Гл. 16. О СПУТНИКАХ

Изучая информацию о Солнечной системе, я пришла к определенному выводу по поводу малых планет и спутников, особенно спутников планет-гигантов, и хочу поделиться своими мыслями. Главным критерием для меня служит активность процессов на них, пожалуй, лучше сказать – в них, и сферическая форма.

Хочу напомнить еще раз, т.к. интернет сейчас кишмя кишит материалами по поводу искусственных не только спутников и колец, но даже планет, особенно малых, – это не моя тема. Буду рассматривать реальные космические объекты, а выводы каждый волен делать самостоятельно.

Прежде всего, очень простая исходная посылка: меня интересуют только объекты, имеющие сферическую форму. Они живые, разумные, эволюционирующие и имеют между собой много общего. Весь бесформенный материал, будь то астероиды, малые спутники, пыль и прочее представляют собой осколочный мусор от катастрофических процессов в нашей Солнечной системе или привнесенный из космических глубин. И - никакое компактирование не создаст из такого конгломерата нормальных, живых, разумных и эволюционирующих космических Сущностей. Точно так же, как нельзя создать Жизнь, вопреки представлениям нашей науки, путем смешивания и последующего какого-то воздействия на «компот» или «бульон» из химических ингредиентов. Можно по химической формуле создать вещество, соединение – даже сложнейшее органическое, но не Ее Величество Жизнь!!!

С моей точки зрения, существующая основная теория образования космических объектов путем компактирования совершенно несостоятельна. Конечно, гравитационным путем звезды и планеты могут притягивать к себе и поглощать пыль, камни (даже астероиды и кометы), увеличивая при этом свою массу. Но такое увеличение – мизер по сравнению с самой планетой или звездой. Увеличение массы действительно происходит, но такой процесс имеет совершенно иную природу. Как рождаются космические объекты – в данной книге излагалось подробно. Не останавливаясь на этом, рассмотрим сначала, коль скоро мы только что закончили разговор о планетах-гигантах, некоторые из их спутников.

Самые крупные спутники Солнечной системы для сравнения их с Землей и Луной изображены на рис. 16.1.

Рис. 16.1. Земля и самые крупные спутники Солнечной системы,

http://kvant.space/sites/default/files/many_moons_t.jpg

Подсчет показывает, что в зависимости от принятой классификации, в Солнечной системе зафиксировано более 400 спутников. Можно сказать, что естественных спутников вместе с карликовыми планетами в ней насчитывается всего 181. На самом деле, только 19 из них достаточно большие, чтобы иметь близкую к сферической форму. Это значит, что если бы они обращались по орбите вокруг Солнца, то сами считались бы либо планетами, либо карликовыми планетами.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Спутники Юпитера

Самые крупные из них – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – называются галилеевыми и различимы даже в полевой бинокль. На данный момент у Юпитера насчитывается 67 спутников, но самые малые из них достигают в поперечнике всего 2-5 км и были открыты совсем недавно. Ио, Европа, Ганимед и Каллисто имеют правильную сферическую форму. Они движутся в плоскости экватора Юпитера и являются синхронными, т.е. вращаются вокруг оси со скоростью, равной скорости обращения вокруг своей планеты, и поэтому к Юпитеру всегда обращены одной стороной. Тот же феномен наблюдается и у нашей Луны.

О галилеевых спутниках и пойдет речь. Самые общие сведения о них и фотографии на фоне Юпитера с его Красным Пятном и Земли с Луной приведены на рис. 16.2 и 16.3 соответственно.

Рис. 16.2. Основные характеристики галилеевых спутников Юпитера

Рис. 16.3. Галилеевы спутники Юпитера

Очень интересно: три галилеевых спутника из четырех (Ио, Европа и Ганимед) находятся в орбитальном резонансе друг с другом. Это означает, что Ио успевает обернуться вокруг Юпитера 2 раза за время одного оборота Европы и 4 раза – за время одного оборота Ганимеда (рис. 16.4). Анимацию вращения можно посмотреть по ссылке:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ио_(спутник)#/media/File:Galilean_moon_Laplace_resonance_animation.gif.

Рис. 16.4. Орбитальный резонанс трех галилеевых спутников Юпитера

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Ио

В 1979 году два космических корабля «Вояджер» сообщили на Землю информацию об Ио как геологически активном спутнике с многочисленными вулканами, большими горами и сравнительно молодой поверхностью без каких-либо заметных ударных кратеров. Затем космический аппарат «Галилео» выполнил несколько близких пролетов в 1990-х и в начале 2000-х годов, получив данные о внутренней структуре и составе поверхности Ио. Эти космические корабли обнаружили связь между спутником и магнитосферой Юпитера, а также радиационный пояс вдоль орбиты Ио. В дальнейшем Ио наблюдали космический аппарат «Кассини-Гюйгенс» в 2000 году и космическая межпланетная станция «Новые горизонты» в 2007 году, а также космический телескоп «Хаббл» и наземные телескопы. На рис. 16.5 показаны две фотографии: 1 – Ио на фоне Юпитера, 2 – Ио.

Рис. 16.5. Юпитер и Ио,

1 ‒ http://fisica.cab.cnea.gov.ar/estadistica/abramson/celestia/gallery/slides/Io-Jupiter.jpg,

2 ‒ http://photos.state.gov/libraries/amgov/3234/week_1/04052013_PIA01530_modest-600.jpg

Спутник Ио является самым активным телом Солнечной системы. На нем имеется более четырехсот действующих вулканов. Выбросы серы и диоксида серы (SO₂) у некоторых вулканов достигают высоты 500 км. Такая активность, как считается, может быть обусловлена за счет приливного и гравитационного воздействия Юпитера и ближайших к Ио спутников – Европы и Ганимеда. В отличие от земных вулканов, у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио «работают» практически непрерывно, но их активность может меняться.

На рис. 16.6 представлена гипотетическая схема внутреннего строения Ио. Считается, что спутник в основном состоит из силикатных пород, окружающих расплавленное (?) ядро из железа или сернистого железа. Однако по поводу внутреннего устройства Ио у специалистов единого мнения нет. Поэтому мы тем более оставим вопрос открытым, но общепринятую схему я привожу.

Рис. 16.6. Внутреннее строение Ио,

http://ukhtoma.ru/dinamic2/g21.jpg

На поверхности спутника можно заметить более ста гор, а самая высокая из них выше Джомолунгмы (Эвереста) в два раза. Большая часть поверхности Ио покрыта замороженной серой или ее диоксидом. Вулканический пепел и потоки лавы постоянно изменяют поверхность и окрашивают ее в различные оттенки желтого, белого, красного, черного и зеленого. Вулканические выбросы создают тонкую неоднородную атмосферу, а также потоки плазмы в магнитосфере Юпитера, в том числе огромный плазменный тор вокруг него. Атмосфера на дневной стороне в основном сосредоточена в пределах ±40 ° от экватора, где поверхность самая теплая, а вулканические выбросы самые активные

Отдельно остановлюсь на электрических и магнитных явлениях, связанных с Ио. В магнитосфере Юпитера такие явления очень интенсивны. Юпитер как бы имеет мощный естественный электрический генератор, составной частью которого является Ио. Между ними течет ток в 5 млн. А (ампер). Мощность этой «энергосистемы» в 20 раз превышает суммарную мощность всех земных электростанций. Механизм, с помощью которого вырабатывается такая фантастическая мощность, может быть связан с так называемыми токовыми оболочками в плазмосфере Юпитера. Высказано предположение, что сильные электрические токи у поверхности Ио могут концентрироваться на малой площади. В таком случае можно считать, что Ио «работает» как одна из частей гигантского природного ускорителя. Возможно, именно с этим связана активная вулканическая деятельность спутника.

