§ 12. Результаты исследований в системах Юпитера и Сатурна

Полеты четырех космических аппаратов к далеким планетам уже принесли огромное количество информации, вся ценность которой может быть понята только специалистами-планетологами. Мы ограничимся лишь констатацией некоторых фактов, значение которых ясно и непосвященному.

Прохождения аппаратов по пути к Юпитеру через пояс астероидов показали, что, вопреки опасениям, метеоритная опасность в нем для космических аппаратов не выше, чем вблизи Земли. Не вдаваясь в детали, отметим главное: для космонавтики «астероидного барьера» не существует.

Юпитер оказался, как и можно было ожидать, чрезвычайно динамичной планетой, оказывающей большое влияние на огромную область космического пространства не только в гравитационном, но и в астрофизическом смысле. Гравитационное поле Юпитера совершенно симметрично. Масконов нет и следа. Магнитосфера Юпитера, если бы ее можно было наблюдать с Земли, имела бы на небе размеры Луны. Ее хвост простирается на 700 млн. км, что было обнаружено «Пионером-10», когда он пересекал орбиту Сатурна Магнитный момент планеты в 20 000 раз больше, чему Земли. Магнитосфера имеет обратную полярность. Структура ее очень сложна. Ось внутренней области атмосферы (диполь), преобладающей на расстоянии от центра Юпитера до 20 его радиусов, наклонена на 9° к оси вращения планеты и смещена от ее центра. Неустойчивая внешняя область, простирающаяся в сторону Солнца примерно на 60 радиусов Юпитера, имеет дискообразную форму (этот тонкий диск приблизительно параллелен экватору). Магнитосфера то сжимается, то вспухает, расширяясь в сторону Солнца на 90 радиусов Юпитера. Поэтому каждый космический аппарат по нескольку раз пересекал границу магнитосферы.

Аппаратура «Пионера-11» избегла выхода из строя при прохождении пояса радиации, так как он пересек дискообразную часть магнитосферы на большой скорости в поперечном направлении с юга на север, а вблизи Юпитера проскользнул в просвет между ним и внутренним поясом радиации, занимающим торообразную область между 1,5 и 6 радиусами Юпитера.

Магнитосфера возмущается спутниками Юпитера, которые оставляют в ней кильватерный след, подобно Ганимеду, или собственный, как Ио (см. ниже). Они поглощают часть заряженных частиц из магнитосферы, другие частицы, дрейфуя наружу, совсем покидают магнитосферу. Движение спутников внутри магнитосферы служит причиной интенсивного радиоизлучения.

Юпитер почти целиком состоит из водорода и гелия (его в 3—4 раза меньше водорода) [4.54]. В атмосфере обнаружены также аммиак,

метан и, в меньшем количестве, дейтерий, ацетилен, этилен. Огромные потоки тепла идут изнутри планеты в верхние слои. Атмосфера на глубине нескольких тысяч километров постепенно переходит в океан из смеси жидкого водорода и гелия. На глубине при давлении атм водород переходит в металлическое состояние.

Рис. 161. Фотография Юпитера через фиолетовый фильтр с расстояния переданная аппаратом «Вояджер-1». Видны облачные образования и Большое Красное Пятно.

На многочисленных снимках светлокоричневого Юпитера видны удивительные светлые и темные облачные образования в атмосфере, огромные тысячекилометровые вихри. Вихри расчленяются и снова восстанавливаются. Атмосфера интенсивно перемешивается. Облака состоят из кристаллов и капель аммиака и сернокислого аммония. В просветах между ними видны более глубокие слои.

Медленно дрейфующее на запад Большое Красное Пятно величиной с Землю (давно известное земным наблюдателям) за несколько

дней меняет свой цвет от кирпично-красного до светло-желтого. По его периферии движется против часовой стрелки желтое облако. В ту же сторону вращаются облака на фоне Пятна (наблюдались величиной в 30 км), но в центре они спокойны (рис. 161). Пятно — это вихрь, сотни тысяч лет существующий в атмосфере планеты.

Спутник Амальтея оказался темно-красным продолговатым телом длиной 225 и шириной 130 км, разумеется, ориентированным на Юпитер. Видны кратеры на его поверхности.

На фотографиях Ио, переданных «Вояджером-1», поверхность которой в разных местах темно-красного, желтого и белого цвета, видны широкие сухие равнины, холмы, обрывы, каньоны, возвышенности, впадины. Восемь действующих вулканов (кратер одного из них, возвышающегося на имеет поперечник 50 км) извергают — не непрерывно, а взрывным образом — породы на высоту до 480 км (семь из них действовали и при пролете «Вояджера-2»). Измерены скорости выброса до 0,44 км/с. Видны лавовые области вокруг вулканов. Метеоритные кратеры Ио, по-видимому, засыпаны продуктами извержений и залиты лавой. На поверхности зарегистрированы горячие точки, нагретые до 290 К — на 150 К выше температуры окружающих областей. Считается, что значительная часть Ио расплавлена благодаря нагреву, вызванному приливным трением. Разреженная атмосфера Ио состоит из паров серы и газообразной окиси серы, выделенных вулканами.

Вместе с Ио движется вокруг Юпитера огромное натриевое облако, окружающее этот спутник, величиной почти с Юпитер.

