Колосс Юпитер

Юпитер формировался в толстой и самой плотной части протопланетного облака. Именно сюда, в эту часть первичного облака, «выметались» давлением солнечных лучей все легкие летучие вещества, в особенности водород и гелий. Благодаря густой «питательной среде» Юпитер вырос в гиганта.

Химический состав Юпитера резко отличается от химического состава Меркурия, Венеры, Земли и Марса – планет земной группы. Колосс Юпитер в этом отношении гораздо больше напоминает звезду, чем планету: он содержит в основном водород с примесью гелия.

В центре Юпитера предполагается существование жидкого ядра из силикатов и металлов: железа, никеля. Давление в ядре должно достигать нескольких десятков миллионов атмосфер, температура 25 тыс. кельвинов. Ядро заключено в «скорлупу» из отвердевших водорода и гелия, причем водород в нижней части «скорлупы» должен перейти в особое, металлическое состояние. Выше располагается аналогичная по составу водородно-гелиевая атмосфера, причем из-за высоких давлений нижняя часть атмосферы имеет большую плотность и вязкость. По своим механическим свойствам она скорее похожа на океан, чем на газовую оболочку. Таким образом, если углубляться постепенно в недра Юпитера, то сначала из обычной разреженной атмосферы попадешь в облачный слой – нечто вроде тумана с мелкими твердыми частичками, потом вступишь в слой значительного уплотнения, как бы слякоти, которая будет становиться все гуще и плотнее, покуда не окажется по существу твердой. Четко выраженной границы между твердым телом планеты и газовой оболочкой на Юпитере не существует.

С Земли наблюдается, конечно, не твердая поверхность планеты, а верхний слой облачности. Средний радиус Юпитера до видимого слоя облаков составляет 70 тыс. км.

Кроме водорода и гелия, как показывают спектральные измерения, в верхних слоях атмосферы Юпитера в большом количестве присутствуют также водородные соединения – газы метан СН₄ и аммиак NH₃. Метан – тот самый природный газ, который широко используется в городах в кухонных газовых плитах. Не исключено, что в атмосфере Юпитера имеется в некотором количестве и кислород.

Уже в небольшой телескоп Юпитер выглядит как золотистый диск, пересеченный темными и светлыми волокнистыми полосами. Эти полосы тянутся параллельно друг другу и параллельно экватору планеты. Диск кажется слегка вытянутым в направлении полос, и это первое впечатление совершенно справедливо. Юпитер делает полный оборот вокруг оси всего за 9 часов 50 минут и из-за большой скорости вращения заметно сжат у полюсов.

Полосы Юпитера – это следы общих атмосферных явлений, своего рода «пассатов», которые непрерывно дуют параллельно экватору. День ото дня структура полос и связанные с ними неправильной формой пятна облаков меняют свои очертания, хотя общий характер распределения основных деталей всегда остается одним и тем же.

Самое удивительное образование в атмосфере Юпитера – Большое красное пятно. Особое внимание на него обратили в 1878 г., когда оно растянулось на 50 тыс. км и бросалось в глаза как огромная кирпично-красная область атмосферы. Впоследствии, анализируя старые наблюдения, астрономы нашли красное пятно и на прежних зарисовках вплоть до XVII в.

Красное пятно сильно меняется в размерах – то оно бывает очень резким и большим, то почти исчезает. Оно заметно меняет свое положение относительно поверхности планеты: то ли оно дрейфует, подобно айсбергу в океане, то ли немного смещается в разные стороны, как буй, укрепленный на якоре с длинной цепью.

В прежние времена бытовало утверждение, что Большое красное пятно обусловлено вулканической активностью, – что это-де, попросту говоря, наблюдаемый нами след огромного огнедышащего вулкана. Однако наличие вулкана никак не вяжется с представлениями о «рыхлом», водородно-гелиевом Юпитере. Позднее предпочитали думать, что пятно – это совершенно необычное твердое тело, обладающее свойствами плавучести.

Новейшие трактовки не связывают пятно со строением поверхности. Его рассматривают как устойчивый атмосферный вихрь, однако красный цвет пятна не получает при этом никакого удовлетворительного объяснения.

