Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее

Большое Красное Пятно и окружающие его вихри удалось рассмотреть более детально, чем год назад. По-прежнему присутствовали экваториальные области подъема газа из глубины. Была также найдена необычная кольцевая структура с зоной опускания у центра и ярким кольцом поднимающегося вещества снаружи.

Ученые окончательно убедились, что своим «полосатым» обликом Юпитер обязан градиенту сил Кориолиса, весьма значительных с учетом большого размера и высокой скорости вращения планеты. Из-за него обычные конвективные ячейки растут, растягиваются в широтном направлении и окружают всю планету, образуя розово-желтые зоны подъема влажного теплого воздуха и коричнево-серые пояса опускания холодного и сухого, причем первые оказываются на 20 км выше вторых.

Судя по характеристикам отраженного света, верхний слой облачности Юпитера представлял собой аммиачные облака с характерным размером частиц 1 мкм. Ниже залегали облака из гидросульфида аммония, а еще ниже – ледяные и водяные.

Водяной пар был впервые обнаружен в атмосфере Юпитера при наблюдениях с самолетной ИК-обсерватории Центра Эймса в октябре 1974 г. В сочетании с данными обоих «Пионеров» получалось, что в атмосфере могут формироваться органические соединения, окрашивающие облака планеты в красный, оранжевый и бурый цвета. В частности, буроватый оттенок приписывался примеси соединений фосфора.

ИК-радиометр показал температуру у полюсов Юпитера около 125 К – всего на 3 К ниже, чем в экваториальной зоне. Это было странно: полярные области получали значительно меньше солнечного тепла, чем экваториальные, а поток тепла изнутри планеты, дающий более 40 % нагрева, по умолчанию представлялся равномерным. Д-р Эндрю Ингерсолл, отвечавший за обработку ИК-данных, заключил, что существует какой-то механизм перекачки внутреннего теплового потока в более холодные приполярные области – либо в жидком теле планеты, либо в нижних слоях 1000-километровой водородно-гелиевой атмосферы. В верхних слоях, судя по картинам облачности, никаких потоков в сторону полюсов не было.

«Пионер-11» передал один качественный снимок Ио со стороны северного полюса, где были видны и почти белая экваториальная часть, и обширные оранжево-бурые полярные области. Цвет последних приписали радиационному воздействию на поверхностный материал.

В ИК-диапазоне Ио отражала практически такую же долю света, что и в видимом, – около 60 %. Планетолог Дэвид Моррисон заметил, что такими свойствами обладают солончаки штата Юта, и предположил, что поверхность спутника сложена солями калия и натрия и определенными видами сульфатов.

Поступило также одно хорошее изображение Ганимеда и несколько снимков Каллисто, которая продемонстрировала обширную белую южную полярную шапку.

Ультрафиолетовый фотометр при выбранной геометрии пролета не мог наблюдать Юпитер, однако отснял галилеевы спутники. Он подтвердил существование водородного облака, связанного с Ио, но не обнаружил аналогичных структур на орбитах Ганимеда и Каллисто.

Сближение с Европой позволило уточнить ее массу и плотность, которая оказалась на уровне 3,28 г/см³. Была также точно определена масса Каллисто, но оценки плотности ее и двух остальных галилеевых спутников почти не изменились по сравнению с результатами «Пионера-10»: 3,52 г/см³ у Ио, 1,95 у Ганимеда и 1,63 у Каллисто.

Спустя несколько лет удалось установить, что «Пионер-11» прошел через внешнюю зону неизвестного в тот момент кольца Юпитера – и не заметил его! Детектор MD на пути до планеты зафиксировал 53 пробоя в канале 0 и 29 в канале 1, всего лишь 2 и 3 события вблизи Юпитера и позднее – 2 и 2 у Сатурна. Тем не менее исследователи определили, что Юпитер работает как гигантский «пылесос», собирая частицы космической пыли из обширной зоны, прилегающей к его орбите. Их поток был в 170 раз выше, чем приходится на единицу поверхности Земли.

«Пионер-11» продолжил исследование сложной структуры магнитного поля и процессов в магнитосфере планеты. Измерения новым магнитометром показали, что магнитное поле Юпитера, ось которого наклонена на 11° и смещена на 7100 км от центра планеты, формируется не единственным кольцевым током «динамо-машины» в его недрах, как у Земли, а одним главным и несколькими второстепенными. Величина поля превысила земную на порядок – 4,2 Гс у вершин облаков на экваторе против 0,35 Гс на Земле. На полюсах все было еще серьезнее – 14,8 Гс у северного и 11,8 Гс у южного. Магнитный момент планеты оказался в 19 000 раз больше, чем у Земли.