Радіоспостереження

Юпітер — найпотужніше (після Сонця) радіоджерело Сонячної системи в дециметровому — метровому діапазонах довжин хвиль. Радіовипромінювання має спорадичний характер і в максимумі сплеску досягає 10⁶ янських^[10].

Сплески відбуваються в діапазоні частот від 5 до 43 МГц (найчастіше близько 18 МГц), в середньому їх ширина складає приблизно 1 МГц. Тривалість сплеску невелика: від 0,1-1 с (іноді до 15 с). Випромінювання сильно поляризоване, особливо по колу, ступінь поляризації досягає 100%. Спостерігається модуляція випромінювання близьким супутником Юпітера Іо, що обертається усередині магнітосфери: ймовірність появи сплеску більше, коли Іо знаходиться поблизу елонгації по відношенню до Юпітера. Монохроматичний характер випромінювання свідчить про виділену частоту, швидше за все гірочастоту. Висока яскрава температура (іноді досягає 10¹⁵ K) вимагає залучення колективних ефектів (типу мазерів)^[10].

Радіовипромінювання Юпітера в міліметровому — короткосантиметровому діапазонах має чисто тепловий характер, хоча яскрава температура трохи вища рівноважної, що передбачає потік тепла з надр. Починаючи з хвиль ~ 9 см T b (яскрава температура) зростає — з'являється нетеплова складова, пов'язана з синхротронним випромінюванням релятивістських частинок з середньою енергією ~ 30 МеВ в магнітному полі Юпітера; на хвилі 70 см T b досягає значення ~ 5 × 10 4 K. Джерело випромінювання розташоване по обидва боки планети у вигляді двох протяжних лопатей, що вказує на магнітосферне походження випромінювання^[10].

Обчислення гравітаційного потенціалу

Зі спостережень руху природних супутників, а також з аналізу траекторій космічних апаратів можна відновити гравітаційне поле планети. У свою чергу, поле залежить від маси планети, її екваторіального радіуса і моменту інерції. У загальному вигляді гравітаційний потенціал представляється у вигляді поліномів Лежандра вищих порядків^[11]:

де G — гравітаційна постійна, M — маса планети, r — відстань поза планетою, R eq — екваторіальний радіус, P i — поліном Лежандра i-го порядку, J i — коефіцієнт розкладання i-го порядку.

При прольоті апаратів Піонер-10, Піонер-11, Вояджер-1, Вояджер-2, Галілео і Кассіні обчислення гравітаційного потенціалу використовувалися: вимірювання ефекту Доплера апаратів (для відстеження їх швидкості), зображення, що передається апаратами для визначення їх місця розташування щодо Юпітера і його супутників, радіоінтерферометрія з наддовгими базами^[12]. Для «Вояджера-1» і «Піонера-11» довелося враховувати і гравітаційний вплив Великої червоної плями^[13].

Крім того, при обробці даних доводиться постулювати вірність теорії про рух Галлілеєвих супутників навколо центру Юпітера. Для точних обчислень великою проблемою є також облік прискорення, що має негравітаційний характер^[13].

За характером гравітаційного поля також можна судити про внутрішню будову планети^[14].

Атмосфера

Атмосфера Юпітера воднево-гелієва (за обсягом співвідношення цих газів складають 89% водню і 11% гелію). Уся видима поверхня Юпітера — щільні хмари, розташовані на висоті близько 1000 км над «поверхнею», де газоподібний стан змінюється на рідкий і утворює численні шари жовто-коричневих, червоних і блакитнуватих відтінків. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає −133° С. Конвективні потоки, що виносять внутрішнє тепло до поверхні, ззовні виявляються у вигляді світлих зон і темних поясів. В області світлих зон відзначається підвищений тиск, що відповідає висхідним потокам. Хмари, що утворюють зони, розташовуються на вищому рівні(приблизно 20 км.), а їхнє світле забарвлення пояснюється підвищеною концентрацією яскраво-білих кристалів аміаку. Темні хмари, що розташовуються нижче поясів складаються в основному з червоно-коричневих кристалів гідросульфіду амонію і мають вищу температуру. Ці структури представляють області спадних потоків. Зони і пояси мають різну швидкість руху в напрямку обертання Юпітера. Період обертання коливається від 9 год. 49 хв. на широті 23 градуси до 9 год. 56 хв. на широті 18 градусів північної ширини. Це призводить до існування стійких зональних чи плинних вітрів, що постійно дмуть рівнобіжно екватору в одному напрямку. Швидкість у цій глобальній системі досягає від 50 до 150 м/с. На кордонах поясів і зон спостерігається сильна турбулентність, що приводить до утворення численних вихрових структур. Найбільш відомим таким утворенням є Велика червона пляма, що спостерігається на поверхні Юпітера протягом останніх 300 років.