Что находится внутри юпитера
Строение Юпитера
Строение Юпитера является особо интересным для земного наблюдателя, ведь оно отличается от состава других космических тел. Газовый шар включать в себя большое количество веществ (гелия, водорода) и поэтому похож больше на звезду, нежели на планету. Но для того чтобы стать «вторым Солнцем», ему не хватает массы. Поэтому он обрёл статус «самой большой планеты Солнечной системы».
Особенности строения и состава
Строение Юпитера практически не имеет ничего общего с планетами земной категории. Поверхность содержит большой объём жидкости, а внутри гигантского шара присутствует ядро твёрдой консистенции, состоящее из железа. Скорее всего, оно превышает нашу Землю в несколько раз.
Модель внутренней структуры Юпитера: под облаками — слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной к жидкой фазе, затем — слой жидкого и металлического водорода глубиной 30—50 тыс. км. Внутри может находиться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км
Над жидкой частью сформировалась атмосфера, имеющая высокий уровень плотности, включающая в состав водород. Поскольку данный космический объект отличается стремительным вращением, происходит заметное его искажение в области северного, южного полушария. В этих зонах кажется, что планета является несколько сплющенной.
Нагревание происходит не только за счёт Солнца, но и с помощью внутренних ресурсов. Современные знания о строении и структуре Юпитера являются лишь теоретическими предположениями. Ведь ни один аппарат, изобретённый на Земле, ещё не опускался к центральной части шара в целях получения информации о точном строении. Да и строение Юпитера не позволяет сделать это глубоко, доступная глубина погружения составляет 150 км. После этого любой космический аппарат будет уничтожен невероятной силой тяжести планеты.
Таким образом, внутренние особенности этого космического тела учёному миру неизвестны. Зато есть информация о том, что в его плотной и густой атмосфере царит полный хаос. Исследования продолжаются до сих пор.
Откуда мы знаем, что внутри Юпитера? (Видео)
Многие видели изображения внутренней структуры Юпитера, но в этом видео мы не просто поговорим о том, как устроена планета-гигант, а постараемся разобраться в методах, которые позволяют узнать его строение и заглянуть вглубь на многие тысячи километров.
Сетевое издание «Новая Наука» (16+).
Сетевое издание, зарегистрировано 10.11.2021 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-82267 от 10.11.2021 г.
Интернет-журнал Новая Наука каждый день сообщает о последних открытиях и достижениях в области науки и новых технологий. Читайте последние новости высоких технологий, науки и техники.
Перепечатка материалов без согласования допустима при наличии активной ссылки на страницу-источник.
Направляя нам электронное письмо или заполняя любую
регистрационную форму на сайте, Вы подтверждаете факт ознакомления и безоговорочного согласия с принятой у нас Политикой конфиденциальности.
ТОП-10: Недавние открытия, подтверждающие, что Юпитер – странное место
10. Замедление роста
Возможно, сегодня Юпитер и является гигантом, но в прошлом у него были проблемы с ростом. Исследование 2018 года показало, что самая большая планета Солнечной системы «страдала» замедлением роста. Наиболее распространенная теория о зарождении Солнечной системы начинается с Солнца, вокруг которого вращалось пылевое газовое облако. В конце концов, его частицы соединились в более крупные тела, ставшие планетами. Юпитер оказался странным ребенком. Сначала в течение миллиона лет небольшие кусочки сформировали планету. После того, как ее масса превысила в 20 раз массу Земли, рост Юпитера остановился.
В Юпитер врезались огромные тела. Вместо массы они вдохнули в него энергию. Это создало зоны с таким количеством тепла и энергии, что молекулы газа старались слиться с Юпитером. Бомбардировка продолжалась еще два миллиона лет, и рост планеты замедлился до черепашьего темпа. Несмотря на это, масса Юпитера увеличилась в 50 раз. После этой стадии планета «наелась» газа и быстро распухла до своего сегодняшнего размера, который в 300 раз превышает размер планеты Земля.