На рис. 16.7 показано взаимодействие Ио с магнитосферой и ионосферой Юпитера.

Рис. 16.7. Юпитер, Ио и их взаимодействие,

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6590905

Ио играет важную роль в формировании магнитного поля Юпитера. Магнитосфера планеты со скоростью 1 т/сек вбирает в себя газы и пыль из тонкой атмосферы Ио, состоящей в основном из ионизированной и нейтральной серы, кислорода, хлора, атомарных натрия и калия, молекулярного диоксида серы, а также пыли хлорида натрия. Они выбрасываются вулканами Ио, попадают в ее атмосферу, а далее – в магнитосферу Юпитера. Вся эта материя, в зависимости от состава и степени ионизации, оказывается в различных нейтральных облаках и радиационных поясах юпитерианской магнитосферы, а иногда и покидает пределы системы Юпитера. Ио окружает атомарное облако из серы, кислорода, натрия и калия. Оно тянется на расстояние от поверхности, равное примерно шести радиусам спутника.

Тор вращается со скоростью, почти равной скорости вращения магнитосферы Юпитера, поэтому частицы в нем движутся гораздо быстрее, чем Ио, что вызывает сильную бомбардировку поверхности спутника и выбивает из нее сернистого газа примерно 1-2 т/сек. Сернистый газ поступает в тор уже в виде ионизированных атомов серы и кислорода.

Структура тора и облаков до конца еще не исследована.

На изображениях Ио, сделанных высокочувствительными камерами во время затмения спутника, видны «полярные» сияния. Как и на Земле, эти сияния в атмосфере вызываются радиацией, но в случае Ио заряженные частицы поступают по линиям магнитного поля Юпитера, а не от солнечного ветра. Обычно полярные сияния наблюдаются возле магнитных полюсов планет, но в данном случае они самые яркие вблизи экватора, – там, где линии магнитного поля пересекают бо́льшую толщу газа. В этих областях их яркость колеблется в зависимости от изменений ориентации наклоненного магнитного диполя Юпитера.

У Ио нет собственного магнитного поля, поэтому заряженные частицы, движущиеся вдоль магнитного поля Юпитера, беспрепятственно воздействуют на атмосферу спутника. На рис. 16.8 показано свечение Ио.

Рис. 16.8. Свечение в атмосфере Ио,

http://galspace.spb.ru/index47.html

Различными цветами светятся различные компоненты атмосферы. Зеленое свечение дает натрий, красное – кислород, синее – вулканические газы (диоксид серы).

Пока по Ио все. Перейдем к следующему спутнику, тоже чрезвычайно интересному.

Европа

Европа обращается вокруг Юпитера по орбите радиусом 670900 км, делая полный оборот за 3,551 земные сутки. Орбита спутника почти круговая и слабо наклонена к плоскости экватора планеты. В центре стороны, обращенной к Юпитеру, Солнце всегда стоит прямо над головой.

Поверхность Европы имеет поразительный вид. Она напоминает оранжевый кристаллический шар, довольно сильно исцарапанный (рис. 16.9).

Рис. 16.9. Европа,

. http://letnews.ru/wp-content/uploads/2015/05/europe01.jpg

Европа – самое гладкое тело Солнечной системы. Разница высот не превышает 40 метров. Ударных кратеров почти нет. Она покрыта лабиринтом запутанных тонких линий и полос шириной 30 и длиной несколько тысяч километров, представляющих собой большей частью заполненные трещины. На рис. 16.10 показаны две фотографии Европы. По ним можно сделать вывод о том, что структура поверхности льда весьма отличается.

Рис. 16.10. Фотографии ледяной поверхности Европы,

1 – http://astro-world.narod.ru/solarsystem/pic/jupiter/europa/europafreckles_gal_big.jpg,

2 –. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/Europa_Chaos.jpg

Фотография 1 демонстрирует вид поверхности в высоких широтах, а широта, на которой сделан снимок 2, известна – 9 º с.ш. Такая структура (2) называется «хаос».

Из данных ультрафиолетового и инфракрасного анализов делается вывод, что внешняя кора Европы ледяная и простирается до глубин порядка 100 км. Средняя температура на поверхности 223 К.

Разреженная атмосфера Европы состоит, в основном, из молекулярного кислорода (O₂), образовавшегося в результате разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации и другого жесткого излучения. Кроме того, она содержит атомарные кислород и быстро улетучивающийся водород.

Молекулярный водород, наряду с атомарным и молекулярным кислородом формирует тор (кольцо) газа вдоль орбиты спутника. Это «нейтральное облако» было обнаружено зондами «Кассини» и «Галилео». Концентрация частиц в нем больше, чем в аналогичном облаке Ио. Моделирование показывает, что практически каждый атом или молекула в газовом торе Европы, в конечном счете, ионизируется и пополняет собой магнитосферную плазму Юпитера.

Атмосфера Европы очень изменчива: ее плотность заметно меняется в зависимости от положения на местности и времени наблюдений.

Спектральный анализ темных линий и пятен на поверхности показал наличие солей, в частности, сульфата магния. Красноватый оттенок позволяет предположить наличие также соединений железа и серы. По-видимому, они содержатся в океане Европы и исторгаются на поверхность через расщелины, после чего застывают.

Над южной полярной областью Европы (по наблюдениям телескопа «Хаббл») зафиксированы признаки выбросов водяного пара. Вероятно, это результат действия гейзеров, бьющих из трещин ее ледяной коры. Согласно расчетам, пар вылетает из них со скоростью примерно 700 м/с на высоту до 200 км, после чего падает обратно. Активность гейзеров максимальна во время наибольшего отдаления Европы от Юпитера. На большинстве снимков признаков гейзеров нет: по-видимому, они действуют редко. Кроме Европы, подобные гейзеры известны на Энцеладе. Но, в отличие от гейзеров Энцелада, гейзеры Европы выбрасывают чистый водяной пар без примеси льда и пыли. Зафиксированная мощность гейзеров Европы достигала 5 т/сек, что в 25 раз больше, чем на Энцеладе.

Считается, что обширный океан Европы расположен глубоко под поверхностью – его покрывает ледяная кора толщиной в 10-30 километров (между тем глубина самого океана оценивается в 160 км).

Химический состав недр Европы, скорее всего, похож на состав Ио: железистое ядро (очень маленькое) и силикатно-серосодержащие породы (причем сера находится под слоем силикатов в расплавленном виде).

На рис. 16.11 представлена модель внутреннего строения Европы.

