Магнітосфера Юпітера

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Схема магнітного поля Юпітера

Магнітосфера Юпітера — порожнина, створена в сонячному вітрі магнітним полем Юпітера. Простягаючись на сім мільйонів кілометрів в напрямку Сонця і майже до орбіти Сатурна в протилежному напрямку, магнітосфера Юпітера є найбільшою і найпотужнішою у порівнянні з магнітосферами інших планет Сонячної системи. За об'ємом це найбільша відома неперервна структура в Сонячній системі після геліосфери. Припущення щодо існування потужного магнітного поля у Юпітера було висунуто на основі спостережень радіовипромінювання ще в кінці 1950-х років і безпосередньо спостерігалось космічним апаратом Піонер-10 у 1973 році.

Загальні відомості[ред.ред. код]

Внутрішнє магнітне поле планети створене електричними струмами, що течуть у внутрішньому ядрі планети, яке складається з металічного водню. В дійсності, магнітосфера Юпітера сформована плазмою Іо і її власним обертанням, а не сонячним вітром як магнітосфера Землі. Сильні потоки, що протікають в магнітосфері, призводять до постійних полярних сяйв на полюсах планети і інтенсивних змін у радіодіапазоні, що дає можливість вважати Юпітер дуже слабким радіопульсаром. Полярні сяйва Юпітера спостерігались майже у всіх частинах електромагнітного спектру, включаючи інфрачервоні, видимі, ультрафіолетові і м'які рентгенівські промені.

Фізичні властивості простору всередині магнітосфери визначаються власним магнітним полем планети. З денного боку зовнішня границя магнітосфери знаходиться на відстані 50 — 100 радіусів Юпітера, змінюючись в цих межах в залежності від флуктуацій потоку сонячного вітру, а з нічного боку утворюється магнітний шлейф, що простягається на відстань більше 5 а.о., за орбіту Сатурна.

Всередині юпітеріанської магнітосфери лежать орбіти галілеєвих супутників. Заряджені частинки, що захоплюються магнітним полем і створюють радіаційний пояс, зумовлюють в свою чергу сильний вплив на топологію поля і конфігурацію магнітосфери. Обертаючись разом з планетою, вони утворюють у зовнішніх областях, де поле послаблене, «магнітний диск», який відхиляється від площини магнітного екватора до площини, перпендикулярної осі обертання.

На відміну від Землі, основним джерелом плазми в магнітосфері Юпітера є Іо. Втрати, ймовірно, визначаються головним чином розсіянням швидких частинок на хвилях турбулентної плазми, що збуджуються за рахунок циклотронної нестійкості. Додаткові втрати, вочевидь, пов'язані із потужним прискоренням електронів в магнітосфері Юпітера.

Всередині магнітосфери генеруються дециметрове і декаметрове радіовипромінювання Юпітера. Сплески декаметрового випромінювання на частоті ~ 8 МГц, ймовірно, пов'язані із плазмовими нестабільностями іоносфери або з електричними розрядами в атмосфері, в той час як дециметрове випромінювання виникає при русі захоплених релятивістських електронів з енергіями ~ 10 МеВ між магнітними полюсами на відстанях ~ 1,5 — 6 радіусів планети. Це випромінювання модульовано з частотою, що відповідає періоду обертання Іо, що обумовлено взаємодією з його плазмовим тором, створеним іонами сірки і кисню і може слугувати джерелом низькочастотного радіовипромінювання (з довжиною хвилі порядку кілометра), зареєстрованого апаратами Вояджер.