В атмосфере Юпитера бушуют вихри. Темное образование в центре кадра – знаменитое Большое красное пятно Юпитера, хорошо известное по зарисовкам с Земли

Сведения о Юпитере и его спутниках существенно пополнились благодаря пролету возле планеты нескольких автоматических космических аппаратов. В облачном покрове Юпитера были сфотографированы многочисленные вихри, полярные сияния и всполохи молний. Общее число известных спутников подскочило с 13 до 16. Мало того, получила непосредственное подтверждение прежняя мысль о существовании вокруг Юпитера разреженного каменно-пылевого кольца наподобие знаменитого кольца Сатурна.

Существование кольца Юпитера было теоретически предсказано в шестидесятые годы киевским астрономом С. К. Всехсвятским, который позднее обратил внимание на наблюдаемую иногда на диске Юпитера, вдоль его экватора, темную и тонкую полоску – предположительно тень от кольца. Поскольку сфотографировать это кольцо в телескоп никому не удавалось, существование его считалось спорным. Космические фотографии в 1979 г. рассеяли сомнения и подтвердили правильность прогноза советского ученого.

Основное, или так называемое «внешнее» кольцо Юпитера отстоит от планеты на один радиус и простирается в ширину на 6 тыс. км. Толщина кольца, состоящего из глыб, небольших камней и метеоритной пыли, оценивается в 1 км. Один из спутников обращается по внешней кромке этого кольца. Однако еще ближе к планете, почти достигая ее облачного слоя, располагается система значительно менее плотных «внутренних» колец Юпитера.

Очень запутанную картину являет собой мощное магнитное поле Юпитера. Оно выглядит так, будто в тело планеты вставлен не один, а несколько симметричных намагниченных стержней. У него отмечается сразу несколько магнитных полюсов, и взаимодействие Юпитера с потоком заряженных частиц солнечного ветра иное, чем для планет земной группы. Одним из следствий этого, по-видимому, является собственное излучение Юпитера в радиодиапазоне.

Одно из удивительнейших открытий последних лет – действующие вулканы на спутнике Юпитера Ио. Эта космическая фотография, переданная на Землю, с первого же момента не оставляла никаких сомнений в ее содержании: извержение вулкана проектируется на темный фон неба

Описанные открытия, однако, меркнут перед невиданным ранее миром спутников Юпитера. Яркий спутник по имени Европа скован ледяным панцирем и почти полностью лишен наиболее характерной черты поверхностей планетных тел – кратеров. В противоположность ледяной Европе будто ржавый шар спутника Ио (по размерам очень напоминающего Луну) продемонстрировал сразу 8 огнедышащих вулканов. Поверхность Ио затоплена лавой и исковеркана следами чудовищных по масштабам и силе эрозионных катаклизмов. Через 4 месяца после первого фотографирования действующих на Ио вулканов, съемка была повторена еще одним космическим аппаратом, и 7 из 8 вулканов продолжали свою разрушительную деятельность. До той поры современные действующие вулканы считались особенностью одной только Земли.

Масса спутника Ио всего на 20 % больше массы Луны, а диаметр составляет 3620 км (у Луны 3476 км). И Луна, и Ио недостаточно велики, чтобы их разогрев вследствие распада радиоактивных элементов в коре вызвал активные вулканические извержения. Причины вулканизма на Ио усматривают в совместном приливном воздействии Юпитера и его крупных спутников – Европы и Ганимеда.

Одна из наиболее примечательных деталей на поверхности Ио получила название Локи. Если предложенная интерпретация фотоснимков верна, то Локи представляет собой 250-километровое озеро расплавленной серы, в котором плавает угловатой формы «айсберг» из твердой серы поперечником порядка 100 км.

Орбита спутника Ио расположена в центре сложного радиационного пояса Юпитера. В результате система Ио – Юпитер работает как часть исполинской природной динамо-машины: между Ио и Юпитером течет ток в 5 млн ампер – мощность этой энергосистемы в 20 раз превосходит суммарную мощность всех электростанций Земли. Нельзя исключить, что вулканические извержения на Ио связаны, в том числе и с продолжительным действием на поверхность этого спутника прожигающих электрических разрядов.

Юпитер и его спутники в миниатюре напоминают самостоятельную планетную систему. Не дадут ли дальнейшие исследования системы Юпитера ключ к пониманию особенностей процессов формирования и эволюции всей Солнечной системы?