Юпитер – планета, покрытая красивыми узорами. На формирование полос и завитков влияют очень сильные ветры. Долгое время глубина формируемых полос оставалась неизвестной. В 2018 году ученые НАСА по-новому подошли к этой загадке. Для этого они воспользовались космическим аппаратом «Юнона», который вращался вокруг Юпитера каждые 53 дня. Во время полета зонда сигналы «Юноны» показали, насколько сильно гравитация Юпитера притягивает ее в момент передачи сигнала. Таким образом, исследователи смогли создать трехмерное изображение потоков.
Чем больше притяжение, тем больше масса области ниже. Созданная гравитационная карта показала, что полосы уходили на удивление глубоко, на 3000 километров. Это открытие может также помочь уточнить официальную массу Юпитера и высоту, на которой дуют ветры. Поскольку это газовый мир, ветры, которые движутся со скоростью 360 километров в час, смещают эту массу и затрудняют расчеты. Данное открытие может даже однажды помочь ответить на вопрос, почему жидкая внутренняя часть Юпитера ведет себя как твердое тело под потоками.
8. Странная новая луна
В 2017 году астрономы искали планету Х, которая теоретически должна существовать за пределами нашей Солнечной системы, поскольку нечто влияет на объекты внутри нее. Так как причиной могла быть пропавшая планета, ученые развернули в этом направлении мощный телескоп. Они не нашли доказательств существования девятой планеты, но на том же участке неба находился Юпитер. В какой-то момент кто-то внимательно посмотрел на газового гиганта и заметил больше лун. Команда обнаружила 10 новых спутников Юпитера. В итоге число спутников планеты выросло до 79.
Мало того, что в результате у Юпитера больше всего лун в Солнечной системе, но одна из них была крайне необычной. Спутники Юпитера движутся скоплениями, и два новых спутника вращаются с группой, которая вращается в том же направлении, что и газовый гигант. Остальные оказались в скоплении, вращающемся против вращения планеты. Это движение астрономы называют «ретроградным». Странная новая луна была внутри этой группы, но вращалась в направлении вращения Юпитера. Ее назвали Валетудо (Valetudo) и предсказали луне короткую жизнь. Анти-ретроградная Луна в ретроградном кластере, неизбежно столкнется с другой луной.
Грозы управляют атмосферой Юпитера. Долгое время астрономы предполагали, что должны быть молнии, что и было подтверждено в 1979 году. Разряды оказались довольно странными. Молнии выпускали радиоволны, и в течение десятилетий каждый зонд, побывавший на планете, фиксировал нечто необычное. Молнии на газовом гиганте улавливались только в низкочастотном диапазоне. Этого не могла объяснить ни одна теория, поскольку земные молнии излучают радиоволны в диапазоне от низких до очень высоких частот.
В 2018 году «Юнона» разгадала эту тайну. Как оказалось, проблема была не в Юпитере, а в наших технологиях. Предыдущие зонды проигрывали в чувствительности оборудованию «Юноны». Мало того, что зонд записал вспышки, измеряемые мегагерцами, но некоторые даже измерялись гигагерцами. Зонд также подтвердил, что молния Юпитера отличается от земной. Молния на Земле избегает полюсов и предпочитает экватор. В экваториальной зоне газового гиганта нет молний. Вместо этого они освещают полюса Юпитера с пиковой частотой четыре вспышки в секунду.
6. Ударная музыка
Когда космический аппарат «Юнона» приблизился к Юпитеру в 2018 году, одной из его основных задач стало как можно ближе пролететь над планетой. В конце июня он нарушил магнитное поле планеты и неожиданно сделал жуткое открытие. К удивлению астрономов, «Юнона» услышала пугающие звуки. На Землю зонд отправил рев и визг. Какой бы странной ни была космическая музыка, этому есть объяснение.
Магнитное поле Юпитера защищает планету от солнечных ветров. Когда Юнона влетела в него, корабль случайно зафиксировал связанное с этим возмущение, называемое «Удар смычком». В этот момент солнечный ветер наткнулся на преграду, слишком быстро замедлился и нагрел ее.
