Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Магнитосфера Юпитера
Хаббл снимает яркие полярные сияния в атмосфере Юпитера.jpg
Фальшивое изображение полярных сияний на северном полюсе Юпитера с точки зрения
телескопа Хаббла
Открытие [1]
ОбнаружилПионер 10
Дата открытияДекабрь 1973 г.
Внутреннее поле [2] [3] [4]
Радиус Юпитера71.492 км
Магнитный момент2,83 × 10 20 т · м 3
Экваториальная напряженность поля417,0  мкТл (4,170  G )
Наклон диполя~ 10 °
Долгота магнитного полюса~ 159 °
Период ротации9ч 55м 29,7 ± 0,1с
Параметры солнечного ветра [5]
Скорость400 км / с
Сила МВФ1 нТл
Плотность0,4 см −3
Параметры магнитосферы [6] [7] [8]
ТипВнутренний
Дальность удара лука~ 82  Р Дж
Расстояние магнитопаузы50–100  Р Дж
Длина магнитохвостадо 7000  R J
Основные ионыO + , S + и H +
Источники плазмыИо , солнечный ветер , ионосфера
Скорость массовой загрузки~ 1000 кг / с
Максимальная плотность плазмы2000 см −3
Максимальная энергия частицыдо 100 МэВ
Аврора [9]
Спектррадио, ближний ИК , УФ и рентгеновские лучи
Суммарная мощность100 ТВт
Частоты радиоизлучения0,01–40 МГц

Магнитосфера Юпитера является полость создана в солнечном ветре с планеты магнитным полем . Магнитосфера Юпитера, простирающаяся до семи миллионов километров в направлении Солнца и почти до орбиты Сатурна в противоположном направлении, является самой большой и мощной из всех планетных магнитосфер в Солнечной системе и по объему самой большой известной непрерывной структурой в Солнечной системе. Система после гелиосферы . Более широкий и плоский, чем магнитосфера Земли , Юпитер на порядок сильнее , а его магнитный моментпримерно в 18 000 раз больше. О существовании магнитного поля Юпитера было впервые заявлено из наблюдений радиоизлучения в конце 1950-х годов, а в 1973 году его непосредственно наблюдали с космического корабля Pioneer 10 .

Внутреннее магнитное поле Юпитера создается электрическими токами во внешнем ядре планеты, которое состоит из жидкого металлического водорода . Вулканические извержения на спутнике Юпитера Ио выбрасывают в космос большое количество сернистого газа, образуя вокруг планеты большой тор . Магнитное поле Юпитера заставляет тор вращаться с той же угловой скоростью и направлением, что и планета. Тор, в свою очередь, нагружает магнитное поле плазмой , растягивая его в виде блина, называемого магнитодиском. По сути, магнитосфера Юпитера управляется внутренними силами, формируемыми в основном плазмой Ио и ее собственным вращением, а не солнечным ветром.как в магнитосфере Земли. [6] Сильные токи в магнитосфере порождают постоянные полярные сияния вокруг полюсов планеты и интенсивные переменные радиоизлучения, что означает, что Юпитер можно рассматривать как очень слабый радиопульсар . Полярные сияния Юпитера наблюдались почти во всех частях электромагнитного спектра , включая инфракрасное , видимое , ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучение .

Действие магнитосферы захватывает и ускоряет частицы, создавая интенсивные радиационные пояса, похожие на земные пояса Ван Аллена , но в тысячи раз более сильные. Взаимодействие энергичных частиц с поверхностями самых больших спутников Юпитера заметно влияет на их химические и физические свойства. Те же самые частицы также влияют на движения частиц в тонкой планетарной системе колец Юпитера . Радиационные пояса представляют значительную опасность для космических кораблей и потенциально для людей, путешествующих в космос.

Структура [ править ]

Магнитосфера Юпитера представляет собой сложную структуру, состоящую из головной ударной волны , магнитослоя , магнитопаузы , хвоста магнитосферы , магнитодиска и других компонентов. Магнитное поле вокруг Юпитера исходит из ряда различных источников, включая циркуляцию жидкости в ядре планеты (внутреннее поле), электрические токи в плазме, окружающей Юпитер, и токи, текущие на границе магнитосферы планеты. Магнитосфера заключена в плазме солнечного ветра , несущей межпланетное магнитное поле . [10]

Внутреннее магнитное поле [ править ]

Большая часть магнитного поля Юпитера, как и у Земли , создается внутренним динамо-машиной, поддерживаемой циркуляцией проводящей жидкости во внешнем ядре . Но в то время как ядро ​​Земли состоит из расплавленного железа и никеля , ядро Юпитера состоит из металлического водорода . [3] Как и у Земли, магнитное поле Юпитера в основном дипольное , с северным и южным магнитными полюсами на концах единой магнитной оси. [2]На Юпитере северный полюс диполя (где силовые линии магнитного поля направлены радиально наружу) расположен в северном полушарии планеты, а южный полюс диполя находится в ее южном полушарии. Это противоположно Земле. [11] Поле Юпитера также имеет квадрупольный , октупольный и более высокие компоненты, хотя они менее чем на одну десятую сильнее дипольного компонента. [2]

Диполь наклонен примерно на 10 ° от оси вращения Юпитера; наклон подобен наклону Земли (11,3 °). [1] [2] Его экваториальная напряженность поля составляет около 417,0   мкТла (4,170  G ), [12] , что соответствует дипольному магнитному моменту около 2,83 × 10 20 T · м 3 . Это делает магнитное поле Юпитера примерно в 20 раз сильнее, чем у Земли, а его магнитный момент в ~ 20 000 раз больше. [13] [14] [примечание 1] Магнитное поле Юпитера вращаетсяс такой же скоростью, как и область ниже его атмосферы, с периодом 9 ч 55 мин. Никаких изменений в его силе или структуре не наблюдалось с момента первых измерений, проведенных космическим кораблем Pioneer в середине 1970-х годов до 2019 года. Анализ наблюдений с космического корабля Juno показывает небольшое, но измеримое изменение магнитного поля планеты, наблюдаемое во время Пионерская эпоха. [15] [16] В частности, Юпитер имеет область сильно недиполярного поля, известную как «Большое синее пятно», недалеко от экватора. Это может быть примерно аналогично Южно-Атлантической аномалии Земли . В этом регионе есть признаки больших вековых вариаций . [17]

Размер и форма [ править ]

Внутреннее магнитное поле Юпитера не позволяет солнечному ветру , потоку ионизированных частиц, испускаемых Солнцем , напрямую взаимодействовать с его атмосферой , и вместо этого уводит его от планеты, эффективно создавая полость в потоке солнечного ветра, называемую магнитосферой, состоящей из из плазмы , отличные от солнечного ветра. [6] Магнитосфера Юпитера настолько велика, что Солнце и его видимая корона поместились бы внутри нее, оставив свободное место. [18] Если бы кто-то мог увидеть его с Земли, он бы казался в пять раз больше, чем полная луна в небе, несмотря на то, что находится почти в 1700 раз дальше.[18]

Как и в случае с земной магнитосферой, граница, отделяющая более плотную и более холодную плазму солнечного ветра от более горячей и менее плотной плазмы в магнитосфере Юпитера, называется магнитопаузой . [6] Расстояние от магнитопаузы до центра планеты составляет от 45 до 100 R J (где R J = 71 492 км - радиус Юпитера) в подсолнечной точке - нефиксированной точке на поверхности, в которой Солнце будет появляются прямо над головой наблюдателю. [6] Положение магнитопаузы зависит от давления солнечного ветра, который, в свою очередь, зависит от солнечной активности . [19]В передней части магнитопаузы (на расстоянии от 80 до 130  R J от центра планеты) лежит лук шок , а след -подобного возмущения в солнечном ветре , вызванным его столкновением с магнитосферой. [20] [21] Область между головной ударной волной и магнитопаузой называется магнитослоем . [6]

Художественная концепция магнитосферы, где плазмосфера (7) относится к плазменному тору и пласту.

