» » Полярные сияния на Ио и Юпитере

Полярные сияния на Ио и Юпитере


Полярные сияния на Ио и Юпитере

Полярные сияния на Ио и Юпитере

Планета-гигант Юпитер обладает очень мощной магнитосферой; ее силовые линии схематично показаны голубым цветом на этом изображении (бежевые линии — орбиты четырех галилеевых спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто). Неудивительно поэтому, что на Юпитере есть яркие полярные сияния. Юпитер отвечает и за возникновение полярных сияний на Ио, ближайшем из крупных спутников. А вот это уже удивительно, потому что у Ио толком нет ни собственной атмосферы, ни магнитного поля! Более того, оказывается, что взаимодействие между Юпитером и Ио еще хитрее: спутник, в свою очередь, обеспечивает «добавку» в сияния на планете. Но обо всем по порядку.

Полярные сияния возникают, когда поток заряженных частиц от Солнца (так называемый солнечный ветер) наталкивается на магнитосферу планеты и в результате частично увлекается вдоль силовых линий в области около магнитных полюсов. Попадая в верхние слои атмосферы, частицы солнечного ветра возбуждают молекулы атмосферных газов и заставляют их светиться. Этот процесс наглядно показан, например, на этом видео.

Радиус орбиты Ио примерно равен 420 000 км, что всего в 7 раз больше радиуса Юпитера. Из-за такой близости к планете-гиганту гравитации Ио не хватает для удержания полноценной атмосферы, несмотря на два постоянных источника ее пополнения — вулканическую активность (в результате которой происходят выбросы вещества и газов) и сублимацию вещества с поверхности. Газ из атмосферы Ио вытягивается Юпитером (со скоростью около 1 тонны в секунду), улетучиваясь или в разреженное нейтральное облако вокруг спутника (желтое пятно на верхнем рисунке), или в плазменный тор, окружающий всю орбиту Ио (красная область там же).

Тем не менее спутник всё же имеет очень тонкий неравномерный поверхностный слой газа, состоящий в основном из диоксида серы с небольшим содержанием хлорида натрия, атомарных серы и кислорода. Этот слой условно можно считать «атмосферой». Она в основном сосредоточена в пределах 40° от экватора.


Полярные сияния на Ио и Юпитере

Экваториальное сияние на Ио. Этот снимок был сделан аппаратом «Галилео» в мае 1998 года с расстояния около 1,3 млн км. Разные цвета возникают из-за свечения разных компонентов «атмосферы»: красный — кислород, зеленый — ионы натрия, синий — вулканические газы. Фото с сайта apod.nasa.gov


Кстати, на днях в Journal of Geophysical Research вышла статья, в которой описана интересная динамика этой «атмосферы». Ученые выяснили, что во время затмения Ио Юпитером ее плотность сильно падает (примерно в 5 раз) всего за 40 минут (само затмение длится около 2 часов и происходит раз в 42 часа — время, за которое Ио делает один оборот вокруг Юпитера). Это подтверждает роль сублимации в формировании «атмосферы» Ио.

У Ио нет собственного магнитного поля (точнее, есть небольшое поле, индуцированное токами, которые создает в магме Ио юпитерианское магнитное поле), но заряженные частицы могут двигаться вдоль магнитного поля Юпитера, беспрепятственно воздействуя на «атмосферу» спутника. Это и приводит к возникновению сияний на Ио. Наверное, правильнее называть их «экваториальными», а не полярными, потому что их яркость максимальна вблизи экватора — там, где линии магнитного поля Юпитера параллельны поверхности спутника и, следовательно, пересекают большую толщу газа.

А как Ио влияет на полярные сияния Юпитера? Оказывается, что часть ионизированного газа, который планета «ворует» у своего спутника, направляется вдоль силовых линий магнитного поля к ее полюсам (желто-зеленое вертикальное кольцо на верхнем рисунке). Получается как бы трубка, соединяющая Ио и приполярные области Юпитера, по которой заряженные частицы туда закачиваются. В результате в атмосфере Юпитера образуется «отпечаток» Ио: авроральное пятно, которое следует за вращением спутника с некоторым отставанием.


Полярные сияния на Ио и Юпитере

Полярное сияние на Юпитере в ультрафиолетовых лучах (снимок телескопа «Хаббл»). Замкнутыми контурами показаны «обычные» компоненты сияния, возникающие из-за взаимодействия солнечного ветра и магнитосферы планеты. На изображении отмечены «отпечатки» спутников Ио, Европы и Ганимеда. Все три спутника оставляют их одним и тем же способом, но наибольшее количество плазмы выбрасывает Ио, поэтому пятно от этого спутника самое яркое. Изображение с сайта en.wikipedia.org


Хочется надеяться, что эти удивительные процессы можно будет понять лучше при помощи космического аппарата «Юнона», который недавно добрался до Юпитера и должен заняться изучением атмосферы и магнитосферы планеты-гиганта.

Изображение с сайта en.wikipedia.org.

Анастасия Стебалина

04 ноябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Редчайшие кадры того, как в Юпитер врезался метеор

Астрофотографу случайно повезло запечатлеть на видео момент столкновения болида с атмосферой планеты-гиганта — и астрономы в восторге от этих кадров....

Новый вид Юпитера от «Хаббла» поможет понять уменьшение размеров БКП

Восхитительный новый снимок Юпитера, сделанный при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), может пролить свет на таинственную динамику атмосферы газового гиганта....
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Шугаринг: плюсы и минусыПреимущества матрасов MatroluxeОсобенности продвижения сайтаПульмонология, лечение в АвстрииКак рождаются самые мощные магниты во ВселеннойУпавший в Коста-Рике метеорит пахнет брюссельской капустойРедчайший метеор: дневные СекстантидыКак заменить реальный срок на ИТР