Umumiy astronomiya

§ 5.8. Gigant sayyoralar

Yupiterdan Neptungacha bo‘lgan sayyoralar Yupiterga o‘xshash (Jovian, Jupiter-like) yoki gigant sayyoralar deyiladi. Gigant sayyoralar zichligi 1000-2000 kg/m³ va ular hajmining katta qismi suyuqlikdan iborat. Diametrlari Yer tipidagi sayyoralarnikiga qaraganda o‘n martalab katta

Yupiter (Mushtariy). Quyosh sistemasining planetalari ichida eng yirik hisoblangan Yupiter, tabiati va tuzilishiga ko‘ra, jumboqlarga boyligi bilan astronomlar diqqatini o‘ziga jalb etadi. Yupiterning o‘rtacha radiusi, Yer radiusidan qariyb 11 marta katta bo‘lib, 69 ming 150 kilometrni tashkil qiladi. Bu gigant planeta 778 million kilometr masofada Quyosh atrofida aylanadi. Planetaning Quyosh atrofida aylanish tezligi sekundiga 13 kilometr bo‘lib, 12 yilda bir marta to‘la aylanib chiqadi. Boshqacha aytganda, Yerdagi 60 yoshli odam Yupiter yili bilan endi 5 yoshga to‘lgan bo‘lur edi. Qizig‘i shundaki, Yupiterning o‘z o‘qi atrofida aylanishi, Yer tipidagi planeta aylanishlaridan farq qilib, ekvator qismi tezroq-9 soatu 50,5 minutli, o‘rta kenglamalari esa sekinroq-9 soatu 56 minutli davr bilan aylanadi. Planetaning turli kenglamalari turlicha burchak tezlik bilan aylanishlariga sabab, u tuzilishiga ko‘ra qattiq bo‘lmay, gaz-suyuq holatidagi osmon jismi ekanligidadir. Buning ustiga, uning ko‘ringan sirti atmosferasida “suzib yuruvchi” bulutlardan tashkil topgan.

5.16-rasm. Yupiter va uning tuzilishi

Planetaning tez aylanishi tufayli vujudga kelgan markazdan qochma kuch ta’sirida, Yupiterning kutblari bo‘ylab sezilarli siqilish kuzatiladi. Natijada uning ekvatoril diametri, qutbiy diametridan 9 ming 300 kilometrga katta bo‘lib qolgan.

Yupiterning hajmi Yernikidan 1314 marta ortiq. Garchi bu sayyoraning zichligi Yernikidan 3,5 marta kam (1,3 g/sm³) bo‘lsa-da, kattaligi tufayli uning massasi Yer massasidan 318 marta ortiqdir. Shuning uchun ham Yupiterning tortish kuchi, Yerdagidan ikki yarim marta ko‘p, ya’ni 60 kilogrammli odamning og‘irligi Yupiterda 150 kilogrammdan ortadi. Gigant planetaga teleskop orqali qaralganda, uning sirtida turli xil obyektlar kuzatiladi. Bu obyektlar ichida tabiati haligacha jumboqligicha saqlanayotgan, ekvatorga parallel qora-qizg‘ish tasmalar kishi diqqatini o‘ziga jalb etadi.

Bu tasmalar, oxirgi yillar materiallari asosida, planeta atmosferasining qalin bulutlari deb tushuntiriladi. Ular planetaning parallellari bo‘ylab yo‘nalgan bo‘lib, ekvatorga nisbatan simmetrik ko‘rinish hosil qiladi. Sayyora bulutlarining bunday zanjirli strukturasi ±40 gradusli kenglikkacha borib, ayrim hollarda, diametri 1 ming kilometrgacha boradigan qo‘ng‘ir yoki ko‘kish dog‘larni hosil qiladi.

