Математическая модель колебаний Европы позволит заглянуть в ее недра
|
Ученый из подмосковного Королева рассчитал, как должна колебаться поверхность спутника Юпитера Европы, если под ней расположен океан жидкой воды. Астрономы, воспользовавшись этими результатами, смогут в буквальном смысле слова заглянуть в недра этой планеты.
После того как мимо Европы — четвертого открытого Галилеем спутника Юпитера — пролетело несколько американских спутников («Пионер»-10 и 11 в 1970-х, «Вояджер»-1 и 2 в 1979-м, «Галилео» и «Кассини» в 2000-м), стало ясно, что поверхность этого небесного тела покрыта слоем льда. Причем лед этот растрескался примерно так же, как на Северном полюсе Земли. Поэтому возникло предположение, что под слоем льда лежит океан незамерзшей воды.
Более того, магнитное поле Европы меняется с периодом около 10 часов, что близко к периоду вращения Юпитера вокруг своей оси. Это возможно, только если на спутнике есть проводящая электричество жидкость и в ней возникает вихревой ток. Его мощность зависит от действия электромагнитных и гравитационных полей Юпитера и самой Европы, а также тех волн, которые порождает гравитационное поле в незамерзшей соленой жидкости.
Сопоставляя периоды колебаний поля, измеренные со спутников и рассчитанные на компьютере, можно построить математическую модель Европы и с ее помощью заглянуть внутрь планеты. Построением такой модели и занимается Л. В. Докучаев из Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИМАШ, г. Королев).
Модель исходит из предположения, что ядро Европы — это жесткий шар. Над ним расположен жидкий океан, а сверху — твердая оболочка из замерзшего льда. Из-за вращения Европы океан колеблется, часть этих колебаний передается оболочке, и та тоже начинает колебаться, причем эти колебания вызваны уже силами упругости. Все вместе должно приводить к периодическим колебаниям поверхности планеты.
Согласно этой модели, если бы Европа оказалась замерзшим шаром, то ее поверхность колебалась бы с периодом 22 часа. А сочетание жидкого океана с твердой поверхностью над ним приводит к очень интересному результату. Оказывается, если взять значение толщины ледового слоя, измеренное по данным спутников, то есть 7500 м, то вся система будет колебаться с периодом 5 часов 12 минут. Примерно столько — около 5 часов — составляет еще и полупериод изменения магнитного поля, и период перемагничивания (то есть, перемены положения магнитных полюсов) Европы. Уменьшение в два раза толщины ледяного панциря уменьшает период до 3 часов 42 минут, а увеличение в два раза — увеличивает до 7 часов 24 минут.
Получается, что у планетологов появился богатый материал для размышлений о том, что же на самом деле происходит в недрах этого загадочного мира. Во всяком случае, как следует из исследований подмосковного ученого, и действие гравитации, и действие сил упругости, и влияние Юпитера вызывают схожие последствия.
«Информнаука»
