Такое случается каждый год. Но это не точно
Летом этого года небо украшают две яркие планеты — Юпитер и Сатурн. Они будут украшать его и осенью — уже медленно расходясь. А ведь в прошлом году они были неразлучны — даже был момент, когда для глаза Юпитер и Сатурн слились в одно светило.
Юпитер, как ему и положено, потом вырвался вперед — это самая быстрая планета… из медленных… а точнее — из планет-гигантов. Самая крупная, и самая яркая. Отставший, на созвездие Сатурн многие любители (не слишком хорошо ориентирующиеся среди звезд) уже потеряли из виду. Но виной тому еще несколько причин — светлые ночи июня и июля, высокий уровень светового загрязнения в городах, небольшая высота над горизонтом обеих планет, хотя Юпитер все-таки чуть выше.
20 августа 2021 года Юпитер вступает в противостояние с Солнцем, и это будет лучшее время для его наблюдений. Но и ближайшие к противостоянию ночи практически не хуже.
Напомню, что такое противостояние
Юпитер — внешняя планета. Её орбита существенно превосходит по диаметру орбиту Земли. Эта планета более чем в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля. А расстояние от Земли до Юпитера ежегодно меняется. Он бывает ближе, или дальше.
Конечно, люди думают, что наблюдать планету удобнее, когда она ближе. В отношении Юпитера — так и есть. Но это так не всегда. Например для внутренних планет (Меркурий и Венера) самая близкая к земле позиция для наблюдений неудобна, так как планета находится в направлении Солнца.
Но в отношении Юпитера все ровно наоборот, и когда он ближе всего к Земле, то он занимает на небе положение противоположное Солнцу — противостоит ему. Отсюда и название такой планетной конфигурации — “Противостояние”.
Одного правильного рисунка бывает более чем достаточно, чтобы понять ситуацию без излишних многословий.
На картинке можно видеть, что во время противостояния земля и Юпитер расположены на одной прямой по одну сторону от Солнца. И, действительно, дистанция между планетами кратчайшая.
Но противостояние противостоянию рознь. Мы же знаем, что бывают великие противостояния Марса. А как насчет этого у Юпитера? Все ли его противостояния одинаковы?
Говорить о великих противостояниях Юпитера стали относительно недавно. Наверное великого в нашей жизни остается все меньше, и мы подтягиваем его с небес. и Примерно лет 12 назад кто-то обратил внимание, что в одни годы Юпитер в противостоянии разгорается до -2,5 звездной величины (помните, звезды бывают первой звездной величины, а те, что нулевой — еще ярче… а отрицательная величина у самых ярких светил). Но бывают особенные противостояния, когда Юпитер достигает почти -3-й звездной величины, и его видимый диаметр достигает почти одной угловой минуты дуги.
По аналогии с Великими противостояниями Марса особенные противостояния Юпитера тоже стали называть Великими.
В реальности, разница в расстоянии до Юпитера в процентном отношении от противостояния к противостоянию меняется не так сильно, как это бывает в случае с Марсом. Напомню, что для красной планеты дистанция в оппозиции лежит в пределах от 55 до 102 миллионов километров — разница почти в 2 раза. Для Юпитера аналогичный по смыслу разброс заключен в пределах от 590 до 665 — это чуть больше 10%. Соответственно меняются от противостояния к противостоянию и визуальные характеристики величайшей из планет.
Блеск: от -2,45m до -2,95m
Экваториальный диаметр: от 44” до 50” (секунд дуги).
Но планеты все-таки достаточно далекие объекты и при их наблюдении каждая угловая секунда плюс к видимому размеру на вес золота. Поэтому, конечно во время Великий противостояний Юпитера к планете приковано больше внимания, чем во все остальное время, если не случается чего-то из ряда вон… а оно случается.
В первой степени приближения, противостояния Юпитера случаются каждый год. Но каждое следующее — на месяц позже. Если в этом году противостояние в августе, то в следующем — в сентябре. И может случиться так (и случается), что какой-то год остается без противостояния — 2013 и 2025, например.
Великие противостояния Юпитера случаются один раз в 12 лет. Но тоже — с некоторым смещением.
Противостояние этого года не Великое. зато в следующем году будет как раз Великое противостояние. Но тут важно понимать, что противостояния предшествующее великому и следующее за ним по сути мало от великого отличаются.
Вот, сравните.
Максимальный блеск, и видимый экваториальный диаметр, которых достигнет Юпитер 20 августа составят: -2,9m и 49” соответственно — почти то же самое, что через год. И единственное, чем существенно удобнее будет следующей противостояние, так это высотой Юпитера над горизонтом в наших широтах. В этом году он низковат.
Но все равно в августе-сентябре этого года Юпитер очень ярок и крупен на вид. Этим грех не воспользоваться.