Рис. 14.11. Модель внутреннего строения Европы,

http://www.garshin.ru/evolution/astronomy/solar-system/jupiter/europa.html

Количество тепла, выделяемое в Европе, составляет 5% от тепла, выделяемого в Ио. Поэтому недра Европы должны быть горячими, но не настолько, как у Ио, чтобы требовался специальный вулканический механизм охлаждения.

В конце 2008 года возникла гипотеза, что основная причина нагрева недр Европы, поддерживающего ее океан жидким, ‒ не вытянутость орбиты, а наклон оси. В результате него под приливным действием Юпитера возникают волны, которые движутся очень медленно (по нескольку километров в день), но могут нести значительную кинетическую энергию. Часть этой энергии может быть основным источником тепла для океана Европы. Процесс наглядно представлен в https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NASA-JPL_-_PIA10149_(pd).ogg (анимация НАСА). На рис. 16.12 приведены два кадра из указанной анимации, иллюстрирующие изменение размеров Европы под воздействием таких волн (изображение утрированное).

Рис. 16.12. Кадры из анимации приливного расширения Европы

Кадр 1 иллюстрирует минимальный размер, кадр 2 – максимальный. Естественно, при такой динамике лед не выдерживает и образует огромные трещины, быстро залечивающиеся поступающей из подледного океана водой.

На Европе установлено наличие разреженной ионосферы, созданной солнечной радиацией и заряженными частицами из магнитосферы Юпитера.

Космический аппарат «Галилео» обнаружил у Европы наличие слабого магнитного момент а, который вызван изменениями внешнего магнитного поля (поскольку поле Юпитера в разных частях орбиты спутника различно). Индукция магнитного поля Европы на ее магнитном экваторе составляет приблизительно 120 нТл. Это в 6 раз меньше, чем у Ганимеда, и в 6 раз больше, чем у Каллисто, тоже имеющих магнитный момент. На рис. 16.13 показано магнитное поле Европы в поле Юпитера.

Рис. 16.13. Магнитное поле Европы в поле Юпитера,

http://rss.aptx.ga/miniProxy.php/https://ru.wikipedia.org/wiki/Файл:Europa_field_RUS.jpg

На рисунке изображен вид на ведущее полушарие спутника (ведущим называется полушарие, обращенное в сторону движения по орбите, в данном случае движение идет на нас). Красная полоса – экватор Европы и одновременно направление движения зонда «Галилео». Видно, что магнитные полюсы Европы сильно отклонены от географических, причем их положение постоянно меняется в зависимости от направления внешнего поля.

Наличие жидкой воды, содержащей определенные химические элементы и соединения, подогрев из глубинных слоев, наличие атомарного и молекулярного кислорода и даже какого-никакого магнитного поля, дает основание для предположений о том, что во внутреннем океане Европы возможна органическая жизнь, что и обсуждается в разного рода публикациях достаточно широко. Но пока – на уровне предположений.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Ганимед

Ганимед – не только самый большой спутник в семье Юпитера и во всей Солнечной системе, но он по своим размерам (и не только) спорит с некоторыми планетами.

Ганимед – один из галилеевых спутников Юпитера и седьмой по расстоянию от планеты. Его диаметр равен 5268 километрам, что на 2% больше, чем у Титана (спутник Сатурна) и на 8% больше, чем у Меркурия. При этом масса Ганимеда составляет всего 45% массы Меркурия, но среди спутников планет она рекордная. Нашу Луну Ганимед превышает по массе в 2,02 раза.

На рис. 16.14 показаны сравнительные размеры Марса, Ганимеда, Меркурия и Луны.

Рис. 16.14. Размеры Марса, Ганимеда, Меркурия и Луны,

http://s5.pikabu.ru/post_img/2014/02/27/0/1393445571_122622259.jpg

Совершая облет орбиты примерно за семь наших дней, Ганимед участвует в орбитальном резонансе 1:2:4 с двумя другими спутниками Юпитера – Европой и Ио.

Считается, что Ганимед состоит из примерно равного количества силикатных пород и водяного льда. Его предполагаемое внутреннее строение представлено на рис. 16.15.

Рис. 16.15. Внутреннее строение Ганимеда,

http://www.epochtimes.ru/eet-content/uploads/2015/03/Skrin-sputnik-676x450.png

Предполагается, что Ганимед представляет собой полностью дифференцированное тело с жидким ядром, богатым железом. Внутренняя часть спутника состоит из нескольких слоев: расплавленного железного или состоящего из сульфида железа ядра, силикатной мантии и внешнего слоя льда толщиной 900‒950 километров. Считается, что наличие у Ганимеда собственного магнитного поля может быть объяснено именно существованием расплавленного богатого железом ядра.

Наиболее вероятным значением радиуса ядра считается 700‒900 км, толщины внешней ледяной мантии ‒ 800‒1000 км. Плотность ядра предположительно составляет 5,5—6 г/см³, а силикатной мантии ‒ 3,4‒3,6 г/см³. Температура в ядре Ганимеда предположительно составляет 1500‒1700 К, а давление ‒ до 10 ГПа. В его недрах на глубине около 200 км между слоями льда есть океан жидкой воды («соленый океан» на рисунке).

На поверхности Ганимеда наблюдаются два типа ландшафта (рис. 16.16).

Рис. 16.16. Геологическая карта Ганимеда. Кадры из анимации,

https://www.youtube.com/watch?v=xl4KIDPAFas

Примерно 40% поверхности занимают темные области, испещренные ударными кратерами. Их возраст оценивается в четыре миллиарда лет. Остальную площадь – около 60%, светлую – занимают более молодые регионы, покрытые бороздами и хребтами. Причины такой сложной геологии светлых областей понятны мало, тем более что корка всей поверхности, если это действительно так, представляет собой обычный водяной лед.

Светлые участки менее ровные и имеют большее количество льда по сравнению с темными. С помощью спектральных методов в коре установлено, кроме воды, наличие и других веществ: углекислого газа, диоксида серы, циана, серной кислоты, сульфата магния и различных органических соединений. Соли могли образоваться в нижележащем океане.

Поверхность Ганимеда асимметрична. Ведущее полушарие (повернутое в сторону движения спутника по орбите) светлее, чем ведомое. На Европе ситуация такая же. Количество углекислого газа на обоих полушариях одинаково, но его нет вблизи полюсов.

Средняя температура поверхности Ганимеда составляет 111 К. Атмосфера практически отсутствует (определяются следы кислорода).

Исследования магнитного поля Ганимеда подтверждают наличие под его поверхностью океана жидкой воды. Численное моделирование недр спутника показало, что этот океан, вероятно, многослойный: жидкие слои разделены слоями льда разных типов. Количество жидких прослоек, возможно, достигает 4; их соленость растет с глубиной.

Поскольку Ганимед имеет под корой жидкий водный океан, он может рассматриваться как одно их подходящих мест для поисков внеземной (биологической!) жизни, тем более что он обладает собственным магнитным полем. Такую возможность косвенно подтверждает обнаружение организмов на Земле в условиях, казалось бы, мало к ней пригодных: в термальных источниках, в глубоководных океанических впадинах, типа Марианской, при практически полном отсутствии кислорода и так далее.

