В дневнике Г. Галилея за 1610г. читаем: «Сегодня ночью наблю-дал четыре слабые звездочки в окрестности Юпитера.… Судя по все-му, они обращаются вокруг самой планеты…». Так было сделано ве-ликое открытие: у Юпитера есть спутники! Это было одно из доказа-тельств геоцентрической теории Коперника. До 1950-х гг. эти спут-ники изучались визуально, и были открыты еще несколько спутников. С 50-х годов визуальные наблюдения стали дополняться сведениями от фотоэлектрических, телевизионных и радиотелескопов, мощней-шими из которых стали Пуэрториканский радиотелескоп НАСА и РАТАН-600 АН СССР. С 70-х гг. стали активно применяться методы компьютерного моделирования для изучения космических тел, в том числе и для изучения спутников Юпитера, что дало весьма интерес-ные результаты.

Но настоящая лавина информации обрушилась на исследовате-лей после начала работы «Пионера-10», «Пионера-11», орбитальных станций «Салют» и «Мир» и особенно после запуска «Вяджер-1»(1975) и «Вояджер-2»(1977), «Галилео»(1992) и орбитального теле-скопа «Хаббл». Именно в это время стало известно много фактов, о которых ранее даже не подозревали, подтвердились некоторые гипо-тезы (например, гипотеза советских ученых о наличии у Юпитера кольца). Но, тем не менее, мы еще до сих пор очень мало знаем о системе Юпитера – Природа и в этом случае неохотно расстается со своими секретами. На данный момент нам известно, что у Юпитера есть 16 спутников и кольцо. Система спутников Юпитера. Общие данные. Кольцо Юпитера. В обширной системе спутников Юпитера еще много неизученно-го. Ее диаметр составляет около 24.000 тыс. километров. Такие ги-гантские размеры возможны благодаря мощному гравитационному полю планеты и удаленности системы от Солнца. Система спутников Юпитера состоит из 16 довольно крупных тел, размеры которых сильно варьируют (самый маленький из них – J3 – по размерам срав-ним со средним астероидом, Ио и Европа сравнимы с Луной, а Гани-мед - даже БОЛЬШЕ Меркурия). Особняком в системе Юпитера стоит его кольцо. Оно не похоже на мощное кольцо Сатурна и состоит, по-видимому, из частиц косми-ческой пыли, захваченных гравитационным полем Юпитера. Оно де-лится на несколько поясов, причем между ними есть т.н. щели (в од-ной из которых вращается J1). Во внешних слоях вращаются менее тяжелые частицы, во внутренних – более тяжелые. Внешний край кольца удален на 130 тыс. километров, а основание, вероятно, уходит в ионосферу планеты. Кольцо вращается в экваториальной плоскости Юпитера. По расстоянию от планеты спутники четко делятся на четыре группы: внутренние(на расстоянии от 102тыс. км до 1880тыс. км), в которых выделяют галилеевы (на расстоянии от 422тыс. км до 1880тыс. км (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто; негалилеевы внутрен-ние спутники – J1, J2, J3 и Амальтея)) и две группы внешних: на рас-стоянии от 11100 тыс. км до 11900 тыс. км (Леда, Гималия, Лиситея, Элара) и на расстоянии от 21700 тыс. км до 23700 тыс. км(Ананке, Карме, Пасифе, Синоне). Таблица орбитальных данных спутников Юпитера. Наимено-вание. D,км ?(г/см) L(1000км) Т(сутки) 14.J1 20 102 0,21 Кольцо - - 126 - 16.J3 ?12 128,1 0,29 15.J2 80 0,67 5. Амальтея 346 181 0,498 1. Ио 3640 3,53 422 1,769 2. Европа 3130 3,04 671 3,551 3. Ганимед 5880 1,93 1070 7,155 4. Каллисто 4840 1,79 1880 16,689 13. Леда 11100 239 6. Гамалия 170 11500 250 10. Лиситея 80 11770 260 7. Элара 26 11900 264 12. Ананке 22 21700 631 11. Карме 28 22500 692 8. Пасифе 24 23500 739 9. Синоне 26 23700 758 Внешние спутники Юпитера. Восемь внешних спутников Юпитера – крошечные, скорее похо-жие на астероиды, тела, делятся на две группы (см. Общие данные). Первые четыре спутника(1 группа) вращаются прямо (на расстоянии примерно 1,2 млн. км от Юпитера), остальные(2 группа)- на расстоя-нии вдвое большем – в обратном. Такое движение позволяет более-менее оставаться на своих орбитах, а не разлетаться от Юпитера под действием гравитации Солнца (гравитация самой планеты здесь уже довольно мала). Вообще