Обнаружение небесных тел, обращающихся не вокруг Земли, а вокруг иного небесного тела, нанесло серьезный удар по господствовавшей в то время геоцентрической системе мира, за что впоследствии Галилей подвергся преследованиям церковной инквизиции. Однако неумолимое время расставило все на свои места, и вскоре за спутниками Юпитера следили уже все желающие. Помимо того, что вид в телескоп крупнейшей планеты Солнечной системы с ее экваториальными поясами и Большим Красным Пятном завораживает сам по себе, наличие свиты из четырех спутников, постоянно кружащихся вокруг Юпитера, придает таким наблюдениям особую прелесть.
В процессе своего движения спутники сближаются, скрываются от нас за диском планеты или, наоборот прячутся на ее фоне. А иногда можно наблюдать и затмения спутников, когда один из них входит в тень, отбрасываемую планетой. Только что в поле зрения окуляра сияла крошечная звездочка спутника, мгновение, и ее уже нет! А как интересны моменты вступления спутника на диск планеты или схождения с него! В небольшой телескоп видно, как в месте, где должен бы быть спутник, на диске появляется вздутие, постепенно уменьшающееся в размерах и вскоре исчезающее совсем!
Помимо чисто эстетического удовольствия, подобные наблюдения проводились и для вполне практических нужд. По мере развития мореплавания перед моряками все острее вставала проблема определения координат корабля.
Хронометров в те годы еще не существовало, но уже было известно, что моменты явлений в системе спутников Юпитера можно предсказать заранее с точностью до нескольких минут. Поэтому таблицы подобных событий, предстоящих на ближайшее время, вместе со зрительной трубой стали неотъемлемой частью корабельной амуниции.
В следующий раз "юпитерианские луны" пригодились ученым в конце XVII века, когда впервые появилась возможность довольно точно оценить величину скорости света. Было замечено, что промежутки времени между последовательными затмениями Ио уменьшаются по мере приближения Юпитера к противостоянию и увеличиваются после него. Анализируя эти наблюдения, датский астроном Оле Ремер высказал предположение, что эффект вызван конечной скоростью распространения света и, проведя соответствующие вычисления, получил ее значение, очень близкое к современному.
На протяжении длительного времени продолжались наблюдения за движениями теней спутников по диску Юпитера. Еще в XVII веке было замечено, что тень Ио иногда изменяет свою форму — становится размытой, продолговатой, раздваивается, а то и вовсе исчезает. В чем причина этих явлений — в наличии атмосферы у Ио? Однако столь небольшой спутник вряд ли мог иметь стабильную газовую оболочку — она бы быстро рассеялась. О вулканах, извергающихся на поверхности спутника и обнаруженных во время пролета мимо планеты американской межпланетной станции "Вояджер", тогда еще никто не знал.
Наземные наблюдения за спутниками Юпитера продолжаются и в наше время. Их основное назначение — уточнение параметров орбит юпитерианских лун, поэтому современные ученые наблюдают в основном за взаимными явлениями в системе спутников. А уделом любителя астрономии, как и 400 лет назад, остается слежение за постоянными перемещениями Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто (перечислены в порядке возрастания расстояния от планеты).
Благодаря исключительной простоте наблюдений, галилеевы спутники Юпитера являются весьма популярными объектами среди начинающих любителей астрономии. Действительно, они заметны даже в театральный бинокль, а в полевой уже можно смело следить за их обращением вокруг планеты. Блеск спутников примерно одинаков и находится в пределах 4.5-5.5m, так что, если бы не близость яркого Юпитера, они вполне могли быть различимы и невооруженным глазом.
Периоды обращения спутников вокруг планеты составляют 1.77, 3.55, 7.17 и 16.75 земных суток. Наклонение их орбит к оси вращения Юпитера не превышает Iе, поэтому они все время находятся в экваториальной плоскости планеты. К тому же, все спутники постоянно обращены к Юпитеру одним полушарием — точь-в-точь, как и наша Луна.
В зависимости от положения оси вращения планеты относительно Земли и ее элонгации (углового расстояния от Солнца для земного наблюдателя), в системе спутников Юпитера наблюдаются различные явления. Их рассмотрение проще всего начать с того момента, когда планета находится в противостоянии, и ось ее вращения почти перпендикулярна лучу зрения (последний раз такое случилось в августе 1997 года). В этот момент Земля находится почти в плоскости орбит всех спутников и траектории их движения кажутся прямолинейными. В процессе этого движения они могут зайти за планету (произойдет покрытие спутника Юпитером) или, наоборот, пройти перед ним (произойдет прохождение спутника перед планетой). Также возможен вариант, когда один из спутников покроет другой. Столь ограниченный набор явлений может происходить только в течение короткого времени — когда система освещается прямо со стороны земного наблюдателя.
