Планета-гигант Юпитер, масса которой составляет большую часть массы планет Солнеч- ,ду, ной системы, — один из интереснейших объектов исследования, ибо ее состав, строение, физические свойства отражают самые ранние стадии эволюции планет и проливают свет на загадку происхождения Солнечной системы и самого Солнца.
В коллективной монографии "Юпитер", написанной ведущими специалистами, нашли полное и детальное отражение успехи, достигнутые в исследовании этой планеты в последние годы, ^ и особенно данные, полученные посредством космических аппаратов "Пионер-10" и "Пионер-11".
В I том книги вошли общий обзор наших знаний о Юпитере, а также сведения о его внутреннем строении, происхождении и спутниках. II и III тома выйдут в свет в 1979 г.
Книга рассчитана на специалистов — астро- ^
номов, физиков, геофизиков, лиц, занимающихся планированием и осуществлением космических экспериментов, а также студентов старших курсов соответствующих специальностей.
Предисловие редактора перевода I тома
Создание монографий "Юпитер", в написании которой приняли участие около 75 специалистов, многие годы успешно работавших в области исследования планет и космического пространства, является важнейшим событием в космических исследованиях последних лет. Суть дела хорошо выражает первая фраза предисловия Тома Ге-релса: "Никогда еще не было возможности написать книгу о Юпитере, лучшую, чем эта".
Действительно, после пролетов мимо Юпитера космических аппаратов (КА) "Пионер-10, -И" была получена новая информация об этой гигантской планете, принципиально недоступная ранее. Сам факт полета к Юпитеру стимулировал интерес к этой планете как со стороны специалистов, так и со стороны широкой научной общественности.
Книга состоит из пяти частей. Первая часть - "Введение и общий обзор" рассчитана на более широкий круг читателей, чем последующие более специальные разделы. Вторая часть книги посвящена проблеме происхождения и внутреннего строения планеты. Третья и четвертая части названы соответственно "Атмосфера и ионосфера" и "Магнитосфера и радиационные пояса" и, наконец, последняя, пятая часть посвящена спутникам Юпитера.
В русском издании вся книга разделена на три примерно равные по объему тома. В первый том включены I, II, V части книги, во второй том — III часть, а в третий — IV часть.
Система Юпитера, состоящая из самой планеты, ее 13 спутников (наиболее удаленный из которых отстоит от центра планеты на 23,7х х 10е км), атмосферы, ионосферы, магнитосферы и метеорного окружения, представляет собой крупнейшую природную лабораторию, в космическую эру ставшую доступной прямым наблюдениям. Вполне понятно, что, столкнувшись ближе с системой Юпитера, исследо-
ватели были поражены и, можно сказать, очарованы богатством и многообразием природных явлений, перед лицом которых они оказались. Этим и объясняется, что создание всеобъемлющей монографии о Юпитере потребовало привлечения столь большого числа авторов. Отличие этой книги от всех предшествующих в первую очередь заключается в том, что в ней впервые сделана попытка дать объяснение всем фактам, накопленным к 1975 г., в то время как предыдущие книги сводились скорее к описанию той или иной группы явлений, имеющих место в системе Юпитера. В известном смысле физика ,Юпитера, предстающая перед читателем, по своему многообразию и богатству содержания напоминает современную физику твердого тела.
Мы не будем пересказывать содержание книги, а остановимся только на новых выводах относительно Юпитера, которые удалось сделать в результате использования данных космических аппаратов "Пионер". Юпитер - водородная планета, поэтому физике водорода в книге уделено большое внимание. После пролетов КА "Пионер-10, -11" идея о том, что Юпитер - газожидкая планета с адиабатическим распределением температуры в ее недрах, укрепилась и стала общепринятой. Падение средней плотности в ряду галилеевых спутников Юпитера по мере их удаления от планеты подтверждает идею о сильно разогретом ,Кпитере в раннюю эпоху его существования. Первые, расчеты образования и эволюции Юпитера находятся в согласии с-этим фактом.
Большое внимание в книге уделено методам построения моделей Юпитера. Модельные расчеты установили наличие у Юпитера центрального каменного ядра с массой в несколько земных масс и отличие состава планеты от среднесолнечного. Эти выводы исключительно важны для космогонии.
Определен температурный профиль атмосферы планеты, что позволило провести ее стандартное разделение на тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу. На уровне р, = 1 бар температура Zj = 165 К; этот уровень расположен несколько ниже облачного слоя и является исходным при построении современных адиабатических моделей планеты.
Особенно много новых данных получено о магнитосфере .Юпитера, которая разделяется на внутреннюю (г-? 10fly, Rj - радиус планеты), среднюю (10 Rj 4 г^ 30 Rj ) и внешнюю (30 Rj^L r~? 100 Rj ) зоны. Таким образом, галилеевы спутники Юпитера движутся в магнитосфере планеты, и взаимодействие спутников (в особенности Ио)
с магнитосферой определяет многие явления. Большинство вопросов, которые стоят перед исследователями, относятся к динамике и кинетическим явлениям, так как данных, полученных с пролетных траекторий, явно недостаточно для построения надежных теорий.