На противоположной стороне планеты солнечный ветер вытягивает силовые линии магнитного поля Юпитера в длинный хвост магнитосферы , который иногда выходит далеко за пределы орбиты Сатурна . [22] Структура хвоста магнитосферы Юпитера аналогична земной. Он состоит из двух лепестков (синие области на рисунке), причем магнитное поле в южном лепестке направлено на Юпитер, а в северном - в противоположную от него. Доли разделены тонким слоем плазмы, называемым токовым слоем хвоста (оранжевый слой посередине). [22]

Описанная выше форма магнитосферы Юпитера поддерживается током нейтрального слоя (также известным как ток хвоста магнитосферы), который течет вместе с вращением Юпитера через плазменный слой хвоста, хвостовые токи, которые текут против вращения Юпитера на внешней границе хвоста магнитосферы. , и токи магнитопаузы (или токи Чепмена – Ферраро), которые текут против вращения вдоль дневной магнитопаузы. [11] Эти токи создают магнитное поле, которое нейтрализует внутреннее поле вне магнитосферы. [22] Они также существенно взаимодействуют с солнечным ветром. [11]

Магнитосфера Юпитера традиционно делится на три части: внутреннюю, среднюю и внешнюю магнитосферу. Внутренняя магнитосфера расположена на расстоянии ближе 10  R J от планеты. Магнитное поле внутри него остается приблизительно дипольным, поскольку вклады токов, текущих в магнитосферном экваториальном плазменном слое, малы. В средней (от 10 до 40  R J ) и внешней (дальше 40  R J ) магнитосфере магнитное поле не является дипольным и серьезно нарушается его взаимодействием с плазменным слоем (см. Магнитодиск ниже). [6]

Роль Ио [ править ]

Взаимодействие Ио с магнитосферой Юпитера. Плазменный тор Ио выделен желтым цветом.

Хотя в целом форма магнитосферы Юпитера похожа на Земную, ближе к планете ее структура сильно отличается. [19] Вулканически активный спутник Юпитера Ио сам по себе является мощным источником плазмы и загружает в магнитосферу Юпитера до 1000 кг нового вещества каждую секунду. [7] Сильные извержения вулканов на Ио выбрасывают огромное количество диоксида серы , большая часть которого диссоциирует на атомы и ионизируется по электронному удару и, в меньшей степени, солнечное ультрафиолетовому излучение , производя ионы серы и кислорода. Дальнейшие электронные удары создают более высокое зарядовое состояние, что приводит к образованию плазмы S + , O + , S 2+ , O 2+ и S 3+ . [23] Они образуют плазменный тор Ио : толстое и относительно холодное кольцо плазмы, окружающее Юпитер, расположенное недалеко от орбиты Ио. [7] Температура плазмы внутри тора составляет 10–100  эВ (100 000–1 000 000 К), что намного ниже, чем у частиц в радиационных поясах - 10 кэВ (100 миллионов К). Плазма в торе принудительно вращается вместе с Юпитером, что означает, что оба имеют одинаковый период вращения. [24]Тор Ио коренным образом меняет динамику магнитосферы Юпитера. [25]

В результате нескольких процессов - диффузия и взаимозаменяемая неустойчивость, являющиеся основными механизмами ухода, - плазма медленно уходит от Юпитера. [24] По мере того, как плазма удаляется от планеты, радиальные токи, текущие внутри нее, постепенно увеличивают ее скорость, поддерживая совместное вращение. [6] Эти радиальные токи также являются источником азимутальной составляющей магнитного поля, которая в результате отклоняется назад против вращения. [26] Плотность частиц плазмы уменьшается с примерно 2000 см -3 в Ио-торе до примерно 0,2 см -3 на расстоянии 35  R Дж . [27]В средней магнитосфере, на расстояниях более 10  R Дж от Юпитера, совместное вращение постепенно нарушается, и плазма начинает вращаться медленнее, чем планета. [6] В конце концов, на расстояниях, превышающих примерно 40  R Дж (во внешней магнитосфере), эта плазма больше не удерживается магнитным полем и покидает магнитосферу через хвост магнитосферы. [28] По мере того, как холодная плотная плазма движется наружу, она заменяется горячей плазмой с низкой плотностью с температурами до 20  кэВ (200 миллионов K) или выше, движущихся из внешней магнитосферы. [27] Часть этой плазмы, адиабатически нагревается при приближении к Юпитеру,[29] могут образовывать радиационные пояса во внутренней магнитосфере Юпитера. [7]

Магнитодиск [ править ]

В то время как магнитное поле Земли имеет примерно каплевидную форму, Юпитер более плоский, больше напоминает диск и периодически "качается" вокруг своей оси. [30] Основными причинами этой дискообразной конфигурации являются центробежная сила от одновременно вращающейся плазмы и тепловое давление горячей плазмы, которые действуют, чтобы растягивать силовые линии магнитного поля Юпитера , образуя сплющенную структуру, похожую на блин, известную как магнитодиск, на больших расстояниях , чем 20  R J от планеты. [6] [31] Магнитодиск имеет тонкий токовый слой в средней плоскости, [23] примерно около магнитного экватора.. Силовые линии магнитного поля направлены от Юпитера над слоем и к Юпитеру под ним. [19] Нагрузка плазмы от Ио значительно увеличивает размер магнитосферы Юпитера, потому что магнитодиск создает дополнительное внутреннее давление, которое уравновешивает давление солнечного ветра. [20] В отсутствие Ио расстояние от планеты до магнитопаузы в подсолнечной точке было бы не более 42  R Дж , тогда как на самом деле в среднем 75  R Дж . [6]

Конфигурация поля магнитодиска поддерживается азимутальным кольцевым током (не аналогом кольцевого тока Земли), который течет с вращением через экваториальный плазменный слой. [32] Сила Лоренца, возникающая в результате взаимодействия этого тока с планетным магнитным полем, создает центростремительную силу , которая удерживает совместно вращающуюся плазму от вылета с планеты. Суммарный кольцевой ток в экваториальном токовом слое оценивается в 90–160 миллионов ампер . [6] [26]

Динамика [ править ]

Совместное вращение и радиальные токи [ править ]

Магнитное поле Юпитера и токи, вызывающие совместное вращение

Главный двигатель магнитосферы Юпитера - вращение планеты. [33] В этом отношении Юпитер похож на устройство, называемое униполярным генератором . Когда Юпитер вращается, его ионосфера движется относительно дипольного магнитного поля планеты. Из - за дипольные магнитные точки момента в направлении вращения, [11] силы Лоренца , которая возникает в результате этого движения, приводы отрицательно заряженные электроны к полюсам, в то время как положительно заряженные ионы толкают к экватору. [34] В результате полюса становятся отрицательно заряженными, а области ближе к экватору - положительно заряженными. Поскольку магнитосфера Юпитера заполнена высокопроводящей плазмой,электрическая цепь замыкается через него. [34] Ток, называемый постоянным током [примечание 2], течет вдоль силовых линий магнитного поля от ионосферы к экваториальному плазменному слою. Затем этот ток течет радиально от планеты внутри экваториального плазменного слоя и, наконец, возвращается в ионосферу планеты из внешних границ магнитосферы вдоль силовых линий, соединенных с полюсами. Токи, которые текут вдоль силовых линий магнитного поля, обычно называют продольными токами или токами Биркеланда . [26]Радиальный ток взаимодействует с магнитным полем планеты, и возникающая в результате сила Лоренца ускоряет магнитосферную плазму в направлении вращения планеты. Это основной механизм, поддерживающий совместное вращение плазмы в магнитосфере Юпитера. [34]

Ток, текущий от ионосферы к плазменному слою, особенно силен, когда соответствующая часть плазменного слоя вращается медленнее, чем планета. [34] Как упоминалось выше, совместное вращение нарушается в области, расположенной между 20 и 40  R J от Юпитера. Эта область соответствует магнитодиску, где магнитное поле сильно растянуто. [35] Сильный постоянный ток, текущий в магнитодиск, возникает в очень ограниченном диапазоне широт около 16 ± 1 ° от магнитных полюсов Юпитера. Эти узкие круглые области соответствуют основным авроральным овалам Юпитера . (См. Ниже.) [36] Обратный ток, текущий из внешней магнитосферы за 50 R J входит в ионосферу Юпитера около полюсов, замыкая электрическую цепь. Полный радиальный ток в магнитосфере Юпитера оценивается в 60–140 миллионов ампер. [26] [34]

Ускорение плазмы во вращение приводит к передаче энергии от вращения Юпитера к кинетической энергии плазмы. [6] [25] В этом смысле магнитосфера Юпитера приводится в движение вращением планеты, тогда как магнитосфера Земли питается в основном солнечным ветром. [25]

Нестабильность обмена и переподключение [ править ]

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при расшифровке динамики магнитосферы Юпитера, - это перенос тяжелой холодной плазмы от Ио-тора на 6  R Дж во внешнюю магнитосферу на расстояния более 50  R Дж . [35] Точный механизм этого процесса неизвестен, но предполагается, что он происходит в результате диффузии плазмы из-за взаимозаменяемой нестабильности. Этот процесс аналогичен неустойчивости Рэлея-Тейлора в гидродинамике . [24] В случае юпитерианской магнитосферы центробежная сила играет роль гравитации; тяжелая жидкость - холодная и плотная ионическая (т.е. относящаяся к Ио) плазма, а легкая жидкость - это горячая, гораздо менее плотная плазма из внешней магнитосферы. [24] Неустойчивость приводит к обмену между внешней и внутренней частями магнитосферы силовыми трубками, заполненными плазмой. Плавучие пустые магнитные трубки движутся к планете, отталкивая тяжелые трубки, заполненные ионической плазмой, от Юпитера. [24] Эта замена магнитных трубок является формой магнитосферной турбулентности . [37]

Магнитосфера Юпитера, если смотреть сверху северного полюса [38]

Эта в высшей степени гипотетическая картина обмена магнитной трубкой была частично подтверждена космическим аппаратом Галилео , который обнаружил области резко пониженной плотности плазмы и повышенной напряженности поля во внутренней магнитосфере. [24] Эти пустоты могут соответствовать почти пустым магнитным трубкам, прибывающим из внешней магнитосферы. В средней магнитосфере Galileo обнаружил так называемые инжекционные события, которые происходят, когда горячая плазма из внешней магнитосферы ударяется о магнитодиск, что приводит к увеличению потока энергичных частиц и усилению магнитного поля. [39] Пока не известен механизм, объясняющий перенос холодной плазмы наружу.

