КОЛЬЦА ЮПИТЕРА

  Открытие кольца
  Строение кольца
  Происхождение кольца Юпитера

Открытие кольца

     Кольцо Юпитера было обнаружено космическим аппаратом Вояджер 1 по единственному снимку слабой кольцевой системы. Замечательным открытием миссии Галилео стало выявление источника и природы образования колец Юпитера. Согласно данным, полученным от космического аппарата Галилео, система колец Юпитера образуется пылью, выбитой межпланетными метеороидами с поверхности четырех малых внутренних спутников Юпитера.
      В конце 70-х годов Вояджер впервые обнаружил следующую структуру колец Юпитера: четкого главного кольца и внутреннего облакоподобного гало, находящегося внутри основного кольца. Один из снимков Вояджера обнаружил третье слабое внешнее праутинное кольцо. Новые наблюдения Галилео подтвердили существование слабого кольца, названного Gossamer или паутинным из-за его прозрачности.

Строение кольца Юпитера

     Сейчас известно, что кольцо состоит из трех основных компонент. Главное кольцо около 7000 километров шириной имеет резкую внешнюю границу на расстоянии 129 230 км от центра планеты. Основное кольцо окружено орбитами двух маленьких спутников Адрастеи и Метиды. На внутренней стороне основное кольцо постепенно переходит в гало. Гало представляет собой широкий слабый тор материала около 20 000 км толщины, который распространяется от главного кольца до верхних облаков планеты. С внешней стороны главного кольца начинается широкое и чрезвычайно слабое паутинное кольцо. Внутреннее паутинное кольцо простирается до орбиты Амальтеи и его толщина соответствует максимальному отклонению Амальтеи от экваториальной плоскости Юпитера. Внешнее слабое, но более широкое паутинное кольцо в основном лежит внутри орбиты Тебы и имеет толщину, связанную с отклонением Тебы от плоскости экватора Юпитера. Кольца состоят из крошечных частиц пыли, выбитой из малых спутников, когда они бомбардировались межпланетными метеороидами или фрагментами комет или астероидов. Альбедо кольца 0.015.

Экваториальный радиус Юпитера R = 71 398 км

*Расстояние измеряется от центра планеты до начала кольца.

Главное кольцо (На снимке внизу).

Самая яркая часть главного кольца находится на расстоянии 6440 км от внешней границы гало, на расстоянии 128 940 км - почти рядом с орбитой Адрастеи, находящейся на расстоянии 128 980 км. Эта яркая часть составляет примерно 1000 км, яркость кольца значительно уменьшается на расстоянии около 127 850 км - в окрестности Метиды.   

Гало (На снимке вверху).

Самая внутренняя компонента кольцевой системы Юпитера есть тороидальное гало, протянувшееся радиально от 92 000 до 122 500 км. Его яркость уменьшается с высотой над экватором планеты и при приближении к планете.

Внешнее паутинное кольцо

Паутинное кольцо чрезвычайно диффузное, слабое, частицы имеют размеры микронов или меньше в диаметре. В отличие от колец Сатурна, в кольцах Юпитера нет ни снега, ни льда. Структура паутинного кольца оказалась совершенно неожиданной. Снимки показали, что это внешнее кольцо состоит из двух слабых довольно однородных колец, протянувшихся от внешней границы главного кольца до орбиты Тебы, причем одно кольцо лежит внутри другого (или вложены одно в другое), и оба сложены из микроскопических осколков двух малых внутренних спутников Амальтеи и Тебы.
 
Более плотное, вложенное паутинное кольцо лежит внутри орбиты Амальтеи до 181 000 км, в то время как более слабое лежит внутри орбиты Тебы до 222 000 км. Как только пересекается орбита Амальтеи яркость кольца падает на 1/5, в то время как вблизи орбиты Тебы яркость составляет 1/3. Оба кольца имеют, грубо говоря, прямоугольное сечение. Удивительная особенность обоих колец состоит в том, что каждое из них имеет верх и низ ярче, чем центральная часть.
 

Происхождение кольца Юпитера

Удары метеороидов в малые спутники Адрастея и Метида с низкой гравитацией поставляют материал в главное кольцо Юпитера. Амальтея и Теба являются источниками паутинного кольца, которое сложено из микроскопических частиц этих спутников. Находясь в сильном гравитационном поле Юпитера, маленькие спутники особенно уязвимы к ударам различных фрагментов, захваченных Юпитером, из-за их относительной близости к гигантской планете. Ученые предполагают, что, когда межпланетные метеороиды или фрагменты комет или астероидов ударяются о поверхность малых спутников, пыль, выбитая с поверхности, приобретает значительные скорости в сильном гравитационном поле Юпитера. При этих ударах, если спутник достаточно велик, то пылевые частицы не покидают гравитационного поля спутника. Так, находящаяся на периферии главного кольца крошечная Адрастея с диаметром 25 километров удерживает частицы главного кольца. Если скорость выбитых частиц достаточно велика, они покидают гравитационное поле спутника и выходят на орбиты, подобные источникам их возникновения, т.е. находятся на тех  же расстояниях от Юпитера и с тем же наклоном относительно плоскости экватора. Наклоненная орбита качается около плоскости экватора, подобно Hula-Hoop. Так как все пылевые частицы имеют подобные орбиты, отличающиеся только ориентацией Hula-Hoop, то все вращающиеся пылевые частицы образуют диск. Толщина внутренней части паутинного кольца соответствует максимальному отклонению наклоненной орбиты Амальтеи от плоскости экватора, толщина второй части паутинного кольца - больше, так как орбита Тебы имеет больший наклон орбиты, чем Амальтея. Верхняя и нижняя границы паутинного кольца в 2 - 3 раза ярче его срединной части.
     Внутреннее гало состоит из выброшенных частиц из главного кольца. Электрически заряженные частицы, попадая в сильное электромагнитное поле Юпитера, образуют облако частиц, которое простирается вверх и вниз от главного кольца и медленно дрейфует в сторону планеты. Это вертикальное распределение частиц - тороидальное гало - необычно для планетных колец, а материал частиц гало достигает 27 000 км над плоскостью кольца. Внутрь оно простирается до облаков планеты. Главное кольцо имеет 7000 км ширины и внешнюю границу 129 130 км от центра планеты.

     Кроме того, группа ученых Колорадского университета сообщила (Пресс-релиз от 3 апреля 1998 г.), что открыто слабое кольцо межпланетной и межзвездной пыли около 1 126 000 километров в диаметре, вращающееся вокруг Юпитера. Большинство пылевых частиц имеют обратные орбиты, т.е. движутся в направлении, противоположном вращению планеты и ее спутников. Причина обратных орбит крошечных частиц пока еще неясна.

Литература:

1. Burns, J. A., M. R. Showalter, and G. E. Morfill (1984). The ethereal rings of Jupiter and Saturn. In Planetary Rings, (R. Greenberg and A. Brahic, Eds.), University of Arizona Press, Tucson, pp. 200-272.
2. Showalter, M. R., J. A. Burns, J. N. Cuzzi, and J. B. Pollack (1987). Jupiter's ring system: New results on structure and particle properties. Icarus, 69, 458-498.
3. Showalter, M. R., J. A. Burns, J. N. Cuzzi, and J. B. Pollack (1985). Discovery of Jupiter's "gossamer" ring. Nature, 316, 526-528.
4. Burns, J. A., L. E. Schaffer, R. J. Greenberg, and M. R. Showalter (1985). Lorentz resonances and the structure of the jovian ring. Nature, 316, 115-119.

Куратор: В.С. Уральская