В первом томе большое внимание уделено галилеевым спутникам. В настоящее время четыре галилеевых спутника делят по их средней плотности на два внутренних с высокой средней плотностью (р ~ - 3,5 г/см3) и два внешних с низкой средней плотностью (р ~ 2-1,6 г/см3). Первые два спутника, подобно Луне, состоят в основном из силикатов, а последние два - в основном из воды. Наибольший интерес исследователей привлекает Ио. Видимо, из-за сильного взаимодействия с магнитосферой этот спутник обнаруживает необычные свойства. Ио имеет атмосферу и ионосферу. По своим спектрофото-метрическим свойствам его поверхность не похожа ни на один объект в Солнечной системе, и определение состава его поверхности остается важнейшей задачей. Наличие атмосферы у Ио привело к образованию вокруг Юпитера тороидального облака из натрия и водорода. Механизм, поддерживающий существования такого облака, не ясен.
Подробному изложению всех вопросов, имеющих отношение к атмосфере Ио, в книге посвящена специальная глава. В первую очередь здесь следует отметить проблему образования и механизм поддержания облака натрия, основного излучающего элемента в окрестностях Ио. Важную роль в создании натриевого облака, видимо, игра- • ют процессы бомбардировки поверхности спутника заряженными частицами высоких энергий, хотя детальный механизм образования это- -го облака остается невыясненным. Предложены две конкурирующие группы моделей атмосферы Ио, которые различаются источником атомов водорода. В моделях первого типа водород возникает при фото-Диссоциации аммиака и главная проблема заключается в том, чтобы найти механизм удаления азота из атмосферы Ио. Захват протонами электронов - основной источник водорода в моделях второго типа, а основная трудность обусловлена тем, что наблюдаемый поток заряженных частиц в окрестности Ио недостаточен для образования стационарного водородного облака.
В книге приведены модели внутреннего строения галилеевых i спутников и рассмотрен вопрос об их тепловой истории.
Заметный прогресс наметился в понимании излучения спутников Юпитера. На основании данных, полученных с помощью ультрафиолетового фотометра, установленного на КА "Пионер-10, -И", можно
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА I ТОМА .......... 5
ПРЕДИСЛОВИЕ.................................. 10
1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СТРОЕНИЕ ЮПИТЕРА И ЕГО СПУТНИКОВ. Р. Смолуховский........................... 15
2. АТМОСФЕРЫ И ИОНОСФЕРЫ. Д.М. Хантен......-........ 40
3. МАГНИТОСФЕРА ЮПИТЕРА: ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ. С.К. Гоертс 53
4. О ПРОИСХОЖДЕНИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И ЮПИТЕРА С
ЕГО СПУТНИКАМИ. А.ГУ. Камерон, Дж. Поппак.......... 90
5. МОДЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ ЮПИТЕРА. Д.Дж. Стивенсон, Е.Е. Соппитер............................. 121
6. ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЮПИТЕРА. Дж.Д, Андерсон..... 153
7. ДВИЖЕНИЕ СПУТНИКОВ И АСТЕРОИДОВ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ
ЗОНДЫ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЮПИТЕРА. Р.Дж. Гринберг 164
ьстроение, Состав и гравитационное поле юпитера. В.Н. Жарков, В, П. Трубицын..................... 178
9. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЮПИТЕРА. ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ. У.Б. Хаббард, В.Л. Спэттери 224
10. СПУТНИКИ ЮПИТЕРА. Д. Моррисон, Дж.А. Берне ......... 247
11. МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ И ТЕПЛОВОЙ ИСТОРИИ ЛЕДЯНЫХ ГА-
- ЛИЛЕЕВЫХ СПУТНИКОВ. Г. Дж. Консолманьо, Дж.С. Льюис 301
12. МЕТЕОРНЫЕ ТЕЛА В ОКРЕСТНОСТИ ЮПИТЕРА. Д.Х. Хьюмз 322
13. НАБЛЮДЕНИЕ СПУТНИКОВ ЮПИТЕРА С ПОМОЩЬЮ УФ-ФОТО-МЕТРА, УСТАНОВЛЕННОГО НА КА "ПИОНЕР-Ю, -11".
п п nvsanw о v Каппг.пн Ф.М. Bv и У.Г, Хартман........ олп
14. АТМОСФЕРА И ОПТИЧЕСКИЕ ЭМИССИИ ИО. Р. А. Браун.
И.Л. Юнг.................................... 381
.....~ ,nn"TCD» Р. А. Сшт 433
МОДЬЛи ДЕКАМЕТРОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЮПИТЕРА. P. A. Qv 16. ПОГЛОЩЕНИЕ ЧАСТИЦ РАДИАЦИОННОГО ПОЯСА ВНУТРЕН-
СПУТНИКАМИ ЮПИТЕРА. А. Могро-Камперо ....... 436
15. МОДЕЛИ
ПОГП! НИМИ
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Цена: 150руб.