Вскоре, благодаря довольно быстрому вращению нашей планеты вокруг Солнца, элонгация Юпитера уменьшается, и у нас возникает возможность увидеть события иного рода. Все они связаны с появлением теней от планеты или спутников. Теперь уже можно видеть тени спутников, время от времени падающие на поверхность облачного покрова планеты, и то, как, проходя за планетой, спутники входят в ее тень (происходят их затмения).
Кроме этого, иногда становится возможным увидеть, как один из спутников попадает в тень другого. Однако следует отметить, что периоды взаимных затмений спутников (так же, как и их покрытий) непродолжительны и повторяются примерно через 6 лет, в моменты, когда Земля проходит через плоскость экватора Юпитера.
Обращение спутников Юпитера, как, впрочем, и большинства других тел Солнечной системы, происходит против часовой стрелки, если смотреть из точки северного полюса. В зависимости от момента наблюдения (до или после противостояния планеты), очередность явлений меняется. Так, до противостояния Юпитера мы видим, что при прохождении спутника перед диском планеты на нее вначале падает (а затем, соответственно, сходит) его тень, а затем вступает (сходит) и сам спутник. После противостояния картина меняется на противоположную: вначале на диск вступает спутник, а затем его тень. Та же самая "смена ритма" наблюдается и при прохождении спутника позади Юпитера.
Чем же так примечательны движения галилеевых спутников, заставляющие уделять им столько внимания? Да в общем-то ничем, кроме чисто эстетических качеств. В самом деле, до чего иногда красивыми и удивительными бывают сочетания этих четырех звездочек или их теней! При этом каждый может сам выбрать расположение, интересное с его точки зрения. Кому же, как не любителям, искать подобные "изюминки", малоинтересные с точки зрения науки, но столь привлекательные для простого созерцания?
Наш журнал уже рассказывал об исчезновениях всех четырех спутников Юпитера (Звездочет, 1998 г., № 2, стр. 5, №6, стр. 5). Следующее такое событие произойдет совсем нескоро, поэтому в этой статье мы обратимся к не менее интересным явлениям в основном предстоящего наблюдательного сезона.
После прохождения в середине 1997 года плоскости экватора Юпитера через Солнце, его северный полюс все больше и больше поворачивается в нашу сторону. Траектории движения спутников перестают казаться нам прямыми линиями, превращаясь во вполне ощутимые эллипсы. Это позволяет начать наблюдения событий иного рода.
В прошлом году мы привыкли видеть Юпитер в сопровождении "нанизанной на ниточку" цепочки из четырех спутников. Теперь картина меняется, и три (а очень редко и все четыре) спутника могут растянуться вдоль линии, расположенной под довольно большим углом к направлению на планету. Например, уже 3 октября 1998 года в 18ч33м (здесь и далее в статье приведено московское время) Но, Европа и Каллисто образуют линию, наклоненную к экватору планеты под углом 77°.
Намного более редкими являются тесные сближения сразу четырех спутников вдали от диска планеты — да так, чтобы все они были видимы и не попадали в ее тень. Примером такого события может служить "рандеву", которое состоится 25 декабря 1998 года в 10ч32м. Все четыре спутника соберутся западнее Юпитера, образовав своеобразную "стрелу", направленную на планету. Еще более красивое сближение ожидается 18 октября 2000 года в 14ч26м. В этот момент все четыре спутника образуют к востоку от Юпитера красивую геометрическую фигуру в виде ромба. Конечно, вряд ли такое соединение можно назвать тесным, но еще более тесные настолько редки, что начиная с 1970 и по 2030 год автору не удалось обнаружить ни одного подобного события.
Интересно ли вам увидеть спутники, расположившиеся одновременно на наибольших возможных расстояниях от планеты и демонстрирующие размеры системы Юпитера "в натуральную величину"? Определить моменты этих явлений довольно просто, воспользовавшись диаграммами положений спутников, приводимыми в "Астрономическом календаре". На них траектории движения спутников изображены в виде спиралей, закручивающихся вниз (на плоскости они изображаются в виде синусоид). Проводя горизонталь, соответствующую моменту наблюдения, и находя ее точки пересечения с каждой из четырех синусоид, мы можем получить примерное расположение всех четырех спутников относительно планеты. Все, что нам нужно, так это найти даты, когда все четыре кривых проходят через точки экстремума.