В конце концов, это сжатие привело к звуку, похожему на тот, который можно слышать на Земле, когда пилоты нарушают звуковой барьер. Примечательно, что на записи этот звук длился два часа, хотя аппарат приближался к Юпитеру со скоростью 241 000 км в час. Это дало ученым представление о том, насколько протяженным является этот феномен.
5. Большое холодное пятно
Удивительно, но за 15-летний период наблюдений оборудование невольно зафиксировало существование нового пятна. Исследователи подозревают, что полярные сияния Юпитера порождают пятно, которое всегда примерно на 200 градусов по Цельсию холоднее, чем окружающая область.
Сами полярные сияния являются древними, и, значит, возраст этого пятна составляет тысячи лет. В отличие от своего красного кузена, недавно обнаруженное пятно не является постоянным. На записях видно, что оно изменяло форму и цвет. Иногда оно полностью исчезает. Тем не менее, пятно всегда возвращается в верхние слои атмосферы, обычно после интенсивного полярного сияния.
4. Таинственная хаотичная магнитосфера
Магнитное поле Юпитера является самым сильным из всех планет. Оно в 20 000 раз сильнее магнитного поля Земля. Научное исследование, опубликованное в 2018 году, показало, что магнитосфера Юпитера несколько странная. На самом деле, она не похожа ни на одно другое магнитное поле. В прошлом магнитосферу изображали как нечто похожее на Землю – это два полюса, относительно близко расположенных к географическому северу и югу, связанные магнитными линиями. Однако исследования зонда НАСА «Юнона» обнаружили, что не все так просто.
Магнитный Южный полюс «вел себя хорошо». Северный же делал все иначе. Его характеристики включили очень мощные магнитные линии и хаотичные части поля, у некоторых из которых не было положительных или отрицательных «партнеров». Еще более удивительно, что в районе экватора находился еще один «южный полюс». Исследователи подозревают, что магнитное поле планеты генерирует водородный океан, закрученный глубоко внутри Юпитера. Эта странная особенность магнитосферы однажды может помочь понять, что происходит внутри Юпитера. Проблема в том, что ученые понятия не об этом не имеют. И чтобы разобраться, что происходит в ядре планеты, они для начала должны разгадать странное поведение полюсов.
3. Странные лунные следы
Фото: space.com
Четыре спутника Юпитера оставляют таинственные следы на планете. Находясь на близкой орбите, они воздействуют на нечто, называемое плазмой. Считается, что после нарушения этого слоя заряженные частицы порождают полярные сияния на полюсах Юпитера. Световое шоу можно увидеть только с помощью ультрафиолетового и инфракрасного оборудования. В 2017 году космический аппарат НАСА «Юнона» сфотографировал ближнюю часть Юпитера и получил снимки всех так называемых авроральных следов лун. Результаты были неожиданными.
Раньше оставленные лунами узоры считались простыми и случайными, но для каждой луны завитки получались сложными и были уникальными. В частности, вклад Ио оказался неожиданным. Ученые предполагали, что его след будет выглядеть как простое большое пятно. Однако они получили след от хвоста, который был порожден его собственными вихрями. Ганимед, единственная луна с собственной магнитосферой, также оставила нечто уникальное-двойные следы. Двойные полярные сияния, вероятно, стали следствием магнитного поля луны внутри поля Юпитера, но ученые не могут объяснить странные следы полярных сияний Ио.
2. Геометрические кластеры циклонов
У Сатурна есть два циклона, по одному на каждом полюсе. Поскольку Сатурн тоже является газовым гигантом и второй по величине планетой, исследователи предсказывали то же самое для Юпитера. Однако вместо того, чтобы найти отдельные циклоны, они обнаружили нечто, чего нет ни на одной другой планете. В 2018 году «Юнона» сделала снимки полюсов Юпитера после обнаружения там циклонов. Огромные циклоны вели себя странно. Вместе они сгруппировались в геометрические фигуры, включая пятиугольник на Южном полюсе.