Когда силовые трубки, заполненные холодной ионической плазмой, достигают внешней магнитосферы, они проходят процесс пересоединения , который отделяет магнитное поле от плазмы. [35] Первые возвращаются во внутреннюю магнитосферу в виде потоковых трубок, заполненных горячей и менее плотной плазмой, а вторые, вероятно, выбрасываются в хвост магнитосферы в виде плазмоидов - больших сгустков плазмы. Процессы пересоединения могут соответствовать событиям глобальной реконфигурации, также наблюдаемым космическим аппаратом Галилео, которые происходят регулярно каждые 2–3 дня. [40]События реконфигурации обычно включали быстрое и хаотическое изменение напряженности и направления магнитного поля, а также резкие изменения в движении плазмы, которая часто перестала вращаться в одном направлении и начинала течь наружу. В основном они наблюдались в утреннем секторе ночной магнитосферы. [40] Плазма, текущая по хвосту вдоль открытых силовых линий, называется планетарным ветром. [23] [41]

События пересоединения аналогичны магнитным суббурям в магнитосфере Земли. [35] Разница, по-видимому, заключается в соответствующих источниках энергии: земные суббури включают накопление энергии солнечного ветра в хвосте магнитосферы с последующим ее высвобождением в результате пересоединения в нейтральном токовом слое хвоста. Последний также создает плазмоид, который движется вниз по хвосту. [42] И наоборот, в магнитосфере Юпитера энергия вращения накапливается в магнитодиске и высвобождается, когда от него отделяется плазмоид. [40]

Влияние солнечного ветра [ править ]

Взаимодействие солнечного ветра и магнитосферы Юпитера

В то время как динамика магнитосферы Юпитера в основном зависит от внутренних источников энергии, солнечный ветер, вероятно, также играет роль [43], особенно как источник протонов высокой энергии . [примечание 3] [7] Структура внешней магнитосферы показывает некоторые особенности магнитосферы, приводимой в действие солнечным ветром, включая значительную асимметрию рассвета и заката. [26] В частности, силовые линии магнитного поля в секторе сумерек изгибаются в противоположном направлении по сравнению с линиями магнитного поля в секторе рассвета. [26] Кроме того, на рассвете магнитосфера содержит открытые силовые линии, соединяющиеся с хвостом магнитосферы, тогда как в сумеречной магнитосфере силовые линии замкнуты. [22]Все эти наблюдения показывают, что процесс воссоединения, вызванный солнечным ветром, известный на Земле как цикл Данжи , также может иметь место в магнитосфере Юпитера. [35] [43]

Степень влияния солнечного ветра на динамику магнитосферы Юпитера в настоящее время неизвестна; [44] однако он может быть особенно сильным во время повышенной солнечной активности. [45] Авроральное радио, [4] оптическое и рентгеновское излучение, [46], а также синхротронное излучение радиационных поясов все показывают корреляции с давлением солнечного ветра, указывая на то, что солнечный ветер может управлять циркуляцией плазмы или модулировать внутренние процессы. в магнитосфере. [40]

Выбросы [ править ]

Аврора [ править ]

Изображение северных сияний Юпитера, показывающее главный овал полярных сияний, полярные выбросы и пятна, образованные взаимодействием с естественными спутниками Юпитера.

Юпитер демонстрирует яркие устойчивые полярные сияния вокруг обоих полюсов. В отличие от земных сияний, которые являются кратковременными и возникают только во время повышенной солнечной активности, сияния Юпитера постоянны, хотя их интенсивность меняется день ото дня. Они состоят из трех основных компонентов: основных овалов, которые представляют собой яркие узкие (шириной менее 1000 км) круговые элементы, расположенные примерно под 16 ° от магнитных полюсов; [47] пятна полярных сияний спутников, которые соответствуют следам линий магнитного поля, соединяющих ионосферу Юпитера с таковыми из его самых больших спутников, и переходные полярные излучения, расположенные внутри главных овалов (эллиптическое поле может оказаться лучшим описанием). [47] [48]Авроральные излучения были обнаружены практически во всех частях электромагнитного спектра от радиоволн до рентгеновских лучей (до 3 кэВ); они наиболее часто наблюдаются в средней инфракрасной (длина волны 3–4 мкм и 7–14 мкм) и далекой ультрафиолетовой областях спектра (длина волны 120–180 нм). [9]

Среднее расположение полярных сияний на северном и южном полюсах
(анимация).

Основные овалы - это доминирующая часть полярных сияний Юпитера. Они имеют примерно стабильную форму и положение [48], но их интенсивность сильно модулируется давлением солнечного ветра - чем сильнее солнечный ветер, тем слабее полярные сияния. [49] Как упоминалось выше, основные овалы поддерживаются сильным притоком электронов, ускоренных падением электрического потенциала между плазмой магнитодиска и ионосферой Юпитера. [50] Эти электроны переносят продольные токи , которые поддерживают совместное вращение плазмы в магнитодиске. [35] Потенциал падает, потому что разреженная плазма за пределами экваториального слоя может нести ток ограниченной силы, не вызывая нестабильности.и производя потенциальные падения. [36] Высыпающиеся электроны имеют энергию в диапазоне 10–100 кэВ и проникают глубоко в атмосферу Юпитера, где они ионизируют и возбуждают молекулярный водород, вызывая ультрафиолетовое излучение. [51] Суммарный вклад энергии в ионосферу составляет 10–100  ТВт . [52] Кроме того, токи, текущие в ионосфере, нагревают ее за счет процесса, известного как джоулев нагрев . Этот нагрев, который производит до 300 ТВт мощности, отвечает за сильное инфракрасное излучение от полярных сияний Юпитера и частично за нагрев термосферы Юпитера. [53]

Мощность, излучаемая сиянием Юпитера в разных частях спектра [54]
ЭмиссияЮпитерИо пятно
Радио (КОМ, <0,3 МГц)~ 1 ГВт?
Радио (HOM, 0,3–3 МГц)~ 10 ГВт?
Радио (DAM, 3–40 МГц)~ 100 ГВт0,1–1 ГВт (Io-DAM)
ИК (углеводороды, 7–14 мкм)~ 40 ТВт30–100 ГВт
ИК (Н 3 + , 3-4 мкм)4–8 ТВт
Видимый (0,385–1 мкм)10–100 ГВт0,3 ГВт
УФ (80–180 нм)2–10 ТВт~ 50 ГВт
Рентгеновское (0,1–3 кэВ)1–4 ГВт?

Было обнаружено, что пятна соответствуют галилеевым спутникам: Ио, Европа , Ганимед и Каллисто . [55] Они развиваются, потому что совместное вращение плазмы взаимодействует с лунами и замедляется в их окрестностях. Самое яркое пятно принадлежит Ио, которая является основным источником плазмы в магнитосфере (см. Выше). Считается, что Ионическое полярное пятно связано с альфвеновскими токами, текущими из ионосферы Юпитера в Ионосферу. Европа похожа, но намного тусклее, потому что у нее более разреженная атмосфера и более слабый источник плазмы. Атмосфера Европы создается за счет сублимации водяного льда с ее поверхности, а не из-за вулканической активности, которая создает атмосферу Ио. [56]Ганимед имеет внутреннее магнитное поле и собственную магнитосферу . Взаимодействие между этой магнитосферой и магнитосферой Юпитера создает токи из-за магнитного пересоединения . Авроральное пятно, связанное с Каллисто, вероятно, похоже на пятно на Европе, но оно было замечено только один раз по состоянию на июнь 2019 года. [57] [58] Обычно силовые линии магнитного поля, связанные с Каллисто, касаются атмосферы Юпитера очень близко к основной магистрали или вдоль нее. авроральный овал, что затрудняет обнаружение аврорального пятна Каллисто.