Космический аппарат «Галилео» с 1995 по 2000 годы сделал шесть близких пролетов возле Ганимеда и обнаружил, что у него есть довольно мощное магнитное поле и даже своя магнитосфера, не зависящая от магнитного поля Юпитера. Магнитный момент Ганимеда составляет 1,3×10 ¹³ Т·м ³, т.е. втрое больше, чем у Меркурия. Ось магнитного диполя наклонена на 176 ° по отношению к оси вращения Ганимеда, что означает ее направленность против магнитного момента Юпитера. Северный магнитный полюс Ганимеда находится ниже плоскости орбиты. Индукциядипольного магнитного поля, созданного постоянным магнитным моментом, на экваторе спутника равна 719 ± 2 нТл (для сравнения ‒ индукция магнитного поля Юпитера на расстоянии Ганимеда равна 120 нТл). Индукция собственного магнитного поля Ганимеда на его полюсах вдвое больше, чем на экваторе, и равна 1440 нТл.

Ганимед ‒ единственный спутник в Солнечной системе, у которого есть собственная магнитосфера. Она очень мала и погружена в магнитосферу Юпитера. Ее диаметр составляет примерно 2‒2,5 диаметра Ганимеда. На рис. 16.17 приведена картина его магнитосферы в двух вариантах: 1 – со стороны ведущего полушария (обращенного на нас) и 2 –в направлении по радиусу на Юпитер.

Рис. 16.17. Магнитосфера Ганимеда в магнитном поле Юпитера,

1 – http://aramiskim.ru/uploads/images/zvuki_kosmosa_magnitosfera_ganimeda.jpg,

2 – http://fb.ru/article/219636/sputnik-ganimed-ganimed---sputnik-yupitera#image1039823

У магнитосферы Ганимеда имеется область замкнутых силовых линий, расположенная ниже 30 ° широты, где заряженные частицы (в основном – ионы кислорода) оказываются в ловушке, создавая своего рода радиационный пояс.

В шапках полярных областей на широтах выше 30 ° силовые линии магнитного поля не замкнуты и соединяют Ганимед с ионосферой Юпитера. В этих областях были обнаружены электроны и ионы, обладающие высокой энергией, которые и могут вызывать полярные сияния, наблюдаемые вокруг полюсов Ганимеда. Кроме того, тяжелые ионы непрерывно осаждаются на полярной поверхности спутника, распыляя и затемняя лед.

Плазма вращается совместно с Юпитером и сталкивается с магнитосферой Ганимеда, как и солнечный ветер с земной магнитосферой.

В дополнение к магнитному моменту у Ганимеда есть индуцированное дипольное магнитное поле. Его вызывают изменения магнитного поля Юпитера вблизи спутника. Индуцированный дипольный момент направлен к Юпитеру или от него. Индуцированное магнитное поле Ганимеда на порядок слабее собственного.

Считается, что поскольку Ганимед обладает металлическим ядром, его постоянное магнитное поле вызвано магнитогидродинамическим эффектом, возникающим как результат конвективного движения разных веществ в ядре.

Несмотря на наличие железного ядра, магнитосфера Ганимеда остается загадкой, особенно с учетом того, что у других подобных тел ее нет. Кроме того, такое маленькое ядро (если оно вообще есть!) должно было давным-давно остыть, а конвективные процессы в нем прекратиться. Существует несколько научных гипотез. Но все они не отвечают на главный вопрос: почему вообще у этого единственного спутника есть собственное магнитное поле.

Благодаря магнитному полю на Ганимеде, как и на Земле, возникают полярные сияния. Они окружают спутник подобно двум поясам. При приближении и удалении от Юпитера интенсивность внешнего магнитного поля планеты-гиганта возрастает и уменьшается, а пояса полярного сияния на Ганимеде то приближаются к полюсам, то удаляются от них. Картина таких сияний демонстрируется на рис. 16.18.

Рис. 16.18. Полярные сияния на Ганимеде,

http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/15-033i1.jpg

Наблюдая за динамикой полярных сияний, удалось получить новые сведения о подповерхностном океане на Ганимеде.

Предполагается, что если в недрах спутника присутствует значительное количество соленой воды, то внешнее магнитное поле Юпитера индуцирует в ней вторичное магнитное поле. Между ними возникает, условно говоря, «магнитное трение», в результате которого внешнее поле ослабевает, и отклонение положения полярных сияний, возникающее при приближении к Юпитеру, уменьшается.

Научный мир, просуммировав полученные сведения по Ганимеду, пришел к выводу, что во внутреннем океане Ганимеда, как и Европы, вполне возможна органическая жизнь, что пока, естественно, находится на уровне предположений.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Каллисто

Каллисто – второй по размеру спутник Юпитера, один из четырех галилеевых спутников и самый далекий из них от планеты. По размерам он совсем немного уступает Ганимеду и имеет сферическую форму (рис. 16.19).

16.19. Сравнительные размеры Ганимеда и Каллисто,

http://galspace.spb.ru/index47-2.file/5.jpg

На 2015 год основной объем знаний об этом спутнике получен аппаратом «Галилео»; другие космические автоматы («Пионер 10», «Пионер 11», «Вояджер 1», «Вояджер 2», «Кассини» и «Новые горизонты») изучали Каллисто во время полета к другим объектам.

Каллисто ‒ синхронный спутник: период вращения вокруг оси равен его орбитальному периоду. Таким образом, он всегда обращен к Юпитеру одной стороной (связан приливным захватом). Но с другими галилеевыми спутниками Каллисто не находится в высокочастотном орбитальном резонансе, поэтому его возмущения не приводят к приливному разогреву.

Он самый внешний из галилеевых спутников и обнаруживает совершенно другую структуру, чем Ио, Европа и, в какой-то степени, Ганимед. Каллисто никогда не подвергался таким гравитационным воздействиям, как его галилеевы собратья, и поэтому не имел достаточно тепла, чтобы сформировать ярко выраженное разделение на слои.

Диаметр Каллисто составляет 4800 км, что равно примерно 99 % диаметра Меркурия, а масса ‒ всего треть от массы этой планеты. Каллисто имеет среднюю плотность около 1,83 г/см ³ и состоит из приблизительно равного количества камня и льдов.

Температура на поверхности спутника в полдень на экваторе поднимается до 150 К, но после захода Солнца она значительно ниже.

Поверхность Каллисто покрыта огромным количеством метеоритных кратеров, и этот спутник является в Солнечной системе своего рода чемпионом. Темный цвет поверхности определяется силикатными и другими примесями. Кратеры, в основном, имеют небольшую глубину, однако некоторые, более глубокие и молодые, обнажают сверкающий лед без примесей (рис. 16.20).