Конкретно это изображение включало в себя чудовищный циклон размером 6400 километров, окруженный пятью другими, каждый из которых достигал 5600-7000 километров в ширину. На Северном полюсе восемь циклонов бушевали вокруг центрального циклона. В этом случае диаметр каждого был примерно одинаковым и составлял 4000 километров. Циклоны были достаточно близко, чтобы касаться друг друга, но при этом каждый из них оставался стабильным. Наука не может объяснить, как они находились рядом друг с другом в течение семи месяцев и не слились вместе. Геометрические образования также остаются необъяснимыми.
1. Он не вращается вокруг Солнца
Большинству из нас знакома схема Солнечной системы. Видимые круги указывают орбитальные траектории планет вокруг Солнца. Реальность немного другая. Планеты вращаются вокруг центра тяжести, и поскольку звезда обладает огромной массой, эта точка обычно находится глубоко внутри Солнца. Однако Юпитер сам по себе такой огромной, что никак не связан с этой точкой внутри Солнца. Чтобы у вас сложилось представление о размерах этой планеты, нужно сказать, что масса Юпитера в 2,5 раза больше всех остальных планет вместе взятых. Центр тяжести между Солнцем и Юпитером находится не внутри звезды, а над ней. Интересно, что и планета, и Солнце вращаются вокруг этого центра.
Поскольку Солнце остается самой большим телом в Солнечной системе и расположено очень близко к этой гравитационной точке, оно практически не влияет на звезду. С другой стороны, Юпитер является карликом по сравнению с Солнцем, а также находится на некотором расстоянии от точки, что помещает его на ее орбиту.
Что внутри Юпитера
Сегодня затронем интересную тему, что внутри Юпитера и, главное, откуда мы это знаем. 99,8% массы нашей Солнечной системы сосредоточена в её единственной звезде. Соответственно все планеты, спутники, карликовые планеты, астероиды и кометы — это лишь 0,2%. При этом значительная часть оставшейся массы сосредоточенно всего в одной планете. Юпитер в 318 раз массивнее Земли и в два с половиной раза массивнее всех планет Солнечной системы, вместе взятых. Фотографий Юпитера огромное множество, сделанных непосредственно с орбиты космическими аппаратами и крупными известными телескопами.
Да что там, даже вы сами при наличии телескопа, нужного оборудования и необходимых навыков, можете получить снимок Юпитера. А ещё наверняка вы видели изображения, на которых показана внутренняя структура планеты-гиганта. Ну и может возникнуть справедливый вопрос, откуда мы это знаем. Вопрос действительно интересный.
Мы уже писали о том, откуда мы знаем внутреннюю структуру Земли. Но в случае с нашей планетой другой, ну мы хотя бы находимся непосредственно на ней. И мы можем измерять распространение сейсмических волн через планету, что позволяет получить нам немало информации о том, что находится глубоко под поверхностью, и даже в самом центре. Хотя это не единственный метод и источник информации.
Но Юпитер посещали лишь несколько космических аппаратов, Пионеры 10 и 11, «Вояджеры», «Кассинии» и «Новые Горизонты» пролетали мимо, хоть и успели за это время получить какое-то количество информации. И лишь два аппарата изучали Юпитер, находясь на его орбите, долгое время, «Галилео» в прошлом и «Юнона» занимается этим прямо сейчас. Ну так откуда мы это знаем, давайте разбираться.
Мы знаем и не знаем
Так откуда мы знаем, что внутри Юпитера. Мы не знаем, ну а, точнее, мы не знаем этого на 100%. Изображение, которое было выше это одна из версий. И эти версии могут немного отличаться. Основаны они на разных моделях, однако всё же есть определённое представление, которое основано на вполне конкретных аргументах. А ещё наше понимание внутреннего устройства Юпитера постоянно меняется по мере получения новых данных. Та же миссия «Юнона», изучающая Юпитер, сейчас немало изменили наше представление о планете, но об этом ещё скажем.
Из чего состоит Юпитер
Но давайте сначала вернёмся к этой картинке. Мы знаем, что по составу Юпитер очень похож на Солнце, правда, непосредственно химический состав мы можем измерить только у верхних слоёв атмосферы.
Примерно на 90% оно состоит из водорода и на 10 из гелия, плюс присутствуют небольшие примеси других элементов. Общее представление о строении Юпитера примерно следующая.
