CC BY
11
УДК 550.371
О ДЕКАМЕТРОВОМ ИЗЛУЧЕНИИ ЮПИТЕРА
В. И. Григорьев, В. С. Ростовский
(.кафедра квантовой теории и физики высоких энергий)
На качественном уровне обсуждается возможный механизм влияния приливных бароэлежтричесжих полей Ио и Юпитера на дежаметровое излучение.
Декаметровое излучение (ДКМ) Юпитера, как и открытое позже дециметровое излучение (ДЦМ), явились предметом исследований многочисленных авторов. Обстоятельные обзоры с обширными списками литературы включены, в частности в трехтомник [1].
В обзоре Р. А. Смита «Модели декаметрового излучения Юпитера» в [1] подчеркивается проблема физической природы воздействия Ио на излучение Юпитера:
«Таким образом, центральной проблемой в теории ДКМ является объяснение связующего механизма, посредством которого орбитальное движение Ио обеспечивает источник свободной энергии в нижней плазмоефере».
В настоящей работе предлагается не рассматривавшийся ранее вариант решения этой проблемы, связанный с учетом тех бароэлектрических полей, которые возникают из-за приливных взаимодействий Юпитера и Ио.
Вопрос о приливных бароэлектрических полях обсуждался впервые в связи с проблемой «поля ясной погоды» Земли (см. [2], § 19). Здесь мы также будем рассатривать приливные взаимодействия двух небесных тел — Юпитера (масса, радиус и усредненная механическая плотность М\,Я.\,т\) и Ио (соответствующие параметры с индексами 2).
Объемные плотности приливных сил, действующих со стороны Ио на Юпитер и со стороны Юпитера на Ио, соответственно равны
/,(г1) = ОМ2г1
Ш2) = ОМхт2
Ъп^ЩГх) - Г\
Зп2(п2г2) - г2
*Ь3 '
(1) (2)
где С — постоянная всемирного ттяготения, Щ — вектор, проводимый от центра Ио к центру Юпитера, п\ =/?о/7?о> 12 = —п.\, векторы Г\ и г2 проводятся от центров Юпитера и Ио соответственно.
Напряженность бароэлектрического поля над Юпитером, возникающего благодаря приливному воздействию Ио, дается выражением
/3 п{пгх) \-
■Г\
5г,
3 {пгх)2
2 г/
(3)
Аналогичное выражение для напряженности бароэлектрического поля, порождаемого над поверхностью Ио благодаря приливному воздействию Юпитера, отличается от (3) только тем, что индексы 1 и 2 меняются местами. Вводя обозначения щ = гг7гг-, г = 1,2, запишем
Д |зл(/шг
и
|«г(з(п«г)2-"г2))}, (4)
где
жмхм2
(5)
Д- — усредненное значение объемного модуля упругости.
Полная напряженность приливного бароэлектрического поля во внешней области Е = Е\ + Е2. Эта сумма заметно меняется со временем в зависимости от взаимного расположения Ио и Юпитера. Поскольку радиус Юпитера (и 70000 км) значительно больше, чем у Ио (и 1820 км) и лишь ненамного уступает значению радиуса большой полуоси («421600 км) почти круговой орбиты последнего, можно сказать, что этот спутник Юпитера движется в плазмоефере гигантской планеты. При этом пг\ остается почти постоянным и близким к , тогда как г2п четырежды меняется за один оборот спутника от нуля (в направлении г2 вдоль его скорости) до Й2.
Подставляя численные значения для параметров, входящих в выражения (3) и (4), находим, что амплитуда изменений напряженности бароэлектрического поля, действующего на заряженные частицы в плазмоефере, порядка 105 В/м.
Напряженности бароэлектрических полей Е\ и Е2 при различных взаимных расположениях Земли, Ио и Юпитера изменяются. В областях между поверхностями Юпитера и Ио составляющие векторов Е\ и Е2 направлены противоположно, так что их векторная сумма в этой области значительно меньше, чем в других областях. Поэтому при обращении Ио вокруг Юпитера различные области плазмоеферы последнего периодически испытывают «встряску» результирующим электрическим приливным полем. Эта «встряска» и вызывала периодические всплески электромагнитного излучения.
Изложенное выше — лишь качественные соображения, касающиеся одного из возможных механизмов влияния орбитального движения Ио (и в меньшей мере других, более далеких от Юпитера его спутников) на его излучение. Эти соображения можно считать лишь предварительной программой дальнейших исследований, касающихся как спектра излучения, так и других его параметров.
Бароэлектрическое поле в окрестностях Ио и вдали от него заметно различаются, и поэтому очередной участок плазмоеферы Юпитера, в который влетает Ио, образно говоря, испытывает встряску, которая неминуемо порождает электромагнитное излучение. Это излучение, регистрируемое наблюдателем на Земле, должно меняться в зависимости от взаимного расположения Земли, Юпитера и Ио, но
одна из основных его черт — периодичность, связанная с периодом обращения Ио вокруг Юпитера, — должна сохраняться. Настоящая небольшая заметка имеет лишь одну цель — привлечь внимание исследователей к возможной роли бароэлектрических приливных эффектов в создании того «связующего механизма», о котором упоминалось выше.
Литература
1. Юпитер: В 3 т. / Ред. Т. Герелс. М., 1978.
2. Григорьев В.И., Григорьева Е.В., Ростовский B.C. Бароэлектрический эффект и магнитные поля планет и звезд. М., 2003.
Поступила в редакцию 25.11.05
