Юпитер и его спутники

Ио.

 

Ио интересен наличием мощных действующих вулканов; поверхность спутника залита продуктами вулканической активности. На фотографиях, сделанных космическими зондами, видно, что поверхность Ио имеет ярко-жёлтую окраску с пятнами коричневого, красного и тёмно-жёлтого цветов. Эти пятна — продукт извержений вулканов Ио, состоящих преимущественно из серы и её соединений; цвет извержений зависит от их температуры. 

Ганимед. 

Ганимед является самым большим спутником  не только Юпитера, но и вообще в  Солнечной системе среди всех спутников планет. Ганимед и Каллисто покрыты многочисленными кратерами, на Каллисто многие из них окружены трещинами. 
 
 
 

Каллисто. 

На Каллисто, как предполагается, также есть океан под поверхностью спутника; на это косвенно указывает магнитное поле Каллисто, которое может быть порождено наличием электрических токов в солёной воде внутри спутника. Также в пользу этой гипотезы свидетельствует тот факт, что магнитное поле у Каллисто меняется в зависимости от его ориентации на магнитное поле Юпитера, то есть существует высокопроводящая жидкость под поверхностью данного спутника. 

Особенности галилеевых спутников. 

Все крупные  спутники Юпитера вращаются синхронно  и всегда обращены к Юпитеру одной  и той же стороной вследствие влияния  мощных приливных сил планеты-гиганта. При этом Ганимед, Европа и Ио находятся  друг с другом в орбитальном резонансе 4:2:1. К тому же среди спутников Юпитера существует закономерность: чем дальше спутник от планеты, тем меньше его плотность (у Ио — 3,53 г/см³, Европы — 2,99 г/см³, Ганимеда — 1,94 г/см³, Каллисто — 1,83 г/см³). Это зависит от количества воды на спутнике: на Ио её практически нет, на Европе — 8 %, на Ганимеде и Каллисто — до половины их массы. 

Малые спутники Юпитера. 

Остальные спутники намного меньше и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону. Из числа малых спутников Юпитера немалый интерес для учёных представляет собой Амальтея: как предполагается, внутри неё существует система пустот, возникших в результате имевшей место в далёком прошлом катастрофы — из-за метеоритной бомбардировки Амальтея распалась на части, которые затем вновь соединились под действием взаимной гравитации, но так и не стали единым монолитным телом. 

Метида и Адрастея — ближайшие спутники к Юпитеру с диаметрами примерно 40 и 20 км соответственно. Они движутся по краю главного кольца Юпитера по орбите радиусом 128 тысяч км, делая оборот вокруг Юпитера за 7 часов и являясь при этом самыми быстрыми спутниками Юпитера. 

Общий диаметр всей системы спутников  Юпитера составляет 24 млн км. Более того, предполагается, что в прошлом спутников у Юпитера было ещё больше, но некоторые из них упали на планету под воздействием её мощной гравитации. 

Спутники  с обратным вращением вокруг Юпитера. 

Спутники  Юпитера, чьи названия заканчиваются  на «е» — Карме, Синопе, Ананке, Пасифе и другие — обращаются вокруг планеты в обратном направлении (ретроградное движение) и, по предположениям учёных, образовались не вместе с Юпитером, а были захвачены им позже. Аналогичным свойством обладает спутник Нептуна Тритон.

Временные луны Юпитера. 

Некоторые кометы представляют собой временные  луны Юпитера. Так, в частности, комета Кусиды — Мурамацу (англ.)русск. в период с 1949 по 1961 гг. была спутником Юпитера, совершив за это время вокруг планеты два оборота. Кроме данного объекта известно ещё, как минимум, о 4 временных лунах планеты-гиганта. 
 

Кольца  Юпитера. 

У Юпитера  имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения «Вояджера-1» мимо Юпитера в 1979 году. Наличие колец предполагал ещё в 1960 году советский астроном Сергей Всехсвятский.

 

Кольца  оптически тонки, оптическая толщина  их ~10−6, а альбедо частиц всего 1,5 %. Однако наблюдать их всё же возможно: при фазовых углах, близких к 180 градусам (взгляд «против света»), яркость  колец возрастает примерно в 100 раз, а тёмная ночная сторона Юпитера  не оставляет засветки. Всего колец  три: одно главное, «паутинное» и  гало.

 

Главное кольцо простирается от 122 500 до 129 230 км от центра Юпитера. Внутри главное кольцо переходит в тороидальное гало, а снаружи контактирует с паутинным. Наблюдаемое прямое рассеяние излучения в оптическом диапазоне характерно для пылевых частиц микронного размера. Однако пыль в окрестности Юпитера подвергается мощным негравитационным возмущениям, из-за этого время жизни пылинок 103±1 лет. Это означает, что должен быть источник этих пылинок. На роль подобных источников подходят два малых спутника, лежащих внутри главного кольца — Метида и Адрастея. Сталкиваясь с метеороидами, они порождают рой микрочастиц, которые впоследствии распространяются по орбите вокруг Юпитера. Наблюдения паутинного кольца выявили два отдельных пояса вещества, берущих начало на орбитах Фивы и Амальтеи. Структура этих поясов напоминает строение зодиакальных пылевых комплексов. 
 

Троянские астероиды.

Троянские астероиды — группа астероидов, расположенных в районе точек  Лагранжа L4 и L5 Юпитера. Астероиды находятся  с Юпитером в резонансе 1:1 и движутся вместе с ним по орбите вокруг Солнца. При этом существует традиция называть объекты, расположенные около точки L4, именами греческих героев, а около L5 — троянских. Всего на июнь 2010 года открыто 1583 таких объекта.

Существует  две теории, объясняющих происхождение троянцев. Первая утверждает, что они возникли на конечном этапе формирования Юпитера. Вместе с веществом были захвачены планетозимали, на которые тоже шла аккреция, а так как механизм был эффективным, то половина из них оказались в гравитационной ловушке. Недостатки этой теории: число объектов, возникших таким образом, на четыре порядка больше наблюдаемого, и они имеют гораздо больший наклон орбиты. 

Вторая  теория — динамическая. Через 300—500 млн лет после формирования солнечной системы Юпитер и Сатурн проходили через резонанс 1:2. Это привело к перестройке орбит: Нептун, Плутон и Сатурн увеличили радиус орбиты, а Юпитер уменьшил. Это повлияло на гравитационную устойчивость пояса Койпера, и часть астероидов, его населявших, переселились на орбиту Юпитера. Одновременно с этим были разрушены все изначальные троянцы, если таковые были. 

Дальнейшая  судьба троянцев неизвестна. Ряд слабых резонансов Юпитера и Сатурна  заставит их хаотично двигаться, но какова будет эта сила хаотичного движения и будут ли они выброшены со своей нынешней орбиты, трудно сказать. Кроме этого, столкновения между  собой медленно, но верно уменьшают  количество троянцев. Какие-то фрагменты  могут стать спутниками, а какие-то кометами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Столкновения  небесных тел с Юпитером. 

Комета  Шумейкеров — Леви.

 

В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч  километров от верхней границы облаков, и мощное гравитационное воздействие  планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролин и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью — около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью космического телескопа «Хаббл», инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось вспышками излучения в широком спектральном диапазоне, генерацией газовых выбросов и формированием долгоживущих вихрей, изменением радиационных поясов Юпитера и появлением полярных сияний, ослаблением яркости плазменного тора Ио в крайнем ультрафиолетовом диапазоне.

  
 

Другие  падения.

 

19 июля 2009 года уже упомянутый выше  астроном-любитель Энтони Уэсли (англ. Anthony Wesley) обнаружил тёмное пятно в районе Южного полюса Юпитера. В дальнейшем эту находку подтвердили в обсерватории Кек на Гавайях. Анализ полученных данных указал, что наиболее вероятным телом упавшим в атмосферу Юпитера был каменный астероид. 

3 июня 2010 года в 20:31 по международному  времени два независимых наблюдателя  — Энтони Уэсли (англ. Anthony Wesley, Австралия) и Кристофер Го (англ. Christopher Go, Филиппины) — засняли вспышку над атмосферой Юпитера, что, скорее всего, является падением нового, ранее неизвестного тела на Юпитер. Через сутки после данного события новые тёмные пятна в атмосфере Юпитера не обнаружены. Уже проведены наблюдения на крупнейших инструментах Гавайских островов (Gemini, Keck и IRTF) и запланированы наблюдения на космическом телескопе «Хаббл». 16 июня 2010 года НАСА опубликовало пресс-релиз, в котором сообщается, что на снимках, полученных на космическом телескопе «Хаббл» 7 июня 2010 года (через 4 суток после фиксирования вспышки), не обнаружены признаки падения в верхних слоях атмосферы Юпитера. 

20 августа  2010 года в 18:21:56 по международному  времени произошла вспышка над  облачным покровом Юпитера, которую  обнаружил японский астроном-любитель  Масаюки Татикава из префектуры Кумамото на сделанной им видеозаписи. На следующий день после объявления о данном событии нашлось подтверждение от независимого наблюдателя Аоки Казуо (Aoki Kazuo) — любителя астрономии из Токио. Предположительно, это могло быть падение астероида или кометы в атмосферу планеты-гиганта. 
 

Название  и история изучения.

 

Юпитер  в древних культурах. 

В месопотамской  культуре планета называлась Мулу-баббар, то есть «белая звезда». Вавилоняне впервые разработали теорию для объяснения видимого движения Юпитера и связали планету с богом Мардуком. Подробное описание 12-летнего цикла движения Юпитера было дано китайскими астрономами, называвшими планету Суй-син («Звезда года»). Греки именовали его Φαέθων — «сияющий, блестящий», а также Διὸς ὁ ἀστήρ — «звезда Зевса». Римляне дали этой планете название в честь своего бога Юпитера. 

XVII век:  Галилей, Кассини, Рёмер. 

В начале XVII века Галилео Галилей изучал Юпитер с помощью изобретённого им телескопа  и открыл четыре крупнейших спутника планеты. В 1660-х годах Джованни Кассини наблюдал пятна и полосы на «поверхности» гиганта. В 1671 году, наблюдая за затмениями спутников Юпитера, датский астроном Оле Рёмер обнаружил, что истинное положение спутников не совпадает с вычисленными параметрами, причём величина отклонения зависела от расстояния до Земли. На основании этих наблюдений Рёмер сделал вывод о конечности скорости света и установил её величину — 215 000 км/с[135] (современное значение — 299 792,458 км/с). 
 

Современные наблюдения. 

Со второй половины XX века активно проводятся исследования Юпитера как с помощью  наземных телескопов (в том числе и радиотелескопов), так и с помощью космических аппаратов — телескопа «Хаббл» и ряда зондов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература:

1. Астрономия: Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений / Левитан Е. П. — 9-е изд. — М.: Просвещение, 2004.

2. Майлс Л. и Смит А. Астрономия и космос. Энциклопедия. — М.: Росмэн, 2001.

3. Карпенко С. Новая загадка Юпитера. — Новости космонавтики, 31 июля 2001.

4. Юпитер: Происхождение и внутреннее строение / под ред. Т. Герелса. — М.: Мир, 1978.