Рис. 16.20. Структура поверхности Каллисто,

1 – http://сезоны-года.рф/sites/default/files/Kalisto_1.jpg,

2 – http://www.walkinspace.ru/_si/0/08193023.jpg

На Каллисто практически не заметно следов подповерхностных процессов (например, тектонических или вулканических), и, очевидно, главную роль в формировании рельефа на спутнике играет метеоритная бомбардировка. Наиболее характерной особенностью спутника можно назвать большое количество ударных кратеров различной формы (1) и кольцевые структуры (так называемые «цирки» – 2). Некоторые из кратеров образуют цепочки, и связанные со всеми этими структурами откосы, гребни и отложения. Низменности спутника характеризуются сглаженным ландшафтом и более темным цветом, а верхние части возвышенностей покрыты ярким инеем. Точный возраст геоструктур Каллисто неизвестен.

На рис. 16.21 представлена схема внутреннего строения Каллисто.

Рис. 16.21. Внутреннее строение Каллисто,

. http://www.allplanets.ru/solar_sistem/jupiter/images/callisto_PIA01478_mini.jpg

Сильно кратерированная поверхность спутника лежит сверху ледяного слоя, простирающегося на 200 км вглубь. Непосредственно подо льдом находится предполагаемый океан с глубиной до 19 км. Далее вглубь внутреннее строение, возможно, состоит из смеси каменных пород и льда. Предполагается, что Каллисто не имеет ядра, а имеет структуру, состоящую из 60% каменных пород, включая железо и сульфиды железа, и 40% спрессованного льда. В любом случае, радиус такого ядра не может превышать 600 км, а его плотность может лежать в пределах от 3,1 до 3,6 г/см. Таким образом, недра Каллисто разительно отличаются от недр Ганимеда, которые, судя по всему, дифференцированы полностью.

У Каллисто была обнаружена крайне разреженная атмосфера из углекислого газа. Без пополнения такая атмосфера была бы утеряна за 4 дня, и это значит, что она постоянно пополняется, ‒ очевидно, благодаря сублимации замерзшего углекислого газа.

Каллисто имеет также и ионосферу, причем ее электронная плотность довольно высока и не может объясняться фотоионизацией одного лишь атмосферного углекислого газа.

На рис. 16.22 изображена схема индуцированного магнитного поля вокруг Каллисто.

Рис. 16.22. Индуцированное магнитное поле вокруг Каллисто

Здесь, как и на рис. 16.13, на нас смотрит ведущая сторона спутника. Магнитное поле Юпитера индуцирует в Каллисто переменное поле. Спутник имеет слабый магнитный момент, вызванный изменениями внешнего магнитного поля (у Юпитера поле в разных частях орбиты спутника различно). Он в шесть раз меньше, чем магнитный момент Европы.

Наличие океана в недрах Каллисто делает этот спутник одним из возможных мест присутствия внеземной жизни. Однако на Каллисто условия для возникновения и поддержания биологической жизни менее благоприятны, чем на Европе. Основные причины: недостаточность соприкосновения с горными породами и низкий тепловой поток из недр спутника.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Спутники Сатурна

Мимо Сатурна, кроме аппарата «Новые горизонты», пролетали практически все зонды, следовавшие по дальним маршрутам. Они выполнили свою часть исследования системы этой уникальной планеты с ее кольцами и множеством спутников, порой очень странных. Но самый большой объем информации, можно сказать, просто огромный, уникальный, передал автоматический зонд «Кассини».

Этот зонд был запущен в октябре 1997 года и, выполнив довольно сложный по траектории полет, в июне 2004 года прибыл к Сатурну. Миссия «Кассини» продлевалась несколько раз. Он блестяще работает и по сей день. Срок работы аппарата продлен до 2017 года, что даст ученым возможность впервые детально изучить весь сезонный период Сатурна, включая его солнцестояние. Аппарат выполнит несколько дополнительных сближений с Энцеладом, а также с другими спутниками газового гиганта.

Последняя фаза жизни аппарата, получившая имя «Супер Финал», начнется в конце 2016 года и завершится прохождением через систему колец и окончательным погружением в атмосферу Сатурна в конце 2017 года, что позволит собрать уникальные данные о структуре и физических характеристиках слоев атмосферы планеты. «Кассини» совершит серию потенциально опасных маневров, которые позволят астрономам взглянуть на Сатурн и его спутники с новых ракурсов.

«Кассини» нес на борту зонд «Гюйгенс», который в январе 2005 года впервые опустился на Титан – самый большой спутник Сатурна.

В общей сложности, на данный момент обнаружено 62 спутника, вращающиеся вокруг Сатурна. Каждый из них уникален. Некоторые небольшие спутники оказались на одинаковых орбитах, как Тефия или Диона. Янус и Эпиметей, двигаясь с разными скоростями, иногда проходят близко друг к другу, в результате чего они периодически обмениваются орбитами. Есть много других интересных аномалий, но они не имеют прямого отношения к нашей теме.

О Титане и Энцеладе речь пойдет впереди, но некоторые примеры уникальных аспектов других спутников заслуживают того, чтобы быть упомянутыми:

- У Япета одна сторона яркая, как снег, а другая сторона темная, как черный бархат, с огромным хребтом, охватывающим большую часть темной стороны экватора.

- Феба, как и некоторые из недавно обнаруженных лун, вращается вокруг планеты в направлении, противоположном направлению вращения крупных спутников Сатурна.

- Мимас имеет огромный кратер на одной стороне, который появился в результате чудовищного столкновения.

- Гиперион имеет необычную сжатую форму и вращается хаотично, возможно, в связи с недавним столкновением.

- Пан вращается в пределах основных колец и помогает вычищать частицы кольца из узкого пространства.

- Тефия имеет крупную полосовидную зонугоризонтального растяжения коры, протянувшуюся по длине почти три четверти поверхности спутника и, как и Мимас, огромный кратер.

- Четыре спутника вращаются вокруг Сатурна на орбите более крупного спутника в точках Лагранжа (на 60 ° впереди или позади).

- Шестнадцать спутников Сатурна всегда обращены одной стороной к Сатурну. Такое явление, названное «приливным захватом», наблюдается у Луны и крупных спутников Юпитера.

На рис. 16.23 приводится иллюстрация для сравнения размеров основных спутников Сатурна.

Рис. 16.23. Сравнительные размеры Сатурна и его спутников,

http://www.sai.msu.su/ng/solar/saturn/sat_main.html

На данном рисунке спутники помельче, обращающиеся на общих или близких орбитах с более крупными, изображены выше или рядом с ними. О мелких спутниках Сатурна известно очень мало. В основном, видимо, они представляют собой осколочный материал, захваченный мощным гравитационным полем гиганта Сатурна.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Титан

Титан – единственный спутник в Солнечной системе с облаками и плотной атмосферой и один из самых холодных миров. Но, как это ни парадоксально, он обладает большим количеством органических веществ в атмосфере и на поверхности. Титан больше Меркурия, является самым крупным спутником в системе Сатурна и вторым в Солнечной системе после Ганимеда. Он примерно на 50 % больше Луны и на 80 % превосходит ее по массе. В системе Сатурна Титан в 20 раз превышает по массе все остальные спутники Сатурна, вместе взятые.