Сверху идёт погодный слой, по мере возрастания глубины, а значит давление, газ постепенно переходит в жидкую фазу. Иногда об этой области говорят, как о самом большом океане в Солнечной системе, который, правда, состоит из жидкого водорода.
Затем слой жидкого металлического водорода и в самом центре предположительно твёрдое ядро состоящая из более тяжёлых элементов.
Но во всём этом есть некоторые неопределённости, часть из которых прямо сейчас помогает уточнить «Юнона» и одна из самых значительных неопределённостей, есть ли у Юпитера вообще ядро, не слабая такая неопределённость. Есть предположение, что оно вообще отсутствует или оно было, но затем уменьшилась или исчезла под воздействием горячего жидкого металлического водорода и зависит это в том числе и оттого, как планета сформировалась.
Версии, как сформировался Юпитер
Одна из основных версий предполагает, что газовый гигант сформировался сначала как твёрдое ядро. А потом уже став достаточно массивным, собрал путём аккреции, основную часть оставшегося вещества, которое не досталось Солнцу. Такая модель требует наличия твёрдого ядра, по крайней мере, изначально.
Другая же популярная модель формирования газовых гигантов, модель нестабильности диска не требует ядра. Согласно этой версии, Юпитер мог сформироваться, когда из-за неоднородности протопланетный диск под действием гравитации, разделился на фрагменты и вот такой фрагмент уже стал планетой.
Однако не исключено, что и при таком сценарии, какое-то ядро могло возникнуть, когда более тяжёлые элементы опустились к центру планеты. И мы пока не знаем, какая из этих версий верна.
Методы получения информации
Давайте перейдём к более конкретным, косвенным и даже прямым, методам получения информации о внутреннем строении Юпитера.
О том, что Юпитер эта планета без твёрдой в привычном нам понимании поверхностей мы знаем достаточно давно. Ещё в 1690 году Джованни Коссине наблюдая за Юпитером, заметил дифференциальное вращение планеты. Давайте возьмём твёрдое тело вроде Луны или Земли и посмотрим на их вращение вокруг своей оси. И очевидно, что угловая скорость области на экваторе и скажем регион намного ближе к полюсу одинаковые. То есть оба пояса совершают один оборот за тот же промежуток времени. Отличается линейная скорость, когда разные части объекта, если говорить о планете на разных широтах вращаются с разной угловой скоростью вокруг оси — это называют дифференциальным вращением. И она, как правило, свойственно не твёрдым телам, а газообразном и жидким. Дифференциальное вращение характерно для звёзд и газовых планет.
Ещё об отсутствии твёрдой поверхности мы можем судить по атмосферным явлениям, которые существуют долгие годы. Самый яркий пример гигантский шторм, большое красное пятно, которое существует, по крайней мере, 300 с лишним лет, а может быть и больше. На Земле ураганы формируются над океаном и дойдя до материка быстро затухают под действием рельефа.
Далее, чтобы составить хотя бы базовое представление о том, что скрывается внутри Юпитера нам нужно знать.
А — основные физические параметры.
Исходя из этого мы уже можем строить модели.
Как уже говорилось, мы имеем представлению о химическом составе Юпитера, который состоит в основном из водорода и гелия. Учёные изучают состав атмосферы планет и звёзд с помощью спектроскопии. Водород и гелий вообще два самых распространённых элементов во вселенной и фрагмент гигантского молекулярного облака газа и пыли, из которого, сформировалась наша Солнечная система, тоже состоял в основном из них. Мы знаем химический состав Солнца, которое содержит в себе почти всю массу этого фрагмента, а также мы можем получать спектры и узнавать о составе других туманностей, в которых сейчас идут процессы звездообразования, а также спектры молодых звёзд.
Как узнать массу Юпитера
Далее ещё один важный параметр, который мы можем узнать это масса планеты. Вообще в современных условиях имея такой аппарат на орбите, как «Юнона» при помощи гравитационных измерений это можно сделать достаточно просто. Но можно обойтись и без этого. Давайте-ка посчитаем массу Юпитера прямо сейчас и потом вы сможете сделать это сами и для других планет. В этом нам помогут Иоганн Кеплер, Исаак Ньютон и наблюдение за спутником Юпитера и свойства его орбиты. А в качестве примера давайте возьмём спутник Ио.