Аппаратура «Вояджера-1» открыла кольцевое торообразное облако из горячей плазмы, как бы надетое на орбиту Ио и несколько отклоненное от ее плоскости. Плазма состоит из ионов серы и водорода и является источником интенсивного ультрафиолетового излучения непонятной природы. Ионы серы, выделяемые вулканами Ио, блуждают по магнитным линиям и обнаруживаются повсюду вокруг Юпитера. Они подвергают эрозии поверхности спутников.

Между электрически заряженными частицами серы и Юпитером возникают мощные электрические разряды. Ток в них достигает

Поверхность Европы, исследованная в основном «Вояджером-2», оказалась совершенно ровной — наиболее ровной среди поверхностей до сих пор изученных тел Солнечной системы. Кора Европы состоит из льда, а ядро, вероятно, из горных пород. По поверхности тянутся на трещины глубиной несколько сот метров и шириной до 50 км.

На Ганимеде обнаружены кратеры. Из одного кратера, имеющего диаметр в несколько сот километров, выходят лучи. Замечены яркие пятна, возможно, участки чистого льда. Видны хребты и впадины, возможно также ледяные. Таинственные борозды в

разных направлениях пересекают поверхность. В разреженной атмосфере обнаружены следы воды.

На Каллисто кратеров особенно много, но края их как бы размыты. Имеются большие впадины, но нет значительных гор и хребтов. Вокруг центра одной из впадин видно более 10 колец радиусом до как бы замерзших волн, возникших от падения тела на ледяную поверхность.

Считается, что спутники Юпитера более чем наполовину состоят из воды.

И еще одна сенсация. Внутри орбиты Амальтеи находится кольцо Юпитера толщиной примерно внешний край которого находится на расстоянии от границы облаков и которое простирается почти до слоя облаков, хотя наиболее плотная часть кольца имеет ширину 6400 км. В отличие от кольца Сатурна кольцо Юпитера состоит не из ледяных тел, а из очень мелких темных частиц. Кольцо было сфотографировано «Вояджером-1» с ребра, но с обеих сторон «Вояджером-2». Столкновение частиц кольца с заряженными частицами вблизи Юпитера должно было бы привести к их спуску в атмосферу Юпитера; поэтому само существование этого образования нуждается в объяснении.

Через 4 месяца после пролета «Вояджера-2» мимо Юпитера анализ фотографий позволил обнаружить неизвестный ранее 14-й спутник Юпитера, движущийся, как сообщили газеты, «со скоростью 107 километров в час». Нетрудно убедиться, что таково значение круговой скорости на расстоянии от центра Юпитера, т. е. спутник движется вблизи кромки кольца Юпитера, а это заставляет заподозрить в нем постоянный источник частиц кольца.

В заключение приведем то, что стало известно из сообщений средств массовой информации в сентябре 1979 г. о предварительных результатах исследований в системе Сатурна, переданных на Землю космическим аппаратом «Пионер-11».

Был открыт неизвестный ранее естественный спутник Сатурна диаметром с орбитой, расположенной на расстоянии от поверхности планеты. Пролетевший на расстоянии от этого спутника «Пионер-11» испытал на себе его магнитное влияние.

Были обнаружены два новых внешних кольца планеты. Ранее были известны три кольца (или, если угодно, три части одного кольца, разделенные щелями). Ледяные частицы кольца, как выяснилось, имеют размер порядка сантиметра, а не представляют собой метровые глыбы. Температура кольца с обеих его сторон оказалась не более 150 К- Радиус одного из новых колец — 600-900 тыс. км.

Обнаружена магнитосфера Сатурна, ось которой совпадает с осью вращения Сатурна. Внутри шаровой области, сечением которой является кольцо Сатурна, отсутствуют заряженные частицы (электроны и протоны). Они захвачены частицами кольца.

На фотографиях Сатурн предстает как желтый шар с голубым участком вокруг северного полюса. Видны лентовидные структуры. Температура верхней атмосферы равна 100 К- Сатурн излучает из глубинных источников больше тепла, чем предполагалось, а именно вдвое больше, чем получает от Солнца. Возможно, он даже обогревает Титан.

На Титане обнаружена плотная атмосфера. Видна полярная шапка. В атмосфере заметны красноватые, рыжеватые, желтые прожилки. Вследствие радиопомех не удалось получить данные о температуре Титана. В атмосфере найден метан.

Аппарат «Пионер-11» испытал вблизи кольца Сатурна несколько встреч с микрометеоритами, не причинивших ему вреда.

Дополнение при корректуре. Продолжают поступать сообщения о дальнейшей обработке результатов пролетов Юпитера и Сатурна в 1979 г.

Над невидимой с Земли ночной стороной Юпитера была обнаружена дуга полярного сияния длиной 30000 км (на высоте 700-2 300 км).

Помимо уже упомянутого спутника Сатурна, открытого с помощью фотополяриметра и названного Скала Пионера, обнаружены по поглощению потока заряженных частиц еще 5 спутников Сатурна на расстояниях от границы облаков 80 600, 81 000, 91 300, 92 000, 109 000 км. Поперечник третьего из них более 170 км (Sky and Telescope, 1979, v. 58, № 6).

Магнитосфера Сатурна по своей структуре более похожа на магнитосферу Земли, чем на магнитосферу Юпитера.