Свидание с Юпитером
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Сколько ни привыкай к вселенским расстояниям, все равно не перестанешь удивляться: даже при всей ее космической скорости автоматической межпланетной станции «Пайонир-10» понадобилось без малого два года, чтобы добраться до Юпитера. Миллиард километров — немалая величина.
Первые полтора года «Пайонир-10» шел по заранее заданному курсу, как бы вслепую, и лишь затем в поле зрения его фотополяриметра появилась далекая цель — сперва в виде 3-миллиметрового кружочка на экране станции слежения в Калифорнии. Но месяц с лишним спустя на том же экране она была уже диском, не уступающим Луне, как ее видно с Земли в полнолуние.
Затем должно было состояться «рандеву» станции с Юпитером. Но еще за два месяца до этого она почувствовала «влечение» гигантской планеты: мощное гравитационное поле Юпитера начало искривлять путь «Пайонира» и ускорять его полет.
А потом — «фронтовая полоса», где сталкиваются враждебные стихии — солнечный ветер и магнитный щит планеты. Преодолеть эту «полосу препятствий» непросто, многие специалисты предрекали гибель всего электронного оборудования, установленного на борту станции, от гигантской дозы радиации, которую оно здесь «схватит». Да и электрические поля в этой области могли достигать такой мощности, что им ничего не стоило бы заставить замолчать все передатчики, заглушить все приемники, исказить сигналы, лишив «Пайонир» и слуха, и речи, и зрения.
Слабым утешением, правда, могло бы служить то, что еще до подхода к таинственной планете «Пайонир-10» сделал несколько немаловажных открытий. Так, он без единой царапины преодолел считавшийся неимоверно опасным пояс астероидов, провел в нем семь месяцев и тем доказал, что количество космической пыли — то есть частиц с диаметром от одной сотой до одной десятой миллиметра — в этом поясе не больше, чем где-нибудь в окрестностях нашей Луны.
В долгом межпланетном пути приборы станции непрестанно измеряли силу солнечного ветра и, к удивлению части специалистов, установили, что она остается практически неизменной почти вдоль всего маршрута. А отсюда следует, что Солнце своим дыханием ограждает от вторжения в свою систему низкоэнергичных космических лучей из чуждых нам пределов. Наконец, еще заслуга «Пайонира-10»: он первым заметил, что среди элементов, встречающихся в солнечном ветре, есть частицы алюминия и натрия.
Но всего этого ученым было мало, и не за тем посылали «Пайонир» за миллиард километров. Цель его — сорвать завесу таинственности с самого крупного, после Солнца, небесного тела в нашей системе.
…То, что «Пайонира» ждет испытание, неожиданностью не было. Но началось это испытание полумиллионом километров раньше, чем полагали самые смелые из ученых. На трехметровое рукотворное небесное тельце обрушился внезапно двадцатикратно увеличившийся ливень электронов и протонов. Частицы «дующего» со скоростью полтора миллиона километров в час солнечного ветра столкнулись здесь с юпитерианским магнитным полем, и приборы «Пайонира», неожиданно очутившегося в гуще их схватки, прямо-таки затрясло.
Благополучно преодолев это поле брани, станция снова попала в переделку, на этот раз — тепловую. По другую сторону фронта скорость солнечного ветра упала вдвое.
Естественно, его энергии нужно было куда-то деваться, и вот за короткий отрезок пути температура вокруг «Пайонира» подскочила в полтораста раз!
Но самое странное было еще впереди. Тремя четвертями миллиона километров дальше (а это всего два расстояния от Земли до Луны — совсем недалеко по юпитерианским меркам) станция вынырнула из бурного слоя магнитной оболочки планеты и углубилась в собственно область магнитосферы. Настала пора удивляться магнитологам.
Первым долгом выяснилось, что магнитное поле Юпитера надето на него «вверх ногами»: компас, доставленный туда, указывал бы на юг тем острием, которое на нашей Земле смотрит на север.
Радиационные пояса Юпитера, воздействия которых так опасались ученые, оказались по диаметру на 2.7 млн. км меньше, чем можно было ожидать по сравнению с земными. Дальше — больше. Через четверо суток приборы взбунтовались снова. За какой-нибудь час интенсивность магнитного поля подскочила почти вчетверо, счетчик заряженных частиц убыстрил свою работу впятеро, а потом…
Потом, по всем показаниям, «Пайонир»… полетел назад. В зале космического центра поднялся гул встревоженных голосов:
— Он что, обратно летит, что ли?
— Невероятно!
