Юпитер - грозный гигант
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Юпитер
 Исследователи
Аппарат "Галилео"
Страница: Станция "Galileo", Разработка проекта и запуск (Part #1, Part #2), Долгая дорога (Part #1, Part #2, Part #3), Спуск в атмосферу, Пролетный период (Part #1, Part #2, Part #3), Трудовые будни (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6, Part #7), Программа GEM (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4), Программа GMM (Part #1, Part #2, Part #3), Завершение миссии (Part #1, Part #2, Part #3), Хронология Galileo, Итоги исследования;
Гигант Юпитер
Комета (D/1993 F2) Шумейкеров-Леви-9

Столкновение с Юпитером

    18 марта 1993 г. в обсерватории Маунт Паломар, с использованием 0,46-метрового телескопа системы Шмидта, супругами Юджином и Каролиной Шумейкерами и Дэвидом Леви была открыта странная комета, названная по фамилиям первооткрывателей «кометой Шумейкеров-Леви-9». На одном из негативов в участке созвездия Девы они заметили необычный диффузный объект 14 звездной величины, очень сильно вытянутый в длину, почти на 1 минуту дуги, в направлении на восток. Длина объекта была в несколько раз большая, чем ширина, что кажется невозможным для объекта, который находился на таком же расстоянии от Солнца, как и Юпитер.

Юджин и Каролина Шумейкер
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    31 марта при помощи электронной камеры, установленной на 60-дюймовом рефлекторе Паломарской обсерватории, была получена более качественная фотография кометы, на которой четко видно, что вытянутое изображение кометы объясняется наличием нескольких вторичных кометных ядер, расположенных на одной прямой линии, которые образовались вследствие разрушения большего ядра родительской кометы. Объект назвали за его внешний вид "бриллиантовой ниткой". Еще более поразительный снимок был получен 31 марта 1993 г. на Гавайской обсерватории астрономами Джейн Луу и Доном Джюиттом с помощью 2.2-м телескопа, на котором уже было заметно 21 вторичное кометное ядро. Это уже был настоящий "кометный поезд", как назвали разрушенную комету наблюдатели этого редкого феномена.

Цепочка кометы Шумейкеров-Леви-9 (Hubble Space Telescope)
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    Вычисления показали, что орбита кометы была эллиптической, почти круговой, расположенной вблизи от орбиты Юпитера. Вследствие тесного сближения с Юпитером она была захвачена в гравитационные "объятия" планеты-гиганта и превратилась в спутник Юпитера с периодом вращения вокруг планеты 2 года. Двигаясь в поле притяжения Юпитера, комета пролетела 7 июля 1992 г. над внешними слоями его атмосферы на расстоянии меньше 50 тыс. км от юпитерианских облаков. Как говорят астрономы, комета глубоко проникла в зону Роша, внутри которой большие приливные силы разорвали первичное ядро кометы, радиус которого был приблизительно 10 км, на многочисленные вторичные фрагменты. Теперь каждое вторичное ядро стало самостоятельной кометой со своей головой и хвостом. После выхода из места непосредственной близости к Юпитеру разрушенная комета попала в поле зрения телескопа нескольких наблюдателей, которые фотографировали участки звездного неба поблизости от гигантской планеты. И вот здесь ее впервые заметили Шумейкеры и Леви.
Фрагменты кометы Шумейкеров-Леви-9
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    Известные специалисты по небесной механике американцы Брайен Марсден и Дональд Йоманс, а также итальянец Андреа Карузи, исследовали дальнейшее движение кометы и показали, что в интервале между 16 и 22 июля 1994 г. комета Шумейкера-Леви столкнется с Юпитером! Это уникальное событие взволновало весь ученый мир.
    В 1993-1994 гг. астрономы затратили немало усилий, чтобы выполнить большую комплексную программу наблюдений кометы Шумейкера-Леви как с Земли, так и из космоса при помощи Космического телескопа Хаббла, ультрафиолетового спутника IUE и приборов, установленных на межпланетной космической станции "Галилео". Было получено много снимков всех ядер кометы Шумейкера-Леви-9 (сначала их было 21). На многих снимках кометы хорошо видно весь кометный поезд со своими вторичными ядрами, расположенными на одной прямой.

