Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата

В атмосфере нет кислорода и воды. Считалось, что она состоит, в основном, из метана. Много также аммиака. Позднее выяснилось, что эти газы есть, но не преобладают.

В середине XX века были известны 12 спутников Юпитера, теперь - больше (см. ниже). 

Новые сведения 

Первый полёт к Юпитеру совершила американская станция "Пионер-10", которая достигла его окрестностей в декабре 1973 г., стартовав в марте 1972 г. Через год там побывал "Пионер-11". Получены фотографии Юпитера и четырёх его основных спутников. Открыты новые пятна, тепловое излучение планеты, мощные радиационные пояса и магнитный шлейф до орбиты Сатурна.

В 1979 г. Юпитер изучался американскими станциями "Вояджер-1" и "Вояджер-2", прошедшими соответственно в 277 500 и 650 000 км от верхушек облаков [Купер, Хенбест, 1998].

С декабря 1995 г. Юпитер изучался станцией "Галилео", ставшей его первым искусственным спутником и сбросившей в его атмосферу зонд.

Теперь считается, что Юпитер - это водородный шар. Только в самом центре есть небольшое твёрдое ядро из более тяжёлых элементов (диаметром 28 000 км и температурой около 30 000 градусов Цельсия). Далее расположены три водородных слоя: слой металлического водорода (сжатый газообразный водород приобретает черты щелочного металла и отпускает свой единственный электрон в свободное путешествие между атомами), океан из жидкого водорода (по сути - тоже сжатый газ), атмосфера с преобладанием газообразного водорода (окло 90%). В атмосфере много также лёгкого газа гелия (около 10%), а метан и аммиак есть, но их очень мало [Вселенная, 1999]. Водород и гелий - самые распространённые элементы Вселенной, такой состав характерен почти для всех звёзд.

В юпитерианской тропосфере, по-видимому, имеются слой голубоватых облаков из капелек воды и кристалликов льда, слой тёмно-оранжевых облаков из гидросульфата аммония и слой белых облаков из кристалликов аммиака. Выше расположена стратосфера [Вселенная, 1999].

Для понимания химии высоких слоёв атмосферы важен ион H3+, инициирующий ионмолекулярные реакции в разреженных газах [Василенко, Сурдин, 1997]. Он обнаружен в атмосферах планет-гигантов, выбросах сверхновой звезды 1987А и в межзвёздных облаках. С его участием возможны следующие реакции:

H2 + H2+ -> H3+ + H

H3+ + X -> H2 + XH+, где X - любая молекула с большим сродством к электрону, чем у водорода.

Полярные области Юпитера относительно тихи, хотя близ южного полюса бывают короткоживущие штормы (вихри). В умеренных областях иногда наблюдаются вихри в половину Земного шара. Тропические зоны ярки и светлы (есть высокие облака с кристалликами замёрзшего аммиака). Экваториальный пояс - самый бурный. Южное полушарие беспокойнее северного. Там на границе экваториального и тропического поясов - Красное пятно.

Красное пятно - это ураган, существующий много столетий. На высоте более 50 км над обычными облаками есть грозовые тучи длиной около 100 км. Скорость ветра - 300 км/час [Юпитер и его спутники: взгляд с "Галилео", 1997]. По другим источникам [Купер, Хенбест, 1998], столб красных облаков на 8 км превышает остальной облачный покров, а красный цвет обусловлен выделением фосфора при химических реакциях.

60 лет назад на Юпитере открыты также три белых пятна, образующих цепочку. Самое большое из них имеет диаметр 9000 км (3/4 земного диаметра). Между пятнами по 70 000 км. С 1994 по 1996 годы расстояние в одном случае сократилось до 20 000 км, так как первое пятно замедлило своё движение вокруг Юпитера. Впрочем, слипнуться эти два вихря не могут, так как вращаются в одну и ту же сторону и при дальнейшем сближении должны оттолкнуться [Что нового на Юпитере? 1998]. В общем, Юпитер бурлит.

Магнитное поле Юпитера мощнее земного и создаётся не вращением жидкого железа, а вращением слоя с металлическим водородом. Магнитосфера Юпитера в 1200 раз больше земной магнитосферы (огромные радиационные пояса). Интенсивность радиации в 10 000 раз больше, чем в земных радиационных поясах. Солнечный ветер выдувает из магнитосферы Юпитера "хвост", аналогичный земному, но размером до орбиты Сатурна.

В январе 1979 г. "Вояджером-1" обнаружено очень тонкое кольцо вокруг Юпитера (остатки небольшого распавшегося спутника).

18 - 24 июля 1994 г. (в течение 6 земных суток) Юпитер бомбила распавшаяся на части комета Шумейкеров-Леви-9 (см. главу о кометах).

В атмосфере Юпитера в январе 1998 г. открыты полярные сияния [Полярные сияния в атмосфере планет, 1999].  

