ЮПИТЕР

Юпитер является самой тяжелой планетой нашей Солнечной системы. Он в 318 раз тяжелее Земли. Ему не хватает очень немного для того, чтобы по массе сравняться со звездой.

Недаром почти сто лет назад знаменитый Фламмарион, книга которого «Множественность миров» переиздавалась десятки раз, в своей «Популярной астрономии» писал: «Юпитер, по-видимому, еще формирующийся мир, который недавно — несколько тысяч веков тому назад — служил Солнцем в своей собственной системе». Фламмарион, конечно, ошибался. Если бы масса Юпитера была в десятки раз больше, то он действительно стал бы звездой. Как мы уже говорили, под действием сил притяжения в небесном теле, если эти силы достаточно велики, внутри тела создается очень высокая температура, что приводит к «запуску» ядерных реакций. Но с Юпитером это не случится никогда. Он является планетой, и только планетой. И светится Юпитер только потому, что он отражает (как и Луна) свет Солнца. Юпитер достаточно хорошо изучен астрономами. Многие сведения о нем можно получить даже с помощью любительских телескопов. Из-за того что Юпитер вращается очень быстро (один оборот вокруг своей оси он совершает за десять часов, тогда как Земля оборачивается за 24 часа), произошло сильное сжатие планеты. Оно значительно больше, чем сжатие Земли.

Видимая поверхность Юпитера (как и Солнца) — это газ. Поэтому на разных широтах он вращается с разной скоростью. В экваториальной зоне оборот совершается за 9 часов 50 минут, а в умеренных зонах — за 9 часов 56минут. В телескопы Юпитер виден желтоватым. На этом фоне четко различаются сероватые полосы, они простираются вдоль параллелей, то есть параллельно экватору. Эти полосы — образования в атмосферном газе, поэтому они весьма изменчивы. Что касается твердой поверхности Юпитера, то мы ее в телескопы не видим (рисунок 40).

Особой достопримечательностью Юпитера является его Красное Пятно. Оно очень стабильно и представляет собой громадную овальную розоватую область, расположенную в Южном полушарии планеты. Оно простирается на 35 000 километров по долготе и на 14 000 километров по широте. Это Пятно было открыто в XVII веке. С тех пор оно остается на одном и том же месте. Меняется со временем только интенсивность его окраски. Причем эти изменения носят периодический характер. Наблюдения с помощью космических аппаратов «Пионер-11» и «Вояджер-1» показали, что Красное Пятно на Юпитере имеет вихревую природу. Другими словами, речь опять же идет об атмосфере Юпитера, а не о его твердой поверхности. Собственно, Красное Пятно представляет собой огромный вихрь в атмосфере Юпитера, который вращается вокруг своей оси с периодом в 6 земных суток. Это своего рода газовый волчок, юла. О таких, по сути, вихрях в земной атмосфере нам ежедневно сообщают синоптики. Это циклоны и антициклоны в зависимости от направления вращения. Вихрь на Юпитере является циклоном. Но он стоит на одном месте и не перемещается, как земные циклоны и антициклоны. Это обусловлено особенностями строения атмосферы Юпитера. Сейчас мы существенно меняем атмосферу на Земле, ее состав и динамический режим, и не исключено, что циклоны и антициклоны в атмосфере Земли застабилизируются. Если это случится, то в одних местах на Земле будет непрерывный ливень, а в других — жара без единой дождинки. Эту проблему мы рассмотрели в книгах «Озонные дыры — мифы и реальность», «Озонные дыры и гибель человечества?» и «Космос и погода».

Что же касается Юпитера, то там это явление (Красное Пятно) имеет естественную природу. Собственно, динамика атмосферы Юпитера характеризуется не только одним Красным Пятном. Оно просто самое выдающееся. Там имеются и другие вихревые образования, которые из-за их неподвижности воспринимаются как пятна. Вторым по размерам является Белое Пятно. Его диаметр весьма внушителен. Он составляет 16 000 километров.

Атмосфера любой планеты находится в электрическом поле. Именно атмосферное электрическое поле является причиной гроз на Земле. Оно меняется в зависимости от облачности и движений в атмосфере. При этом происходит изменение распределения электрических зарядов в атмосфере и на поверхности Земли. Разряды и представляют собой молнии. Молнии в атмосфере Юпитера имеют такую же физическую природу. Только там все более внушительно. Там не просто больше молний-разрядов, но они намного интенсивнее. Находящийся там человек был бы ошеломлен ослепительными вспышками гигантских молний в атмосфере Юпитера. Что же касается раскатов грома, порождаемых этими молниями, то они действительно являются оглушительными. Вынести такую громкость человек не в состоянии. Видимо, не случайно древние назвали бога-громовержца Юпитером. Они знали больше, чем мы думаем.

Что же представляет собой атмосфера Юпитера? Примерно две третьих ее (77 %) составляет водород и одну треть (23 %) — гелий. Это грубо. На самом деле в атмосферном газе Юпитера содержатся незначительные по количеству примеси аммиака и метана.

Юпитер, как и Земля, имеет свое собственное магнитное поле. Он образует магнитосферу, которая оказывает влияние на движение заряженных частиц. То же самое характерно для Земли. Но магнитное поле Юпитера в 50 раз сильнее магнитного поля Земли. Направлено оно противоположно магнитному полю Земли. Мы уже описывали магнитосферу Земли и убедились в том, что магнитные полюса не совпадают с географическими. То же самое характерно и для Юпитера. Его магнитные полюса смещены относительно географических на 11°. Другими словами, ось магнитного поля Юпитера наклонена под углом в 11° к оси его вращения.

Магнитное поле Земли простирается со стороны Солнца примерно на десять земных радиусов. Магнитное поле Юпитера, будучи более интенсивным, простирается с дневной (солнечной) стороны на 90 радиусов Юпитера. Это составляет 6 миллионов километров.

Везде в космосе, где имеется магнитное поле, оно захватывает заряженные частицы и исправляет их движение. Такие магнитные ловушки образуют и магнитосферы Земли и Юпитера. Чем сильнее магнитное поле, тем мощнее ловушка. Поэтому вокруг Юпитера имеются области (пояса), которые заполнены заряженными частицами. У Земли также имеются подобные радиационные пояса, но они в 40 000 раз слабее по интенсивности. Эти пояса обнаруживаются исследователями заряженных частиц, но и измерениями электромагнитных волн, которые эти частицы излучают. Это очень удобно, поскольку электромагнитную волну можно измерить, зафиксировать далеко от места ее излучения и для этого не надо отправлять измерительную аппаратуру на Юпитер. С заряженными частицами в магнитосфере Земли связаны северные сияния. Ученые их называют полярными сияниями, поскольку они одинаково часто наблюдаются в полярных широтах как Северного, так и Южного полушария. В атмосфере Юпитера (в высоких широтах обоих полушарий) также имеют место полярные сияния. Они очень интенсивные. Это позволило исследователям наблюдать их даже с Земли.

Все эти процессы изменяются во времени, они протекают в ритме Солнца, поскольку источником заряженных частиц является именно Солнце. Само же Солнце, его активность, его кипение и выброс заряженных частиц меняются во времени. Эти изменения не строго периодические, а циклические. Продолжительность циклов составляет от 11 до 1800 лет.

Внутри Юпитер состоит из водорода и гелия. Полагают, что соотношение у них такое же, как и у Солнца: 20 % гелия и около 80 % водорода. Если это так, то в центре Юпитера давление достигает 5 миллионов Мпа. Температура там достигает 20 000 °C. Самый наружный слой Юпитера толщиной в 0,02 радиуса планеты, состоит полностью из водорода и гелия. Под этим слоем находится очень толстый слой жидкого молекулярного водорода. Это своего рода водородный океан, глубина которого достигает 0,22 радиуса Юпитера. Напомним, что экваториальный радиус Юпитера равен 71 400 метрам. Твердая поверхность Юпитера находится только под этим океаном. Она составляет его дно. Но это дно очень своеобразное. Оно образовано водородом в твердой фазе — металлическим водородом. Толщина этого твердого дна меньше, чем глубина океана. Она составляет 0,16 радиуса Юпитера. Но дно своеобразно не только этим. Оно очень вязкое, поскольку нет резкого перехода от жидкого водорода к твердому (металлическому). Молекулярный водород переходит в твердую (металлическую) фазу под большим давлением. Уже на глубине около 10 000 километров давление достигает 250 тысяч Мпа. При таком давлении молекулярный водород переходит в одновалентный металлический водород. В этом металле протоны и электроны существуют раздельно. Металлический водород по своим свойствам очень напоминает обычный жидкий металл с высокой проводимостью. Но поскольку планета быстро вращается, то в этом проводящем металле возникают кольцевые электрические токи большой интенсивности. Любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Поэтому и эти интенсивные кольцевые электрические токи создают мощное магнитное поле.

Ядро Юпитера является железосиликатным. Его радиус составляет 0,15 радиуса Юпитера. Ученые допускают, что ядро Юпитера покрыто сплошной коркой льда или даже обычным жидким океаном, масса которого в 30 раз больше массы Земли.

Юпитер получает от Солнца в 27 раз меньше тепла, чем Земля. Это и понятно — он находится значительно дальше от Солнца, чем Земля. Но зато он согревается своим собственным теплом, которое идет из его недр.

Можно сказать, что Юпитер является чем-то средним между карликовой звездой и планетами земного типа. Поэтому он очень своеобразный, мало похожий на другие планеты. Снаружи планеты имеется быстроменяющаяся оболочка из облаков, которые окрашены. Эта окраска создается небольшими примесями каких-то веществ, возможно фосфина РН3. Под этой оболочкой скрывается огромный океан из жидкого водорода. Глубина этого океана достигает многих тысяч километров. Под этим водородным океаном находится дно из металлического водорода. Под этим дном находится твердое ядро планеты. И все это в полной темноте, которая наступает уже на глубине 200–300 километров, то есть в его атмосфере.