Солнечная система - Владимир Сурдин Страница 54

На уровне 0,91 радиуса Юпитера, ниже его «океанической» поверхности, давление и температура достигают значений, достаточных для появления в веществе свободных электронов, обеспечивающих электрическую проводимость. По-видимому, начиная с этого уровня формируется сильное магнитное поле, обусловленное быстрым вращением Юпитера и движениями проводящей среды в его недрах. Поле несколько напоминает земное, но намного сильнее его. Дипольная составляющая создает на уровне облачного слоя напряженность 4—5 Гс (на Земле 0,35 Гс), а в районах магнитных полюсов Юпитера — 11 и 14 Гс. Ось диполя на 11° наклонена к оси вращения планеты (почти как у Земли!). Направление полюсов обратно земному. Значительную напряженность поля имеют компоненты более сложного характера с числом полюсов 4 и 8 — квадрупольная и октупольная, магнитные моменты которых составляет 22 и 18% от дипольного. Все это создает сложную картину магнитного поля планеты:

множество магнитных полюсов, из которых два (северный и южный) примерно в 5 раз сильнее остальных.

Радиационные пояса Юпитера превышают земные во много раз по напряженности поля и размерам, а с ночной стороны магнитный шлейф Юпитера тянется на многие сотни миллионов километров и достигает орбиты Сатурна.

Радиоизлучение Юпитера

В 1960-х гг. было обнаружено дециметровое радиоизлучение Юпитера. Оно имеет в значительной мере нетепловой характер (т.е. не связано с тепловым излучением планеты). Как известно, движение электронов в магнитных полях сопровождается электромагнитным излучением. Его называют циклотронным, если кинетическая энергия электронов меньше 0,5 МэВ, т.е. меньше энергии покоя электрона (m_eс²). В случае, если электроны релятивистские, т.е. их энергия намного больше 0,5 МэВ, излучение называют синхротронным. Долго оставалось неясным, к какому из этих типов относится дециметровое радиоизлучение Юпитера. В 1964 г. было показано, что оно исходит из пространства, намного превышающего диаметр Юпитера, причем наиболее интенсивно излучают две области: с востока и с запада от планеты.

С помощью космических аппаратов удалось установить, что магнитосфера и радиационные пояса Юпитера — это гигантский «природный ускоритель» заряженных частиц, в действии которого принимают участие природные спутники планеты. Этот ускоритель представляет собой тороидальный пояс, наклоненный, к экваториальной плоскости планеты в соответствии с наклоном оси магнитного диполя и вращающийся вместе с магнитосферой. Наиболее близкая к планете часть магнитосферы, в пределах 20 радиусов планеты, вращается вместе с дипольной составляющей магнитного поля (период 9ч. 55мин. 29,7с.). Радиационный пояс охватывает пространство от 1,5 до 6 радиусов планеты. Энергия электронов, захваченных в радиационных поясах и ускоренных в них, лежит в пределах от 3 до 30 МэВ. Дециметровое радиоизлучение, имеющее непрерывный, спокойный характер, генерируется именно в этих поясах электронами с энергией около 17 МэВ. Таким образом, дециметровое излучение Юпитера относится к синхротронному типу.

Вместе с тем, от планеты исходит и более длинноволновое излучение. В 1954 г., когда в США вводили в действие новый радиотелескоп, на выходе тщательно проверенной аппаратуры время от времени появлялись сильнейшие периодические помехи. Всплески повторялись с более или менее правильными интервалами на длине волны 13,5 м. Вскоре удалось установить, что искать этот источник на Земле бесполезно. Мощные помехи шли от Юпитера.

Экспериментаторы даже утверждали, что излучение Юпитера можно принимать на вполне определенных длинах волн: 29,7; 20; 18,2; 16,7; 15,5; 13,5 и 11,4 метров, и что даже через несколько месяцев таинственные радиосигналы появляются на тех же частотах. Подобно сигналам наших радиопередатчиков, «сигналы Юпитера» занимают узкую полосу частот: от 5 до 50 кГц.

Когда была применена радиоаппаратура с высоким временным разрешением, удалось установить, что в ряде случаев сигналы имеют сложную внутреннюю структуру: импульсы длительностью в тысячные доли секунды разделены паузами в сотые доли, причем амплитуда меняется от импульса к импульсу, но остается постоянной в пределах одного импульса. Очень похожую структуру имеют сигналы некоторых специальных радиостанций Земли, использующих особую кодово-импульсную модуляцию.

Встреча Юпитера с кометой

Долгое время кольцо считалось привилегией Сатурна. Когда у всех планет-гигантов открыли кольца разной степени сохранности, появилась новая гипотеза об относительной недолговечности планетных колец, которые рождаются в разрушительных столкновениях их спутников с кометами. Однако критики этой гипотезы неизменно приводили такое возражение: почему же мы не видим самих столкновений и прочих катастроф? В 1994 г. положение изменилось радикально.

В начале 1993 г. была открыта странная комета, названная по фамилиям первооткрывателей «кометой Шумейкеров-Леви-9». Она представляла собой около 20 отдельных кометных тел, вытянувшихся цепочкой.

Судьба кометы была предсказана незамедлительно: в 1994 г. произойдет небесная катастрофа примерно таких же масштабов, как та, что случилась 65 млн. лет назад на Земле, когда погибло около 80% всех видов животных. Раньше вероятность такого события представлялась ученым настолько малой, что его обычно воспринимали как исторический факт, не более. Но расчеты подтвердились. В июле 1994 г. обломки кометы, размерами, по разным оценкам, от 1 до 10 км., врезались в Юпитер со скоростью 60 км/с. Их огромная кинетическая энергия при внезапной остановке выделилась в виде теплового взрыва.

Для земных наблюдателей положение осложнялось тем, что столкновение произошло на не видимой с Земли стороне планеты. Но быстрое вращение Юпитера позволило увидеть свежие следы столкновения, которые сохранились в атмосфере планеты надолго. Обломки кометы врезались в нее с 16 по 22 июля 1994 г. Энергия взрыва фрагмента G была оценена как эквивалент 6 млн. водородных бомб по одной мегатонне каждая. На рис. можно видеть, как выглядел след этого взрыва через 45 мин. Следы взрыва более темные, чем окружающий фон облаков, но в полосе метана они светлее. Тонкое кольцо вокруг центра лишь на 1/5 меньше диаметра земного шара. Фрагмент G входил с юга, под углом 45°.

Широкая темная дуга справа образована, по-видимому, продуктами выбросов, направленных в сторону удара. На снимках виден также след, оставленный фрагментом D. Это точка слева от кольца, темная на рис. Фрагменты кометы оставили цепь подобных следов меньших размеров на облачной поверхности Юпитера. Взрывы происходили достаточно глубоко в атмосфере; на это указывают радиальные лучи на снимке. Продукты взрыва поднялись над лимбом планеты в виде полусферы и примерно через 20 мин. превратились в полоску над горизонтом.