Магнитосфера Юпитера - Magnetosphere of Jupiter

Магнитосфера Юпитера
Хаббл снимает яркие полярные сияния в атмосфере Юпитера.jpg
Фальшивое изображение полярных сияний на северном полюсе Юпитера.
с точки зрения Хаббл
Открытие[1]
ОбнаружилПионер 10
Дата открытияДекабрь 1973 г.
Внутреннее поле[2][3][4]
Радиус Юпитера71.492 км
Магнитный момент2.83 × 1020 Т ·м3
Экваториальный напряженность поля417.0 мкТл (4.170 грамм )
Диполь наклон~10°
Долгота магнитного полюса~159°
Период ротации9ч 55м 29,7 ± 0,1с
Солнечный ветер параметры[5]
Скорость400 км / с
МВФ сила1 нТл
Плотность0,4 см−3
Параметры магнитосферы[6][7][8]
ТипВнутренний
Ударная волна расстояние~82 рJ
Магнитопауза расстояние50–100 рJ
Магнитохвост длинадо 7000рJ
Главный ионыО+, 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 рентгеновский снимок
Суммарная мощность100 ТВт
Частоты радиоизлучения0,01–40 МГц

В магнитосфера Юпитер полость создается в Солнечный ветер планетой магнитное поле. Протяженность до семи миллионов километров в направлении Солнца и почти до орбиты Сатурн в обратном направлении, Юпитер магнитосфера самая большая и самая мощная из планетарных магнитосфер в Солнечная система, и по объему самая большая известная непрерывная структура в Солнечной системе после гелиосфера. Шире и ровнее, чем Магнитосфера Земли, Юпитер сильнее на порядок величины, а его магнитный момент примерно в 18 000 раз больше. Существование магнитного поля Юпитера было впервые получено из наблюдений радиоизлучения в конце 1950-х годов и непосредственно наблюдалось с помощью Пионер 10 космический корабль в 1973 году.

Внутреннее магнитное поле Юпитера создается электрическими токами во внешнем ядре планеты, которое состоит из жидких металлический водород. Извержения вулканов на луне Юпитера Ио выбросить большое количество диоксид серы газ в космос, образуя большой тор по всей планете. Магнитное поле Юпитера заставляет тор вращаться с тем же угловая скорость и направление как планета. Тор, в свою очередь, нагружает магнитное поле плазма, в процессе растягивая его в подобную блинчику структуру, называемую магнитодиском. По сути, магнитосфера Юпитера управляется внутренними силами, формируемыми в первую очередь плазмой Ио и ее собственным вращением, а не силой света. Солнечный ветер как в магнитосфере Земли.[6] Сильные токи в магнитосфере создают постоянные полярные сияния вокруг полюсов планеты и интенсивное переменное радиоизлучение, что означает, что Юпитер можно рассматривать как очень слабый радиопульсар. Сияния Юпитера наблюдались почти во всех частях света. электромагнитный спектр, включая инфракрасный, видимый, ультрафиолетовый и мягкие рентгеновские лучи.

Действие магнитосферы улавливает и ускоряет частицы, образуя интенсивные пояса радиация похож на земной Ремни Van Allen, но в тысячи раз сильнее. Взаимодействие энергичных частиц с поверхностями самого большого Юпитера. луны заметно влияет на их химические и физические свойства. Те же самые частицы также влияют на движения частиц в разреженном пространстве Юпитера. планетарная кольцевая система. Радиационные пояса представляют значительную опасность для космических кораблей и потенциально для людей, путешествующих в космос.

Структура

Магнитосфера Юпитера представляет собой сложную структуру, состоящую из ударная волна, магнитослой, магнитопауза, магнитосферный хвост, магнитодиск и другие компоненты. 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 погружена в плазму Солнечный ветер, который несет межпланетное магнитное поле.[10]