Внутри основных овалов время от времени появляются яркие дуги и пятна. Считается, что эти переходные явления связаны с взаимодействием либо с солнечным ветром, либо с динамикой внешней магнитосферы. [48] Считается, что силовые линии магнитного поля в этой области открыты или отображаются на хвосте магнитосферы. [48] Вторичные овалы иногда наблюдаются внутри главного овала и могут быть связаны с границей между открытыми и замкнутыми силовыми линиями магнитного поля или с полярными каспами . [59] Полярные полярные сияния могут быть аналогичны тем, которые наблюдаются вокруг полюсов Земли: они возникают, когда электроны ускоряются к планете за счет перепадов потенциала во время воссоединения магнитного поля Солнца с магнитным полем планеты. [35]Области внутри основных овалов испускают большую часть аврорального рентгеновского излучения. Спектр аврорального рентгеновского излучения состоит из спектральных линий высокоионизированного кислорода и серы, которые, вероятно, появляются при осаждении энергичных (сотни килоэлектронвольт) ионов S и O в полярной атмосфере Юпитера. Источник этих осадков остается неизвестным, но это несовместимо с теорией, согласно которой силовые линии магнитного поля открыты и соединяются с солнечным ветром. [46]

Юпитер в радиоволнах [ править ]

Юпитер - мощный источник радиоволн в спектральных областях от нескольких килогерц до десятков мегагерц . Радиоволны с частотами менее 0,3 МГц (и, следовательно, с длинами волн более 1 км) называются километрическим излучением Юпитера или КОМ. Те с частотами в интервале 0,3–3 МГц (с длинами волн 100–1000 м) называются гектометрическим излучением или HOM, а излучения в диапазоне 3–40 МГц (с длинами волн 10–100 м) называются декаметро-радиация или DAM. Последнее излучение было первым, наблюдаемым с Земли, и его примерно 10-часовая периодичность помогла идентифицировать его как исходящее от Юпитера. Самая сильная часть декаметрового излучения, связанная с Ио и системой токов Ио – Юпитер, называется Ио-ДАМ. [60] [примечание 4]

Спектр радиоизлучения Юпитера по сравнению со спектрами четырех других намагниченных планет, где (N, T, S, U) KR означает (Нептуновое, Земное, Сатурнианское и Уранское) километровое излучение

Считается, что большая часть этих излучений вызвана механизмом, называемым «циклотронной мазерной нестабильностью», которая развивается вблизи авроральных областей. Электроны, движущиеся параллельно магнитному полю, выпадают в атмосферу, в то время как электроны с достаточной перпендикулярной скоростью отражаются сходящимся магнитным полем . Это приводит к нестабильному распределению скоростей . Это распределение скорости спонтанно генерирует радиоволны на локальной электронной циклотронной частоте . Электроны, участвующие в генерации радиоволн, вероятно, переносят токи от полюсов планеты к магнитодиску. [61]Интенсивность радиоизлучения Юпитера обычно плавно меняется со временем. Однако на более постепенные изменения накладываются короткие и мощные всплески (S-всплески) излучения, которые могут затмить все другие компоненты. Общая излучаемая мощность компонента DAM составляет около 100 ГВт, в то время как мощность всех других компонентов HOM / KOM составляет около 10 ГВт. Для сравнения, общая мощность радиоизлучения Земли составляет около 0,1 ГВт. [60]

Радиоизлучение Юпитера и его выбросы частиц сильно модулируются его вращением, что делает планету чем-то похожей на пульсар . [62] Эта периодическая модуляция, вероятно, связана с асимметрией в магнитосфере Юпитера, которая вызвана наклоном магнитного момента по отношению к оси вращения, а также высокоширотными магнитными аномалиями . Физика радиоизлучения Юпитера аналогична физике радиопульсаров. Они отличаются только масштабом, да и Юпитер тоже можно считать очень маленьким радиопульсаром . [62] Кроме того, радиоизлучение Юпитера сильно зависит от давления солнечного ветра и, следовательно, от солнечной активности . [60]

В дополнение к относительно длинноволновому излучению Юпитер также испускает синхротронное излучение (также известное как Юпитерианское дециметровое излучение или DIM-излучение) с частотами в диапазоне 0,1–15 ГГц (длина волны от 3 м до 2 см). [63] Эти выбросы происходят от релятивистских электронов, захваченных во внутренних радиационных поясах планеты. Энергия электронов, которые вносят вклад в эмиссию DIM, составляет от 0,1 до 100 МэВ [64], в то время как основной вклад вносят электроны с энергией в диапазоне 1–20 МэВ. [8] Это излучение хорошо изучено и использовалось с начала 1960-х годов для изучения структуры магнитного поля и радиационных поясов планеты. [65]Частицы в радиационных поясах возникают во внешней магнитосфере и адиабатически ускоряются при переносе во внутреннюю магнитосферу. [29] Однако для этого требуется исходная популяция электронов умеренно высоких энергий (>> 1 кэВ), и происхождение этой популяции до конца не изучено.

Магнитосфера Юпитера испускает потоки высокоэнергетических электронов и ионов (энергия до десятков мегаэлектронвольт ), которые перемещаются до орбиты Земли. [66] Эти потоки сильно коллимированы и меняются в зависимости от периода вращения планеты, как радиоизлучение. В этом отношении Юпитер также похож на пульсар. [62]

Взаимодействие с кольцами и лунами [ править ]

Смотрите также: Кольца Юпитера , Ганимедианскую магнитосферу и космическое выветривание

Обширная магнитосфера Юпитера охватывает его кольцевую систему и орбиты всех четырех галилеевых спутников . [67] Обращаясь по орбите около магнитного экватора, эти тела служат источниками и стоками магнитосферной плазмы, в то время как энергичные частицы из магнитосферы изменяют свои поверхности. Частицы разбрызгивают материал с поверхностей и вызывают химические изменения посредством радиолиза . [68] Совместное вращение плазмы с планетой означает, что плазма предпочтительно взаимодействует с задними полушариями лун, вызывая заметную асимметрию полушарий. [69]

Пояса переменной радиации Юпитера

Вблизи Юпитера кольца и маленькие спутники планеты поглощают частицы высокой энергии (энергия выше 10 кэВ) из радиационных поясов. [70] Это создает заметные пробелы в пространственном распределении поясов и влияет на дециметровое синхротронное излучение. Фактически, существование колец Юпитера было впервые предположено на основе данных космического корабля Pioneer 11 , который обнаружил резкое падение количества высокоэнергетических ионов вблизи планеты. [70] Планетарное магнитное поле также сильно влияет на движение частиц субмикрометрового кольца, которые приобретают электрический заряд под действием солнечного ультрафиолетового излучения . Их поведение похоже на поведение совместно вращающихся ионов . [71]Резонансное взаимодействие между совместным вращением и орбитальным движением частиц было использовано для объяснения создания самого внутреннего кольца гало Юпитера (расположенного между 1,4 и 1,71  R Дж ). Это кольцо состоит из субмикрометровых частиц на сильно наклоненных и эксцентрических орбитах. [72] Частицы происходят из главного кольца; однако, когда они дрейфуют к Юпитеру, их орбиты модифицируются сильным резонансом Лоренца 3: 2, расположенным на 1,71  R Дж , что увеличивает их наклоны и эксцентриситеты. [примечание 5] Другой резонанс Лоренца 2: 1 при 1,4 Rj определяет внутреннюю границу кольца гало. [73]

Все галилеевы спутники имеют тонкие атмосферы с поверхностным давлением в диапазоне 0,01–1  нбар , которые, в свою очередь, поддерживают существенные ионосферы с электронной плотностью в диапазоне 1000–10 000 см –3 . [67] Совместно вращающийся поток холодной магнитосферной плазмы частично отклоняется вокруг них токами, индуцированными в их ионосферах, создавая клиновидные структуры, известные как крылья Альфвена. [74] Взаимодействие больших лун с совместно вращающимся потоком подобно взаимодействию солнечного ветра с немагниченными планетами, такими как Венера , хотя скорость совместного вращения обычно дозвуковая [примечание 6](скорости от 74 до 328 км / с), что предотвращает образование носовой ударной волны . [75] Давление совместно вращающейся плазмы непрерывно удаляет газы из атмосфер лун (особенно из атмосферы Ио), и некоторые из этих атомов ионизируются и приводятся во вращение. Этот процесс создает газовые и плазменные торы вблизи орбит лун, наиболее заметным из которых является ионический тор. [67] Фактически, галилеевы спутники (в основном Ио) служат основными источниками плазмы во внутренней и средней магнитосфере Юпитера. Между тем, на энергичные частицы в значительной степени не влияют крылья Альфвена, и они имеют свободный доступ к поверхностям лун (кроме поверхности Ганимеда). [76]