З тороїдальною хмарою плазми, яка обертається разом з магнітним полем Юпітера, по-видимому, пов'язане й інше явище, добре відоме на Землі, — полярні сяйва. Вони спостерігались в атмосфері Юпітера під час обох прольотів космічних апаратів «Вояджер» на висотах 700, 1400 і 2300 км від видимої границі хмар (в той час на Землі полярні сяйва в основному спостерігаються на висотах 100 — 200 км). Вивчення отриманих результатів виявило цікаву особливість: в зону полярних сяйв проецуються магнітні силові лінії, що проходять через плазмовий тор на орбіті Іо. В результаті утворюються токові трубки, приєднані з обох боків до Юпітера в його полярних областях. Передбачають що потоки електронів і іонів, що вторгаються в атмосферу вздовж магнітних силових ліній, інтенсифіціються сильними електричними полями. Сила струму, протікаючого всередині струмової трубки, оцінюється величиною порядку п'яти мільйонів ампер.

Структура[ред.ред. код]

Магнітосфера Юпітера — складна структура, що включає магнітопаузу, магнітний хвіст, магнітодиск та інші компоненти.

Магнітне поле Юпітера — головним чином диполь, з північним і південним магнітними полюсами на краях єдиної магнітної осі. Однак, на Юпітері Північний полюс диполя знаходиться в північній півкулі планети і Південний полюс диполя знаходиться в південній півкуля на противагу Землі, де Північний полюс знаходиться в південній півкулі, а Південний полюс в північній.

До осі обертання Юпітера диполь нахилений приблизно на 10 °.

Розмір і форма[ред.ред. код]

Схема магнітного поля Юпітера

Границю, що відокремлює плазму більш щільного і холодного сонячного вітру від більш холодного і менш щільного в межах магнітосфери Юпітера називають магнітопаузою. Відстань від магнітопаузи до центру планети від 45 до 100 Rj (де Rj — радіус Юпітера). Положення і структура магнітопаузи залежить від тиску сонячного вітру, який в свою чергу залежить від сонячної активності.

Сонячний вітер витягує лінії магнітного поля Юпітера в довгий магнітний хвіст, що простягається до орбіти Сатурна. Як і для Землі, хвіст Юпітера — канал, через який сонячна плазма входить у внутрішні області магнітосфери, де формує радіаційні пояси на відстані ближче ніж Rj.

Магнітосферу Юпітера традиційно поділяють на три частини: внутрішню, середню і зовнішню магнітосферу. Внутрішня магнітосфера розміщена на відстанях ближче ніж 10 Rj до планети. Магнітне поле в межах цього залишається приблизно дипольним, тому що внески від потоків, які протікають в магнітосферному екваторіальному плазмовому шарі, є маленькими. В середній (між 10 і 40 Rj) і зовнішній (вище 40 Rj) магнітосфері магнітне поле вже не є диполем і його взаємодія з плазмовим шаром суттєво порушується.

Роль Іо[ред.ред. код]

Хоч в загальному форма магнітосфери Юпітера подібна до Земної, ближче до Юпітера її структура сильно відрізняється. Вулканічно активний супутник Юпітера Іо — самостійне потужне джерело плазми, що викидає в атмосферу Юпітера до 1000 кг нового матеріалу кожної секунди. Потужні вулканічні виверження на Іо викидають велику кількість двоокису сірки, головна частина якої іонізуючись під дією сонячного ультрафіолетового випромінювання, є джерелом іонів сірки і кисню: S +, O +, S2 + и O2 +. Ці іони, витікаючи з атмосфери супутника, формують навколо Юпітера товсте і відносно холодне кільце плазми, розміщене по орбіті Іо. Плазмова температура в межах тора: 10-100 eV (100 000-1 000 000 K). Тор Іо суттєво змінює динаміку магнітосфери Юпітера.

Ступінь впливу сонячного вітру на динаміку магнітосфери Юпітера в наш час поки ще не відома, однак, передбачається, що сонячний вітер може стимулювати плазмове обертання або модулювати внутрішні процеси в магнітосфері.

Джерела[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Юпитер — происхождение и внутреннее строение, спутники. под ред. Т. Герелеса; Москва «Мир», 1978;
  • М. Я. Маров, Планеты Солнечной системы; Москва «Наука», 1986