Разрушение кометы Шумейкеров-Леви-9 в окрестности Юпитера и падение ее фрагментов на планету. На врезке вверху слева - фотография фрагментов кометы, «Хаббл» 1 июля 1993 г.
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    На многих обсерваториях мира, которые имели в своем арсенале мощные телескопы с диаметром зеркала не меньше чем 100 см, велись наблюдения за 21 вторичным ядром разрушенной кометы. Вследствие разрушения двух больших ядер Q на Q2 и Ql и Р на Р2 и Р1, вторичных ядер стало больше на 2, т.е. стало 23, но потом некоторые ядра перестали быть видимыми: J, которое исчезло в декабре 1993 г., М, что исчезло еще в июле 1993 г., и "пасынок" ядра Р ядро Р1, которое исчезло в марте 1994 г. Эти фрагменты, конечно, никуда не исчезли, а превратились в большие разжиженные газопылевые облака, которые уже не наблюдались ни с Земли, ни из космоса, но если бы сконденсировать каким-то образом это разжиженное вещество, то можно было бы опять увидеть эти "исчезнувшие" ядра J, М и Р1. В конечном итоге после таких событий в комете-поезде осталось 20 "вагонов", станцией назначения которых было Южное полушарие Юпитера.
    В начале 1994 года комета имела следующие параметры орбиты: перигелий 5,381 а.е.; эксцентриситет 0,216; наклонение орбиты к эклиптике 6° 00'; аргумент перицентра 354° 53'; долгота восходящего узла 220° 32'; средняя аномалия 242,7°; сидерический период 18,0 лет. Абсолютная звёздная величина кометы 6m.
    При очередном сближении с планетой в июле 1994 г. обломки кометы, размерами, по разным оценкам, от 1 до 4 км, врезались в Юпитер со скоростью 60 км/с. Падение фрагментов происходило с 16 по 22 июля, длина этого «кометного поезда» достигала перед столкновением 4900000 километров. Их огромная кинетическая энергия при внезапной остановке выделилась в виде теплового взрыва.
    Для земных наблюдателей положение осложнялось тем, что столкновение произошло на не видимой с Земли стороне планеты. Но быстрое вращение Юпитера позволило увидеть свежие следы столкновения, которые сохранились в атмосфере планеты надолго. Сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом "Галилео", находившимся на расстоянии 1,6 а. е. от Юпитера.
    Падение вторичных ядер кометы Шумейкеров-Леви-9 на Юпитер происходило точно по расписанию. 16 июля вечером упало только одно ядро А, а уже в течение 17 июля в атмосфере планеты погибло еще четыре ядра В, С, D и E; 18 июля в атмосфере планеты взорвались ядра F, G и Н. 19 июля с Юпитером теоретически столкнулись три ядра: J (точнее, его газопылевое облако), К и L. Сразу шесть ядер М (его газопылевое облако), N, P2, Р1 (его пылевое облако), Q2 и Q1 погибли в атмосфере Юпитера 20 июля. 21 июля еще четыре ядра R, S, Т и U погибли в атмосфере Юпитера, а 22 июля последние два ядра V и W прекратили свое существование при столкновении с Юпитером. Но уже вечером 17 июля наблюдатели увидели поразительную картину: Южное полушарие планеты укрылось заметными черными кляксами - следами падения отдельных фрагментов кометы Шумейкера-Леви-9 на планету. Еще более грандиозная картина появилась перед глазами наблюдателей, когда упали ядра F, G, Н, К, L, P2, Q2 и Q1. Никогда с дня применения Галилеем телескопа в 1610г. полоса на широте -45° южной широты на Юпитере не имела такого фантастического вида: на светлом фоне атмосферы планеты выделялись новые структуры - черные кляксы, которые образовались в результате взрыва вторичных ядер кометы Шумейкера-Леви-9 в облачном слое атмосферы планеты.

