 | ||
| |||||||
|
|
|
|||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
Юпитер |
Юпитер относится к классу планет-гигантов. Обладая массой, превышающей в 318 раз массу Земли, он имеет среднюю плотность в четыре раза меньше земной - 1,3 г/см3, в результате чего объём этой планеты превосходит объём нашей в 1300 раз. Экваториальный радиус Юпитера (71392 км) больше полярного на 4400 км. Юпитер совершает один оборот вокруг Солнца за 11,9 лет и вращается очень быстро, немногим менее, чем за 10 часов. О том, что Юпитер вращается не как твёрдое тело, знали ещё в семнадцатом веке. Видимая поверхность Юпитера - это плотные облака, представляющие собой пояса и зоны, называемые экваториальными, тропическими, умеренными и полярными. В южной тропической зоне находится образование гигантских размеров - Большое красное пятно (БКП). Сейчас оно имеет диаметр 25000 км, а 300 лет назад оно было в двое больше. Уже давно было ясно, что главные компоненты атмосферы планеты - это водород и гелий, но только благодаря космическим аппаратам удалось выяснить это соотношение: 89% водорода и 11% гелия. Изучение планет-гигантов космическими зондами началось на десятилетие позже, чем планет земной группы. 3 марта 1972 года с Земли стартовал КА "Пионер-10", направленный в длительное путешествие к Юпитеру. Через шесть месяцев полёта аппарат впервые благополучно миновал пояс астероидов и ещё через 15 месяцев достиг окрестностей "царя планет", пройдя на расстоянии 130300 км от него в декабре 1973 г. Масса станции составляла 260 кг, из них научной аппаратуры - 30 кг, в состав которой вошли детекторы заряжённых частиц, метеорных частиц и плазмы, магнитометр, поляриметр, фотометр ультрафиолетовой части спектра, радиометр для инфракрасного диапазона, комплект из четырёх оптических камер. С помощью поляриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырёх самых крупных спутников: Ио, Европы, Гинемеда и Каллисто.
Юпитер на снимках выглядит покрытым концентрическими полосами серебристо-серого, оранжевого, красно-коричневого, жёлтого и синего цветов. Помимо Большого красного пятна, размеры которого превышают нашу планету, обнаружено белое пятно поперечником более 10000 км. По данным ультрафиолетового фотометра, планета имеет водородную и гелиевую короны. Предполагается, что верхний слой облачности состоит из перистых облаков аммиака, а ниже находится смесь водорода и метана. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет -133 С°. Также было обнаружено, что Юпитер получает в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. Уточнена масса Юпитера и масса спутника Ио. Обнаружено мощное магнитное поле и зарегистрирована зона наиболее интенсивной радиации на расстоянии 177000 от планеты. Интенсивность радиации оказалась в 10 000 раз больше, чем в околоземных радиационных поясах. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию движения полёта КА. "Пионер-10" начал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что даже за пределами орбиты Сатурна был обнаружен шлейф магнитосферы Юпитера. В 1987 году КА "Пионер-10" вышел за пределы Солнечной системы. Трасса КА "Пионер-11", пролетевшего на расстоянии 43000 км от Юпитера в декабре 1974 г., была построена иначе. Он пролетел между радиационными поясами и поверхностью планеты, не получив опасной дозы радиации. На КА была установлена та же аппаратура, что и на предыдущем аппарате. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуры облаков. Высота облаков оказалась различной в поясах и зонах. Светлые зоны и Большое красное пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях поясов. Притяжение Юпитера развернуло зонд "Пионер-11" почти на 180°. После некоторых коррекций траектории полёта он пересёк орбиту Сатурна недалеко от самой планеты. Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов, имевшее место в период с 1976 по 1978 г., было использовано для последовательного изучения этих планет, поскольку под влиянием полей тяготения КА смогли переходить с трассы полёта от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну. Без использования гравитационных полей промежуточных планет полёт к Урану составил бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну - 20 лет вместо 12. Такой период повторится только в 2155 г. В 1977 в длительный полёт отправились КА "Вояджер-1" и "Вояджер-2". "Вояджер" в переводе с английского означает путешественник. "Вояджер-2" был запущен раньше, 20 августа 1977 г., по медленной траектории, а "Вояджер-1" - 5 сентября 1977 г. по быстрой траектории. Зонд "Вояджер-1" совершил пролёт Юпитера в марте 1979 г., второй аппарат прошёл мимо гиганта на четыре месяца позднее. Эти КА передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями. Массы красного, оранжевого, жёлтого, коричневого и синего цветов постоянно менялись в атмосфере Юпитера. Полосы вихревых облаков захватывали друг друга, то сужались, то расширялись. Скорость перемещения облаков оказалась равной 11 км/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой стрелки и делало полный оборот за 6 суток. "Вояджер-1" впервые показал, что у Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57000 км от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действовали восемь вулканов. "Вояджер-2" показал, что спустя шесть месяцев шесть из них продолжали функционировать. Фотографии других галилеевских спутников, Европы, Каллисто, Ганимеда, также принесли много новой информации, причём их поверхности имеют совершенно различный вид. 