Ньютон уточнил и обобщил третий закон Кеплера, смотрите картинку выше. И вот по этой несложной формуле мы можем посчитать массу планеты, где r — радиус орбиты и T — орбитальный период обращения. А G — это гравитационная постоянная.
Возьмём данные по Ио, расстояние от Юпитера до Ио или орбитальный радиус в километрах нам нужно перевести в метры и для удобства запишем так 4.216 х 10 8 метра.
А это орбитальный период в днях нам нужно его перевести в секунды и опять же запишем так 1.528 х 10 5
Подставляем значения считаем и получаем примерно 1.9 х 10 27 кг.
А теперь сверимся с базой данной НАСА и вот масса Юпитера, всё сходится. Если вместо Ио мы возьмём, скажем Европу и подставим в формулу её, параметры-то мы получим примерно такое же значение, ну и так далее. Ну и стоит сказать, что масса, которую мы получаем это суммарная масса планеты и спутника, но учитывая, насколько Юпитер массивнее массы спутника можно пренебречь.
Ну а далее зная массу, состав, размер и другие факторы мы уже можем получить хотя бы общее представление об условиях внутри планеты, а, в частности, о давлении. Чем глубже внутрь планеты, тем сильнее давят толщи газа, из которого она состоит. Мы можем посчитать примерно и давление на определённой глубине и сделать выводы о состоянии вещества в таких условиях. Безусловно, сейчас говориться лишь о базовых принципах и очень всё упрощается. Вообще учёные берут большое количество известных с разной степенью точности параметров. Используют законы термодинамики и проводят тысячи компьютерных симуляций в самых разных сценариях, что помогает лучше понять, какой может внутренняя структура планеты.
Ну а некоторые данные учёным удалось получить даже не с орбиты, а непосредственно из атмосферы. Так на аппарате Галилео был установлен спускаемый зонт, который опустился непосредственно в атмосферу и измерял давление и температуру, скорость ветра и так далее. Он передавал данные примерно до глубины в 156 километров и, в конце концов, разрушился. Итак предполагается, что по мере повышения давления, в какой-то момент она становится настолько высоким, что водород принимает особую форму жидкометаллического водорода. Мы уже видели этот слой на схеме. Такое состояние было предсказано теоретически, но ещё это пытаются проверить экспериментально, создавая условия чудовищного давления в лабораториях. Например, в 2017 году в журнале «Science» вышла статья в которой авторы утверждали, что им удалось создать металлический водород при давлении около 500 Гигапаскалей, что почти в пять миллионов раз выше привычного нам атмосферного давления на уровне моря. Препринт ещё одного исследования появился в этом году, правда, стоит сказать, что некоторые учёные сомневаются в результатах этих исследований.
Что вообще представляет собой жидкометаллический водород. После начала газообразного, затем жидкого водорода, примерно на глубине в 20 тысяч километров от поверхности облаков, температура может достигать 10 тысяч градусов Цельсия что выше, чем температура поверхностью Солнца. А давление в миллионы раз превышает атмосферное давление на Земле. В таких условиях водород сжимается настолько, что электроны, можно сказать, отрываются от атомов и за счёт этого, эта жидкость, этот суп из протонов и электронов, может проводить электричество и ведёт себя как металл. Внешне он может напоминать ртуть. Кроме расчётов, теоретических предсказаний и лабораторных тестов с высоким давлением, которые часто критикует, что ещё указывает на существование этого слоя.