Попадание в атмосферу Юпитера различных частей кометы ("SIREX", ИК)
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    Подробнее:
    - Первый фрагмент A вошёл в атмосферу Юпитера в 20:16 UTC 16 июля. При этом возникла вспышка с температурой 24 000 К, облако газов поднялось на высоту до 3000 км, в результате оно стало наблюдаемым с Земли. Темное пятно, которае образовалась от взрыва ядра А, имело диаметр 10000 км, что немногим меньше диаметра нашей Земли.

Фрагмент A (момент столкновения), Hubble Space Telescope. 16 июля 1994 г.
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

Фрагмент A (результат столкновения), Hubble Space Telescope. 16 июля 1994 г.
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент B столкнулся с Юпитером в 02:56 UTC 17 июля.
    - Фрагмент С столкнулся с Юпитером в 07:14 UTC 17 июля.

Следы от взрывов фрагментов A, C, E
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент D столкнулся с Юпитером в 11:53 UTC 17 июля.

Фрагменты A и D. Обсерватория Cerro Tololo, Чили
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент E столкнулся с Юпитером в 15:12 UTC 17 июля.
    - Фрагмент F столкнулся с Юпитером в 00:33 UTC 18 июля.
    - Фрагмент G столкнулся с Юпитером в 07:33 UTC 18 июля.

След взрыва (темное пятно слева вверху), вызванного падением на Юпитер фрагмента кометы
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    Следы взрыва более темные, чем окружающий фон облаков, но в полосе метана они светлее. Тонкое кольцо вокруг центра лишь на 1/5 меньше диаметра земного шара. Фрагмент G входил с юга, под углом 45°. Широкая темная дуга справа образована, по-видимому, продуктами выбросов, направленных в сторону удара. Энергия взрыва фрагмента G была оценена как эквивалент 6 млн водородных бомб по одной мегатонне каждая.

Вспышка и газовое облако от взрыва фрагмента G
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент H столкнулся с Юпитером в 19:33 UTC 18 июля.
    - Фрагмент J (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 02:40 UTC 19 июля.
    - Фрагмент K столкнулся с Юпитером в 10:24 UTC 19 июля.
    Поразительный эффект наблюдался после падения на Юпитер и взрыва в его атмосфере фрагмента К кометы Шумейкеров-Леви-9. Через 45 м. после этого события вокруг северного и южного полюсов Юпитера появились полярные сияния. Это произошло вследствие того, что кометное вещество при столкновении с атмосферой планеты со скоростью 60 км/с превратилось в плазму, которая, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера, достигла полярных участков и, бомбардируя атмосферу планеты, возбудила в ее верхних слоях свечение отдельных молекул, т.е. искусственное полярное сияние.

Взрыв фрагмента K. Обсерватория Маунт-Стромло
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент L столкнулся с Юпитером в 22:16 UTC 19 июля.
    Наибольшее по размерам пятно образовалось при падении в планетную атмосферу ядра L. Также в этом пятне было открыто свечение атомов элемента лития, который никогда до этого не наблюдался ни в кометах, ни на Юпитере.

Фрагмент L. Обсерватория Тейде, Канарские острова.
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент M (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 05:45 UTC 20 июля.
    - Фрагмент N столкнулся с Юпитером в 10:35 UTC 20 июля.
    - Фрагмент P2 столкнулся с Юпитером в 15:16 UTC 20 июля.
    - Фрагмент P1 (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 16:30 UTC 20 июля.
    - Фрагмент Q2 столкнулся с Юпитером в 19:44 UTC 20 июля.

Фрагменты B, D, G, H, L, N, Q1, Q2, R. Юпитер в ультрафиолете, Hubble Space Telescope
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент Q1 столкнулся с Юпитером в 20:13 UTC 20 июля.
    - Фрагмент R столкнулся с Юпитером в 05:34 UTC 21 июля.

Фрагменты Q и R. Инфракрасный телескоп IRTF
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    - Фрагмент S столкнулся с Юпитером в 15:16 UTC 21 июля.
    - Фрагмент T столкнулся с Юпитером в 18:03 UTC 21 июля.
    - Фрагмент U столкнулся с Юпитером в 21:48 UTC 21 июля.
    - Фрагмент V столкнулся с Юпитером в 04:23 UTC 22 июля.
    - Фрагмент W столкнулся с Юпитером в 08:06 UTC 22 июля.