Yupiterning qadimiy “tilsim”laridan boshqa biri - 1878 yili topilgan uzunligi 30 ming, eni 13 ming kilometrga cho‘zilgan katta Qizil Dog‘dir. Qizig‘i shundaki, bu Dog‘ planetaning sirt detallari qatori uning sutkalik aylanishida ishtirok qilishi bilan birga goh u yoniga, goh bu yoniga bir necha gradusgacha siljiydi. Bunday hol, Katta Qizil Dog‘ planeta sirti bilan bog‘lanmagan degan xulosaga olib keldi. G.Golsin taklif etgan јoyaga ko‘ra, Katta Qizil Dog‘ planeta atmosferasining uzoq davom etadigan gigant uyurmasidir. O‘xshashlik prinsipi asosida ishlab chiqqan uning bu nazariyasi, keyingi yillarda bir necha faktorlar bilan tasdiqlanishi bilan e’tiborga sazovor gipoteza hisoblanadi. AQShning “Pioner X” va “Pioner XI” kosmik apparatlari yordamida Katta Qizil Dog‘ning olingan rasmlarida uning detallari, strukturasi anchayin tiniq ko‘rinsa-da, hali bu yirik Dog‘ga tegishli muammolar etarlicha ko‘p, jumladan uning qizil rangi ham hozirgacha sir hisoblanadi.

Yupiter atmosferasi Yernikidan keskin farq qilib, vodorod, geliy, metan va ammiak gazlaridan tashkil topgan. Atmosferaning asosiy qismini vodorod va geliy tashkil qiladi. Planeta spektrida geliy o‘z “avtograf”ini qoldirmasligi, olimlarni uzoq vaqt ajablantirdi, chunki nazariy hisoblashlar geliy uning atmosferasida keng tarqalganligini inkor etmasdi. Bu masala 1973 yili hal bo‘ldi. Yupiter yaqinida o‘tayotgan avtomatik stansiya “Pioner X” Yerga yuborgan “radiogrammasi”da planeta atmosferasida geliy borligini ma’lum qilganda, astronomlar “engil nafas” olishdi. Bu olingan ma’lumotlar geliy miqdori planeta atmosferasining taxminan 13% ini tashkil qiladi.

Shuningdek, planetaga tegishli spektrogrammalarning analizi uning atmosferasida Metan (SN₄) va ammiak (NN₃) dan tashqari sezilarli miqdorda atsetilen (S₃N₂) va etan (S₂N₆) borligini ma’lum qildi. Bu birikmalar Quyoshning ultrabinafsha nurlari ta’sirida atmosferada ro‘y beradigan fotoximik reaksiya tufayli metanning parchalanishidan vujudga keladi deb taxmin qilinadi. Yupiter atmosferasida SO va SO₂ kabi molekulyar birikmalarning topilishi astronomlar uchun «syurpriz» bo‘ladi, chunki vodorodli atmosferada karbonat angidrid tez parchalanishi kuzatiladi va shuning uchun ham olimlar Yupiterning atmosferasida uni kutmagan edilar. Kam miqdorda bo‘lsa-da, Yupiter o‘z «to‘pi»da zaharli-sianli vodorod (NSN) va vodorodli germaniy (GeN₄) kabi birikmalarning zapasini asraydi.

Gigant sayyora atmosferasida suv bug‘larining topilishi ham katta voqea bo‘ldi, chunki Yerdan kuzatiladigan planetaning bulutli qatlamlaridagi minus 120-130 gradusdan past temperaturada suv bug‘lari doimo muz holatidagina bo‘lishi mumkin deb taxmin qilinar edi.

Yupiterning magnitosferasi asosan uch qismdan iborat bo‘lib, 20 sayyora radiusi masofagacha cho‘zilgan ichki qismida dipolli (ikki qutbli) magnit maydon hukmronlik qiladi. 60 radius cho‘zilgan o‘rta qismida esa, sayyoraning magnitosferasi, markazdan qochma kuch ta’sirida kuchli deformatsiyalanishi oqibatida, sfera ko‘rinishini yo‘qotib, disk ko‘rinishi oladi va nihoyat 90 radiusgacha boradigan tashqi qism esa, «quyosh shamoli» (Quyoshdan kelayotgan plazma oqimi) ta’sirida kuchli deformatsiyalanadi.