— Но ведь интенсивность поля снова упала, энергичные частицы — их тоже стало много меньше. Так уже было при пролете сквозь внешнюю оболочку магнитосферы…
Разумеется, повернуть вспять космический аппарат не мог. Станция летела по-прежнему, но граница магнитного поля, которую она давным-давно преодолела, внезапно вогнулась под воздействием солнечного ветра и снова оказалась не позади, а впереди «Пайонира». С нашей родной Землей тоже такое случается, но при этом масштаб «переноса границы» магнитосферы очень редко превышает пять радиусов планеты. А здесь удар солнечного «молота» вогнул магнитную броню Юпитера на целых 50 его радиусов — такого никто уж не ожидал.
Тем временем фотополяриметр на борту «Пайонира», видимо, презрел все опасения, что радиация его загубит. Как это ему удалось, не совсем ясно: когда до планеты оставалось около 30 ее радиусов, количество смертельно опасных для прибора протонов начало подскакивать на 800 процентов за каждый час и за 300 тысяч км пути возросло в 2 тысячи раз. Вообще же за весь полет «Пайонир» удосужился «схватить» дозу радиации в тысячу раз больше смертельной для человека и все-таки уцелел. Возможно, дальнейший рост протонов и действительно «убил» бы аппаратуру, но, как полагают некоторые специалисты, «Пайонир» был спасен тем, что луны Юпитера, и особенно ближайшая к его поверхности — Ио, «расчищали» перед ним путь, «разгоняя» большую часть протонов в разные стороны.
Измерения излучений планеты в инфракрасном диапазоне позволили установить, что средняя температура Юпитера — что-то около минус 133°С. Но и тут не без загадок; почему-то между той стороной планеты, что освещена Солнцем, и той, где царит ночь, разницы в температуре не замечено.
На спутниках — на Ганимеде, где было обнаружено некое подобие атмосферы, и на Каллисто — никаких особенных неожиданностей: на первом температура —145, а на втором —163°С.
Измерения продолжались и вплоть до точки наибольшего сближения с Юпитером. Магнитологи убедились в том, что некоторые из них ранее предсказывали: интенсивность магнитного поля на поверхности гигантской планеты составляет около 4 гаусс, а это всего раз в восемь превышает наше, земное. Теоретики были довольны, найдя подтверждения тому, что ось магнитного поля Юпитера, как и у нашей планеты, несколько наклонена по отношению к его оси вращения, — по-видимому, градусов на десять. Значит, и в юпитерианском мире географический полюс с магнитным не совпадает.
Наконец-то на стол исследователей легла первая «тепловая» карта планеты. Она позволила подтвердить и уточнить такой факт: Юпитер отдает в космос в два с половиной раза больше тепла, чем получает от Солнца. Если бы светило сегодня кто-то внезапно «выключил», понадобилось бы больше недели, чтобы гигантская планета отдала все тепло, захваченное ее плотной атмосферой.
Любимое фантастами красное пятно по-прежнему остается загадкой. Но кое-какие подсказанные «Пайониром» сведения позволяют предположить, что это — свободно плавающая воронка разогретого газа, порождаемая каким-то тепловым выбросом, кроющимся в более глубоких слоях тела планеты. Кажется даже, что верхушка этой теплой колонны «торчит» над верхней кромкой облаков километров на пять.
Наконец, данные о «телесных размерах» юпитерианских лун тоже несли с собой неожиданности. Ио оказалась настолько плотной, что кажется даже и не членом этой семьи. Ученые теперь предполагают, что или она сконденсировалась в той части протопланетного облака, которая уже тогда отличалась большей плотностью, или же что она вообще была некогда захвачена притяжением Юпитера, а до того была совсем самостоятельной планетой, вращавшейся вокруг Солнца где-то в районе Марса — ведь и плотности у них схожие. Может быть, все это позволило Ио сохранить свою атмосферу, существование которой, кстати, тоже открыл «Пайонир-10».
Другая луна Юпитера — Европа, обнаруженная еще Галилеем, тоже оказалась слегка плотнее, чем думали, когда основывались на измерениях с Земли. Кубический сантиметр ее материи весит 3,07 г, а предполагалось лишь 3,00 г. А Ганимед, напротив, «похудел»: считалось, что его плотность более двух, а теперь ясно, что лишь 1,93 г/см3. Не так уж существенно? Но все же эта разница составляет десятую долю массы нашей Луны.
Наконец, Каллисто, как и Европа, «поправилась»: вместо 1.3 ее масса достигает 1.65 г/см3.
Словом, Юпитер и его семья полны неожиданностей. Число их еще не исчерпано. Величайшая планета нашей системы, кажется, претендует и на звание самой загадочной.
Автор: Б. Силкин.