Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Радхакришнан с коллегами также обнаружили, что поляризация дециметровых волн, исходящих от Юпитера, регулярно изменялась по мере вращения планеты, как будто радиационные пояса Юпитера колебались относительно луча зрения. Они предположили, что причина заключается в 9-градусном наклоне между осью вращения и магнитной осью планеты – очень похоже на расхождение северного географического и северного магнитного полюсов Земли. Последующие исследования дециметрового и декаметрового излучения, которые проводил Джеймс Уорвик из Университета Колорадо и др., указывали на то, что магнитная ось Юпитера смещена на малую долю радиуса Юпитера от оси вращения, в отличие от Земли, где обе оси пересекаются в центре Земли[161]. Также ученые пришли к выводу, что южный магнитный полюс Юпитера находится в северном полушарии, то есть компас, указывающий на север Юпитера, будет указывать на юг. В этом нет ничего странного. Магнитное поле Земли меняло свое направление много раз в течение своей истории, и считается, что северный магнитный полюс находится в Северном полушарии Земли в настоящее время, только потому, что ученые так решили. На основе интенсивности дециметрового и декаметрового излучения астрономы также вычислили, какие могут быть энергии и потоки электронов и протонов в магнитосфере Юпитера.

Это очень широкий ряд выводов. Но все они теоретические. Вся эта тщательно продуманная суперсистема была протестирована 3 декабря 1973 г., когда космический зонд «Пионер-10» пролетел через магнитосферу Юпитера. На борту были размещены магнитометры, которые измеряли силу и направление магнитного поля в разных точках магнитосферы, и различные детекторы заряженных частиц, которые измеряли энергии и потоки захваченных электронов и протонов. Поразительно, но факт, что практически каждый вывод, сделанный на основе радиоастрономических методов исследования, был в общем и целом подтвержден «Пионером-10» и его преемником «Пионером-11». Экваториальное магнитное поле на поверхности Юпитера составляет около 6 Гс и больше на полюсах. Наклон магнитной оси к оси вращения составляет около 10°. Положение магнитной оси можно описать как явно смещенное на четверть радиуса Юпитера от центра планеты. На расстоянии от Юпитера, большем чем три его радиуса, магнитное поле планеты приблизительно совпадает с магнитным полем диполя; ближе к Юпитеру оно гораздо сложнее, чем оценивалось.

Поток заряженных частиц, уловленный «Пионером-10» вдоль его траектории сквозь магнитосферу, был значительно больше, чем ожидалось, но не настолько, чтобы вывести из строя космический аппарат. «Пионер-10» и «Пионер-11» успешно прошли через магнитосферу Юпитера благодаря везению и точным инженерным расчетам, а не точности магнитосферных теорий, существовавших до запуска «Пионеров».

В общем, синхротронная теория дециметрового излучения Юпитера подтверждена. Все те радиоастрономы знали, что они делают. Сейчас мы можем доверять с гораздо большей уверенностью, чем прежде, выводам, сделанным на основе синхротронной физики и примененным к другим, более далеким и менее доступным космическим объектам, таким как пульсары, квазары или остатки сверхновых. На самом деле, эти теории сейчас можно перепроверить и увеличить их точность. Теоретическая радиоастрономия впервые была проверена экспериментальным путем и успешно прошла эту проверку. Из многих важных открытий, сделанных «Пионером-10» и «Пионером-11», я считаю, это его величайший триумф: оно подтвердило наше понимание важной области космической физики.

Мы все еще многого не понимаем о магнитосфере и радиоизлучениях Юпитера. Свойства декаметровых волн все еще представляют собой загадку. Почему на Юпитере существуют локализованные источники декаметрового излучения, вероятно, размером менее 100 км? Что это за источники излучения? Почему области декаметрового излучения вращаются вокруг планеты с высокой временно́й точностью – до семи значащих цифр, – но не синхронно с периодами вращения видимых объектов в облаках Юпитера? Почему декаметровые вспышки имеют очень сложную (субмиллисекундную) структуру? Почему декаметровые источники коллимированные, то есть не излучают одинаково во всех направлениях? Почему декаметровые источники прерывистые, то есть не «включены» все время?