А что можно увидеть в бюджетную оптику на Юпитере и поблизости от него?
Прежде всего это четыре крупнейших спутника планеты. Они видны уже в 6-кратный бинокль, хотя лучше выбрать инструмент посильнее, ведь даже Галилео Галилею далось это открытие в телескоп с увеличением 34 крата.
Примечательно, что визуальное положение Галилеевых спутников постоянно меняется. Иногда это становится заметным буквально через несколько минут наблюдений, когда спутник появляется из-за Юпитера, прячется за него, или два спутника кажутся столь близко, что даже сливаются в один объект, но через несколько минут уже разбегаются, и видны порознь вполне отчетливо.
В системе спутников Юпитера регулярно случаются несколько классов явлений. Вот список основных:
- прохождение спутника по диску Юпитера (вступление и уход)
- прохождение тени спутника по диску Юпитера (вступление и уход)
- покрытие спутника Юпитером/появление спутника из-за Юпитера
- затмение спутника тенью Юпитера (начало и конец)
Кроме этого внутри каждой последовательности существуют промежуточные фазы явлений, ведь (к примеру) вступление тени спутника на видимый диск планеты — процесс протяженный.
Случаются затмения и покрытия спутников друг другом, а также так называемые “исчезновения спутников”, когда в небольшой телескоп рядом с Юпитером вообще ничего похожего на спутники не видно, будто их и нет вовсе.
Еще Галилей предложил определять точное время по явлением в системе Юпитера и его спутников.
Для чего это нужно, спросите Вы? Разве просто звезд для этого недостаточно?
Действительно, уже за много столетий до Галилей существовала технология определения времени по Солнцу и звездам. Однако, то и другое годилось в случае, если наблюдатель точно знал свое положение.
А если корабль попал в шторм, корабельный хронометр промок и остановился… Как определить координаты судна? Нужно знать точное время. И вот тут помогут (и помогали не раз) спутники Юпитера — глядя на их хоровод в морскую трубу, нетрудно заметить одно из явлений в системе (каждые сутки случается одно или несколько), и по ним поставить вновь корабельный хронометр на нужное время. А в полдень по разнице моментов верхней кульминации Солнца и показаний хронометра капитан довольно точно узнает долготу. А чтобы определить широту нужно только высота полярной звезды или точки в созвездии Октанта, на которую указывает Южный Крест.
Правда очень скоро в этом способе определения морских координат возникла неувязочка. Пока Юпитер близок к противостоянию таблицы с предвычисленными моментами явлений в системе спутников Юпитера хорошо совпадали с реальностью. Но когда Юпитер оказывался вблизи соединения с Солнцем, ошибка могла составлять в 15 минут. А это уже давало значительную погрешность при определении координат. Да и вообще, как такое допустимо в науке астрономии, где должно быть все очень точно!
Разобрался с проблемой в 1676-м году Олаф Рёмер — датский астроном, работавший в Парижской обсерватории. Рёмер предположил, что раз явления обнаруживаются позже когда Юпитер находится от Земли дальше, значит это дополнительное расстояние и вносит задержку — свету требуется больше времени, чтобы донести информацию о событии в системе Юпитера, когда оный расположен за Солнцем, в сравнении с тем, когда Юпитер находится в противостоянии.
Это было очень прозорливое объяснение. Олаф Рёмер стал человеком, впервые измерившим скорость света. До этого считалось, что свет настолько быстр, что распространяется — если даже не мгновенно через всё мироздание, то — настолько стремительно, что человек никогда не сможет измерить его скорость.
Одним “Никогда” стало меньше.
А вот спутников у Юпитера очень долгое время не прибавлялось.
Пятый спутник — Амальтея — был открыт только в 1892-м году — почти через три столетия после Галилея. Он оказался совсем небольшим — пару сотен километров в поперечнике, причем совсем не шарообразной формы. И теперь уже совершенно ясно, что ничего сравнимого с галилеевыми спутниками у Юпитера больше нет — это при том, что число известных спутников газового гиганта стремится к сотне. Вся его прочая свита — мелкие каменюги неправильной формы — захваченные астероиды или обломки чего-то, что когда-то столкнулось и рассыпалось в его окрестностях, а может было разорвано приливными возмущениями. Не зря же у Юпитера есть кольца…
Кольца Юпитера мы не увидим ни в какой телескоп.
Впрочем, стоит упомянуть, что задолго до полета “Вояджера 1” существование Юпитерианских колец предсказал советский астроном Сергей Константинович Всехсвятский. Никто сейчас не может точно сказать, что было главным в предсказаниях Всехсвятского — особый дар наблюдателя, прозорливость теоретика, способного подсознательно анализировать накопленные наукой данные, или же особое шестое чувство, которое позволяло ему делать сенсационные предположения не имея ни наблюдательной, ни теоретической опоры. Но предсказания Всехсвятского очень часто сбывались.
Кольца у Юпитера, увы, оказались очень слабые. Даже два самых первых зонда — Пионер-10 и Пионер-11, посетивших окрестности этой планеты, никаких колец не обнаружили, а Вояджер-1 сумел сфотографировать их исключительно в контровом свете, когда Юпитер затмил собой Солнце.
Зато у Юпитер есть еще кое-что, что сопровождает его и повинуется ему так же беспрекословно, как спутники и кольца — это по меньшей мере три семейства астероидов — очень многочисленных: Греки, Троянцы и Хильды.
Каждое из семейств насчитывает тысячи объектов.
С Греками и Троянцами все более или менее просто. По сути это два облака по несколько тысяч малых планет, расположенных в точках лагранжа L4 и L5 системы Солнце-Юпитер. То есть, семейство Греков движется по орбите Юпитера опережая его на 60 градусов, а Троянцы на столько же отстают. Когда эти объекты только начали открываться, им давали имена греческих или троянских героев из поэмы Гомера “Илиада”. Но судя по всему, список военнослужащих античной Эллады давно кончился, а астероиды эти все открывают и открывают.
Кстати, аналогичные небесные тела обнаружены и на орбитах Земли, Марса, Сатурна, Урана и Нептуна — с той же функциональной зависимостью. Венере полноценного троянского астероида не досталось — он вроде бы у неё есть, но периодически от нее сбегает. А у Меркурия и подавно ничего такого пока не открыто.
С семейством Хильды несколько сложнее. Они не привязаны жестко к каким-то опорным точкам, но перепрыгивают из точки L3 в L5, а затем в L4, и снова в L3 — замедляясь вблизи этих точек, и значительно ускоряясь на перелетных этапах.
Всему виной, конечно, сильная гравитация Юпитера, которая не позволяет этим астероидам жить своей независимой жизнью.
Юпитер повелевает самым большим семейством комет. В это семейство входят 172 короткопериодические кометы, афелий орбит которых ограничен орбитой Юпитера, либо период обращения не превышает 20 лет. Все они в прошлом имели тесное сближение с крупнейшей планетой Солнечной системы, что отразилось на эволюции кометной орбиты, и не дало вернуться обратно в облако Оорта, откуда прилетают к нам — в околосолнечное пространство — новые кометы — глыбы водяного льда с вмороженными в лед камешками и пылью.
За последние годы Юпитер поглотил по меньшей мере три кометы. Наверняка за всю его историю число канувших в его недрах небесных тел исчисляется миллионами.
Чем еще удивил Юпитер астрономов во время самых первых наблюдений в телескоп?
Юпитер демонстрирует самую большую в солнечной системе сплюснутость с полюсов. Это следствие быстрого вращения планеты. Юпитерианские сутки длятся менее 10 часов. Нет в Солнечной системе более ни одной планеты, которая успевала бы обернуться вокруг оси быстрее 10 часов. Но тут стоит отметить, что Юпитер не весь такой быстрый, а только его экваториальная зона, где сутки длятся 9 часов 50 минут. Средние широты делают суточный оборот уже за 9 часов 55 минут. А полярные области уложиться в 10 часов не успевают.
Говоря о суточном вращении планеты, астрономы имеют в виду видимый в телескоп верхний слой атмосферы. По сути речь идет о вращении облачного слоя. Что там происходит в глубине, и быть может там совсем другие сутки — это доподлинно неизвестно. Кстати говоря, верхний слой облаков Венеры делает оборот вокруг планеты всего за 4 земных дня, а твердая часть Венеры вращается вокруг оси очень медленно — один оборот за 243 земных суток.
С Юпитером такого большого разброса между более или менее глубокими слоями атмосферы по скорости вращения быть не может. Об этом как раз свидетельствует полярное сжатие — которое составляет 6,5%. И это говорит, что фактически вся масса планеты вращается вокруг оси довольно быстро.
Ну, а определяют период обращения вокруг оси у Юпитера астрономы по характерным и устойчивым образованиям в атмосфере.
Первое такое образование было открыто еще в эпоху Галилея и является самым масштабным атмосферным циклоном в Солнечной системе, который не прекращается на протяжении 4-х столетий. Однако его размеры за последние 100 лет сократились вдвое (хотя оно и сейчас в несколько раз больше Земли). И кто знает, быть может мы — последнее поколение людей, которые могли видеть Большое Красное Пятно. Этот вихрь дрейфует по южному полушарию планеты поглощая другие смерчи и торнадо, и является одной из ключевых точек для отсчета планетарной долготы на Юпитере. Как будут определять планетологи физические координаты юпитерианских объектов после исчезновения Большого Красного Пятна — это не очень понятно. Ведь все прочие атмосферные образования на Юпитере еще менее стабильны и уже совсем короткоживущие.