Внутреннее магнитное поле

Основная часть магнитного поля Юпитера, как и земной шар 's, создается внутренним динамо поддерживается циркуляцией проводящей жидкости в ее внешнее ядро. Но если ядро ​​Земли состоит из расплавленного металла утюг и никель, Юпитер состоит из металлический водород.[3] Как и у Земли, магнитное поле Юпитера в основном диполь, с северным и южным магнитными полюсами на концах одной магнитной оси.[2] Однако на Юпитере северный полюс диполя расположен в северном полушарии планеты, а южный полюс диполя находится в ее южном полушарии, напротив Земли, северный полюс которой находится в южном полушарии, а южный полюс - в северном. полушарие.[11][примечание 1] Поле Юпитера также имеет квадруполь, октуполь 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 417,0мкТл (4.170 грамм ),[12] что соответствует диполю магнитный момент примерно 2,83 × 1020 Т ·м3. Это делает магнитное поле Юпитера примерно в 20 раз сильнее, чем у Земли, а его магнитный момент в ~ 20 000 раз больше.[13][14][заметка 2] Магнитное поле Юпитера вращается с такой же скоростью, как и область ниже его атмосферы, с периодом 9 ч 55 мин. Никаких изменений в его прочности или структуре не наблюдалось с момента проведения первых измерений Пионер космический корабль в середине 1970-х, до 2019 года. Анализ наблюдений с Юнона космический корабль показывает небольшое, но измеримое изменение магнитного поля планеты, наблюдаемое в эпоху пионеров.[15][16] В частности, у Юпитера есть область сильно недиполярного поля, известная как «Большое синее пятно», недалеко от экватора. Это может быть примерно аналогично земному Южноатлантическая аномалия. В этом регионе есть признаки большого светские вариации.[17]

Размер и форма

Внутреннее магнитное поле Юпитера предотвращает Солнечный ветер, поток ионизированных частиц, испускаемый солнце, от прямого взаимодействия с его атмосфера, а вместо этого отводит его от планеты, эффективно создавая полость в потоке солнечного ветра, называемую магнитосферой, состоящей из плазма отличается от солнечного ветра.[6] Магнитосфера Юпитера (то есть относящаяся к Юпитеру) настолько велика, что солнце и его видимый корона поместится в нем с запасом места.[18] Если бы его можно было увидеть с Земли, он бы казался в пять раз больше, чем полнолуние в небе, несмотря на то, что находился почти в 1700 раз дальше.[18]

Как и в случае с магнитосферой Земли, граница, отделяющая более плотную и более холодную плазму солнечного ветра от более горячей и менее плотной плазмы в магнитосфере Юпитера, называется границей. магнитопауза.[6] Расстояние от магнитопаузы до центра планеты от 45 до 100 рJ (куда рJ= 71 492 км - радиус Юпитера) на подсолнечная точка - незафиксированная точка на поверхности, в которой Солнце могло бы появиться прямо над головой наблюдателю.[6] Положение магнитопаузы зависит от давления, оказываемого солнечным ветром, которое, в свою очередь, зависит от солнечная активность.[19] Перед магнитопаузой (на расстоянии от 80 до 130рJ от центра планеты) лежит ударная волна, а будить -подобное возмущение в солнечном ветре, вызванное его столкновением с магнитосферой.[20][21] Область между головной ударной волной и магнитопаузой называется магнитослой.[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 длинную, замыкающуюся линию. магнитосферный хвост, который иногда выходит далеко за пределы орбиты Сатурн.[22] По строению магнитосферный хвост Юпитера аналогичен земному. 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 хвостом. текущий лист (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 хвост. плазменный лист, 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 расстояниях ближе 10рJ с планеты. Магнитное поле внутри него остается приблизительно дипольным, поскольку вклады токов, текущих в магнитосферном экваториальном плазменном слое, малы. В середине (от 10 до 40рJ) и внешняя (более 40рJ) магнитосферы магнитное поле не является диполем и серьезно нарушается из-за его взаимодействия с плазменным слоем (см. магнитодиск ниже).[6]

Роль Ио

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

Хотя в целом форма магнитосферы Юпитера похожа на Землю, 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 материала каждую секунду.[7] Сильные вулканические извержения на Ио выделяют огромное количество диоксид серы, большая часть которых диссоциированный на атомы и ионизированный к электронные удары и, в меньшей степени, солнечные ультрафиолетовая радиация, производя ионы сера и кислород. Дальнейшие электронные удары создают более высокое зарядовое состояние, в результате чего образуется плазма S+, O+, S2+, O2+ и S3+.[23] Эти ионы либо покидают атмосферу спутника, либо образуются из нейтральных атомов и молекул, покинувших спутник. Они образуют Ио плазменный тор: толстое и относительно холодное кольцо плазмы, окружающее Юпитер, расположенное недалеко от орбиты Ио.[7] В температура плазмы внутри тора 10–100эВ (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:распространение и нестабильность обмена являясь основным механизмом ухода - плазма медленно утекает 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] В плотность числа частиц плазмы уменьшается примерно с 2000 см−3 в торе Ио примерно до 0,2 см−3 на расстоянии 35рJ.[27] В средней магнитосфере на расстояниях более 10рJ от Юпитера совместное вращение постепенно нарушается, и плазма начинает вращаться медленнее, чем планета.[6] В итоге на расстояниях больше примерно 40рJ (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 20кэВ (200 миллионов К или выше), движущихся из внешней магнитосферы.[27] Часть этой плазмы, адиабатически нагретый приближаясь к Юпитеру,[29] может образовывать радиационные пояса во внутренней магнитосфере Юпитера.[7]

