Юпітер: планета або зірка?
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Космічні апарати не тільки донесли до Землі фантастичні картини марсіанських краєвидів та кам’янистих пустель Венери. Вони вже проникли набагато далі і вперше показали нам з близької відстані главу сім’ї планет-гігантів – Юпітер.
Зустріч з ним – це не просто продовження знайомства з планетами Сонячної системи. Як і інші, схожі між собою планети-гіганти – Сатурн, Уран, Нептун, – Юпітер відрізняється від планет земної групи не тільки масою і розмірами. Зовсім інші фізичні характеристики цих планет не дозволяють користуватися при їх вивченні земними аналогіями. У цьому полягає головна трудність їх дослідження.
Але цим же пояснюється і особливий інтерес астрономів до Юпітера і його братів. Перші виміри температури Юпітера виявили одну цікавинку. Вважалося, що нагрівання поверхні планети цілком визначається падаючою на неї сонячною радіацією. Однак насправді виявилося, що Юпітер випромінює тепла набагато більше очікуваного. А це недвозначно вказувало на те, що в його надрах є якесь внутрішнє джерело енергії. Отже, всупереч усталеним традиціям вважати надра планети холодними і складеними в основному з металевого водню можна розглядати і модель «гарячого», газоподібного Юпітера?
Правомірність такого підходу побічно підтвердили космічні апарати «Піонер-Х» і «Піонер-ХI». Пролетівши поблизу Юпітера, вони, як і слід було очікувати, зареєстрували значний тепловий потік з його глибин, а також відзначили високу симетрію його гравітаційного поля, що добре узгоджується з припущенням про газоподібний стан планети.
Отже, колосальна гаряча газова куля. Чи не правда, це більше схоже на зірку, ніж на планету?
Таке питання ставиться не вперше. Ось що писав у своїй монографії «Фізика планет» доктор фізико-математичних наук В. І. Мороз: «Якщо ми маємо рацію в оцінці ролі внутрішніх джерел енергії в загальній циркуляції атмосфери Юпітера, то апарат для її теоретичного опису, може бути, слід шукати в гідродинаміці Сонця, а не в земній метеорології». Сонця! Зірки, а не планет!
Про те, що Юпітер може бути водневою зіркою, писав і А. А. Сучков. У своїй роботі він спробував показати, що світність Юпітера підтримується реакцією горіння дейтерію, в результаті якої утворюється гелій. Тут буде доречно згадати, що і Сонце складається з водню і гелію, а свою енергію черпає з тієї ж термоядерної реакції. Підрахувавши можливі запаси дейтерію в надрах планети, вчені прийшли до висновку, що його енергії цілком достатньо, щоб підтримувати тепловий потік Юпітера на сучасному рівні ще протягом 1000 млрд років.
А ось відомий астроном Н. А. Козирєв вважає причиною виділення тепла в надрах планети не ядерну реакцію, а гравітаційну енергію, що виділяється при триваючому стисненні Юпітера. Виходячи з цього і знаючи масу і розміри Юпітера, вчений підрахував величину теплового потоку з його надр і порівняв її з виміряним космічними апаратами значенням. Порівняння виявило близьку подібність обох результатів. «Цей абсолютно незалежний контроль, – пише Н. А. Козирєв, – підтверджує модель гарячого Юпітера і підтверджує його схожість з зірками».
Дійшовши такого висновку, вчений ще раз перевірив його справедливість, але тепер вже користуючись методами теорії внутрішньої будови зірок. І в цьому випадку отримана величина теплового потоку майже в точності збігалася з виміряною.
Цікаво, що нова гіпотеза, як і припущення про ядерні джерела енергії, не дає жодних підстав хвилюватися про майбутнє Юпітера: «У порівнянні з повним запасом, витрата теплової енергії через потік, що йде назовні, настільки незначна, що ці умови можуть зберігатися без істотних змін сотні мільярдів років».
Так що ж все-таки – зірка чи планета? Здається, що суперечка прихильників тієї та іншої точок зору ще далеко не закінчена. Але це не повинно нікого засмучувати – адже тільки так і народжується істина.
Автор: Ю. Колесников.