Магнитное поле Юпитера
Магнитное поле Юпитера многократно мощнее магнитного поля Земли. Данные о магнитном поле Юпитера мы получали, например, с помощью магнетометра на борту аппарата Галилео и сейчас их получает Юнона. Поскольку, очевидно, что в условиях высокой температуры в недрах Юпитера не может существовать постоянного магнита. Магнитное поле может генерироваться благодаря механизму магнитного динамо, когда быстро вращается некий слой электропроводящей жидкости или газа. Но в случае с Юпитером, состоящим в основном из водорода в условиях таких температур и такого высокого давления на роль этого слоя по современным представлениям лучше всего подходит слой жидкометаллического водорода. А уже детальные магнитные измерения и изучение данных помогает учёным узнать подробности. Свежие данные аппарата Юнона ещё показали, что магнитное поле планеты не такое однородное и это может говорить о том, что, по крайней мере, часть его образуется не только в слой жидкометаллического водорода, но и над ним, например. Такое, возможно, при наличии ионизированного газа. Если спускаемый зонд Галилео опустился примерно на 150 километров вглубь атмосферы, то Юнона нам хоть с орбиты, но может заглянуть намного глубже на несколько сотен километров в глубину. Делает она это с помощью микроволнового радиометра, работающего на 6 разных каналах.
До Юноны предполагалось, что структура есть в верхней части атмосферы, где конденсируется вода и аммиак и формируются облака. А ниже уже всё выглядит более или менее однородно. Но когда учёные заглянули на несколько сотен километров под поверхность с помощью радиометра, их ждал сюрприз. Оказалось, что определённая структура наблюдается так глубоко, насколько способен заглянуть инструмент.
Но ещё, конечно, остаются гравитационные измерения. Это способ, который позволяет узнать о распределении массы, а следом о внутренней структуре. Если говорить о Земле и Луне, современный способ измерения гравитационного поля, это, например, такие миссии как GRACE для Земли или GRAL для Луны. GRACE или миссия преемник GRACE-FO состоят из двух идентичных спутников на орбите Земли, между которыми всего двести двадцать километров. Они постоянно обмениваются микроволновыми сигналами и когда аппарат идущий впереди попадает в область с чуть более сильной гравитации, расстояние между спутниками меняется и это регистрируется, так создаются вот такие подробные карты гравитационного поля. Но в случае с Юноной у нас лишь один аппарат и здесь приходится действовать чуть иначе. На борту Юноны установлен инструмент GRAVITY. Измерение происходит следующим образом. Аппарат передаёт на Землю радиосигналы, для этого ему нужно поворачиваться антенной к Земле. Поэтому гравитационное измерение производится не постоянно.
Неравномерности в распределении массы в Юпитере, а значит и неравномерности в гравитационном поле будут влиять на аппарат немного, изменяя его скорость. И это изменение скорости связанная с гравитацией можно зафиксировать благодаря эффекту Доплера. В сигнале отправляемым на Землю будет небольшое допплеровское смещение. Таким образом, постепенно составляется карта гравитационного поля планеты.
Но сейчас мы не будем вдаваться в подробности того, как описывают гравитационное поле планет с помощью сферических функций или гармоник, в том числе благодаря тому, что Юнона делает гравитационные измерения очень низко на высоте всего в несколько тысяч километров, ранее известные параметры удалось уточнить, в некоторых случаях на несколько порядков. А также удалось получить новые параметры. И что же это позволило узнать. Ну, например, то, что пояса и зоны Юпитера в глубину уходят аж на 3 тысячи километров.
А глубже остальная часть планеты вращается уже не дифференциально, а скорее подобно твёрдому телу, хоть им и не является. Что касается ядра, то по данным Юноны, оно всё же есть.
А что ещё интереснее, появилась новая версия, которая лучше подходит под полученные данные, чем просто компактное ядро из тяжёлых элементов с чёткой границей. Эта модель растворенного ядра. Более привычное твёрдое ядро в самом центре, а выше тяжёлые элементы, уже не в виде твёрдого тела, а скорее смешиваются со следующим слоем. Как было сказано в начале статьи, мы по-прежнему не знаем на 100%, что находится внутри Юпитера, но по мере получения новых данных, всё больше сокращаем погрешности. Совершенствуем модели и улучшаем понимание структуры гиганта нашей Солнечной системы. А поскольку Юпитер является значительной частью нашей Солнечной системы и сыграл важную роль в её эволюции, это делает лучше и понимать нашей системы в целом и в частности, что внутри Юпитера.