Магнитодиск

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 подобной конфигурации диска являются центробежная сила от совместно вращающейся плазмы и теплового давления горячей плазмы, оба из которых действуют, чтобы растягивать Юпитер силовые линии магнитного поля, образуя сплюснутую блиноподобную структуру, известную как магнитодиск, на расстояниях более 20рJ с планеты.[6][31] Магнитодиск имеет тонкий токовый слой в средней плоскости,[23] примерно около магнитный экватор. Силовые линии магнитного поля направлены от Юпитера над слоем и к Юпитеру под ним.[19] Нагрузка плазмы от Ио значительно увеличивает размер юпитерианской магнитосферы, 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 42рJ, тогда как на самом деле это 75рJ в среднем.[6]

Конфигурация поля магнитодиска поддерживается азимутальным кольцевой ток (не аналог земного кольцевого тока), который течет с вращением через экваториальный плазменный слой.[32] Сила Лоренца, возникающая в результате взаимодействия этого тока с планетным магнитным полем, создает центростремительная сила, который удерживает совместно вращающуюся плазму от вылета с планеты. Суммарный кольцевой ток в экваториальном токовом слое оценивается в 90–160 млн. амперы.[6][26]

Динамика

Совместное вращение и радиальные токи

Магнитное поле Юпитера и токи, вызывающие совместное вращение

Главный двигатель магнитосферы Юпитера - вращение планеты.[33] В этом отношении Юпитер похож на устройство, называемое Униполярный генератор. Когда Юпитер вращается, его ионосфера движется относительно дипольного магнитного поля планеты. Поскольку дипольный магнитный момент указывает в направлении вращения,[11] то Сила Лоренца, возникающий в результате этого движения, толкает отрицательно заряженные электроны к полюсам, а положительно заряженные ионы выталкиваются к экватору.[34] В результате полюса становятся отрицательно заряженными, а области ближе к экватору - положительно заряженными. Поскольку магнитосфера Юпитера заполнена высокопроводящей плазмой, электрическая цепь закрывается через него.[34] Ток, называемый постоянным током[заметка 3] 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, протекающие вдоль силовых линий магнитного поля, обычно называют продольными или продольными. Биркеланд течения.[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 между 20 и 40рJ с 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 главному пространству Юпитера. авроральные овалы. (Смотри ниже.)[36] Обратный ток, текущий из внешней магнитосферы за 50рJ 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 в совместное вращение приводит к передаче энергии от вращения Юпитера к вращению. кинетическая энергия плазмы.[6][25] В этом смысле магнитосфера Юпитера приводится в движение вращением планеты, тогда как магнитосфера Земли питается главным образом солнечным ветром.[25]

Неустойчивость обмена и переподключение

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при расшифровке динамики магнитосферы Юпитера, - это перенос тяжелой холодной плазмы из тора Ио в точке 6.рJ до внешней магнитосферы на расстояния более 50рJ.[35] Точный механизм этого процесса неизвестен, но предполагается, что он происходит в результате диффузии плазмы из-за взаимозаменяемой нестабильности. Процесс похож на Неустойчивость Рэлея-Тейлора в гидродинамика.[24] В случае юпитерианской магнитосферы центробежная сила играет роль силы тяжести; тяжелая жидкость - это холодная и плотная ионическая жидкость (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 флюсовые трубки заполнен плазмой. Плавучие пустые магнитные трубки движутся к планете, отталкивая тяжелые трубки, заполненные ионической плазмой, от Юпитера.[24] Этот обмен магнитными трубками является формой магнитосферного турбулентность.[37]

Магнитосфера Юпитера сверху северного полюса[38]

Эта в высшей степени гипотетическая картина обмена магнитной трубкой была частично подтверждена Космический корабль Галилео, обнаружившие области резко пониженной плотности плазмы и повышенной напряженности поля во внутренней магнитосфере.[24] Эти пустоты могут соответствовать почти пустым магнитным трубкам, приходящим 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] Механизм, объясняющий перенос холодной плазмы наружу, пока не известен.

Когда силовые трубки, нагруженные холодной ионической плазмой, достигают внешней магнитосферы, они проходят через переподключение процесс, который отделяет магнитное поле от плазмы.[35] Первые возвращаются во внутреннюю магнитосферу в виде силовых трубок, заполненных горячей и менее плотной плазмой, а вторые, вероятно, выбрасываются в хвост магнитосферы в виде плазмоиды - большие капли 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, стекающая по хвосту вдоль открытых силовых линий, называется планетарным ветром.[23][41]

События переподключения аналогичны магнитные суббури в магнитосфере Земли.[35] Разница, по-видимому, заключается в их соответствующих источниках энергии: земные суббури включают накопление энергии солнечного ветра в хвосте магнитосферы с последующим ее высвобождением в результате повторного соединения 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

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 высокой энергии протоны.[примечание 4][7] Структура внешней магнитосферы показывает некоторые черты магнитосферы, приводимой в действие солнечным ветром, включая значительную асимметрию рассвета и заката.[26] В частности, силовые линии магнитного поля в секторе сумерек изогнуты в противоположном направлении по сравнению с линиями магнитного поля в секторе рассвета.[26] Кроме того, магнитосфера на рассвете содержит открытые силовые линии, соединяющиеся с хвостом магнитосферы, тогда как в магнитосфере на закате силовые линии замкнуты.[22] Все эти наблюдения показывают, что процесс воссоединения, вызванный солнечным ветром, известный на Земле как Dungey цикл, 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 синхротрон Все выбросы радиационных поясов показывают корреляцию с давлением солнечного ветра, указывая на то, что солнечный ветер может управлять циркуляцией плазмы или модулировать внутренние процессы в магнитосфере.[40]

Выбросы

Аврора

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 его крупнейшими лунами, и переходные полярные излучения, расположенные внутри главных овалов (эллиптическое поле может оказаться лучшим описанием).[47][48] Авроральные излучения были обнаружены почти 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 полярные сияния на северном и южном полюсах
(анимация).

Основные овалы - это доминирующая часть полярных сияний Юпитера. У них примерно стабильные формы и расположение,[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 несут 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 без движения. нестабильность 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] Полный подвод энергии в ионосферу составляет 10–100TW.[52] Кроме того, протекающие в ионосфере токи нагревают ее за счет процесса, известного как Джоулевое нагревание. 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 (H3+, 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 возникают из-за того, 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 сияние связано с Альфвеновские токи течет из Юпитера в ионосферу Ионического моря. 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 магнитосфера собственное. Взаимодействие между этой магнитосферой и магнитосферой Юпитера создает токи из-за магнитное пересоединение. Авроральное пятно, связанное с Каллисто, вероятно, похоже на пятно на Европе, но по состоянию на июнь 2019 года его видели только один раз.[57][58] Обычно силовые линии магнитного поля, связанные с Каллисто, касаются атмосферы Юпитера очень близко к главному овалу полярных сияний или вдоль него, 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 основного овала и могут быть связаны с границей между разомкнутыми и замкнутыми силовыми линиями магнитного поля или с полярными линиями. куспиды.[59] Полярные полярные сияния могут быть аналогичны тем, которые наблюдаются вокруг полюсов Земли: они возникают, когда электроны ускоряются к планете за счет падения потенциала, во время пересоединения магнитного поля Солнца с магнитным полем планеты.[35] Области внутри основных овалов испускают большую часть аврорального рентгеновского излучения. Спектр аврорального рентгеновского излучения состоит из спектральные линии высокоионизированных кислорода и серы, которые, вероятно, появляются, когда энергичные (сотни килоэлектронвольт) ионы S и O выпадают в полярную атмосферу 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

Юпитер - мощный источник радиоволны в спектральных областях от нескольких килогерц десяткам мегагерц. Радиоволны с частоты менее 0,3 МГц (и, следовательно, длины волн более 1 км) называются юпитерианскими километр радиация или КОМ. Те с частотами в интервале 0,3–3 МГц (с длинами волн 100–1000 м) называются гектометрический излучения или HOM, а излучения в диапазоне 3–40 МГц (с длинами волн 10–100 м) называются декаметровый 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 5]

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 неустойчивостью», который развивается вблизи авроральных областей. Электроны, движущиеся параллельно магнитному полю, высыпаются в атмосферу, в то время как электроны с достаточной перпендикулярной скоростью отражаются сходящееся магнитное поле. Это приводит к нестабильное распределение скоростей. Это распределение скорости спонтанно генерирует радиоволны на локальном электроне. циклотронная частота. 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 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 относительно оси вращения, а также высокоширотным магнитные аномалии. Физика радиоизлучения Юпитера аналогична физике радиопульсаров. Они отличаются только масштабом, а Юпитер можно считать очень маленьким. радиопульсар тоже.[62] Кроме того, радиоизлучение Юпитера сильно зависит от давления солнечного ветра и, следовательно, от солнечная активность.[60]