Плазмоторы, созданные Ио и Европой

Ледяные галилеевы спутники Европа , Ганимед и Каллисто создают индуцированные магнитные моменты в ответ на изменения магнитного поля Юпитера. Эти переменные магнитные моменты создают вокруг себя дипольные магнитные поля, которые компенсируют изменения в окружающем поле. [67] Считается, что индукция происходит в подповерхностных слоях соленой воды, которые, вероятно, присутствуют во всех больших ледяных спутниках Юпитера. Эти подземные океаны потенциально могут служить убежищем для жизни, и свидетельство их присутствия было одним из самых важных открытий, сделанных в 1990-х годах с помощью космических кораблей . [77]

Взаимодействие магнитосферы Юпитера с Ганимедом, имеющим собственный магнитный момент, отличается от взаимодействия с немагниченными лунами. [77] Внутреннее магнитное поле Ганимеда вырезает полость внутри магнитосферы Юпитера диаметром примерно два диаметра Ганимеда, создавая мини-магнитосферу внутри магнитосферы Юпитера. Магнитное поле Ганимеда отклоняет одновременно вращающийся поток плазмы вокруг его магнитосферы. Он также защищает экваториальные области Луны, где силовые линии замкнуты, от энергичных частиц. Последний еще может беспрепятственно попадать в полюса Ганимеда, где силовые линии открыты. [78] Некоторые из энергичных частиц захвачены вблизи экватора Ганимеда, создавая мини-радиационные пояса. [79]Энергичные электроны, входящие в его тонкую атмосферу, ответственны за наблюдаемые ганимедианские полярные сияния. [78]

Заряженные частицы оказывают значительное влияние на поверхностные свойства галилеевых спутников. Плазма, исходящая от Ио, уносит ионы серы и натрия дальше от планеты [80], где они имплантируются преимущественно в задние полушария Европы и Ганимеда. [81] На Каллисто, однако, по неизвестным причинам сера сконцентрирована в ведущем полушарии. [82] Плазма также может быть ответственна за затемнение задних полушарий лун (опять же, кроме Каллисто). [69] Энергичные электроны и ионы, поток которых более изотропен, бомбардируют поверхность льда, распыляя атомы и молекулы и вызывая радиолиз воды и других химических соединений.. Энергичные частицы расщепляют воду на кислород и водород , поддерживая тонкую кислородную атмосферу ледяных лун (поскольку водород улетучивается быстрее). Соединения, образующиеся радиолитически на поверхности галилеевых спутников, также включают озон и перекись водорода . [83] Если присутствуют органические вещества или карбонаты , также могут образовываться диоксид углерода , метанол и угольная кислота . В присутствии серы вероятные продукты включают диоксид серы, сероводород и серную кислоту . [83] Окислителиобразуемые радиолизом, такие как кислород и озон, могут задерживаться внутри льда и переноситься вниз в океаны в течение геологических интервалов времени, таким образом, служа возможным источником энергии для жизни. [80]

Открытие [ править ]

Pioneer 10 при условии , что первый на месте и окончательного открытии магнитосферы Юпитера

Первое свидетельство существования магнитного поля Юпитера появилось в 1955 году, когда было открыто декаметровое радиоизлучение или DAM. [84] Поскольку спектр DAM расширился до 40  МГц , астрономы пришли к выводу, что Юпитер должен обладать магнитным полем с максимальной напряженностью более 1 миллитесла (10  гаусс ). [63]

В 1959 году наблюдения в микроволновой части электромагнитного (ЭМ) спектра (0,1–10  ГГц ) привели к открытию юпитерианского дециметрового излучения (ДИМ) и осознанию того, что это синхротронное излучение, испускаемое релятивистскими электронами, захваченными излучением планеты. ремни. [85] Эти синхротронные излучения использовались для оценки количества и энергии электронов вокруг Юпитера и привели к улучшенным оценкам магнитного момента и его наклона. [7]

К 1973 году магнитный момент был известен с точностью до двух раз, тогда как наклон правильно оценивался примерно в 10 °. [18] Модуляция DAM Юпитера Ио (так называемая Io-DAM) была открыта в 1964 году и позволила точно определить период вращения Юпитера . [4] Окончательное открытие магнитного поля Юпитера произошло в декабре 1973 года, когда космический корабль Pioneer 10 пролетел рядом с планетой. [1] [примечание 7]

Исследования после 1970 г. [ править ]

Путь космического корабля Ulysses через магнитосферу Юпитера в 1992 году
Магнитометр орбитального аппарата Галилео

По состоянию на 2009 год в общей сложности восемь космических аппаратов облетели Юпитер, и все они внесли свой вклад в современные знания о магнитосфере Юпитера. Первым космическим зондом, достигшим Юпитера, был « Пионер-10» в декабре 1973 года, который прошел в пределах 2,9  R J [18] от центра планеты. [1] Его близнец Pioneer 11 посетил Юпитер через год, путешествуя по высоко наклонной траектории и приближается к планете так близко , как 1,6  R J . [18]

Pioneer 10 обеспечил наилучшее покрытие внутреннего магнитного поля [6], поскольку оно проходило через внутренние радиационные пояса в пределах 20  R Дж , получая интегрированную дозу 200 000 рад от электронов и 56 000 рад от протонов (для человека, все тело доза 500 рад была бы смертельной). [86] Уровень радиации на Юпитере был в десять раз выше, чем у Пионера.s предсказывали конструкторы, что привело к опасениям, что зонд не выживет; однако с некоторыми незначительными сбоями ему удалось пройти через радиационные пояса, чему в значительной степени способствовало то, что магнитосфера Юпитера в этой точке слегка «качнулась» вверх, удаляясь от космического корабля. Тем не менее, Pioneer 11 сделал беспроигрышное большинство изображений Ио, как излучение было вызван его изображение фото поляриметре получить ряд ложных команд. Последующий и гораздо более технологичный космический корабль « Вояджер» пришлось переработать, чтобы справиться с огромными уровнями радиации. [30]

Путешественники 1 и 2 прибыли к Юпитеру в 1979–1980 годах и прошли почти в его экваториальной плоскости. Voyager 1 , который проходил в пределах 5  R J от центра планеты, [18] был впервые столкнуться плазменный тор Ио. [6] Он получил дозу радиации, в тысячу раз превышающую смертельный уровень для людей, повреждение привело к серьезной деградации некоторых изображений Ио и Ганимеда с высоким разрешением. [87] " Вояджер-2" пролетел в пределах 10  R J [18] и обнаружил токовый слой в экваториальной плоскости. Следующим зондом, который приблизился к Юпитеру, был Ulysses в 1992 году, который исследовал полярную магнитосферу планеты. [6]

Космический аппарат Галилео , который вращался Юпитер с 1995 по 2003 год, при условии полного охвата магнитного поля Юпитера вблизи экваториальной плоскости на расстояниях до 100  R J . Исследуемые области включали хвост магнитосферы, рассветный и сумеречный секторы магнитосферы. [6] Хотя Галилей успешно выжил в суровой радиационной среде Юпитера, он все же испытал несколько технических проблем. В частности, гироскопы космических аппаратов часто показывали повышенные погрешности. Несколько раз возникали электрические дуги между вращающимися и невращающимися частями космического корабля, в результате чего он переходил в безопасный режим., что привело к полной потере данных с 16-й, 18-й и 33-й орбит. Излучение также вызвало фазовые сдвиги в сверхстабильном кварцевом генераторе Galileo . [88]

Когда космический корабль Кассини пролетел мимо Юпитера в 2000 году, он провел согласованные измерения с Галилеем. [6] New Horizons прошла близко к Юпитеру в 2007 году, в ходе которого было проведено уникальное исследование хвоста магнитосферы Юпитера, пролетевшего по своей длине на 2500  R J. [38] В июле 2016 года « Юнона» была выведена на орбиту Юпитера, ее научные цели включают исследование полярной магнитосферы Юпитера. [89] Покрытие магнитосферы Юпитера остается намного хуже, чем магнитное поле Земли. Дальнейшие исследования важны для дальнейшего понимания динамики магнитосферы Юпитера. [6]

В 2003 году НАСА провело концептуальное исследование под названием «Исследование внешних планет человеком» (НАДЕЖДА), касающееся будущего исследования человеком внешней части Солнечной системы . Возможность строительства наземной базы на Каллисто обсуждалась из-за низкого уровня радиации на расстоянии Луны от Юпитера и ее геологической стабильности. Каллисто - единственный из галилеевых спутников Юпитера, для которого возможно исследование человека. Уровни ионизирующего излучения на Ио, Европе и Ганимеде вредны для жизни человека, и адекватные защитные меры еще не разработаны. [90]

Исследование после 2010 г. [ править ]

Данные о волнах, когда Джуно пересекает ударную волну носовой части Юпитера (июнь 2016 г.)
Данные о волнах при входе Юноны в магнитопаузу (июнь 2016 г.)