До «Кассини» значительные исследования Титана были выполнены аппаратом «Вояджер 1». 12 ноября 1980 года зонд прошел в 5600 км от него, однако полученные снимки не позволили различить какие-либо детали поверхности из-за дымки в атмосфере. «Вояджер-1» смог изучить только состав атмосферы и определить основные данные, такие как размер и масса, им также был уточнен орбитальный период. Посмотрите на рис. 16.24.

1 – снимок, выполненный «Вояджером». В то время показалось странным, что атмосфера Титана имеет оранжевый цвет и для оптики практически непрозрачна. Кроме того, она окружена синеватой слоистой дымкой. Детальные исследования были выполнены «Кассини».

2 – замечательное изображение Титана, составленное из 4-х снимков, сделанных «Кассини» в октябре 2004 года в ультрафиолете и инфракрасных лучах с расстояния всего 1200 км. И на данном снимке нет четкой картины поверхности Титана – та же синяя наружная дымка и туманная атмосфера, только цвета условные.

3 – фотография, выполненная «Кассини», на которой очень четко видно слоистое строение внешней синей дымки.

Рис. 16.24. Титан. Снимки «Вояджера 1» и «Кассини»,

1, 3 – Википедия,

2 – http://kuasar.ru/old-news/2004-11/02-11-2004.htm

Основной зонд принес с собой потрясающий аппарат для исследования спутника – спускаемый модуль «Гюйгенс». Главная и совершенно невероятная информация передана именно им. Но обо все по порядку.

Титан находится вне колец Сатурна. Радиус его орбиты составляет 1221870 км, что соответствует примерно 20 радиусам Сатурна. Орбиты Титана и следующего за ним Гипериона образуют орбитальный резонанс 3:4 – Титан делает четыре оборота вокруг Сатурна, в то время как Гиперион только три.

Период обращения Титана вокруг планеты составляет 15 дней, 22 часа и 41 минуту. Плоскость орбиты отклонена от экватора Сатурна и плоскости колец незначительно – на 0,348 °.

Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, ставшее результатом действия приливных сил. Это означает, что периоды вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Сатурна совпадают, и спутник повернут к планете всегда одной и той же стороной.

Наклон оси вращения Сатурна составляет 26,73 °, что обеспечивает смену времен года на планете и ее спутниках. Каждый сезон длится около 7,5 земных лет, поскольку Сатурн делает полный оборот вокруг Солнца примерно за 30 лет. Ось вращения Титана перпендикулярна плоскости его орбиты.

Средняя плотность Титана составляет 1,88 г/см ³ и является самой высокой плотностью среди спутников Сатурна. Температура поверхности – минус 179 ° С. Давление на поверхности немного выше, чем на Земле и соответствует 1,6 бар. Считается, что Титан, будучи достаточно крупным небесным телом, имеет возможность для поддержания высокой температуры внутреннего ядра, и это делает его геологически активным.

Внутреннее строение Титана – опять-таки предмет моделирования и предположений (рис. 16.25).

Рис. 16.25. Внутреннее строение Титана,

http://lifeglobe.net/media/entry/537/titancore_3.gif

Была выдвинута гипотеза о существовании глобального подповерхностного океана. Мощное приливное действие Сатурна может привести к разогреву ядра и поддержанию достаточно высокой температуры для существования жидкой воды. Сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта сместились примерно на 30 км. Поскольку Титан всегда повернут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника и скользит по глобальной жидкой прослойке.

Предполагается, что в воде содержится значительное количество аммиака (около 10 %), который понижает температуру ее замерзания и в сочетании с высоким давлением, оказываемым корой спутника, может являться дополнительным условием существования подповерхностного океана. Было высказано предположение, что жидкость в океане спутника Сатурна отличается повышенной плотностью и экстремальной соленостью. Скорее всего, она представляет собой рассол, в состав которого входят соли, содержащие натрий, калий и серу. Кроме того, в разных районах спутника глубина океана варьирует.

Под жидким океаном находится слой высокосжатых льдов, а под ними – твердое ядро диаметром 3400 км, состоящее из скальных пород.

Атмосфера. Если внутреннее строение Титана – гипотетическая модель, то данные по атмосфере и поверхности, кроме полученных зондом «Кассини», непосредственно зафиксированы с помощью модуля «Гюйгенс». В процессе спуска на парашюте он выполнял исследование атмосферы и фотографировал Титан с различной высоты, а, опустившись на грунт, изучал его поверхность.

Атмосфера спутника, состоящая в основном из азота (95%) и метана (5%), простирается примерно на 600 км, а это значительно больше земной (по недавним экспериментам принято уточненное значение границы атмосферы Земли, соответствующее высоте 118 километров). В атмосфере Титана также присутствуют органические молекулы, содержащие углерод, водород, кислород и некоторые другие элементы, необходимые для биологической жизни. Наличие значительного количества метана в атмосфере, обычно разлагающегося под действием Солнца, заставляет предположить, что на Титане работает какой-то механизм, пополняющий запасы атмосферного метана. Предположительно, таким источником может являться вулканическая деятельность.

В атмосфере Титана отмечено несколько слоев неплотных облаков, в том числе на очень больших высотах. Слоистость тумана наблюдается на высотах от 200 до 500 км. В деталях атмосферу от 140 км и ниже вплоть до поверхности можно увидеть на схеме, представленной на рис. 16.26.

Рис. 16 26. Схема атмосферы от 140 км и ниже,

http://nashavselenaya.blogspot.ru/2012/02/blog-post.html

Следует особо отметить характер изменения температуры. Самая высокая температура (до 180 К) наблюдается в верхних слоях атмосферы на уровне 500-600 км, самая низкая – на высоте 40-50 км, на уровне поверхности – 80-90 К. Наличие в атмосфере большого количества метана не приводит к парниковому эффекту вследствие того, что оранжевый туман, состоящий из органических молекул, распространенный повсеместно в нижних слоях атмосферы, хорошо поглощает солнечное излучение и пропускает инфракрасное от поверхности. Возникает антипарниковый эффект.

На основе данных о скорости ветров на разных высотах, собранных при спуске аппарата «Гюйгенс», была создана модель движения атмосферных масс на Титане. По полученным результатам атмосфера Титана представляет собой одну гигантскую ячейку Хэдли. Теплые массы воздуха поднимаются в Южном полушарии в летний период и переносятся к Северному полюсу, где остывают и уже на более низких высотах возвращаются обратно. Примерно каждые 14,5 лет происходит смена направления циркуляции. Титан получает очень мало солнечной энергии для того, чтоб за счет нее организовать такую динамику атмосферных процессов. Вероятно, энергию для перемещения атмосферных масс обеспечивают мощные приливные воздействия Сатурна, в 400 раз превышающие по силе приливы на Земле, обусловленные Луной. В пользу предположения о приливном характере ветров говорит широтное расположение гряд дюн, широко распространенных на Титане.