Magnitosferani tashqi tomonidan zarbiy to‘lqin chegaralaydi. Bunday zarbaviy to‘lqin Quyoshdan kelayotgan plazmaning tormozlanishidan paydo bo‘ladi. Yupiterning tungi tomonida magnit moydoni Erniki kabi, uzun dum hosil qilib, bir necha yuz million kilometrgacha cho‘ziladi.

Ma’lumki, elektronlar magnit maydonda harakatlanganda ikki xil nurlanadi. Bu nurlanishlardan biri siklotron nurlanish deyilib, nisbatan kam kuvvatli elektronlarning (0,5 MeV gacha energiyali) harakatlanishidan, ikkinchisi esa sinxrotron nurlanish deyilib, relyativistik elektronlarning (tezligi-yorug‘lik tezligi kattaligiga yaqin elektronlarning) harakatlanishidan vujudga keladi va dekametrli radionurlanishlarning manbai hisoblanadi.

Gigant planetaning magnit maydoni zaryadli kosmik zarrachalar bilan ta’sirlashib, ularni o‘z sferasida «qafas»ga tushiradi va natijada bunday holat, planeta atrofida, Yernikiga o‘xshash kuchli radiatsiya kamaralarining paydo bo‘lishlariga olib keladi. Toroidal shaklidagi (teshikkulcha ko‘rinishli) radiatsion kamar, sayyoraning ekvator tekisligiga bir oz osayyoraning ekvator tekisligiga bir oz og‘gan holda bo‘lib, 1,5 dan to 6 planeta radiusigacha masofaga cho‘ziladi. Bu poyasda magnit maydoni «asir olgan» elektronlarning energiyasi 3 dan 30 MeV gacha oraliqda bo‘ladi. Planetaning magnitosferasi va radiatsiya kameralari, zaryadli zarrachalar uchun ulkan tabiiy tezlatgich (uskoritel) bo‘lib xizmat qiladi. Yerda qayd qilinadigan kichik energiyani elektronlar, Yupiterning bu tabiiy tezlatgichlarining mahsuli ekanligi, ular uchun xarakterli-10 soatlik davrning sayyoraning aylanish davri bilan bir xilligidan aniqlanadi.

Shuningdek, Yupiterning metrli radiodiapazonda kuchli nurlanishining manbai ham elektronlarning magnitosferada sinxrotron nurlanish bilan aloqadorligi ma’lum bo‘ldi. Ulkan planetaning metrli diapazonda ishlaydigan bir necha «radiostansiyalari» 11 metrdan 30 metrgacha oraliqdagi kichik diapazonni o‘z ichiga oladi. Bulardan «radiobo‘ron» deb nom olgan planeta radionurlanishining chaqnashlari ham sayyoradan ahyon-ahyonda qayd qilinadi. Hisob-kitoblarning ko‘rsatishicha, bu radiochaqnashlarning manbai, quvvati jihatidan, Erda momoqaldiroq paytida chaqnagan yashin-quvvatidan milliardlab marta ortiq quvvatga ega bo‘lgan sayyora atmosferasidagi «chaqmoq» bo‘lishi lozim.

Yupiter, Quyoshdan Yerga nisbatan 5 marta ortiq masofada bo‘lganidan unga tegishli ma’lum yuza birligining Quyoshdan oladigan energiyasi Yernikidan 27 marta kamlik qiladi. Biroq shunga qaramay, bu sayyoraning ma’lum yuzasi Quyoshdan olgan energiyasidan qariyb 2,5 marta ko‘p energiya bilan, asosan radio va infraqizil diapazonlarda nurlanadi. Bu-Yupiterning qa’rida noma’lum mexanizmli energiya manbai, yulduzlarniki kabi termoyadro sintezi bo‘la olmasligidan darak beradi. Binobarin, planeta nurlanishida energiyaning birdan-bir manbai gravitatsion siqilish bo‘lishi mumkin. Xuddi shunday nazariya, ayni paytda, haqiqatga eng yaqin gipoteza deb tan olingan. Infraqizil spektrometr yordamida, sayyoraning bu diapazondagi nurlanishi asosida aniqlangan. Yupiter sirtining harorati, uning kunduzgi va tungi qismlarida temperatura bir xil bo‘lib, Selsiy shkalasida minus 133 gradus ekanligini qayd qildi.

