teleskopem Hubble’a naukowcy doszli do wniosku, iż Europa posiada niezwykle rzadką atmosferę, której ciśnienie wynosi zaledwie 1 mikropaskal.

5. Narzędzia obserwacji Kamera LPI firmy Meade, o ognskowej fok = 6 mm co daje powiększenie około: fob/ fok = 167 Teleskop zwierciadlany typu Newtona o średnicy zwierciadła 203 mm i ogniskowej fob = 1000 mm

6. Program wykorzystywany do identyfikacji księżyców Jowisza http://www.skyandtelescope.com/observing/objects/javascript/jupiter#

7. Io – czas obserwacji 3 dni

8. Obliczenie czasu obiegu Io dookoła Jowisza W każdym dniu obserwacji robiono 2 zdjęcia w odstępach min. 15 minut, po to aby móc określić polożenie i kierunek ruchu księżyca (czerwone strzałki na rysunku obok). Wykorzystując moment uchwycenia zajścia Io poza tarczę Jowisza w dniu 21.11 możemy obliczyć szybkość ruchu Io w okolicach tarczy Jowisza, która wynosi 3 piksele w ciągu 15 minut. Można w przybliżeniu przyjąć, że w pobliżu tarczy Jowisza, szybkość Io mierzona w pikselach na jednostkę czasu jest stała. Po niecałych dwóch dobach Io powraca do położenia początkowego z dnia 21.11. godz. 19:06 i o godz. 18:09 znajduje się w odległości 46 pikseli od położenia początkowego, co oznacza przy powyższym założeniu, że w położeniu początkowym był (46 pikseli / 3 piksele) * 15 min = 230 minut wcześniej, czyli o godz. 14:19 dnia 23.11. Tak więc czas obiegu Io wokół Jowisza wynosi: T = (21.11. godz. 19:06) – (23.11. godz. 14:19) T = 1d 19h 13min =1,80 doby W obliczeniach przyjęto, że doba ma 24 godz. Czasy obserwacji są czasami lokalnymi. W źródłach podawana jest wartość okresu obiegu Io jako równa 1,76914 doby ziemskiej („Tablice fizyczno – astronomiczne”, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa 1995 r.)

9. Europa – czas obserwacji5 dni Na podstawie zdjęć z 23.11 obliczamy, że na przemieszczenie się Europy o 1 piksel potrzeba 7,29 min. Z uwagi na złą pogodę nie udało się wykonać zdjęć 24.11. Zaś 25.11 Europa była za tarczą Jowisza w czasie obserwacji. Możemy więc tylko określić przedział czasu, w którym Europa była w położeniu początkowym w dniu 25.11. Nie mogła się znaleźć w położeniu początkowym dzień wcześniej, tj.. 24.11 gdyż jak wynika z porównania zdjęć z pierwszych trzech dni obserwacji, półokres ruchu obiegowego Europy wynosi około 2 dni. Jeżeli w dniu 25.11 o godz. 18:25 Europa znajdowała się przy lewym skraju tarczy Jowisza odległym od położenia początkowego o 82 piksele to w położeniu początkowym była 25.11 godz. 08:27 czyli okres obiegu T = 3,55 d Jeżeli w dniu 25.11 o godz. 17:24 Europa znajdowała się przy prawym skraju tarczy Jowisza odległym od położenia początkowego o 52 piksele to w położeniu początkowym była 25.11 godz. 11:05 czyli okres obiegu T = 3,66 d Okres obiegu Europy wokół Jowisza mieści się więc w przedziale (3,55 d; 3,66 d) „Tablice fizyczno – astronomiczne”, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa 1995 r. podają okres obiegu Europy wokół Jowisza równy 3,55118 doby

10. WnioskiZ naszych obliczeń wynika, że okres obiegu wokół Jowisza wynosi:- Io - 1,80 doby- Europa – przedział pomiędzy( 3,55 d; 3,66 d)Możemy więc powiedzieć, że nasze obliczenia były bardzo dokładne porównując wyniki jakie otrzymaliśmy z wynikami „Tablice fizyczno – astronomiczne”, Wydawnictwo Adamantan. Źródła informacji: http://pl.wikipedia.org/wiki/Europa_(ksi%C4%99%C5%BCyc) http://pl.wikipedia.org/wiki/Io_(ksi%C4%99%C5%BCyc) http://pl.wikipedia.org/wiki/Galileusz