Миссия Juno New Frontiers к Юпитеру была запущена в 2011 году и прибыла на Юпитер в 2016 году. Она включает в себя набор инструментов, предназначенных для лучшего понимания магнитосферы, в том числе магнитометр на инструменте Juno, а также другие устройства, такие как детектор плазмы и радио. поля, называемые волнами .

Инструмент Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) также должен помочь понять магнитосферу. [91]

Основная цель миссии Juno - исследование полярной магнитосферы Юпитера. Хотя Улисс ненадолго достиг широты ~ 48 градусов, это было на относительно большом расстоянии от Юпитера (~ 8,6 RJ). Следовательно, полярная магнитосфера Юпитера - это в значительной степени неизведанная территория, и, в частности, область аврорального ускорения никогда не посещалась. ...

-  Исследование волн для миссии Juno на Юпитер [92]

Юнона обнаружила планетарное магнитное поле, богатое пространственными вариациями, возможно, из-за относительно большого радиуса динамо. Самым удивительным наблюдением до конца 2017 года было отсутствие ожидаемой магнитной сигнатуры интенсивных продольных токов ( токов Биркеланда ), связанных с главным полярным сиянием. [93]

Примечания [ править ]

  1. ^ Магнитный момент пропорционален произведению силы экваториального поля и куба радиуса Юпитера, который в 11 раз больше, чем у Земли.
  2. ^ Постоянный ток в магнитосфере Юпитера не следует путать с постоянным током, используемым в электрических цепях. Последний - противоположность переменного тока .
  3. ^ Юпитеровая ионосфера является еще одним важным источником протонов. [7]
  4. ^ Не-Io-DAM намного слабее, чем Io-DAM, и является высокочастотным хвостом излучения HOM. [60]
  5. ^ Резонанс Лоренца - это резонанс, который существует между орбитальной скоростью частицы и периодом вращения магнитосферы планеты. Если отношение их угловых частот равно m : n ( рациональное число ), то ученые называют эторезонансом Лоренца m : n . Так, в случае резонанса 3: 2 частица на расстоянии около 1,71  R Дж от Юпитера совершает три оборота вокруг планеты, в то время как магнитное поле планеты делает два оборота. [73]
  6. ^ Технически поток "суббыстрый", то есть более медленный, чем в быстрой магнитозвуковой моде. Течение превышает скорость акустического звука.
  7. ↑ Pioneer 10 нес гелиевый векторный магнитометр , который напрямую измерял магнитное поле Юпитера. Космический аппарат также наблюдал плазму и энергичные частицы. [1]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Смит , 1974
  2. ^ а б в г Хурана , 2004, стр. 3–5
  3. ^ a b Рассел , 1993, стр. 694
  4. ^ Б с Зарка , 2005, стр. 375-377
  5. ↑ Blanc , 2005, стр. 238 (Таблица III)
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s Хурана , 2004, стр. 1–3
  7. ^ Б с д е е г Khurana , 2004, стр. 5-7
  8. ^ a b Болтон , 2002
  9. ^ а б Бхардвадж , 2000, стр. 342
  10. ^ Khurana , 2004, стр. 12-13
  11. ^ a b c d Кивельсон , 2005, стр. 303–313
  12. ^ Коннерни, JEP; Kotsiaros, S .; Оливерсен, RJ; Эспли, младший; Joergensen, JL; Joergensen, PS; Мерайо, JMG; Герцег, М .; Bloxham, J .; Мур, км; Болтон, SJ; Левин, С.М. (26.05.2017). "Новая модель магнитного поля Юпитера с первых девяти орбит Юноны" (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 45 (6): 2590–2596. Bibcode : 2018GeoRL..45.2590C . DOI : 10.1002 / 2018GL077312 .
  13. ^ Коннерни, JEP; Адриани, А .; Allegrini, F .; Bagenal, F .; Болтон, SJ; Bonfond, B .; Коули, SWH; Gerard, J.-C .; Гладстон, штат Джорджия (26 мая 2017 г.). «Магнитосфера Юпитера и полярные сияния, наблюдаемые космическим кораблем Juno во время его первых полярных орбит» . Наука . 356 (6340): 826–832. Bibcode : 2017Sci ... 356..826C . DOI : 10.1126 / science.aam5928 . PMID 28546207 . 
  14. ^ Болтон, SJ; Адриани, А .; Adumitroaie, V .; Allison, M .; Андерсон, Дж .; Атрея, S .; Bloxham, J .; Brown, S .; Коннерни, JEP (26 мая 2017 г.). «Внутренняя часть Юпитера и глубокая атмосфера: начальный полюс проходит с космическим кораблем« Юнона » (PDF) . Наука . 356 (6340): 821–825. Bibcode : 2017Sci ... 356..821B . DOI : 10.1126 / science.aal2108 . PMID 28546206 .  
  15. ^ Agle, округ Колумбия (20 мая 2019). «Юнона НАСА обнаруживает изменения в магнитном поле Юпитера» . Лаборатория реактивного движения . Проверено 4 июня 2019 года .
  16. ^ Мур, км; и другие. (Май 2019). «Изменение во времени внутреннего магнитного поля Юпитера в соответствии с зональной ветровой адвекцией» (PDF) . Природа Астрономия . 3 (8): 730–735. Bibcode : 2019NatAs ... 3..730M . DOI : 10.1038 / s41550-019-0772-5 .
  17. ^ «Юнона НАСА обнаруживает изменения в магнитном поле Юпитера» .
  18. ^ Б с д е е г Russel , 1993, стр. 715-717
  19. ↑ a b c Рассел , 2001, стр. 1015–1016.
  20. ^ a b Krupp , 2004, стр. 15–16
  21. ^ Russel , 1993, стр. 725-727
  22. ^ а б в г Хурана , 2004, стр. 17–18
  23. ^ a b c Krupp , 2004, стр. 3–4
  24. ^ a b c d e f Krupp , 2004, стр. 4–7
  25. ↑ a b c Krupp , 2004, стр. 1–3
  26. ^ Б с д е е Khurana , 2004, стр. 13-16
  27. ^ а б Хурана , 2004, стр. 10–12
  28. Перейти ↑ Russell , 2001, pp. 1024-1025
  29. ^ а б Хурана , 2004, стр. 20–21
  30. ^ Б Wolverton , 2004, стр. 100-157
  31. Перейти ↑ Russell , 2001, pp. 1021–1024
  32. ^ Кивельсон , 2005, стр. 315-316
  33. ^ Blanc , 2005, стр. 250-253
  34. ^ Б с д е Каули , 2001, стр. 1069-76
  35. ^ Б с д е е г Blanc , 2005, стр. 254-261
  36. ^ Б Каули , 2001, стр. 1083-87
  37. ^ Рассел , 2008
  38. ^ а б Крупп , 2007, стр. 216
  39. Перейти ↑ Krupp , 2004, pp. 7–9
  40. ^ a b c d Krupp , 2004, стр. 11–14
  41. ^ Khurana , 2004, стр. 18-19
  42. ^ Рассел , 2001, стр. 1011
  43. ^ a b Николс , 2006, стр. 393–394
  44. Перейти ↑ Krupp , 2004, pp. 18–19
  45. Перейти ↑ Nichols , 2006, pp. 404-405
  46. ^ а б Эльснер , 2005, стр. 419–420
  47. ^ Б Palier , 2001, стр. 1171-73
  48. ^ а б в г Бхардвадж , 2000, стр. 311–316
  49. Перейти ↑ Cowley , 2003, pp. 49–53
  50. ^ Bhardwaj , 2000, стр. 316-319
  51. ^ Bhardwaj , 2000, стр. 306-311
  52. ^ Bhardwaj , 2000, стр. 296
  53. ^ Миллер Эйлуорд и др. 2005 , стр. 335–339.
  54. ^ Bhardwaj , 2000, Таблицы 2 и 5
  55. ^ Кларк , 2002
  56. ^ Blanc , 2005, стр. 277-283
  57. Рианна Редд, Нола Тейлор (5 апреля 2018 г.). "Ученые заметили след призрачного сияния Луны Юпитера Каллисто" . space.com . Проверено 4 июня 2019 года .
  58. ^ Бхаттачарья, Долон; и другие. (3 января 2018 г.). «Доказательства аврорального излучения от следа Каллисто на изображениях HST в УФ-диапазоне» . Журнал геофизических исследований: космическая физика . 123 (1): 364–373. Bibcode : 2018JGRA..123..364B . DOI : 10.1002 / 2017JA024791 .
  59. ^ Palier , 2001, стр. 1170-71
  60. ^ а б в г Зарка , 1998, с. 20,160–168
  61. ^ Зарка , 1998, стр. 20, 173-181
  62. ^ а б в Хилл , 1995
  63. ^ а б Зарка , 2005, стр. 371–375
  64. ^ Сантос-Коста , 2001
  65. ^ Зарка , 2005, стр. 384-385
  66. Перейти ↑ Krupp , 2004, pp. 17–18
  67. ^ a b c d Кивельсон , 2004, стр. 2–4
  68. Перейти ↑ Johnson , 2004, pp. 1-2
  69. ^ a b Джонсон , 2004, стр. 3–5
  70. ^ а б Бернс , 2004, стр. 1–2
  71. Перейти ↑ Burns , 2004, pp. 12–14
  72. Перейти ↑ Burns , 2004, pp. 10–11
  73. ^ a b Бернс , 2004, стр. 17–19
  74. ^ Кивельсон , 2004, стр. 8-10
  75. ^ Кивельсон , 2004, стр. 1-2
  76. ^ Cooper , 2001, стр. 137139
  77. ^ a b Кивельсон , 2004, стр. 10–11
  78. ^ a b Кивельсон , 2004, стр. 16–18
  79. Перейти ↑ Williams , 1998, p. 1
  80. ^ a b Купер , 2001, стр. 154–156.
  81. ↑ Джонсон , 2004, стр. 15–19.
  82. ^ Hibbitts , 2000, стр. 1
  83. ^ a b Джонсон , 2004, стр. 8–13
  84. ↑ Берк и Франклин , 1955 г.
  85. ^ Дрейк , 1959
  86. ↑ Хант, Гарри; и другие. (1981). Юпитер (1-е изд.). Лондон: Рэнд МакНалли. ISBN 978-0-528-81542-3.
  87. ^ Уилсон, Эндрю (1987). Журнал солнечной системы (1-е изд.). Лондон: Джейнс Паблишинг Компани Лимитед. ISBN 978-0-7106-0444-6.
  88. Перейти ↑ Fieseler , 2002
  89. ^ "Цели науки Юноны" . Университет Висконсин-Мэдисон . Архивировано из оригинального 16 октября 2008 года . Проверено 13 октября 2008 года .
  90. ^ Трутмен , 2003
  91. ^ «Юнона НАСА и джедаи: готовы раскрыть тайны Юпитера» . Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. 29 июня 2016 года Архивировано из оригинала 24 марта 2017 года . Проверено 7 февраля 2017 года .
  92. ^ Курт, WS; Киршнер, DL; Господарский, ГБ; Gurnett, DA; Зарка, П .; Ergun, R .; Болтон, С. (2008). "Исследование волн для миссии Juno на Юпитер". Тезисы осеннего собрания AGU . 2008 : SM41B – 1680. Bibcode : 2008AGUFMSM41B1680K .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  93. ^ Коннерни, JEP; Адриани, А; Аллегрини, F; Bagenal, F; Болтон, SJ; Бонфонд, Б; Коули, SWH; Джерард, JC; Гладстон, GR; Гродент, Д; Господарский, Г; Jorgensen, JL; Курт, WS; Левин С.М.; Маук, Б; МакКомас, диджей; Мура, А; Параники, C; Смит, EJ; Торн, РМ; Валек, П; Уэйт, Дж (2017). «Магнитосфера Юпитера и полярные сияния, наблюдаемые космическим кораблем Juno во время его первых полярных орбит» . Наука . 356 (6340): 826–832. Bibcode : 2017Sci ... 356..826C . DOI : 10.1126 / science.aam5928 . PMID 28546207 . 