КА "Галилео", доставленный на орбиту в грузовом отсеке шаттла "Атлантис", представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, в задачу которого входило проникновение в атмосферу планеты. Траектория "Галилео" была сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой он прошёл в феврале 1990 г. Затем он вернулся к Земле в декабре 1990 г. Многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны были переданы с борта аппарата. Проходя в поясе астероидов, он сфотографировал малую планету Гаспра в октябре 1991 г. Вернувшись к Земле во второй раз в декабре 1992 г. и получив новое ускорение, КА направился к основной цели своего путешествия - Юпитеру. Оказавшись снова в поясе астероидов, аппарат сфотографировал ещё одну малую планету - Иду в августе 1993 г, открыв также новый астероид, спутник Иды, названный Дактилем. Спустя два года аппарат достиг окрестностей Юпитера. По команде с Земли спускаемый зонд отделился от основного аппарата и в течении пяти месяцев совершал самостоятельный полёт до атмосферы Юпитера со скоростью (относительно него) 45 км/с. За счёт торможения в верхних слоях атмосферы в течении двух минут скорость снизилась до нескольких сотен м/с. Перегрузки при этом составили более 230 g. Зонд вошёл в атмосферу под расчётным углом - около 8°. После сброса защитного экрана спуск продолжался на основном парашюте. Аппарат проник в атмосферу на глубину 156 км в течении 57 минут, после чего он был разрушен внешним давлением, превысившим на этой высоте 20 атмосфер. Данные с зонда ретранслировались через основной блок КА "Галилео". Сам орбитальный аппарат продолжает вести исследования галилеевых спутников Юпитера, сближаясь с ними по несколько раз. На КА установлены следующие приборы: ультрафиолетовый спектрометр для аэрозольной составляющей атмосферы Юпитера, поляриметр-радиометр для определения характеристик частиц в атмосфере, магнитометр для измерения напряжённости магнитного поля, набор специальной аппаратуры, фиксирующей заряжённые частицы в магнитосфере Юпитера, приборы для измерения массы, скорости и энергии соударения пылевых частиц, находящихся в пространстве, окружающем систему Юпитера. Внутреннее строение Юпитера можно представить в виде оболочек с плотностью, возрастающей по направлению к центру планеты. На дне уплотняющейся вглубь атмосферы толщиной 1500 км находится слой газо-жидкого водорода толщиной около 7000 км. На уровне 0,88 радиуса планеты водород переходит в жидкомолекулярное состояние. Здесь давление и температура составляют 0,69 Мбар и 6500 К. На уровне 0,77 радиуса планеты водород переходит в жидкое металлическое состояние. Наряду с водородом и гелием в состав слоёв входит небольшое количество тяжёлых элементов. Внутреннее ядро металлосиликатное, вероятно, включающее воду, аммиак и метан и окружённое гелием. Диаметр внутреннего ядра около 25000 км. Температура в центре составляет 23000 К, а давление - 50 Мбар. Похожее строение имеет и Сатурн. Описанная картина строения Юпитера представляет собой, конечно, теоретическую модель, основанную на наблюдательных данных и данных о свойствах водорода. |
Оглавление |
|
|
Юпитер |
|
|
||||
|
|