Спутники и кольца Юпитера 

Первые 4 спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) были открыты в 1610 г. Галилеем, за что их называют Галилеевыми спутниками. Два из них больше Луны, два - чуть меньше. Изучение Галилеевых спутников помогло определить скорость света - по запаздыванию их затмений Юпитером [Гетманцев, 1955].

К середине XX века были известны 12 спутников, сейчас (в 1989 г.) - 16. Все они гораздо меньше галилеевых. Рассмотрим данные по ним, начиная с ближайших к планете. Многие сведения получены благодаря американскому аппарату "Галилео"

МЕТИДА и АДРАСТЕЯ. Оба ближайших спутника находятся примерно в 1,8 радиусах от центра планеты и своими орбитами снаружи оконтуривают тонкое и прозрачное кольцо Юпитера (в 128 и 129 тысячах км от центра планеты). От кольца ближе к Юпитеру тянется ещё более разреженное гало из мелких частиц. Видимо, спутники находятся на той грани приближения к Юпитеру, когда они могут быть разорваны его приливными силами и образовать кольца (на границе зоны Роша). Они как бы "пасут" частицы кольца, не давая им выходить за пределы их орбит. Диаметры этих тел составляют соответственно 40 и 25 - 15 км, но это весьма приближённые данные. Оборот вокруг Юпитера совершается менее, чем за треть земных суток. Открыты в 1979 г.

АМАЛЬТЕЯ. В 2,5 радиусах от центра планеты (в 131 200 км от поверхности планеты). Открыта в 1892 г. Барнардом, но сведений о ней до сих пор мало. Диаметр - 270 км (по другим данным - 270 - 150). Оборот вокруг Юпитера совершает за половину суток.

ФЕБА (или ТЕБА?). В 3,1 радиуса от планеты. Открыта в 1979 г. Диаметр порядка 100 км, но точных данных нет.

ИО. В 5,9 радиусах от центра планеты (в 422 000 км от её поверхности), оборот за 1,8 земных суток, в 3 градусах к орбите планеты, диаметром 3460 км (по последним данным - 3630 км), массой 1/83 Земли. Приливные силы Юпитера разогревают ближайший крупный спутник, в результате чего на нём непрерывно действуют вулканы, извергая сернистый газ и лаву из серной кислоты (лава вырывается вверх до 30 км фонтанами, а газы, по некоторым данным, - до 300 км) [Базилевский, 1996]. "Вояджер-1" открыл 8 одновременно действующих вулканов, а "Вояджер-2" через несколько месяцев сообщил, что шесть из них продолжают извергать лаву. Всего, как сообщалось, открыто 12 действующих вулканов. Но уже к 1998 г., в результате наблюдений станции "Галилео", были известны 32 действующих вулкана [На Ио бушуют вулканы, 1999]. Метеоритные кратеры практически отсутствуют, так как залиты лавой. Лавы выделяется столько, что за год она может покрыть всё небесное тело слоем в 1,5 см [На Ио..., 1999]. Поверхность разноцветна, это свежая или уже успевшая потемнеть лава (данные "Вояджеров"). За 17 лет после полёта "Вояджеров" отдельные районы Ио сменили цвет с ярко-красного на бледно-жёлтый (пятна величиной с Бельгию). Из глубин во время извержений выносится сера разного цвета [Юпитер и его спутники: взгляд с "Галилео", 1997]. Крупнейшее лавовое море - возле вулкана Локи - имеет поперечник 200 км. Орбита Ио находится в водородном торе (выбросы вулканов). Вулканически активные области нагреты, как указывалось ранее, не менее, чем до 300 градусов Цельсия. Измерения "Галилео" показали, что в районе кратеров температура поверхности достигает 1800 градусов Кельвина, а, значит, в недрах должна доходить до 2000 градусов Кельвина [Космический вулкан "переехал", 1998]. На Земле соответствующая температура составляет только 1600 градусов Кельвина. Ио обращена к Юпитеру одной стороной и образует два приливных горба, но, так как орбита спутника вытянутая, горбы слегка перемещаются по Ио, как бы покачиваются и разогревают недра (см. о таком "покачивании" для Луны). Как указано в заметке 1999-го года [Что нового в семействе Юпитера], вулканы и вулканические расщелины приурочены именно к этим горбам, то есть имеются в ближайшей к Юпитеру точке, а также в самой удалённой от него точке (обе точки около экватора). Потом начались извержения в районе северного полюса (вулкан Тваштар, последнее извержение в январе 2001 г.). 6 августа 2001 г. совершенно внезапно началось извержение в 600 км от Тваштара, произошёл выброс на 500 км, и "Галилео" даже пролетел через это облако. [Ещё один вулкан на Ио, 2002]. По недавним сведениям [Разнородное семейство Юпитера, 1998], Ио обладает своим собственным магнитным полем; вещество в недрах нагрето, а потому металлы стекли в центр, образовав ядро. Над ядром расположена каменная (силикатная) мантия, а поверхностного ледяного слоя нет [Уточняется внутренняя структура..., 1999]. Интересно, но за 17 лет один из вулканов (Прометей) переместился на 80 км [Космический вулкан "переехал", 1998]. При этом очертания вулкана не изменились, и отложилась полоса изверженного материала ["Бродячий" вулкан на Ио, 2001]. От Ио к Юпитеру тянутся две яркие полосы, в пределах которых происходит электрический разряд между атмосферами Ио и Юпитера с силой тока до 1 миллиона амперов [Полярные сияния в атмосфере планет, 1999]. Полярные сияния Ио имеют интенсивный синий цвет [На Ио..., 1999]. Светлые или голубоватые электрические дуги видны также над некоторыми вулканами. Они генерируются напряжением более 400 кВ. Свечение вызывается взаимодействием электрических полей с сернистым газом. Есть также области красного и зелёного свечения: возбуждение соответственно кислорода и водорода заряженными частицами магнитного поля Юпитера [На Ио..., 1999]. Атмосфера Ио сравнительно разреженная и состоит, как уже говорилось, из сернистого газа. Кроме того, есть продукты его диссоциации - SO, O, S, а также нейтральные облака O, S, Na, K, которые покидают планету [Атмосфера и полярные сияния на Ио, 2000].

ЕВРОПА. В 9,4 радиусах от центра планеты (в 671 000 км от её поверхности), оборот за 3,6 земных суток, в 3 градусах к орбите планеты, диаметром 3050 км (по последним данным - 3140 км), массой 1/125 Земли. Приливные силы Юпитера разогревают близкий спутник, в результате чего на нём не так холодно, как на большинстве маленьких небесных тел Солнечной системы. Кратеры не видны, и поэтому предполагается, что вся Европа покрыта океаном со слоем незамёрзшей воды глубиной порядка 100 км, а сверху плавает лёд толщиной порядка 30 км (по данным "Вояджеров") [Океан..., 1987; Базилевский, 1996]. По более поздним и уточнённым данным в результате пролёта "Галилео" в 205 км [Уточняется внутренняя структура..., 1999] считается, что вся водно-ледяная оболочка имеет толщину 80 - 170 км и с наибольшей вероятностью - 100 км, а металлическое ядро больше, чем думали, и занимает до 50% радиуса Европы. Открыто также возмущение магнитного поля Юпитера вблизи Европы, что тоже косвенно говорит о наличии океана с солёной водой: поле искажается вихревыми токами, а они могут распространяться лишь в проводящей жидкости [Внутренние океаны спутников Юпитера, 1999]. Подо льдом теоретически возможна жизнь хемосинтетиков. Ведь и на Земле жизнь когда-то была возможна только в океане. На снимках с "Галилео" обнаружено гораздо больше кратеров [Юпитер и его спутники: взгляд с "Галилео", 1997]. Но всё равно кратеров мало. Обнаружен, например, только один трёхкилометровый кратер. Кратеров диаметрами от 10 до 30 км имеется пять. Зато вся поверхность изрезана длинными, ветвящимися и пересекающимися бороздами - проявлениями своеобразного ледяного вулканизма, то есть вода периодически изливается на поверхность из трещин и т.п. образований [Подо льдами юпитерианской Европы скрывается океан? 1998]. У нас такое явление называют наледью. Недавно при помощи "Галилео" на Европе найден сульфат магния, как в земных солончаках, а рядом - разломы, трещины [Солончаки космической Европы, 1999]. Вероятно, вода выливается из трещин на поверхность, а потом испаряется, оставляя соль. Установлено, что Европа обладает собственным магнитным полем; вещество в недрах дифференцировано, и имеется металлическое ядро [Разнородное семейство Юпитера, 1998]. В декабре 1996 г. и в феврале 1997 г. станция "Галилео" 6 раз оказывалась за Европой, но радиосигналы, хоть с помехами, всё-таки доходили до Земли [Что нового в семействе Юпитера, 1999]. По характеру этих помех поняли, что у Европы есть ионосфера плотностью не выше 10 000 электронов в 1 см объёма. Образовалась она в результате того, что заряженные частицы из магнитосферы Юпитера выбивают изо льда отдельные ядра и атомы. Таким образом, у Европы имеется разреженная атмосфера. В 2003 г. американцы планируют послать на Европу аппарат "Europa Observer" с таким же радаром, каким нашли подлёдные озёра в Антарктиде. Аппарат должен будет найти место с самым тонким льдом. Следующий аппарат будет проплавлять лёд и брать пробы воды с целью обнаружить жизнь [Планы полёта к Европе, 1998].

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: инновационная деятельность, реферат по обж.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата