Загадки астрономии

Загадка 1.Какова действительная скорость вращения твердой поверхности Юпитера, замаскированной вращающимися с разными скоростями атмосферными полосами?

Ни один квадратный миллиметр поверхности Юпитера ни разу не удалось увидеть через массу тумана, который можно сравнить разве только с самыми плотными штормовыми тучами на Земле, наслаивающимися друг на друга ярус за ярусом на протяжении сотен и тысяч километров. Следовательно, нельзя найти какой-либо ориентир, по которому можно было бы судить о вращении поверхности планеты. Поэтому астрономы наблюдают движение деталей наружного облачного слоя, которые позволяют достаточно уверенно определить период вращения, но дают различные результаты в зависимости от широты. Период вращения наружного облачного слоя на экваторе равен 9 часам 50 минутам, на полюсе — на 5 минут больше, а на промежуточных широтах находится между ними. Мы назвали только скорость вращения самого верхнего слоя атмосферы. Что можно сказать о вращении слоев на глубине 3000, 5000, 10 000 км от границы атмосферы? И какова действительная скорость вращения поверхности, находящейся на глубине 13 000 км?^[19]

Неожиданные изменения скорости вращения только один из сюрпризов атмосферы Юпитера — настоящего мира чудес.

Загадка 2.Что представляет собой Красное пятно, отстающее от общего вращения?

Впервые Красное пятно наблюдалось в 1878 г. Оно имеет форму огромного овала — 50 000 км на 20 000 км, который внезапно стал красным, выделяясь на светлом фоне южной тропической зоны. Пятно, которое с тех пор периодически то тускнело до розового цвета, то вновь становилось красным, имеет собственную скорость — меньшую, чем скорость вращения планеты на этой широте. Скорость Красного пятна нерегулярно изменяется; иногда оно отстает на 15 минут от среднего периода вращения, а затем движется быстрее.

Сначала считали, что Красное пятно — это облако, выброшенное гигантским вулканическим извержением, позднее — участок атмосферы, окрашенный в красный цвет бромом или окислами азота, но ни одна теория не могла объяснить его длительное существование. В настоящее время полагают, что Красное пятно состоит из полутвердого вещества, возможно пористого, как пемза, и достаточно легкого, чтобы удерживаться в верхней части атмосферы Юпитера, подобно гигантскому плавающему острову. Временами более подвижное, меняющее свои очертания непрозрачное образование — Южное тропическое возмущение — догоняет и как бы обтекает Красное пятно, подтверждая представление о нем как о плавающем в облаках острове.

И, хотя поколения астрономов восхищались этими удивительными атмосферными явлениями, они не имели никакого представления о том мире, который скрыт под толстой атмосферой Юпитера.

Загадка 3.Есть ли у Юпитера твердая поверхность, пригодная для посадки корабля с командой космонавтов на борту?

Некоторые ученые высказывают предположение, что даже в случае неисправности тормозных двигателей космонавты совершат «мягкую» посадку, так как они не встретят твердой поверхности, а будут опускаться через слои газа, сжатого до полужидкого состояния. Если некий гипотетический корабль, достаточно прочный и массивный, совершит посадку на Юпитере, то он будет «тонуть» через все уплотняющиеся слои сжатых газов, похожих на сироп или болотную трясину, и наконец достигнет небольшого твердого ядра на глубине 65 000 км в центре планеты — настоящего газового гиганта.

Другие астрономы наделяют Юпитер небольшим по размерам, таким, как у нашей Земли, железо-каменным ядром, окруженным массивной оболочкой, состоящей из льда, замерзших аммиака, метана и других соединений. Выше все это переходит в жидкую фазу, образующую море глубиной 27 000 км. Между морем полужидких паров и «настоящей» атмосферой нет какой-либо четкой границы. Температура в атмосфере никогда не поднимается выше –130°C.

Эти теории были предложены задолго до проникновения человека в космос и с появлением новых идей и открытий быстро устарели. Саган в 1961 г. изложил новую, революционную теорию, согласно которой Юпитер вовсе не холодный, а имеет типичную для Земли температуру на поверхности и эта твердая поверхность, действительно, существует. Наполнив сосуд аммиаком, метаном, водородом и гелием, чтобы моделировать атмосферу Юпитера, Саган подвергал эту смесь высокому давлению и пропускал через нее ультрафиолетовые лучи. Газы проявили способность к парниковому эффекту, присущему и плотной атмосфере Венеры; температура под ним была 20°C — как в теплый весенний день на Земле.