Метан конденсируется в облака на высоте в несколько десятков километров. В сентябре и декабре 2006 года «Кассини» зафиксировал над Северным полюсом Титана огромное облако диаметром 2400 км, состоящее из этана (С ₂ Н ₆), метана (СН ₄) и неизвестного органического соединения. В то время в Северном полушарии был зимний период. Предположительно, на полюсе спутника шел этано-метановый дождь или снег; нисходящие потоки в северных широтах достаточно сильны, чтобы вызвать выпадение осадков. Над Южным полюсом тоже зафиксированы облака. Но состав был в основном метановый. Похоже, что полярная облачность – явление постоянное. А вот размеры облаков зависят от сезона. Когда на полюсе лето, облачность меньше, т.к. в условиях лета этан не способен образовывать устойчивый постоянный облачный покров. Но облачность ли имеет место в данном случае? К этому вопросу мы вернемся немного позже.

Поверхность. Когда спускаемый аппарат «Гюйгенс» прошел верхние слои атмосферы, в оптике постепенно стали вырисовываться детали поверхности Титана. До этого «Кассини» для исследования поверхности спутника использовал в основном радарную съемку и съемку в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах.

Как оказалось, поверхность Титана в низких широтах разделена на несколько светлых и темных областей с четкими границами. В районе экватора на ведущем полушарии расположен светлый регион размером с Австралию, видимый также на инфракрасных снимках телескопа «Хаббл».

На радарных снимках, сделанных в апреле 2006 года, видны горные хребты высотой более 1 км, долины, русла рек, стекающих с возвышенностей, а также темные пятна заполненных или высохших озер. Заметна сильная эрозия горных вершин (потоки жидкого метана во время сезонных ливней могли образовать пещеры в горных склонах). Есть загадочная яркая дуга, которая, возможно, является «горячим» вулканическим районом.

В экваториальном светлом регионе обнаружены протяженные цепи гор (или холмов) высотой до нескольких сотен метров. Предположительно, в Южном полушарии может существовать массивный горный хребет протяженностью около 150 км и высотой до 1,6 км. Обнаружен высокий пик (3337 м). На вершинах гор есть светлые отложения ‒ возможно, представляющие собой залежи метана и других органических материалов. Все это свидетельствует о тектонических процессах, формирующих поверхность Титана.

В целом рельеф Титана относительно ровный ‒ вариация по высоте не более 2 км, однако локальные перепады высот могут быть весьма значительными; крутые склоны на Титане не редкость. Это является результатом интенсивной эрозии при участии ветра и жидкости. Ударных кратеров на Титане немного. Поверхность спутника в умеренных широтах менее контрастна. Для некоторых деталей предполагается криовулканическое происхождение. Типичные участки поверхности представлены на рис. 16.27.

Рис. 16.27. Детали поверхности Титана,

1 ‒ http://astro-world.narod.ru/solarsystem/piclit/missions/cassini/images/HuygensRocks01_H.jpg

2 ‒ http://smartnews.ru/storage/c/2014/01/14/1389686504_689806_2.jpg

3 ‒ http://galspace.spb.ru/index50-1.file/big/10.jpg

4 ‒ http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/49/180px-huygens_surface_color.jpg

На рис. 16.27 демонстрируются:

1 – Место посадки «Гюйгенса» в представлении художника.

2 – Горный хребет.

3 –Темная извилистая линия с ответвлениями около верхнего края изображения – русло метановой реки, серая гладкая область около нижнего края – дно озера.

4 – Пейзаж места посадки «Гюйгенса», 3 и 4 – снимки «Гюйгенса».

Вблизи полюсов радар «Кассини» показал наличие очень ровной и/или хорошо поглощающей поверхности, которая представляет собой жидкие метановые (либо метан-этановые) резервуары. В частности, в июне 2005 года снимки «Кассини» выявили в южной полярной области темное образование с очень четкими границами, которое было идентифицировано как жидкое озеро (рис. 16.28). Четкие радарные снимки озер в северной полярной области Титана получены в июле 2006 года.

Рис. 16.28. Метановые озера в северной полярной зоне Титана,

http://www.the-submarine.ru/cat/t4395/

Радарное покрытие области в высоких широтах Южного полушария показало наличие развитой речной системы, береговой линии с характерными следами эрозии, а также поверхности, покрытой жидкостью в настоящее время либо в недавнем прошлом.

В районе Северного полюса «Кассини» обнаружил несколько гигантских озер, крупнейшее из которых достигает в длину 1000 км и по площади сравнимо с Каспийским морем, кроме того, имеется озеро площадью 100000 км ², превосходящее любое из земных пресноводных озер. Запасы углеводородов в озерах Титана в несколько раз превышают общие запасы нефти и газа на Земле.

«Гюйгенс», по-видимому, сел в темную область с твердой поверхностью. Состав грунта на месте посадки напоминает мокрый песок (возможно, состоящий из ледяных песчинок, перемешанных с углеводородами). На снимках поверхности видны камни (вероятно, ледяные) округлой формы. Такая форма могла образоваться в результате длительного воздействия на них жидкости.

На Титане имеются отчетливые признаки вулканической активности. Однако при общей схожести вулканов Титана по форме и свойствам с другими вулканами, здесь происходят извержения не расплавленных силикатов, как, например, на Земле, Марсе и Венере, а водно-аммиачной смеси с примесью углеводородов. Такой тип вулканов называется криовулканами. «Кассини» зарегистрировал мощный источник метана, который предположительно является криовулканом. Магма на Земле состоит из расплавленных пород, которые имеют меньшую плотность, чем породы коры, через которые они извергаются. На Титане же водно-аммиачная смесь имеет гораздо большую плотность, чем водяной лед, через который она извергается на поверхность. Следовательно, для поддержания вулканизма требуется большее количество энергии. Одним из источников такой энергии является мощное приливное воздействие Сатурна на свой спутник.

Полярные зоны. У Титана, как и у планет с атмосферами, которые уже рассматривались в данной книге, полярные зоны существенно отличаются от средних и экваториальных широт. Данных по Титану не так много, но все-таки они выстраиваются в определенные закономерности.

1. В полярных зонах в атмосфере сконцентрированы так называемые «облака», весьма значительные по площади и объему. Они состоят из метана, этана или их смеси. Дальше будет объяснено, почему слово «облака» я поставила в кавычках. На рис. 16.29 представлена карта распределения «облачности» над поверхностью Титана в период зимы в Северном полушарии.

Рис. 16.29. Карта распределения облачности на Титане,

http://starmission.ru/secondary_planets/saturn_moons/titan/226.html

Представленная выше карта говорит очень о многом. Во-первых, о том, что, как и у планет, имеющих атмосферы, полярные зоны – это зоны особые, отличающиеся от всех остальных регионов: на Титане основная масса «облаков» сосредоточена вокруг полюсов, все остальные регионы практически безоблачные. Во-вторых, о том, что «облачность», несмотря на различную плотность на севере и на юге, имеет нечто общее: а именно – ослабление и даже разрывы в областях, приходящихся примерно на одни и те же значения по долготе: от 50 до 135 и от –90 до –45 °. В-третьих, о том, что так называемая в публикациях НАСА «облачность» облачностью вполне может и не быть. В аналогичных зонах Сатурна и других планет подобные проявления назывались полярными вихрями. Я в этом уверена и сейчас. Исходя даже из той скудной информации, которая у нас есть, попробую аргументировать свою точку зрения по этому поводу. Посмотрите на рис. 16.30. К сожалению, качество фотографий оставляет желать лучшего, но, как говорится, «за неимением гербовой – пишем на простой».