Даже в самый небольшой телескоп на Юпитере видны облачные полосы — южный и северный экваториальные пояса. В более крупный телескоп к ним добавляются еще два более тонких пояса, а в достаточно сильный инструмент таких атмосферных поясов можно насчитать много.
Не так давно Южный экваториальный пояс, который стабильно наблюдался еще Гюйгенсом и Кассини, внезапно взял и исчез. Причем, обнаружил пропажу любитель астрономии Энтони Уэсли, чье сообщение спровоцировало срочный разворот телескопа имени Хаббла в сторону газового гиганта. И Юпитер был вновь тщательно обследован самым зорким орбитальным оком землян.
Процессы, которые происходят в атмосфере Юпитера, можно сравнить с «кипением»… ладно — с «крио-кипением», ведь температуры на Юпитере — в видимой его части — довольно низкие. Но жизнь его буквально бурлит, что и видно на фотографиях, сделанных с борта беспилотных исследовательских станций.
Из чего все это состоит?
Основной химический элемент на Юпитере — водород. Его здесь до 90%. Остальное — гелий и прочие представители периодической таблицы Менделеева, которых здесь существенно меньше 1%.
Верхний слой атмосферы весьма прохладен — около -150 градусов. Но с погружением в глубину его облачных недр температура растет. И в центре планеты, где по некоторым предположениям может находится даже каменное ядро, планета раскалена, как поверхность Солнца. Но даже в верхних слоях атмосферы Юпитер заметно теплее, чем этого можно было бы ожидать. Впервые такое несоответствие было обнаружено еще “Пионерами” — Юпитер излучает в пространство в 2 раза больше энергии, чем получает от Солнца. И какое-то время в тренде была гипотеза о том, что Юпитер может вспыхнуть звездой, если в его ядре все-таки запустятся термоядерные реакции.
Конечно, звездой Юпитеру не быть. По современным критериям для устойчивого поддержания термоядерных реакций ему надо иметь массу раз 20 большую, чем та, которую он имеет сейчас. Разумеется за счет падающих на него комет и астероидов он столько никогда не наберет, а больше взять этого ему негде, даже если он сумеет поглотить все планеты Солнечной системы.
Но стоит отметить позицию Юпитера, занимаемую в соотношении масс: он в 300 раз массивнее Земли, и в 1000 раз “легче” Солнца, при этом он массивнее всех остальных планет Солнечной системы в 2,5 раза.
А по диаметру он точно посередине между Землей и Солнцем — в 10 раз крупнее одного, и в 10 раз мельче другого. Вот тут — красиво.
Последние годы некоторые спутники Юпитера подозреваются в наличии на них жизни. Прежде всего это Ио и Европа — на одном есть термальные зоны вблизи непрерывно действующих вулканов, а на другом — глубоководный океан под толстым панцирем льда. Но и в атмосфере самого Юпитера тоже рассматривается возможность особых форм жизни, в связи с чем разрабатываются проекты плавающих среди юпитерианских облаков исследовательских дирижаблей — вдруг в этих криомирах процветает криожизнь.
Разумеется, готовятся и более реалистичные экспедиции к спутникам, подразумевающие посадку и непосредственное исследование образцов. Думаю, мы застанем воплощение этих смелых проектов.
Ну, а прямо сейчас в системе Юпитера кружит космическая станция Джуно (Юнона). Предполагалось, что в 2021 году она завершит свою миссию. Но аппарат вполне исправен и может продержаться еще несколько лет. Во всяком случае его работа продлена до 2025 года, а там может и дальше.
В темные ночи августа 2021 года Юпитер сияет на границе созвездий Водолея и Козерога. Он движется попятно (астролог сказал бы — ретроградно). Во время противостояний все планеты движутся попятно, описывая петли.
В следующие две ночи после противостояния (21/22 и 22/23 августа) рядом с Юпитером будет находиться полная Луна. Она и далее будет навещать его — примерно раз в месяц.
До середины октября Юпитер сохраняет попятное движение и медленно сближается с Сатурном, который все это время будет находиться неподалеку — в том же созвездии Козерога. Но затем Юпитер возобновит прямое движение, устремившись в сторону созвездия Водолея, войти в которое ему удастся лишь в середине декабря.
Успешных всем наблюдений!
Музыкальное приложение
Одно из моих музыкальных сочинений посвящено Юпитеру.
Трек «Во власти Юпитера», в котором иллюстрируется предполагаемый в годы написания этой музыки, полет автоматической станции Джуно, входит в альбом «Музыка Небесных Сфер — часть 6 — история упавшей звезды», который есть на нашем сайте — его можно полностью прослушать и приобрести в цифровом виде (файлы) или заказать CD. Ссылка ниже:
альбом «Музыка Небесных Сфер — часть 6 — история упавшей звезды» • Композитор Андрей Климковский