Yupiterning sirtidan markazga tomon temperatura tez ortib borishi va oqibatda juda katta chuqurlikka, uning moddasi faqat gaz-suyuq holatda bo‘la olishi ham oxirgi yillar hisob-kitobidan ma’lum bo‘ldi. Planeta haqida qo‘lga kiritilgan eng so‘nggi ma’lumotlar asosida bu ulkan sayyoraning ichki tuzilishi matematik modellashtirildi. Ushbu modelga ko‘ra, Yupiter atmosferasining balandligi 2 mingdan 6,5 ming kilometrgacha cho‘zilgan. Agar o‘rtacha balandlik (4,2 ming km) asosida atmosfera qatlamining tubidagi bosim hisoblansa, uning miqdori 200 ming atmosferaga, temperatura esa 2000 gradusga teng chiqadi. Sayyora sirti suyuq vodorodning geliyli aralashmasidan iborat g‘ovak okean ko‘rinishida bo‘lib, taxminan 0,91 planeta radiusi sathidan ostida bosim va temperatura, moddalardan elektronlarni ajrata oladigan miqdorga erishadi. Aftidan ularning harakati Yupiterning magnit maydonini vujudga keltiradi. Hisoblashlar taxminan 0,74 planeta radiusi chuqurligidan so‘ng 1 million atmosferali bosimda vodorod suyuq metall holatiga o‘tishini ko‘rsatadi. Nihoyat bu modelga ko‘ra, markaziy qism, metall silikatlar, magnit oksidi, temir va nikel metallari aralashmasidan iborat qaynoq suyuq yadrodan tashkil topgan ( -rasm). Bu qismida bosim 20-100 mln atmosferaga etgani holda, temperatura 15-25 ming gradusga etadi.

Yupiter o‘z yo‘ldoshlari bilan katta bir «oilani» tashkil qiladi, uning atrofida 16 ta yo‘ldosh aylanadi. Bu «Oy» lardan to‘rtta eng yirik 1610 yilda G.Galiley tomonidan topilgan bo‘lib, oxirgi ikkitasi 1974 va 1975 yillarda topildi.

Yupiter yo‘ldoshlarini 3 gruppaga bo‘lish mumkin. Birinchi gruppaga to‘rtta Galiley yo‘ldoshlari (Io, Evropa, Ganimed va Kallisto) va uning sirtidan atigi 110 ming kilometr masofada aylanuvchi Amalteya kiradi. Bu gruppaning eng uzoq yo‘ldoshi Kallisto planetadan 1,8 mln kilometr narida uning atrofida 16,7 Yer sutkasiga teng davr bilan aylanadi. Bu gruppada eng kichik yo‘ldosh Amalteya bo‘lib, diametri 150 km, eng yirigi Kallistoniki esa 5300 kilometrdir. Galiley yo‘ldoshlarining o‘rtacha zichligi, planetadan uzoqlashgan sayin kamayadi. 3,2-3,6 g/sm³ dan (Io uchun) 1,6 g/sm³ gacha (Kolisto uchun). Ganimed va Io ning atrofida atmosfera mavjud. Ganimed sirtida harorat Selsiy shkalasida minus 115 gradusga boradi. Galiley yo‘ldoshlarining albedosini o‘rganish, ularning sirti qalin muz bilan qoplangan degan taxminni beradi.