Рис. 16.30. Полярные вихри Титана,

Север - http://www.the-submarine.ru/cat/t4395/

Юг - https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Titan#/media/File:Titan-SaturnMoon-Maps-TraceGases-20141022.jpg

Но есть еще одна фотография, выполненная, что называется, анфас! Посмотрите внимательно на полюсы. Это равноденствие, и здесь оба они видны одновременно (рис.16.31).

Рис. 16.31. Фотография Титана в период равноденствия,

http://www.americaspace.com/wp-content/uploads/2014/07/pia02146-640.jpg

На Северном полюсе на этой фотографии мы видим красное пятно, на Южном – бело-розовое. И облачность наблюдается в обоих полушариях до 40-30-х широт. Цвета, естественно, искусственные, как и на рис. 16.24 (2). Кадр один, а цвет полярных вихрей разный. Значит, вихри разные.

Не напоминает полюсы Сатурна? Мне – очень. Но в отличие от Сатурна, полярные проявления вихрей на Титане зависят еще и от климатического сезона. Картина распределения «облачности» на рис. 14.29 относится к зимнему периоду на Северном полюсе. В это время там «облачность» максимальна. А на юге ее гораздо меньше. На Титане, поскольку атмосферная ячейка Хэдли всего одна, со сменой сезонов вследствие изменения направления ветров и температуры изменяется и приполярное содержание газов (главным образом – метана и этана) и их состояние. «Облачность» усиливается там, где наступает зимний период.

В Северном полушарии Титана в августе 2009 года началась весна. Вместе с Сатурном, делающим оборот вокруг Солнца чуть меньше, чем за 30 лет, сезоны на Титане длятся около 7 земных лет. Поэтому представилась возможность изучить значительные атмосферные изменения, начиная с июля 2004 года, когда в Южном полушарии было раннее лето, вплоть до апреля 2010 года, когда в Северное полушарие пришла весна. Снимки показали, что с приближающимся солнцестоянием «облачная» активность на обоих полюсах немного снизилась, но оба эти региона были покрыты мощными «облачными» образованиями вплоть до 2008 года. Северные полярные «облака» состоят в основном из этана, который попадает в тропосферу в зимний период из стратосферы, собираясь на высоте от 30 до 50 км. В то же время в Южном полушарии на средних и высоких широтах «облака» формируются в результате подъема атмосферных масс богатых метаном.

И это еще не все. Посмотрите на рис. 16.32. В процессе исследования атмосферы были обнаружены яркие газовые пятна, светящиеся в сумерках и на рассвете возле Северного и Южного полюсов Титана.

Эксперты обсуждают ряд вероятных причин образования такого явления. Это могут быть, по мнению исследователей, тепловые эффекты, неизвестные ранее особенности атмосферной циркуляции на Титане, а также влияние Сатурна и его мощного магнитного поля.

Рис. 16.32. Распределение органических газов у полюсов в зависимости от освещения (и, соответственно, температуры),

https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Titan#/media/File:Titan-SaturnMoon-Maps-TraceGases-20141022.jpg

Обратите внимание на то, как меняется в полярных областях содержание двух органических газов (.HNC – изоцианид водорода и.HC₃.N – цианоацетилен) в зависимости от времени суток. Причем, оба газа скапливаются у полюсов. Думаю, если бы их распределение можно было бы зафиксировать в середине ночи и в середине дня, т.е. в момент экстремальных температур, картина относительно полюсов была бы более симметричной.

Атмосфера Титана для ученых уже давно представляет интерес, поскольку сам спутник функционирует как химический завод, используя для производства широкого спектра органических молекул и энергию от Солнца, и магнитное поле Сатурна.

Температура. Ученым удалось отследить инфракрасное излучение Титана, идущее от его поверхности в период с 2004 по 2016 год и сделать удивительную анимацию, позволяющую оценить характер изменения температуры полюсов за двенадцатилетний период. Анимация представлена в публикации http://earth-chronicles.ru/news/2016-02-26-89462. На ней четко видно изменение температуры по годам. Для книги мне удалось зафиксировать отдельные наиболее характерные кадры из этой анимации (рис. 16.33). За указанный период хорошо заметна общая тенденция понижения температуры в Южном полушарии Титана. В начале эксперимента на Южном полюсе было лето, а в Северном – зима; в 2009-2010 годах – полярные зоны окрашены практически одинаково; затем началось потепление в Северном полушарии и похолодание в Южном. Несмотря на то, что разница сезонных температур на полюсах укладывается всего в 5 К, этого оказывается достаточно для тех сезонных полярных изменений, которые описаны выше в разделе «Полярные зоны».

Рис. 16.33. Сезонное изменение температуры поверхности на Титане

Магнитосфера. Вообще-то данных по магнитным характеристикам и об ионосфере Титана почти никаких нет. Считается, что собственного, родного, поля у Титана нет. Однако когда он находится во власти солнечного ветра, то ведет себя во многом как Венера, Марс или комета. Орбита Титана проходит так, что на протяжении 95% орбиты он находится внутри магнитосферы Сатурна и только на 5% – за ее пределами.

Периоды обращения вокруг оси Сатурна и Титана не совпадают (10,7 час а (.) и почти 26 дней, соответственно). Поэтому любая заряженная частица в магнитном поле Сатурна обладает большой скоростью и при столкновении с атмосферой Титана может выбивать из нее атомы или ионы. Таким образом, наряду с защитой от солнечного ветра, магнитосфера Сатурна может быть причиной дополнительных потерь атмосферы своего самого большого спутника.

Очень интересное наблюдение было сделано в период мощной вспышки на Солнце 1 декабря 2013 года. В тот момент Титан оказался точно перед Сатурном. Ситуация отражена на схеме, приведенной на рис. 16.34.

Рис. 16.34. Магнитное поле Сатурна и Титан в момент солнечной вспышки,

http://www.infuture.ru/article/12632

Под давлением солнечного ветра головная ударная волна магнитосферы Сатурна заметно сдвинулась вглубь, и Титан оказался без магнитной защиты планетарного поля. «Кассини» в тот момент получил очень интересную информацию. Оказалось, по словам С. Бертукси из Института Астрономии и Космической Физики в Буэнос-Айресе, что «Титан взаимодействует с солнечным ветром в точности как Марс, если его переместить на расстояние Сатурна. Мы думали, что Титан будет вести себя совсем по-другому, и, конечно, были удивлены».

Если бы Титан не был спутником Сатурна, а как планеты, вращался вокруг Солнца, он вполне мог соответствовать планетарным критериям.

Есть много причин для удивления в мире планет и спутников. До сих пор мы рассматривали самые крупные спутники Юпитера и Сатурна. Но, как оказывается, и совсем небольшие спутники обладают способностью приводить ученых в недоумение. Дальше кратко будут приведены необычные и в какой-то степени неожиданные научные данные просто как информация к размышлению. Выводы пока делать рано.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Энцелад

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: