Из чего состоят кольца Юпитера

Кольца Юпитера были открыты третьими в нашей системе после аналогичных образований у Сатурна и Урана. Они не столь эффектны, как сатурнианские, но тоже красивы — выглядят как яркая рыжая пыль.

Особенности строения колец Юпитера

Это слабые, состоящие преимущественно из пыли образования.

В структуре системы выделяют 4 компонента:

• Гало — тороидный элемент большой толщины;
• Главное (Основное) кольцо — тонкое и яркое;
• 2 паутинных образования — широких и слабых.

Существование еще одного кольцевого элемента — Гималии — достоверно не доказано. Если оно существует, то совпадает с орбитой одноименной юпитерианской луны.

Паутинные объекты получили имена по соседним спутникам, материал которых они используют для своего формирования — Фивы и Амальтеи.

В образовании колец Гало и Основного участвуют пыль и мелкие осколки с других сателлитов — Адрастеи, Метиды.

Размер пыли в разных отделах системы различный, но преобладают частицы радиусом около 15 мкм, в Гало пылевая составляющая мельче — меньше 1 мкм в поперечнике.

Общий вес образований неизвестен, он может находиться в интервале от 100 млн т до 10 трлн т.

При фотосъемке в видимой части спектра вся система выглядит красной, кроме Гало — оно на снимках получается синим.

Обнаружение, исследования колец Юпитера и интересные факты

Юпитерианская система колец была впервые обнаружена космической станцией «Вояджер-1» в 1979 году, но корабль только подтвердил их наличие. Активное изучение тел началось лишь в начале 1990-х гг. исследовательским зондом «Галилео», в начале 2000-х гг. объекты наблюдала станция «Новые горизонты».

Образования видны в орбитальный телескоп «Хаббл», а научный зонд «Juno» в 2017 г. сфотографировал их со стороны своей планеты на фоне созвездия Ориона.

Так как образования тонкие и из-за малого наклона оси вращения Юпитера к эклиптике почти всегда повернуты к земному наблюдателю ребрами, с Земли они видны только в самую крупную и мощную астрономическую технику.

При этом объекты наблюдения должны находиться в фазовом угле, близком к 180°, а ночная (темная) сторона Юпитера не должна оставлять засветки.

В 2020 г. стартует 9-летняя международная исследовательская программа, цель которой — детально изучить Юпитер с кольцами и естественными лунами.

Существует 3 основные теории образования кольцевой системы:

• она родилась в результате столкновения спутников Юпитера с другими телами и их последующего разрушения;
• это космическая пыль и небольшие метеориты, притянутые из межпланетного пространства мощной планетарной гравитацией;
• это пыль, выброшенная юпитерианскими лунами при вулканических извержениях, удерживаемая на заданной траектории спутниками-«пастухами» и гравитационными силами центральной планеты.

Возраст системы неизвестен, возможно, он равен продолжительности существования самого Юпитера.

Главное кольцо

Это самый яркий элемент в системе, расположенный на среднем расстоянии примерно 126 тыс. км от планеты, его ширина — 6,5 тыс. км, толщина точно не установлена, по разным оценкам она составляет 30-300 км.

Структура и внешний вид

Внешний край кольца совпадает с орбитой юпитерианской луны Адрастеи, выступающей для него спутником-«пастухом». Внутри образования проходит траектория еще одного местного спутника — Метиды, и в этом месте наблюдается существенный зазор («Паз Метиды»), также имеется еще несколько пустых мест непонятного происхождения.

Внутренний край объекта постепенно «растворяется» и сливается с Гало, внешний, напротив, резко обрывается. Яркость увеличивается по направлению от внешней границы к внутренней.

Это единственный компонент кольцевой системы, не состоящий на 100% из пыли (ее здесь всего около ¼ от общего объема материала). Остальное его количество — крупные каменные и ледяные обломки размером не более 1 км. Цвет пылевых частиц Основного кольца красноватый, их размеры различны, но больше всего здесь пыли с радиусом около 15 мкм. Общая масса объекта оценивается в 1 млн — 1 млрд т.

Происхождение и возраст

Доказано, что пыль постоянно покидает кольцо под воздействием магнитного поля Юпитера («время жизни» частиц — 100-1000 лет), а лед испаряется.

Неизменность состояния объекта доказывает, что он постоянно пополняется новым материалом. Его источниками являются луны Адрастея и Метида, другие небесные тела на расстоянии до 1000 км.

Возраст Основного кольца не выяснен. Не исключено, что оно родилось в момент гибели последних мельчайших спутников Юпитера.

Вертикальные волнения

Внутри Главного кольца периодически происходят вертикальные волнения (существенные колебания частиц), вызванные неизвестным воздействием, более сильным, чем гравитация центральной планеты. Например, волнение в 1995 г. могло быть спровоцировано столкновением кометы Шумейкеров-Леви с Юпитером.

Кольцо Гало

Это самое близкое к планете и самое толстое кольцо. Форма его — тор, не имеющий четкой структуры. Гало — единственный объект в системе, имеющий синеватую окраску.

Структура и внешний вид

У Гало внешний край не совпадает с орбитой какого-либо сателлита, но соприкасается с внутренней границей Главного кольца на расстоянии 122,5 тыс. км от Юпитера. Второй край резко обрывается на высоте 90-100 тыс. км от планеты. Точная толщина образования, увеличивающаяся по направлению к планете, не выяснена, как и его масса.

Происхождение Гало

Пыль в объекте постоянно дрейфует, покидает его и оседает в юпитерианской атмосфере. Источником пополнения материала для Гало является Главное кольцо.

Паутинные кольца

Это 2 слабых и широких компонента кольцевой системы, находящиеся на его внешнем крае.

Паутинное кольцо Амальтеи

Оно интересно тем, что имеет форму поперечного сечения, приближенную к прямоугольнику. Его внешняя граница резко очерчена, совпадает с орбитой спутника Амальтея на расстоянии 182 тыс. км от Юпитера, внутренняя — размытая, проходит на высоте около 129 тыс. км.

Толщина образования — 2,3 тыс. по внешнему краю и немного уменьшается в направлении планеты, яркость увеличивается от верхней границы к Юпитеру. Пик яркости наблюдается и по верхней границе.

Радиус частиц пыли здесь преимущественно 0,2-5 мкм. Вес кольца оценивается в 10 млн — 1 млрд т.

Паутинное кольцо Фивы

Это наиболее тусклый и дальний от Юпитера объект системы неясной структуры, имеющий почти прямоугольное поперечное сечение. Он начинается у орбиты одноименного спутника и лежит на расстоянии 129-226 тыс. км от Юпитера. Внутренняя граница не распознается, верхний край не обрывается резко, выходя за орбиту Фивы на 15-280 тыс. км.

Толщина кольца по его внешнему краю — 8,4 тыс. км, по направлению к планете оно становится тоньше. Пик яркости наблюдается вблизи границ, кроме того, этот показатель увеличивается по мере приближения к планете. Пылевой состав образования напоминает структуру соседнего паутинного объекта.

Происхождение паутинных колец

Пыль в паутинных кольцах постоянно исчезает и снова появляется. Источниками материала считаются Фива и Амальтея, а также несколько менее крупных тел.

Кольцо Гималии

Спутник Дия с каталожным именем S/2000J11 был открыт в 2000 г., но исчез через краткий период времени. Есть предположение, что это небесное тело диаметром 4 км врезалось в юпитерианскую луну Гималию, разрушилось, а его обломки создали тонкое неширокое кольцо в виде бледной полосы около спутника.