В текущий период видимости Юпитера все его спутники окажутся на максимальных удалениях от планеты 30 июня 1998 года примерно в 19м00м, 25 июля в 14ч10м и 19 августа в 8ч00м. К сожалению, все эти явления неудобны для наблюдений с территории нашей страны...
Симпатичное сочетание спутников, образующих стрелу, на которую теперь уже будет "насажен" диск Юпитера, образуется 4 января 1999 года в 3ч34м. Очень жаль, но и в это время Юпитер также не будет виден с территории России.
Красивы попарные соединения спутников, например, подобные ожидаемому 14 автуста 1998 года в 17ч28м, когда Юпитер окажется окруженным "почетным эскортом" из двух пар спутников с каждой стороны. И поистине восхитительное явление ожидается 30 апреля 2021 года в 4ч08м. В этот момент к востоку от диска планеты образуются две очень близкие пары спутников: Европа — Каллисто и Ио — Ганимед. Причем расстояние между спутниками каждой пары составит порядка секунды дуги, и в небольшой телескоп они просто сольются друг с другом!
Интересно следить и за перемещениями теней спутников по диску Юпитера. Не так давно на планете можно было увидеть тени сразу трех спутников.
Скорости перемешения теней по поверхности планеты различны для каждой из лун. При этом получается, что скорость движения тени Ганимеда примерно равна скорости перемещения облачных образований на диске планеты. При удачном стечении обстоятельств тень третьего спутника Юпитера иногда попадает прямо на Большое Красное Пятно и перемещается вместе с ним на протяжении почти всего прохождения! Такие события произойдут 22 сентября 1998 года с 15 до 18 часов, 14 октября с 2 до 6 часов и 26 ноября с 3 до 7 часов. А 4 ноября на Большое Красное Пятно упадут сразу две тени: от Ганимеда и Европы! Это событие продлится с 15 до 19 часов.
А видел ли кто из вас Юпитер, окруженный сразу пятью лунами? Вы скажете, что это невозможно? Отнюдь! Взгляните на планету в ночь с 24 на 25 октября 1998 года около полуночи. Далеко на востоке расположится Каллисто, Ганимед окажется значительно ближе к планете, по диску которой в этот момент будет скользить Европа (на облачном покрове также будет видна и ее тень), а немного западнее Юпитера будет готовиться к покрытию Ио. А что это за "пятый спутник", расположившийся еще западнее, симметрично Каллисто? В его качестве выступит звездочка 6-й величины SAO 146652 из созвездия Водолея. Не имея под рукой карты, поначалу немудрено и спутать.
Возможно, кто-то из читателей стал свидетелем еще какого-либо "курьезного" события в системе галилеевых спутников Юпитера. Уверяем, что на страницах нашего журнала он всегда сможет поделиться своими впечатлениями с остальными читателями.
Три тени на диске одновременно
Всего лишь один или два раза в году жители Земли могут любоваться тем, как диск нашего естественного спутника — Луны — заслоняет собой яркий солнечный лик. Значительно чаще подобные события происходят в системе Юпитера, обладающего четырьмя крупными спутниками. Любители астрономии, оснащенные телескопами, наверняка не раз наблюдали как один, а то и два галилеевых спутника отбрасывают свои тени на диск планеты-гиганта. Гораздо реже мы можем стать свидетелями того, как на поверхность Юпитера падают тени от трех спутников одновременно.
Последний раз подобное событие произошло 10 ноября 1997 года, но с территории нашей страны оно было недоступно для наблюдении Гораздо больше повезло жителям западного полушария, имевшим возможность получить уникальные снимки столь редкого явления. Профессиональный астроном Эрик Каркошка из Аризонского университета в этом смысле "не оплошал" запечатлев все действо от начала до конца
На первом из полученных им снимков мы видим, как тень от Каллисто начала свое движение по диску планеты. На следующем изображении к ней уже присоединилась тень от Ганимеда. И вот, наконец, кульминация: диск Юпитера украшают сразу три тени (слева направо): от Ио, Ганимеда и Каллисто!
Розивика Игорь Григорьевич — редактор журнала Звездочет. Определение моментов всех описанных в статье событий было выполнено автором с использованием компьютерной программы Guide фирмы "Проджект Плуто". Следует отметить, что в реальности они могут отличаться от приведенных на несколько минут из-за не очень высокой точности параметров орбит спутников. К тому же, сами "моменты " явлений вступления или схождения спутника с диска планеты (и особенно теней!) довольно длительны и могут продолжаться минуты.