Серия демонстрирует взрыв фрагмента W, снимки Hubble Space Telescope
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    В то время как в обычных наблюдениях сера на Юпитере не обнаруживается, в продуктах взрыва установлено присутствие большого количества серосодержащих соединений, например, дисульфида углерода, аллотропа S2 и других. Кроме этого, во многочисленных спектрах пятен на Юпитере были также отождествленные эмиссии атомов натрия, магния, марганца, железа, кремния; свечения молекул аммиака, угарного газа, воды, H2S, CS, CS2, S, метана СН4, С2Н2, С2Н6. Многие из этих соединений наблюдались в кометах и раньше. Научные данные о столкновении кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером останутся уникальным материалом надолго, возможно даже, на тысячелетия.

Общая полярная мозаика после всех взрывов в атмосфере Юпитера
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9


Наблюдения АМС "Галилео"

    В течение 16-22 июля 1994 года “Галилео” передал в реальном масштабе времени данные фотополяриметра о событиях В, L, Н и Q (первое из них прошло незамеченным). По данным телеметрии, камера станции выполнила запланированные съемки событий D, Е, К, N, V и W, а спектрометр близкого ИК-диапазона - событий С, F, G и R.
    12 августа был начат 6-месячный этап передачи на Землю данных, полученных американской АМС “Галилео” во время столкновений фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 (SL9) с Юпитером. Станция наблюдала места ударов с расстояния 240 млн км, но из-за неисправности узконаправленной антенны передача изображений заняла 6 месяцев.

Четыре снимка Юпитера с борта АМС "Галилео" демонстрируют боковой удар фрагмента W кометы Шумейкеров-Леви-9. Кадры сделаны 22 июля 1994 года с расстояния в 238 млн км от Юпитера и в 621 млн км от Земли. Снимки сделаны с интервалом 2 1/3 сек с использованием зеленого светофильтра в видимом диапазоне. Первый снимок получен в 8:06:10 по Гринвичу GMT (1:06 PDT). Вспышка (один пиксел на изображении) начинается на втором снимке, достигает максимальной яркости на третьем и вновь ослабевает на четвертом. С момента первого кадра прошло всего 7 секунд. Правее места падения фрагмента видны черные точки - следы предыдущих ударов.
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    В течение августа были опубликованы частичные фотометрические сканы события К и четыре последовательных снимка события W. Следующий этап передачи продлился, за исключением периода соединения с Солнцем, до января 1995. Помимо данных по W и К, были переданы результаты регистрации падения фрагмента G в ИК-, УФ- и видимом диапазонах.

Пример частичного скана ("взгляд из-за решетки") падения фрагмента N. Снимки сделаны с использованием метанового фильтра в интервале с 10:28:13 по 10:30:40 UT 20 июля 1994.
КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

    Предварительный анализ и сравнение данных от ультрафиолетового спектрометра, фотополяриметра-радиометра и картографического спектрометра близкого ИК-диапазона позволили впервые получить характеристики столкновения фрагмента G кометы Шумейкеров-Леви 9 (SL9) с Юпитером. УФ-спектрометр и фотополяриметр первыми “заметили” огненный шар взрыва, в момент, когда его диаметр не превышал 7 км. Температура, однако, уже в эту секунду достигла 8000°С. Через 5 секунд ИК-спектрометр также зафиксировал место взрыва и проследил расширение, подъем и охлаждение огненного шара в течение полутора минут.
    В январе 1995 г. “Галилео” завершил передачу данных по столкновению с Юпитером фрагментов кометы SL9. Была передана оставшаяся часть “мультфильма” по падению фрагмента W, которое, как выяснилось, продолжалось 26 сек.
Материал: "НК", В.Г. Сурдин Солнечная система, К.И.Чурюмов доктор физ.-мат. наук, NSSDCA 

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru