книги из ГПНТБ / Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной

Дородную» модель невозможно; остается без объ­ яснения и то, почему в условиях металлического водорода аммиак и метан находятся не в твердом состоянии, а в виде газов. Странной то, что глубин­ ные газы планет земной группы: метан, аммиак, формирующие планетные атмосферы, выполняют ту же роль и на «водородном» Юпитере.

Внешний облик Юпитера находится в полном соответствии с его массой. Имеются признаки то­ го, что это гигантское космическое тело «живет» бурной жизнью; оно обладает внутренней активно-

Таблица 6

Показатели Юпитера

стью и мощной вулканической деятельностью. Глубинные продукты вулканов фонтанируют на вы­ соту в десятки тысяч километров, достигая поверх­ ностных слоев атмосферы и принимая здесь раз­ личные формы, тона окраски, направления и ско­ рости движения. Наконец, Юпитер обладает мощ­ ным магнитным полем, радиационным поясом и радиоизлучениями.

Зная наблюденные показатели Юпитера и при­ няв в расчет параметры тела планеты, можно оп­ ределить отдельно показатели атмосферы Юпите­ ра (табл. 6).

100

Ь сделанном расчете общие показатели плане­ ты находятся в согласии с наблюденными общими данными для Юпитера, приведенными в литера­ туре.

Обращает на себя внимание атмосфера Юпите­ ра (0,7% общей массы планеты), по составу анало­ гичная земным глубинным газам. Если на плане­ тах земной группы водород, метан, аммиак не скап­ ливаются в атмосферах, потому что они эволюцио­ нируют дальше, то в условиях Юпитера эти газы в какой-то степени стабильны. Именно они и опре­ деляют состав верхних слоев атмосферы. Естест­ венно полагать, что более низкие слои плотнее и многообразнее по своим компонентам.

По графику зависимости средней плотности планетных тел от относительной массы прореаги­ ровавшего первичного вещества (см. приложение 12) можно рассчитать, что масса нижней мантии составляет 11,2%, масса железного ядра — 47,3%. масса верхней мантии с корой — 41,5%.

Зонные показатели свидетельствуют о высокой степени развития планеты. Бурные процессы, про­ текающие в недрах планеты, находят свое отра­ жение во внешнем облике Юпитера. Знаменитое Красное пятно овальной формы, расположенное на южном полушарии Юпитера, по мнению автора, имеет вулканическое происхождение. Появление на диске Юпитера других пятен и их быстрое рас­ текание по горизонтали можно объяснить также вулканической деятельностью, но менее мощной.

Горизонтальные паро-газовые потоки при столкновении с мощными вертикальными вулкани­ ческими фонтанами разбиваются на частичные по­ токи, которые устремляют свое движение в обход фонтана, образуя на диске планеты своеобразные заливы. Иллюстрацией такой картины может слу­

101

жить то же Красное пятно, которое при встрече с темной полосой раздваивает ее, при этом потоки частично устремляются в обход пятна.

В отношении игры цветов «а Юпитере можно сказать, что их происхождение такое же, как и в атмосфере Марса. Среди фонтанирующих паров и газов поступают в верхние зоны атмосферы водя­ ные пары, которые подвергаются фотолизу с обра­ зованием свободного кислорода. Последний окисля­ ет аммиак до двуокиси азота. Если вулканические газы охлаждаются ниже —9°С, то становятся воз­ можными переходы красно-бурого мономера дву­ окиси азота в желтый диаметр двуокиси азота. Это положение подтверждается исследованиями косми­ ческого аппарата «Пионер-10», согласно которым темные полосы Юпитера теплее светлых. Эти дан­ ные могут служить дополнительным доказатель­ ством того, что на Марсе окраска поверхностей в общем плане является индикацией температуры.

Красное пятно Юпитера с темной каймой вдоль краев, по-видимому, имеет механизм образо­ вания окраски, близкой к таянию полярных шапок на Марсе, когда весною белые полярные шапки окаймляются темными полосами. В том и в другом случае переход светлой окраски в темную связан с перепадами температур. Ширина Красного пятна не менее 1600 км, поэтому нет ничего удивительно­ го, если на таких расстояниях возникают перепады температур. С такими же перепадами температур вдоль направления движения окрашенной полосы происходит внезапное исчезновение одной окраски и возникновение другой. Когда в полосах отчетливо отмечаются сгустки темного или светлого вещества, то это означает в одном случае наличие вещества при температуре выше —9° С, в другом — ниже этой температуры.

102

Возникает вопрос: могут ли быть на диске Юпитера зоны, не имеющие двуокиси азота и окраски? Такое положение вполне возможно там, где нет сильных потоков вверх, при которых исклю­ чаются процессы фотолиза воды и окисления ам­ миака до окислов азота.

С. Кисс, У. Корлисс, Н. Кисс считают, что умень­ шение альбедо Юпитера с длиной волны в синей части спектра может объясняться присутствием двуокиси азота. В. Пик и некоторые другие авторы указывали на твердые частицы двуокиси азота, как на агент, ответственный за красный цвет. Отсюда видно, что автор не одинок в оценке роли двуоки­ си азота в облике Юпитера и не может согласиться с В. И. Морозом (1967), когда он высказывает на этот счет следующие соображения: «Сомнительно, чтобы двуокись азота действительно присутство­ вала в атмосфере Юпитера». В. И. Мороз не может не признать наличия аммиака в атмосфере Юпи­ тера, но аммиак всегда и везде признавался источ­ ником возникновения окислов азота. Почему же им не быть в атмосфере Юпитера, если есть предпо­ сылки фотолиза водяных паров? Специфичность атмосферы Юпитера заключается в том, что усло­ вия, ограничивающие возникновение фотолизного кислорода, позволяют ему только частично окис­ лять метан до углекислоты, аммиак — до двуокиси азота.

Представляет интерес знание распределения температуры по радиусу атмосферы, особенно в зо­ не, прилегающей к поверхности планеты. В связи с высоким ¡показателем яркостной температуры диска Юпитера В. И. Мороз отмечает: «Если этот результат достоверен, он может рассматриваться как доказательство относительно высоких темпера­ тур на больших глубинах в атмосфере Юпитера».

103

Автор стаким мнением в полной мере согласен; вы­ веденные им показатели отдельно для атмосферы Юпитера позволяют произвести ориентировочную оценку температуры самой нижней зоны атмосфе­ ры: она выражается в тысячах градусах. И это не удивительно, если иметь в виду, что вопрос касает­ ся космического тела, по массе граничащего с ма­ лыми звездами. Кроме того, это вполне вероятно, если иметь в виду, что температура нижнего слоя венерианской атмосферы оценивается в 770° К.

Юпитер — весьма удачный пример для иллю­ страции периодичности внутренней активности и вулканической деятельности планет. Проявление периодичности в развитии Юпитера сказывается в том, что наступают периоды затишья, в течение которых утрачивается контрастность изображений, исчезают крупные и мелкие детали. В эти периоды даже Красное пятно становится еле заметным.

На смену периоду затишья приходит период бурно протекающих процессов и движений с по­ вышенной скоростью. При этом вновь возникают темные полосы протяженностью 70 тыс. км, ме­ няется скорость обращения Красного пятна, что дает повод некоторым исследователям отрицать его вулканическое происхождение.

В периоды затишья вдоль экватора Юпитера проходят раздельно два компонента — северный и южный. В бурные же периоды оба компонента сливаются в широкую экваториальную полосу.

Каковы же причины, вызывающие повышенную периодическую активность Юпитера? Они точно такие же, как и для других космических тел,— внутренние и внешние. Внутренние, постоянно действующие — это общая масса тела и его ско­ рость вращения. К внешним факторам относятся приливные силы, вызываемые - влиянием вблизи

104

расположенных космических тел. Для Юпитера временное проявление действия приливных сил может возникнуть с максимальным эффектом при сближении с Солнцем. Противостояния Юпитера наблюдаются один раз в 83 года, а сидерический период обращения равен 11,86 года. Именно эти два числа характерны для .проявления повышен­ ной активности и Солнцем, что вряд ли может быть случайным совпадением.

Есть ли жизнь на Юпитере? На этот вопрос не­ которые исследователи отвечают положительно. Так, например, И. С. Шкловский (1970) и К. Са­ ган считают, что жизнь на Юпитере вполне воз­ можна. Автор не разделяет этого мнения, иотому что не видит на Юпитере космологических предпо­ сылок к обитаемости. У любой планеты с внутрен­ ней активностью имеется в потенции возможность к формированию всех сфер, в том числе и биосфе­ ры. Однако, чтобы подобная возможность реализо­ валась, требуются условия, без которых обитае­ мость становится невозможной. Если исходить из данных по обитаемости Земли, то можно допустить, что в условиях Юпитера органический синтез на основе вулканических газов возможен с образова­ нием аминокислот. Но где та подлинная колыбель жизни — кратерное озеро? В условиях Юпитера можно предполагать огромный запас воды в ат­ мосфере, но температурные условия на поверхности Юпитера таковы, что говорить о формировании во­ доемов не приходится. Температура атмосферы на границе с поверхностью, вероятно, находится на уровне нескольких тысяч градусов. На Юпитере нет условий к обитаемости.

Есть еще одна загадка Юпитера, связанная с окрасками его диска. У. Корлисс (1970) говорит: «Желтоватые, красноватые, голубоватые, иногда

105

Коричневые полосы резко делят Юпитер на зоны, которые первые наблюдатели сразу же связали с нашими климатическими зонами».

Достойно удивления то, что так много тонов и оттенков порождают три окрашенных окисла азо­ та, дополняя окраски своими переходами в различ­ ные степени окисления. Связь окрашенных зон с нашими климатическими зонами подтверждает высказанное автором положение, что окислы азота, независимо от того, находятся ли они на поверхно­ сти планеты или в планетной атмосфере, являются индикаторами температуры. Зная температуры пе­ реходов одних окислов в другие, можно полностью оценивать температуры, царящие на поверхности планеты и в планетной атмосфере.

7. САТУРН, НЕПТУН, УРАН

Для внешних планет Солнечной системы на­ блюдается крайне непоследовательное изменение средних плотностей (г/сл?): для Юпитера—1,34, Сатурна — 0,7, Нептуна — 1,6, Урана—1,48. Как и в случае с Юпитером, выразим показатели объемов и масс внешних планет в земных единицах и най­ дем отношения объемов к массам. Эти отношения будут следующими: для Сатурна — 7,8, для Непту­ на— 3,7, для Урана — 4,0. Отношения объемов к массам находятся в тесной зависимости от темпе­ ратур планетных атмосфер, от степени диссипации водорода или от степени вымораживания атмосфер­ ных компонентов. Чтобы выявить влияние всех этих факторов на объем планеты, необходимо рас­ считать отдельно объемы планетцых тел и объемы атмосфер. Предварительно рассчитаем массы тел и атмосфер, исходя из их соотношения для Юпите­ ра. Погрешность, которая здесь допускается, слабо

106

скажется на расчетах массы планет, потому что относительная масса атмосфер мала. Результаты

зонных масс для внешних планет, следует, что массы планетных ядер равны (%): для Сатурна — 35,96, Нептуна — 32,76, Урана — 31,96.

Располагая данными о массе и плотности пла­ нетных тел, можно определить и их объемы. По раз­ ности общих объемов планет и объемов планетных тел находим объемы атмосфер. Знание же масс и объемов атмосфер позволяет определить их плот­

107

Согласно этим расчетам, атмосферы внешних планет различны не только по объему, но и по плотности. Логично, что их плотности превышают плотность атмосферы Юпитера (0,011). Непоследо­ вательность показателей средней плотности внеш­ них планет является кажущейся, если иметь в виду, что на упомянутые показатели влияют различные

Солнечной системы не выходят за рамки единой, общей для всех планет модели. В данной работе показывается, что для понимания природы планет нет ни малейшей необходимости допускать для них различные элементарные составы и разные моде­ ли. В задачи теории входит не разобщение планет, а, наоборот, подыскивание и выявление для них об­ щей основы с указанием того специфического, что вытекает для каждой планеты из ее массы и рас­ стояния от Солнца.

Если исключить влияние показателей атмосфер на показатели планетных тел, то все планеты пред­ станут перед нами в виде стройного ряда (за ис­ ключением Меркурия и Тритона). Этот ряд с после­ довательными показателями приведен в приложе-

108

нии 11. Единичные исключения, например Мерку­ рий, не могут рассматриваться как досадные явления, если иметь в виду, что именно эти исклю­ чения способствуют развитию теории.

Развитие планетологии до настоящего времени не было рациональным ввиду того, что формиро­ вание планет «подгонялось» под их современное со­ стояние, при этом упускалось из вида, что различия в степени развития возникали в течение истекших миллиардов лет. Тормозящее влияние также ска? залось в связи с допущением существования «водо­ родных» планет.

8. СПУТНИКИ ПЛАНЕТ

В табл. 10 приведены некоторые данные о наи­ более крупных спутниках.

Для спутников планет, как и для самих планет, характерна непоследовательность изменения пока­

* По данным исследований космическим аппаратом «Пионер-10», масса Ио оказалась больше на 20%, а плотность равна 3,5 г/см\ Плот­ ность атмосфера Ио и Ганимеда в 1000 раз меньше, чем плотность атмосферы Земли.

109