о спутниках этих групп известно крайне ма-ло. Для некоторых даже точно не высчитана орбита. Наблюдать их крайне сложно. По-видимому, это тела астероидного типа, сравнительно недавно вошедшие в систему. Их орбиты довольно неустойчивы, можно предположить, что это тела, втянутые в систему Юпитера его гравитационным полем, пролетая вблизи его. Больше ничего серьезного сказать о них астрономы пока не могут. Галилеевы спутники Юпитера. Воображение астрономов всегда волновали огромные спутники Юпи-тера, открытые Г. Галилеем (откуда и название). Их изучали очень интенсивно и изучают сейчас. Их имена – Ио, Европа, Ганимед, Кал-листо. Их орбиты почти круговые, лежат в экваториальной плоскости Юпитера, каждая последующая находится в среднем в 1,7 раз дальше от планеты. Давно известна особенность трех из них: Ио, Ганимеда и Европы. Они двигаются почти в полном резонансе с периодами об-ращения, находящимися в примерном соотношении 1:2:4. Поэтому они подвергаются мощному взаимному гравитационному трению, а также приливному воздействию Юпитера. Именно поэтому они все-гда обращены к планете одной и той же стороной. Причем из-за та-ких взаимных возмущений спутники очень сильно разогреваются, особенно Ио. Ио. В природе Ио довольно много непонятного, несмотря на дли-тельные исследования, продолжающиеся до сих пор. Сложен этот объект, скорее всего, из силикатных материалов, преимущественно солей натрия, калия и трехвалентного железа. В не-драх спутника есть, вероятно, запасы тория и урана, при разложении которых выделяется энергия, идущая также на разогрев. «Вояджер-1» открыл на Ио восемь действующих вулканов, «Вояджер-2» зарегистрировал только шесть, «Галилео» отмечает постоянную вулканическую активность спутника. Вулканические плюмажи поднимаются на 70-280 км над поверхностью, что требует скорость выброса в 1 км/с; состоят они в основном из мелких частиц, вероятно, диоксида серы. Вокруг Ио также есть т.н. торы натрия и водорода, серы и кислорода. Водяной пар обнаружить не удалось. Все это позволяет о некоем подобии атмосферы Ио. По измерениям в ИК-лучах на экваторе давление составляет 10-7 бар. Образование вулканов связано с расплавлением силикатных масс в недрах Ио, содержащих также небольшое металлическое ядро (у Ио поэтому есть гравитационное поле, хотя и очень слабое). Под видимой корой Ио лежит слой базальных силикатных масс, выходя-щих кое-где на поверхность в виде гор высотой не более 12 км. При довольно высоких температурах (390К) в умеренных глубинах про-исходит расплавление серы, так что под слоем силикатов лежит оке-ан расплавленной серы. При этом сера, будучи легче их, изливается через разломы на поверхность, застывает и наблюдается в виде ог-ромных равнин со слабо выраженным рельефом. Количество такой серы определить пока не удалось из-за постоянной вулканической активности. Но полярные области спутника менее гладкие, что согла-суется с более низкой температурой на поверхности (100К) и мень-шей текучестью вещества в таких условиях. Значительная часть тепла, генерируемого в Ио, излучается. Но потоки расплавленного вещества образуют вторичные тепловые оча-ги, где и появляются новые вулканы. Только изливаются не силика-ты и вода, как на Земле, а сера и ее диоксид. Всего на карту Ио нане-сено свыше 300 подобных выходов. Поперечник наибольших состав-ляет 250 км, они располагаются обычно в экваториальной области. Типичный же их диаметр – 40 км. Интенсивный красный, оранжевый, желтый, коричневый, черный и белый цвета поверхности Ио под-тверждают вышеизложенные представления о ее внешних оболочках. Такая окраска характерна для серы в различных аллотропических мо-дификациях с примесями кислорода, натрия, калия и водорода. Обычной кристаллической ромбической серы (желто-зеленоватого цвета) на Ио крайне мало. Вода же, которая, по-видимому, была на Ио когда-то, буквально выкипела в давние времена, так же, как и другие летучие вещества (углерод и азот), столь характерные для Земли. Ударных кратеров на Ио не обнаружено. Это объясняется посто-янным излиянием расплавленных масс и таким своеобразным спосо-бом их «затягивания». Скорость отложений пород на поверхности спутника составляет при этом 0,1 мм/год. Европа. Поверхность Европы имеет поразительный вид, это уникальная поверхность в Солнечной системе. Она покрыта лабиринтом запутанных тонких линий и полос шириной 30 км и длиной в несколько тысяч км. Это большей частью заполненные трещины. Европа – самое гладкое тело Солнечной системы ?h=40 м. Она напоминает оранжевый кристаллический шар, довольно сильно исцарапанный. Ударных кратеров почти нет. Из данных УФ- и ИК-анализов делается вывод, что внешняя кора Европы в основном ледя-ная до глубин порядка 100 км. Средняя температура на поверхности 223 К. При таких условиях Европа имеет очень слабую атмосферу из водяного пара. Количество тепла, выделяемое в Европе, составляет 5% количе-ства, выделяемого в Ио (по расчетам гравитационных возмущений). Поэтому недра Европы должны быть горячими, но не настолько, как Ио, чтобы требовался специальный механизм охлаждения – вулканы. Химический состав недр Европы, скорее всего, похож на состав Ио: железистое ядро (очень маленькое) и силикатно-серосодержащие по-роды (причем сера находится под слоем силикатов в расплавленном виде). Но, поскольку внутреннее тепло все-таки образуется, для сня-тия подповерхностных напряжений «евротрясения», из-за которых и появляются трещины на ледяном панцире Европы, что придает ей несколько мрачноватый вид. Ганимед. Совсем иной характер имеет поверхность Ганимеда – крупней-шего из всех спутников Юпитера. Из показателя плотности(1,9 г/см3) видно, что он почти наполовину состоит из воды и льда. Его отража-тельная способность слабее альбедо Ио и Европы(40% против 70%). Поэтому он теплее: средняя температура на поверхности 140К. Быстрые изменения температуры поверхности в ходе затмений показывают, что его поверхностный слой проводит тепло хуже, чем поверхность Луны. По этим данным Моррисон и Крюйкшнек считают, что теплоизолирующий слой покрывает 95% поверхности и представляет собой тонкий слой инея, покрывающего ледяной слой или слой из смеси льда, пыли и обломков скальных пород. Эти обломки пород сложены из сульфоалюмосиликатов и выглядят как темные области на поверхности Ганимеда. Они усеяны кратерами диаметром в несколько десятков километров. Эти кратеры – одна из загадок Ганимеда: как могли они сохраниться на теле столь малой плотности? На Ганимеде имеется огромная система хребтов, возможно, связанная с древним бассейном ударного происхождения. Самым примечательным свойством поверхности Ганимеда яв-ляются пучки длинных(обязательно параллельных), причем некото-рые по виду похожи на трехуровневые автострады. Они покрывают значительную часть площади поверхности Ганимеда. Эти уникальные образования удовлетворительно объяснить не удается. Вообще же, геология Ганимеда до сих пор ставит целый ряд проблем. У Ганимеда есть атмосфера (аммиак, углекислый газ, вода, ки-слород, метан; давление в 10Па). Каллисто. Каллисто еще одно уникальное тело Солнечной системы. Это самый далекий из галилеевых спутников Юпитера. Он обладает наименьшей плотностью. Поверхность Каллисто на невидимой с планеты стороне до предела насыщена кратерами. На обращенной к Юпитеру стороне видна огромная многокольцовая структура с яркой центральной областью поперечником в 300км. Десять кольцевых гребней простираются до расстояний примерно 1500 км. Вся эта ги-гантская структура похожа на котловину Калорис на Меркурии и Океан Бурь на Луне. Но на Каллисто не обнаруживаются признаки, свидетельствующие о подвижности внешней коры. Да и вообще это загадочное образование довольно молодое, несравнимое по возрасту с тем же Океаном Бурь. Поскольку плотность Каллисто – 1,8г/см3, она должна состоять преимущественно из воды, но при этом сохраняет при слабо выра-женном рельефе древние кратеры. В начале эволюции Каллисто уже имела толстую ледяную кору (вечная мерзлота?), которая быстро за-полняла кратеры, что наблюдается до сих пор. Низкое альбедо(0,2) указывает на присутствие в коре пыли. Кора лежит на подложке из сульфатно-силикатных масс, возможно, с металлическим ядром. Ме-жду корой и подложкой из-за огромного давления первой вода долж-на находиться в жидкой фазе, образуя целые подледные океаны. В них, по некоторым данным, возможна жизнь. Из-за низкой отражательной способности Каллисто – самый те-плый из спутников Юпитера: температура на поверхности доходит до 173К и выше. Правда, эта температура слишком мала, чтобы обес-печить появление довольно мощной атмосферы из водяного пара, ко-торая у Каллисто и не наблюдается. Вообще, Каллисто ставит много вопросов, на которые пока нет ответов, например, почему у нее столь большая (наивысшая среди спутников Юпитера) теплоизолирующая способность поверхностного слоя? Амальтея. Из наиболее изученных спутников Юпитера лишь один – нега-лилеев. Это Амальтея. До 1978 г. это была этакая сирота, не избало-ванная вниманием ученых, до тех пор, когда были опубликованы результаты фотоэлектрических измерений блеска Амальтеи. Было установлено, что этот спутник – самый красный объект Солнечной системы. Что за темно-бордовое вещество, слагающее его, непонятно до сих пор. Альбедо Амальтеи тоже необычен – всего 0,02, т.е. она отражает только 2% падающего света! Так из чего же она сложена? Для того места, которое занимает Амальтея(180тыс. км), она слишком мала. И наблюдать ее крайне сложно. Кроме того, ее орбита не совпадает с вычисленной: она должна быть сильно вытянутой и заметно наклоненной к плоскости эклиптики, а она – почти круговая! И потом, Амальтея – самый вытянутый объект Солнечной системы: D: d=2:1. Из-за близости к Юпитеру Амальтея подвергается сильным приливным воздействиям планеты, а значит внутреннее напряжение ее довольно велико. Значит, она сложена из тугоплавких пород. А где тугоплавкие породы – там и радиоактивные изотопы, т.е. внутренний разогрев. Но температура на поверхности Амальтеи всего 155К! И т.д., и т.п. Этот объект ставит так много проблем перед астрономами, что можно сказать, что мы ничего о нем не знаем. Вклад спутников Юпитера в знания человечества. Важный вклад внесли спутники Юпитера в наши знания об эво-люции Солнечной системы (благодаря данным «Вояджеров» и «Га-лилео») и в физику. Именно наблюдая затмения галилеевых спутни-ков Оле Рёмер (1664-1710), открыл, что интервал времени между за-тмениями больше, когда Земля удаляется от Юпитера. В 1675 г. он пришел к заключению, что эти кажущиеся изменения являются след-ствием конечности скорости света. Кроме того, наблюдения этих тел дают нам множество новых знаний о Солнечной системе, геологии крупных тел, да и, так сказать, являются лаборатории по изучению гравитационных взаимодействий на уровне массивных объектов. И вообще, это просто интересно! Ни-кто не знает, какую пользу принесут исследования системы спутни-ков Юпитера, но что эта практическая польза будет, ясно любому здравомыслящему человеку. Будущие исследования и возможное практическое применение спутников Юпитера. Настоящие исследования проводит юпитерианский зонд «Гали-лео», который совсем недавно пролетел всего в 300 км от поверхно-сти Ио. Есть планы по посылке еще одного аналогичного зонда в 2005 г., т.к. к этому времени ресурс «Галилео» уже точно закончится. После тотального изучения галилеевых спутников астрономы меч-тают переключиться на внешние спутники и общие исследования системы. Для этого сейчас нет технических возможностей, т.к. для подобных операций требуется большое количество мобильных и хо-рошо управляемых с Земли космических аппаратов. Самые смелые уже мечтают о приспособлении одного или не-скольких крупных спутников Юпитера, например, Ганимеда под пе-ревалочную базу для дальних космических кораблей. Пусть сейчас это чистой воды мечта, но рано или поздно система Юпитера войдет в экономический оборот Земли. И тогда земляне смогут весьма обос-нованно строить планы по покорению дальнего Космоса.