Помимо относительно длинноволнового излучения, Юпитер также излучает синхротронное излучение (также известный как Jovian дециметрический излучения или DIM-излучения) 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, участвующих в эмиссии DIM, составляет от 0,1 до 100 МэВ,[64] а 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 очень коллимированный и изменяются в зависимости от периода вращения планеты, как радиоизлучение. В этом отношении Юпитер также похож на пульсар.[62]

Взаимодействие с кольцами и лунами

Смотрите также: Кольца Юпитера, Ганимедианская магнитосфера, и Космическое выветривание

Обширная магнитосфера Юпитера охватывает его кольцевую систему и орбиты всех четырех Галилеевы спутники.[67] Обращаясь по орбите около магнитного экватора, эти тела служат источниками и стоками магнитосферной плазмы, в то время как энергичные частицы магнитосферы изменяют свою поверхность. Частицы брызгать удалить материал с поверхностей и создать химические изменения с помощью радиолиз.[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 высказано на основе данных Пионер 11 космический аппарат, обнаруживший резкое падение количества высокоэнергетических ионов вблизи планеты.[70] Магнитное поле планеты сильно влияет и на движение частиц субмикрометрового кольца, которые приобретают электрический заряд под действием солнечной энергии. ультрафиолетовая радиация. Их поведение похоже на совместное вращение. ионы.[71] Резонансные взаимодействия между совместным вращением и орбитальным движением частиц были использованы для объяснения создания внутреннего кольца гало Юпитера (расположенного между 1,4 и 1,71рJ). Это кольцо состоит из субмикрометровых частиц на высокой склонный и эксцентричный орбиты.[72] Частицы берут начало в основном кольце; однако, когда они дрейфуют к Юпитеру, их орбиты модифицируются сильным резонансом Лоренца 3: 2, расположенным на 1,71рJ, что увеличивает их наклонности и эксцентриситет.[примечание 6] Другой резонанс Лоренца 2: 1 при 1,4 Rj определяет внутреннюю границу кольца гало.[73]

Все галилеевы спутники имеют тонкую атмосферу с поверхностным давлением в диапазоне 0,01–1nbar, которые, в свою очередь, поддерживают существенные ионосферы с плотностями электронов в диапазоне 1000–10 000 см−3.[67] Совместно вращающийся поток холодной магнитосферной плазмы частично отклоняется вокруг них токами, индуцируемыми в их ионосферах, создавая клиновидные структуры, известные как крылья Альфвена.[74] Взаимодействие больших лун с совместным вращательным потоком аналогично взаимодействию Солнечный ветер с немагниченными планетами, такими как Венера, хотя скорость совместного вращения обычно дозвуковой[примечание 7] (скорости варьируются от 74 до 328 км / с), что предотвращает образование ударная волна.[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 основном не влияют крылья Альфвена, и они имеют свободный доступ к поверхности лун (кроме поверхности Ганимеда).[76]

Плазмоторы, созданные Ио и Европой

Ледяные галилейские луны, Европа, Ганимед и Каллисто, все генерируют 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 гг. космический корабль.[77]

Взаимодействие магнитосферы Юпитера с Ганимедом, имеющим собственный магнитный момент, отличается от взаимодействия с немагниченными лунами.[77] Внутреннее магнитное поле Ганимеда вырезает внутри магнитосферы Юпитера полость 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, образуя 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, несет серу и натрий ионы дальше от планеты,[80] где они имплантируются преимущественно в задние полушария Европы и Ганимеда.[81] На Каллисто, однако, по неизвестным причинам сера сосредоточена в ведущем полушарии.[82] Плазма также может быть ответственна за затемнение задних полушарий лун (опять же, кроме Каллисто).[69] Энергичные электроны и ионы, поток последних более изотропный, бомбардируют поверхность льда, распыляя атомы и молекулы и вызывая радиолиз воды и других химические соединения. Энергичные частицы разбивают воду на кислород и водород, поддерживая тонкую кислородную атмосферу ледяных лун (так как водород улетучивается быстрее). Соединения, образующиеся радиолитически на поверхности галилеевых спутников, также включают озон и пероксид водорода.[83] Если органика или карбонаты присутствуют, углекислый газ, метанол и угольная кислота также могут быть произведены. В присутствии серы вероятные продукты включают диоксид серы, сероводород и серная кислота.[83] Окислители образуемые 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

Pioneer 10 представил первый на месте и окончательное открытие магнитосферы Юпитера