Цитированные источники [ править ]

  • Bhardwaj, A .; Гладстон, GR (2000). «Авроральные выбросы планет-гигантов» (PDF) . Обзоры геофизики . 38 (3): 295–353. Bibcode : 2000RvGeo..38..295B . DOI : 10.1029 / 1998RG000046 .
  • Blanc, M .; Kallenbach, R .; Еркаев, Н.В. (2005). «Магнитосферы Солнечной системы». Обзоры космической науки . 116 (1–2): 227–298. Bibcode : 2005SSRv..116..227B . DOI : 10.1007 / s11214-005-1958-у .
  • Болтон, SJ; Janssen, M .; и другие. (2002). «Ультрарелятивистские электроны в радиационных поясах Юпитера» . Природа . 415 (6875): 987–991. Bibcode : 2002Natur.415..987B . DOI : 10.1038 / 415987a . PMID  11875557 .
  • Берк, Б.Ф .; Франклин, KL (1955). «Наблюдения за переменным радиоисточником, связанным с планетой Юпитер». Журнал геофизических исследований . 60 (2): 213–217. Bibcode : 1955JGR .... 60..213B . DOI : 10.1029 / JZ060i002p00213 .
  • Бернс, JA; Симонелли, Д.П .; Шоуолтер; Гамильтон; Порко; Throop; Эспозито (2004). "Кольцо-Луна система Юпитера" (PDF) . In Bagenal, F .; и другие. (ред.). Юпитер: планета, спутники и магнитосфера . Издательство Кембриджского университета. п. 241. Bibcode : 2004jpsm.book..241B . ISBN 978-0-521-81808-7.
  • Кларк, JT; Ajello, J .; и другие. (2002). «Ультрафиолетовое излучение от магнитных следов Ио, Ганимеда и Европы на Юпитере» (PDF) . Природа . 415 (6875): 997–1000. Bibcode : 2002Natur.415..997C . DOI : 10.1038 / 415997a . ЛВП : 2027,42 / 62861 . PMID  11875560 .
  • Купер, Дж. Ф.; Джонсон, RE; и другие. (2001). «Энергичное ионное и электронное облучение ледяных спутников Галилеи» (PDF) . Икар . 139 (1): 133–159. Bibcode : 2001Icar..149..133C . DOI : 10.1006 / icar.2000.6498 . Архивировано из оригинального (PDF) 25 февраля 2009 года.
  • Коули, SWH; Банс, EJ (2001). "Происхождение главного овала полярных сияний в связанной магнитосферно-ионосферной системе Юпитера". Планетарная и космическая наука . 49 (10–11): 1067–66. Bibcode : 2001P & SS ... 49.1067C . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (00) 00167-7 .
  • Коули, SWH; Банс, EJ (2003). «Модуляция токов средней магнитосферы Юпитера и авроральные высыпания с помощью сжатия и расширения магнитосферы, вызванного солнечным ветром: начальный отклик и установившееся состояние». Планетарная и космическая наука . 51 (1): 31–56. Bibcode : 2003P & SS ... 51 ... 31С . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (02) 00130-7 .
  • Дрейк, ФО; Хватум, С. (1959). «Нетепловое микроволновое излучение Юпитера» . Астрономический журнал . 64 : 329. Bibcode : 1959AJ ..... 64S.329D . DOI : 10.1086 / 108047 .
  • Эльснер, РФ; Ramsey, BD; и другие. (2005). «Рентгеновские исследования магнитосферных взаимодействий с авроральными зонами Юпитера, галилеевыми спутниками и плазменным тором Ио» (PDF) . Икар . 178 (2): 417–428. Bibcode : 2005Icar..178..417E . DOI : 10.1016 / j.icarus.2005.06.006 .
  • Физелер, PD; Ardalan, SM; и другие. (2002). «Радиационные воздействия на системы космических аппаратов Галилео на Юпитере» (PDF) . IEEE Transactions по ядерной науке . 49 (6): 2739–58. Bibcode : 2002ITNS ... 49.2739F . DOI : 10.1109 / TNS.2002.805386 . Архивировано из оригинального (PDF) 19 июля 2011 года.
  • Hill, TW; Десслер, AJ (1995). «Космическая физика и астрономия сходятся в исследовании Магнитосферы Юпитера» . Земля в космосе . 8 (32): 6. Bibcode : 1995EOSTr..76..313H . DOI : 10.1029 / 95EO00190 . Архивировано из оригинала на 1997-05-01.
  • Хиббитс, Калифорния; МакКорд, ТБ; Хансен, ТБ (2000). «Распределение CO 2 и SO 2 на поверхности Каллисто» . Журнал геофизических исследований . 105 (E9): 22, 541–557. Bibcode : 2000JGR ... 10522541H . DOI : 10.1029 / 1999JE001101 .
  • Джонсон, RE; Карлсон, Р.В.; и другие. (2004). «Радиационные эффекты на поверхности галилеевых спутников» (PDF) . In Bagenal, F .; и другие. (ред.). Юпитер: планета, спутники и магнитосфера . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-81808-7. Архивировано из оригинального (PDF) 30 апреля 2016 года . Проверено 31 марта 2009 .
  • Хурана, KK; Кивельсон, MG; и другие. (2004). «Конфигурация магнитосферы Юпитера» (PDF) . In Bagenal, F .; Даулинг, Т. Э .; Маккиннон, WB (ред.). Юпитер: планета, спутники и магнитосфера . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-81808-7.
  • Кивельсон, MG (2005). «Современные системы юпитерианской магнитосферы и ионосферы и прогнозы для Сатурна» (PDF) . Обзоры космической науки . 116 (1–2): 299–318. Bibcode : 2005SSRv..116..299K . DOI : 10.1007 / s11214-005-1959-х .
  • Кивельсон, MG; Bagenal, F .; и другие. (2004). «Магнитосферные взаимодействия со спутниками» (PDF) . In Bagenal, F .; Даулинг, Т. Э .; Маккиннон, WB (ред.). Юпитер: планета, спутники и магнитосфера . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-81808-7.
  • Krupp, N .; Василюнас ВМ; и другие. (2004). "Динамика магнитосферы Юпитера" (PDF) . In Bagenal, F .; и другие. (ред.). Юпитер: планета, спутники и магнитосфера . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-81808-7.
  • Крупп, Н. (2007). «Новые сюрпризы в самой большой магнитосфере нашей Солнечной системы» (PDF) . Наука . 318 (5848): 216–217. Bibcode : 2007Sci ... 318..216K . DOI : 10.1126 / science.1150448 . PMID  17932281 .
  • Миллер, Стив; Эйлуорд, Алан; Миллуорд, Джордж (январь 2005 г.). "Ионосферы и термосферы гигантских планет: важность ионно-нейтрального взаимодействия". Обзоры космической науки . 116 (1–2): 319–343. Bibcode : 2005SSRv..116..319M . DOI : 10.1007 / s11214-005-1960-4 .
  • Николс, JD; Коули, SWH; МакКомас, ди-джей (2006). «Оценка скорости пересоединения магнитопаузы для магнитосферы Юпитера на основе межпланетных измерений на ~ 5 а.е.» (PDF) . Annales Geophysicae . 24 (1): 393–406. Bibcode : 2006AnGeo..24..393N . DOI : 10,5194 / angeo-24-393-2006 .
  • Palier, L .; Пранже, Рене (2001). «Подробнее о структуре полярных сияний на высоких широтах Юпитера». Планетарная и космическая наука . 49 (10–11): 1159–73. Bibcode : 2001P & SS ... 49.1159P . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (01) 00023-X .
  • Рассел, CT (1993). «Планетарные магнитосферы» (PDF) . Отчеты о достижениях физики . 56 (6): 687–732. Bibcode : 1993RPPh ... 56..687R . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 56/6/001 .
  • Рассел, Коннектикут (2001). «Динамика планетных магнитосфер». Планетарная и космическая наука . 49 (10–11): 1005–1030. Bibcode : 2001P & SS ... 49.1005R . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (01) 00017-4 .
  • Рассел, Коннектикут; Хурана, KK; Арридж, CS; Догерти, МК (2008). «Магнитосферы Юпитера и Сатурна и их уроки для Земли» (PDF) . Успехи в космических исследованиях . 41 (8): 1310–18. Bibcode : 2008AdSpR..41.1310R . DOI : 10.1016 / j.asr.2007.07.037 . Архивировано из оригинального (PDF) 15 февраля 2012 года . Проверено 25 марта 2009 .
  • Сантос-Коста, Д .; Бурдари, С.А. (2001). «Моделирование внутреннего радиационного пояса электронов Юпитера, включая неэкваториальные частицы». Планетарная и космическая наука . 49 (3–4): 303–312. Bibcode : 2001P & SS ... 49..303S . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (00) 00151-3 .
  • Смит, EJ; Дэвис, Л. младший; и другие. (1974). «Магнитное поле планеты и магнитосфера Юпитера: Пионер 10». Журнал геофизических исследований . 79 (25): 3501–13. Bibcode : 1974JGR .... 79.3501S . DOI : 10.1029 / JA079i025p03501 .
  • Траутман, Пенсильвания; Bethke, K .; и другие. (28 января 2003 г.). «Революционные концепции исследования внешних планет человеком (НАДЕЖДА)». Материалы конференции AIP . 654 : 821–828. Bibcode : 2003AIPC..654..821T . DOI : 10.1063 / 1.1541373 . ЛВП : 2060/20030063128 .
  • Уильямс, диджей; Маук, Б .; Макинтайр, RW (1998). «Свойства магнитосферы Ганимеда, выявленные наблюдениями за энергичными частицами». Журнал геофизических исследований . 103 (A8): 17, 523–534. Bibcode : 1998JGR ... 10317523W . DOI : 10.1029 / 98JA01370 .
  • Волвертон, М. (2004). Глубины космоса . Джозеф Генри Пресс. ISBN 978-0-309-09050-6.
  • Зарка, П .; Курт, WS (1998). «Авроральное радиоизлучение на внешних планетах: наблюдения и теория» . Журнал геофизических исследований . 103 (E9): 20, 159–194. Bibcode : 1998JGR ... 10320159Z . DOI : 10.1029 / 98JE01323 .
  • Зарка, П .; Курт, WS (2005). «Излучение радиоволн от внешних планет до Кассини». Обзоры космической науки . 116 (1–2): 371–397. Bibcode : 2005SSRv..116..371Z . DOI : 10.1007 / s11214-005-1962-2 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Карр, Томас Д .; Гулкис, Самуэль (1969). «Магнитосфера Юпитера». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 7 (1): 577–618. Bibcode : 1969ARA & A ... 7..577C . DOI : 10.1146 / annurev.aa.07.090169.003045 .
  • Эдвардс, TM; Bunce, EJ; Коули, SWH (2001). «Заметка о векторном потенциале модели экваториального токового слоя в магнитосфере Юпитера Коннерни и др.». Планетарная и космическая наука . 49 (10–11): 1115–23. Bibcode : 2001P & SS ... 49.1115E . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (00) 00164-1 .
  • Гладстон, GR; Уэйт, JH; Гродент, Д. (2002). "Пульсирующая горячая точка аврорального рентгеновского излучения на Юпитере" (PDF) . Природа . 415 (6875): 1000–03. Bibcode : 2002Natur.415.1000G . DOI : 10.1038 / 4151000a . PMID  11875561 .
  • Кивельсон, Маргарет Дж .; Хурана, Кришан К .; Уокер, Раймонд Дж. (2002). «Структура поперечного магнитного поля в сумеречной магнитосфере Юпитера: последствия для обратных токов» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 107 (A7): 1116. Bibcode : 2002JGRA..107.1116K . CiteSeerX  10.1.1.424.7769 . DOI : 10.1029 / 2001JA000251 .
  • Кивельсон, MG (2005). «Перенос и ускорение плазмы в магнитосфере Земли и Юпитера и ожидания Сатурна» (PDF) . Успехи в космических исследованиях . 36 (11): 2077–89. Bibcode : 2005AdSpR..36.2077K . CiteSeerX  10.1.1.486.8721 . DOI : 10.1016 / j.asr.2005.05.104 .
  • Кивельсон, Маргарет Дж .; Саутвуд, Дэвид Дж. (2003). «Первое свидетельство контроля ММП над местоположениями границ юпитерианской магнитосферы: сравнение измерений магнитного поля Кассини и Галилео» (PDF) . Планетарная и космическая наука . 51 (A7): 891–98. Bibcode : 2003P & SS ... 51..891K . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (03) 00075-8 .
  • МакКомас, диджей; Allegrini, F .; Bagenal, F .; и другие. (2007). «Разнообразные плазменные популяции и структуры в хвосте магнитосферы Юпитера». Наука . 318 (5848): 217–20. Bibcode : 2007Sci ... 318..217M . DOI : 10.1126 / science.1147393 . PMID  17932282 .
  • Maclennan, GG; Maclennan, LJ; Лагг, Андреас (2001). «Содержание тяжелых ионов в горячей плазме во внутренней магнитосфере Юпитера (<10 Rj)». Планетарная и космическая наука . 49 (3–4): 275–82. Bibcode : 2001P & SS ... 49..275M . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (00) 00148-3 .
  • Рассел, Коннектикут; Yu, ZJ; Кивельсон, MG (2001). «Период вращения Юпитера» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 28 (10): 1911–12. Bibcode : 2001GeoRL..28.1911R . DOI : 10.1029 / 2001GL012917 .
  • Зарка, Филипп; Кейннек, Жюльен; Crary, Фрэнк Дж. (2001). «Низкочастотный предел радиоизлучения Юпитера и влияние на расположение источников и плазменный след Ио». Планетарная и космическая наука . 49 (10–11): 1137–49. Bibcode : 2001P & SS ... 49.1137Z . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (01) 00021-6 .