Астрономия для "чайников"

Маран Стивен П.

Юпитер и Сатурн представляют собой великолепное зрелище в малый телескоп, причем один из них или даже оба обычно удачно расположены в небе, так что их удобно наблюдать. Четыре самых крупных спутника Юпитера и знаменитые кольца Сатурна — это объекты, которые астрономы-любители очень любят демонстрировать своим друзьям и родственникам. Но эти планеты-гиганты и их спутники поражают не только внешним видом, но и теми научными открытиями, которые были сделаны в связи с ними.

Атмосфера Юпитера и Сатурна

То, что вы видите на Юпитере и Сатурне, — это облака, состоящие из белых кристаллов аммиака, водяного льда (как перистые

облака на Земле) и соединения под названием гидросульфид аммония. Облака из водяных капель также могут быть частью этой смеси. Но внешность обманчива, так как вещество облаков — остаточное. Юпитер и Сатурн состоят, в основном, из водорода и гелия, как и Солнце. И, несмотря на многочисленные теории, ученые не могут понять, какие химические вещества делают Большое Красное Пятно на Юпитере красным или создают беловато-желтоватые оттенки в облаках двух этих огромных планет.

Юпитер и Сатурн — это две самые крупные из четырех газовых планет-гигантов (две остальные — Уран и Нептун). Масса Юпитера в 318 раз, а Сатурна — примерно в 95 раз превышает земную. На этих планетах огромная сила тяжести, а вес верхних атмосферных слоев создает чудовищное давление. Спуск на Юпитер или Сатурн чем-то напоминает глубоководное погружение. Чем ниже вы опускаетесь, тем выше становится давление. Но об акваланге нечего и думать. Давление высочайшее и, в отличие от моря, по мере "погружения" температура резко возрастает.

Высоко в атмосферных слоях, там где облака, температура падает до -149 °C на Юпитере и до -178 °C на Сатурне. А ниже действует давление. Если опуститься с уровня облаков Юпитера на 10 тысяч километров, то давление там будет превышать земное атмосферное давление на уровне моря в миллион раз. А температура будет такой же, как на видимой поверхности Солнца. Но Юпитер намного таинственнее Солнца. Плотность газа на этом уровне намного выше, чем на поверхности Солнца, и горячий водород настолько сжат, что ведет себя, словно жидкий металл.

Вихревые течения этого "жидкого металлического" водорода создают на Юпитере и Сатурне мощные магнитные поля, простирающиеся далеко в космос.

Земля почти всю свою энергию получает от Солнца, в то время как Юпитер и Сатурн ярко светятся инфракрасным светом, причем каждый из них генерирует почти столько же энергии, сколько получает от Солнца. Внутреннее тепло Земли создается за счет энергии, выделяемой радиоактивными веществами, такими как уран. Но огромная сила тяжести Юпитера и Сатурна сжимает их, а если сжать газ, он нагревается. Поэтому глубоко внутри эти планеты чрезвычайно горячие. Поднимающееся вверх тепло, вместе с идущими вниз сияющими лучами Солнца, вносят возмущения в атмосферу и создают сильные воздушные потоки, ураганы и другие атмосферные бури, которые постоянно меняют внешний вид этих планет.

Наблюдение Юпитера

Масса Юпитера составляет примерно тысячную долю массы Солнца. Иногда его называют даже "неудавшейся звездой". Если бы его масса была всего в 80–90 раз больше, то температура и давление в его центре стали бы столь высокими, что начался бы процесс ядерного синтеза. И тогда Юпитер действительно стал бы звездой!

Юпитер легко найти, потому что он, как и Венера, ярче любой другой звезды в небе. (Небольшое исключение: когда Юпитер находится с обратной стороны Солнца, он выглядит тусклее, чем самая яркая звезда, Сириус.) Если использовать телескоп с компьютерным блоком управления, который может ориентироваться по положению планеты, или просто знать, куда смотреть, то иногда можно увидеть Юпитер даже днем.

Юпитер —

это действительно огромный газовый шар, экваториальный диаметр которого составляет примерно 143 тысячи километров. Эта гигантская планета вращается с огромной скоростью, делая один полный оборот всего за 9 часов 55 минут 30 секунд. Из-за такой большой скорости создаются постоянно меняющиеся полосы облаков, параллельные экватору планеты. Наблюдая Юпитер в телескоп, вы на самом деле видите верхний слой его облаков. В зависимости от условий наблюдения, размера и качества телескопа, а также состояния самого Юпитера, можно увидеть от всего одной до целых 20 полос облаков (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Юпитер и его полосы облаков

Более темные полосы облаков Юпитера называют поясами, а более светлые— зонами. Рядом с центром диска находится Экваториальная Зона, ограниченная по бокам Северным и Южным экваториальными поясами (North Equatorial Belt — NEB и South Equatorial Belt — SEB). В SEB находится Большое Красное Пятно, самая заметная деталь Юпитера. Это атмосферное возмущение, которое иногда сравнивают с мощным ураганом, "висит" в атмосфере Юпитера уже по меньшей мере 120 лет. На самом деле Большое Красное Пятно можно было увидеть уже в 1664 году, но затем оно "угасло" и появилось снова лишь в XIX веке.

В поисках Большого Красного Пятна

Большое Красное Пятно, показанное на рис. 8.2, — это вихревое образование размером с Землю, а иногда и больше. Как и большинство деталей Юпитера, оно меняется день ото дня. Его цвет может побледнеть или стать более насыщенным. Белые облака, которые настолько велики, что их видно в некоторые любительские телескопы, образуются возле этого пятна и движутся вдоль Южного экваториального пояса. Иногда кажется, что облако в SEB или в другом поясе растягивается по всей планете. Облако такой формы называется гирляндой(festoon) и наблюдение этого удивительного зрелища — настоящий праздник!

Рис. 8.2. Большое Красное Пятно Юпитера

Фотография любезно предоставлена NASA

В начале 1990-х годов один из поясов Юпитера, казалось, внезапно исчез. Но впоследствии он появился вновь. И если это произойдет опять, то, вполне возможно, первым это обнаружит какой-нибудь астроном-любитель.

У Юпитера тоже есть кольца [22] , состоящие из небольших каменистых частиц. В отличие от колец Сатурна, они темные и не видны в любительские телескопы. Но на самом деле их трудно увидеть в любой телескоп, за исключением телескопа "Хаббл" и тех инструментов, которые доставляют прямо к Юпитеру космические зонды.

22

Ширина — около 1000 км, толщина — примерно 30 км; впервые сфотографированы космическим аппаратом Voyager-1 в марте 1979 года.