Первое свидетельство существования магнитного поля Юпитера появилось в 1955 году с открытием декаметровый радиоизлучение или ДАМ.[84] По мере расширения спектра DAM до 40МГц, астрономы пришли к выводу, что Юпитер должен обладать магнитным полем с максимальной напряженностью более 1 миллитеслас (10 гаусс ).[63]

В 1959 г. наблюдения в микроволновая печь часть электромагнитного (ЭМ) спектра (0,1–10ГГц ) привел к открытию Юпитера дециметрический излучения (DIM) и осознание того, что это было синхротронное излучение испускается релятивистские электроны в ловушке радиационных поясов планеты.[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 Ио-ДАМ) была открыта в 1964 году и позволила Юпитеру период вращения быть точно определенным.[4] Окончательное открытие магнитного поля Юпитера произошло в декабре 1973 г., когда Пионер 10 космический корабль пролетел около планеты.[1][примечание 8]

Исследования после 1970 года

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. Первый космический зонд, достигший Юпитера, был Пионер 10 в декабре 1973 г., что прошло в пределах 2,9рJ[18] из центра планеты.[1] Его близнец Пионер 11 год спустя посетил Юпитер, путешествуя по наклонной траектории и приблизившись к планете на расстояние 1,6рJ.[18]

Pioneer 10 обеспечивает наилучшее покрытие внутреннего магнитного поля.[6] поскольку он прошел через внутренние радиационные пояса в течение 20рJ, получив комплексную дозу 200000 рад из электроны и 56000 рад от протоны (для человека доза 500 рад на все тело была бы фатальной).[86] Уровень радиации на Юпитере был в десять раз мощнее, чем Пионерскийs 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. Однако Pioneer 11 действительно потерял большинство изображений Ио, поскольку радиация была причиной его снимка. поляриметр получить ряд ложных команд. Последующие и гораздо более технологичные Вояджер космический корабль пришлось модернизировать, чтобы справиться с огромным уровнем радиации.[30]

Путешественники 1 и 2 прибыли к Юпитеру в 1979–1980 годах и прошли почти в его экваториальной плоскости. Вояджер 1, который прошел за 5рJ из центра планеты,[18] был первым, кто встретил 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 прошло в течение 10рJ[18] и открыл токовый слой в экваториальной плоскости. Следующим зондом, который приблизился к Юпитеру, был Улисс в 1992 году, который исследовал полярную магнитосферу планеты.[6]

В Космический корабль Галилео, который вращался вокруг Юпитера с 1995 по 2003 год, обеспечил полное покрытие магнитного поля Юпитера вблизи экваториальной плоскости на расстояниях до 100рJ. Исследуемые области включали хвост магнитосферы, рассветный и сумеречный секторы магнитосферы.[6] Хотя Галилей успешно выжил в суровых радиационных условиях Юпитера, он все же испытал несколько технических проблем. В частности, космический корабль гироскопы часто выявляются повышенные ошибки. Несколько раз электрические дуги произошло между вращающимися и невращающимися частями космического корабля, в результате чего он вошел безопасный режим, что привело к полной потере данных с 16-й, 18-й и 33-й орбит. Излучение также вызвало фазовые сдвиги в сверхустойчивой системе Galileo. кварцевый генератор.[88]

Когда Кассини космический корабль пролетел мимо Юпитера в 2000 году, он провел согласованные измерения с Галилеем.[6] Новые горизонты прошел близко к Юпитеру в 2007 году, выполнив уникальное исследование хвоста магнитосферы Юпитера, пройдя до 2500рJ по длине.[38] В июле 2016 г. Юнона был выведен на орбиту Юпитера, его 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 г. НАСА провел концептуальное исследование под названием «Исследование внешних планет человеком» (НАДЕЖДА) относительно будущего исследования человеком внешняя солнечная система. 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 Европа и Ганимед враждебны для жизни человека, и адекватные защитные меры еще не разработаны.[90]

Разведка после 2010 г.

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.)

В Юнона Миссия New Frontiers к Юпитеру была запущена в 2011 году и прибыла к Юпитеру в 2016 году. Она включает в себя набор инструментов, предназначенных для лучшего понимания магнитосферы, включая Магнитометр на Юноне прибор, а также другие устройства, такие как детектор плазменных и радио полей, называемых Волны.

В Эксперимент по распределению полярных сияний Юпитера Инструмент (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 обнаружили 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 сильных продольных токов (Биркеланд течения ), связанных с главным полярным сиянием.[93]

Примечания

  1. ^ Северный и южный полюса земного диполя не следует путать с земным. Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс, которые расположены в северном и южном полушариях соответственно.
  2. ^ Магнитный момент пропорционален произведению напряженности экваториального поля и куба радиуса Юпитера, который в 11 раз больше, чем у Земли.
  3. ^ Постоянный ток в магнитосфере Юпитера не следует путать с постоянный ток используется в электрических цепях. Последний является противоположностью переменный ток.
  4. ^ Юпитерианин ионосфера еще один важный источник протонов.[7]
  5. ^ Не-Io-DAM намного слабее, чем Io-DAM, и является высокочастотным хвостом излучения HOM.[60]
  6. ^ Резонанс Лоренца - это резонанс, который существует между орбитальной скоростью частицы и периодом вращения магнитосферы планеты. Если отношение их угловых частот равно м:п (а Рациональное число ) тогда ученые называют это м:п Лоренцев резонанс. Итак, в случае резонанса 3: 2 частица на расстоянии около 1,71рJ Юпитер совершает три оборота вокруг планеты, а магнитное поле планеты делает два оборота.[73]
  7. ^ Технически, поток "суббыстрый", то есть медленнее, чем быстрый магнитозвуковой режим. Течение превышает скорость акустического звука.
  8. ^ Пионер 10 нес гелиевый вектор магнитометр, который непосредственно измерил магнитное поле Юпитера. Космический аппарат также наблюдал плазму и энергичные частицы.[1]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Смит, 1974
  2. ^ а б c d Хурана, 2004, стр. 3–5
  3. ^ а б Рассел, 1993, с. 694
  4. ^ а б c Зарка, 2005, с. 375–377
  5. ^ Blanc, 2005, с. 238 (Таблица III)
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s Хурана, 2004, стр. 1–3
  7. ^ а б c d е ж грамм Хурана, 2004, стр. 5–7
  8. ^ а б Болтон, 2002
  9. ^ а б Бхардвадж, 2000, с. 342
  10. ^ Хурана, 2004, стр. 12–13.
  11. ^ а б c d Кивельсон, 2005, с. 303–313
  12. ^ Connerney, J. E. P .; Kotsiaros, S .; Oliversen, R.J .; Эспли, J.R .; Joergensen, J. L .; Joergensen, P.S .; Merayo, J. M. G .; Герцег, М .; Bloxham, J .; Moore, K.M .; Болтон, С. Дж .; 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. Дои:10.1002 / 2018GL077312.
  13. ^ Connerney, J. E. P .; Адриани, А .; Allegrini, F .; Bagenal, F .; Болтон, С. Дж .; Bonfond, B .; Cowley, S.WH .; Gerard, J.-C .; Гладстон, Г. Р. (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:2017Научный ... 356..826C. Дои:10.1126 / science.aam5928. PMID  28546207.
  14. ^ Болтон, С. Дж .; Адриани, А .; Adumitroaie, V .; Allison, M .; Андерсон, Дж .; Атрея, S .; Bloxham, J .; Brown, S .; Коннерни, Дж. Э. П. (26 мая 2017 г.). «Внутренняя часть Юпитера и глубокая атмосфера: начальный проход от полюса к полюсу с космическим кораблем Juno» (PDF). Наука. 356 (6340): 821–825. Bibcode:2017Научный ... 356..821B. Дои:10.1126 / science.aal2108. PMID  28546206.
  15. ^ Агл, округ Колумбия (20 мая 2019 г.). «Юнона НАСА обнаруживает изменения в магнитном поле Юпитера». Лаборатория реактивного движения. Получено 4 июня, 2019.
  16. ^ Мур, К. М .; и другие. (Май 2019). «Изменение во времени внутреннего магнитного поля Юпитера в соответствии с зональной адвекцией ветра» (PDF). Природа Астрономия. 3 (8): 730–735. Bibcode:2019НатАс ... 3..730 млн. Дои:10.1038 / с41550-019-0772-5.
  17. ^ «Юнона НАСА обнаруживает изменения в магнитном поле Юпитера».
  18. ^ а б c d е ж грамм Рассел, 1993, с. 715–717
  19. ^ а б c Рассел, 2001, с. 1015–1016
  20. ^ а б Крупп, 2004, стр. 15–16
  21. ^ Рассел, 1993, стр. 725–727
  22. ^ а б c d Хурана, 2004, с. 17–18.
  23. ^ а б c Крупп, 2004, стр. 3–4
  24. ^ а б c d е ж Крупп, 2004, стр. 4–7
  25. ^ а б c Крупп, 2004, стр. 1–3
  26. ^ а б c d е ж Хурана, 2004, с. 13–16.
  27. ^ а б Хурана, 2004, с. 10–12
  28. ^ Рассел, 2001, с. 1024–1025
  29. ^ а б Хурана, 2004, стр. 20–21.
  30. ^ а б Wolverton, 2004, с. 100–157
  31. ^ Рассел, 2001, с. 1021–1024.
  32. ^ Кивельсон, 2005, с. 315–316
  33. ^ Blanc, 2005, с. 250–253
  34. ^ а б c d е Коули, 2001, стр. 1069–76
  35. ^ а б c d е ж грамм Blanc, 2005, стр. 254–261
  36. ^ а б Коули, 2001, стр. 1083–87
  37. ^ Рассел, 2008
  38. ^ а б Крупп, 2007, стр. 216
  39. ^ Крупп, 2004, стр. 7–9
  40. ^ а б c d Крупп, 2004, с. 11–14.
  41. ^ Хурана, 2004, стр. 18–19.
  42. ^ Рассел, 2001, с. 1011
  43. ^ а б Николс, 2006, стр. 393–394
  44. ^ Крупп, 2004, стр. 18–19.
  45. ^ Николс, 2006, с. 404–405
  46. ^ а б Эльснер, 2005, стр. 419–420
  47. ^ а б Palier, 2001, стр. 1171–73
  48. ^ а б c d Бхардвадж, 2000, с. 311–316
  49. ^ Коули, 2003, с. 49–53.
  50. ^ Бхардвадж, 2000, стр. 316–319
  51. ^ Бхардвадж, 2000, с. 306–311
  52. ^ Бхардвадж, 2000, с. 296
  53. ^ Миллер Эйлуорд и др. 2005 г. С. 335–339.
  54. ^ Бхардвадж, 2000, Таблицы 2 и 5
  55. ^ Кларк, 2002
  56. ^ Blanc, 2005, с. 277–283
  57. ^ Редд, Нола Тейлор (5 апреля 2018 г.). «Ученые обнаружили след призрачного сияния на спутнике Юпитера Каллисто». space.com. Получено 4 июня, 2019.
  58. ^ Бхаттачарья, Долон; и другие. (3 января 2018 г.). "Доказательства аврорального излучения следа Каллисто на изображениях HST в УФ-диапазоне". Журнал геофизических исследований: космическая физика. 123 (1): 364–373. Bibcode:2018JGRA..123..364B. Дои:10.1002 / 2017JA024791.
  59. ^ Palier, 2001, стр. 1170–71
  60. ^ а б c d Зарка, 1998, стр. 20,160–168
  61. ^ Зарка, 1998, с. 20, 173–181
  62. ^ а б c холм, 1995
  63. ^ а б Зарка, 2005, с. 371–375
  64. ^ Сантос-Коста, 2001
  65. ^ Зарка, 2005, стр. 384–385
  66. ^ Крупп, 2004, с. 17–18.
  67. ^ а б c d Кивельсон, 2004, стр. 2–4
  68. ^ Джонсон, 2004, стр. 1–2
  69. ^ а б Джонсон, 2004, стр. 3–5
  70. ^ а б Ожоги, 2004, стр. 1–2
  71. ^ Ожоги, 2004, с. 12–14.
  72. ^ Ожоги, 2004, с. 10–11
  73. ^ а б Ожоги, 2004, с. 17–19.
  74. ^ Кивельсон, 2004, с. 8–10
  75. ^ Кивельсон, 2004, стр. 1–2
  76. ^ Купер, 2001, стр. 137,139
  77. ^ а б Кивельсон, 2004, с. 10–11
  78. ^ а б Кивельсон, 2004, стр. 16–18.
  79. ^ Уильямс, 1998, с. 1
  80. ^ а б Купер, 2001, стр. 154–156.
  81. ^ Джонсон, 2004, стр. 15–19.
  82. ^ Hibbitts, 2000, с. 1
  83. ^ а б Джонсон, 2004, стр. 8–13.
  84. ^ Берк и Франклин, 1955
  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. ^ Физелер, 2002
  89. ^ "Задачи Juno Science". Университет Висконсин-Мэдисон. Архивировано из оригинал 16 октября 2008 г.. Получено 13 октября, 2008.
  90. ^ Форель, 2003
  91. ^ "Юнона и джедаи НАСА: готовы раскрыть тайны Юпитера". Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. 29 июня 2016 г. Архивировано с оригинал 24 марта 2017 г.. Получено 7 февраля, 2017.
  92. ^ Kurth, W. S .; Киршнер, Д. Л .; Хосподарский, Г.Б .; Gurnett, D.A .; 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 (связь)
  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:2017Наука ... 356..826C. Дои:10.1126 / science.aam5928. PMID  28546207.

Цитированные источники

дальнейшее чтение