Книга: Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Спутники Юпитера

«Сперва я принял их за неподвижные звезды, — пишет Галилей в «Звездном вестнике». — Однако они привлекли мое внимание тем, что лежали на прямой линии, параллельно эклиптике, и сверкали ярче, чем иные звезды. Две из них были к востоку от Юпитера, одна — к западу. Однако, когда я на следующий день взглянул на них, я обнаружил, что они сгруппировались по-другому…». Открытые Галилеем в январе 1610 г., спутники Юпитера привлекли не только его внимание: в том же году их независимо открыл немецкий астроном Симон Марий (1573—1624) и предложил назвать их именами из древнегреческих мифов. Ио — возлюбленная Юпитера/Зевса, которую, спасая от гнева своей жены Геры, он превратил в белоснежную телку. А нимфу Каллисто Зевс по той же причине превратил в медведицу, а позже поместил на небо в виде Большой Медведицы. Прекрасную финикянку Европу Зевс похитил, приняв облик могучего быка. Юноша Ганимед прислуживал Громовержцу на пирах. А все вместе эти четыре ярких спутника Юпитера обычно называют «галилеевыми» в честь первооткрывателя.

Люди с острым зрением при отличных условиях наблюдения замечают галилеевы спутники без оптических приборов в виде «отростков» Юпитера, напоминающих поля шляпы. А бинокль дает каждому возможность увидеть их. Вооружившись небольшим телескопом типа «Мицар», можно наблюдать явления в системе Юпитера: то спутники входят в тень планеты, то тень от спутника падает на диск Юпитера, то спутники проходят на фоне диска планеты. Наблюдать эти события очень интересно! Моменты наступления этих явлений вычислены заранее и опубликованы в Астрономическом календаре на текущий год. Иногда в системе Юпитера происходят еще более захватывающие события, которые называют взаимными явлениями в системе спутников. Это когда тень от одного спутника падает на другой спутник, или наблюдается покрытие одного спутника другим. Точно фиксировать моменты наступления этих событий важно для улучшения теории движения спутников Юпитера. Здесь даже любительские наблюдения могут быть полезны для науки.

Размеры галилеевых спутников столь велики, что уже в телескоп с 200-кратным увеличением можно заметить их диски. Каждый из них крупнее и массивнее маленькой планеты Плутон, три превосходят Луну, а самый крупный — Ганимед — даже превосходит (размером, но не массой) настоящую планету Меркурий. Исследования с Земли дали мало информации о системе Юпитера: издалека все спутники казались похожими друг на друга. Но пролеты вблизи Юпитера американских зондов «Вояджер-1 и -2» (1979 г.) открыли удивительный мир галилеевых спутников, каждый из которых оказался оригинальной и ни на что не похожей маленькой планетой. Однако их систематическое исследование началось лишь с декабря 1995 г., когда в систему Юпитера прибыл его первый искусственный спутник «Галилео». Он передал подробные изображения поверхности галилеевых спутников, на которых различимы детали размером в несколько метров. Изучение этих снимков открыло новую главу в планетологии.

Взаимное влияние галилеевых спутников друг на друга и на пролетающие мимо них аппараты позволило определить массы спутников и вычислить их среднюю плотность. Оказалось, что плотность спутников уменьшается по мере удаления от Юпитера: плотность Ио составляет 3,6 г/см³; Европы — 3,0; Ганимеда — 1,9 и Каллисто — 1,8. Как известно, средняя плотность планет также уменьшается с удалением от Солнца. Это наводит на мысль, что система спутников Юпитера представляет миниатюрную копию Солнечной системы. Вероятно, процессы их формирования были в чем-то сходны. Поскольку других аналогов Солнечной системы мы пока не знаем или, во всяком случае, не можем изучать так детально, как систему Юпитера, планетологи исследуют ее с большим энтузиазмом.

Различие в плотностях спутников свидетельствует о различной доле льда в их недрах. У Ганимеда и Каллисто доля водяного льда не менее 50% по массе. Немало воды и на Европе: вся ее поверхность покрыта толстым слоем льда. А вот на поверхности Ио воды не обнаружено совсем. Таким образом, чем ближе спутник к Юпитеру, тем больше в его составе тугоплавких и меньше летучих элементов. Планетологи объясняют эту закономерность тем, что молодой Юпитер был весьма горяч. Как маленькое солнышко он разогрел окрестности и лишил ближайшие спутники летучих элементов.