5.17-rasm. Yupiterning galiley yo‘ldoshlari

5.2-jadval. Yupiterning galiley yo‘ldoshlari xarakteristikalari

	Diametri			Massasi			Orbital radiusi			Jrbital davri
	km	%	kg, 1022		%	km		%	days		%
Io	3,643	105	8.9		120	421700		110	1.77		7
Europa	3,122	90	4.8		65	671034		175	3.55		3
Ganymede	5,262	150	14.8		200	1070412		280	7.15		6
Callisto	4,821	140	10.8		150	1882709		490	16.69		1

600 metrli radioteleskop (RATAN-600) yordamida Galiley yo‘ldoshlarini o‘rganish, ularning radiodiapazonida aniqlangan ravshanlik temperaturalari hayratga solarli darajada yuqoriligini ko‘rsatadi. (Kallisto uchun-90⁰S, Ganimed uchun-105⁰S). Bu sayyoralar uchun hisoblangan muvozanat temperaturadan ancha yuqori bo‘lib, uning manbai ko‘p kilometrli muz qatlami ostida «yashiringan» deyishga asos beradi. Eng yuqori ravshanlik temperaturasi Io da kuzatilib u shu qadar kattaki, olimlar, bu yo‘ldosh kuchligina magnit maydoniga va atrofida, radiatsion kamariga ega degan gipotezani o‘rtaga tashlashi ikinchi guruh yo‘ldoshlar, taxminan 12 mln kilometrli masofada sayyora atrofida 250 Yer sutkasiga yaqin davr bilan aylanadilar. Bu guruhga kiruvchi yuldoshlar nisbatan kichik bo‘lib, ular haqida hozircha juda kam narsa ma’lum. Ikkinchi gruppa a’zolarining soni ham 5 ta bo‘lib, bulardan ikkitasi yangi-1974 va 1975 yilda topilgan.

Uchinchi guruh yo‘ldoshlarining soni 4 ta bo‘lib, ular planetadan o‘rtacha 23 mln kilometr masofada, taxminan 2 yillik davr bilan aylanadi. 1979 yili mart oyida Yupiterdan 278 ming kilometr naridan o‘tgan AQSh ning «Voyajer-1» avtomatik stansiyasi Yupiter va uning yo‘ldoshlariga tegishli talay yangiliklarni ochdi. «Voyajer» olgan rasmlarda, planetaning 30 ming kilometrga cho‘zilgan qutb yog‘dusi va atmosferasida 17 marta yashinni eslatuvchi chaqnash kuzatildi.

Planeta sirtidan 57 ming kilometr balandlikda, kengligi 8 ming 700 kilometr, qalinligi 30 kilometrdan katta bo‘lmagan, Saturnnikiga o‘xshash halqasi borligi ma’lum bo‘ldi. Olimlarning aniqlashicha, bu halqa asosan chang va kattaligi bir necha o‘n metrgacha boruvchi qoya toshlar va muz parchalaridan tashkil topgan.

Avtomatik stansiya sayyoraning yo‘ldoshi Iodan eng yaqin (19 ming km) masofadan o‘tib, uning sirtida ayni paytda «ishlayotgan» vulqonni (balandligi 160 km), birnecha yuz kilometrga cho‘zilgan tog‘lar va jarliklarni kuzatdi. Ganimed va Kallisto sirtida ko‘ringan o‘nlab yorug‘ dog‘lar esa, aftidan, kraterlar bo‘lsa kerak deb taxmin qilindi. Kallistodagi kraterlardan biri-bir necha konsentrik tog‘ halqalari bilan o‘ralgan bo‘lib, ayrim joylarda bu tizmalarning oralig‘i 1 ming 600 kilometrgacha etadi.

Garchi oxirgi yillarda ulkan sayyora Yupiter va uning yo‘ldoshlariga tegishli anchayin asriy sirlar «fosh» bo‘lgan bo‘lsa-da, hali yana bir necha o‘n yilga yashiringan muammolar unda mavjud. Olimlar, kelajakda, bu ulkan sayyora sistemasiga kiruvchi osmon jismlari bilan yaqindan tanishish maqsadida, navbatdagi avtomatik stansiyalarni uning «oy»laridan biriga qo‘ndirishni mo‘ljallamoqdalar.