Бледно-голубая точка
Это, пожалуй, одно из самых растиражированных фото из тысяч, сделанных «Вояджером-1». Его идея принадлежит Карлу Сагану — впоследствии астрофизик даже напишет книгу, которую назовет «Бледно-голубая точка».
Когда «Вояджер-1» завершил свою основную миссию — исследование Юпитера и Сатурна — аппарату дали команду развернутся и сделать фото внутренних планет Солнечной системы. На одном из них, которое было получено в промежутке между 14 февраля и 6 июня 1990 года, можно заметить бледно-голубую точку. Эта точка — наша Земля с расстояния шесть миллиардов километров. Сигнал с этим снимком шел от «Вояджера» к астрономам 5,5 часа.
Помимо Земли, «Вояджер-1» сфотографировал все остальные планеты, кроме Меркурия (он слишком близко к Солнцу) и Марса (из-за солнечного света). Астрономы собрали 60 изображений в мозаичную картинку, которую назвали «Семейный портрет».
К 30-летию снимка в 2020 году NASA сделало новую версию фото, которую назвали «Возвращение к бледно-голубой точке». Снимок увеличили, сделали ярче, убрали зернистость.
Уран
Следующие планеты — Уран и Нептун — посетил только «Вояджер-2». Аппарат до сих пор остается единственным зондом с Земли, который пролетел в окрестностях этих двух планет. NASA планирует запуск новой миссии к Урану в 2031-м, а прибытие к планете — в 2044-м, то есть спустя почти 60 лет после «Вояджера-2».
«Вояджер-2» в 1986 году пролетел в 81,5 тысячи километров от поверхности Урана и передал тысячи фото планеты и пяти самых крупных спутников, открыл десять новых лун и два кольца.
Слева — изображение Урана в реальном цвете, справа — результат обработки. Фото сделано с расстояния чуть более девяти миллионов километров
Фото поверхности Миранды, сделанное с расстояния три тысячи километров
Три спутника Урана, открытые «Вояджером-2». 1986U1 получил название Порция, 1986U3 — Крессида, 1986U4 — Розалинда
Космический телескоп «Хаббл»
Телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина Хаббла, был запущен на орбиту 24 апреля 1990 года. Это совместный проект NASA и Европейского космического агентства, задуманный как обсерватория общего назначения для исследования Вселенной в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн. Входит в число NASA.
Телескоп «Хаббл»
(Фото: NASA)
20 мая 1990 года телескоп сделал первую фотографию звездного скопления NGC 3532.
Слева — снимок, сделанный из обсерватории Лас Кампанас, Чили. Справа — часть первого изображения «Хаббла»
(Фото: NASA, ESA, and STScI)
«Хаббл» вращается вокруг Земли на высоте около 540 км и наклонен на 28,5 градусов к экватору. Чтобы совершить один оборот, ему требуется 95 минут.
Орбитальный телескоп провел более 1 млн наблюдений и предоставил данные, которые астрономы использовали, чтобы написать свыше 18 тыс. рецензируемых научных публикаций (от формирования планет до гигантских черных дыр). Эти документы упоминались в других публикациях более 900 тыс. раз.
Чем известен «Хаббл»
- Благодаря изучению пульсирующих звезд удалось определить возраст нашей Вселенной — 13,8 млрд лет.
- В январе 1992 года астрономы подтвердили существование планет за пределами солнечной системы.
- Телескоп зафиксировал редкое явление — столкновение кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером в 1994 году. Это первые в истории фотографии столкновения двух объектов Солнечной системы.
Серия снимков, сделанных с помощью космического телескопа «Хаббл» NASA, показывает эволюцию области падения кометы Шумейкера-Леви
(Фото: H. Hammel, MIT and NASA)
- Телескоп детально зафиксировал эволюцию погоды Юпитера, в том числе редкий шторм возле экватора планеты.
- «Хаббл» показал Плутон впервые с момента открытия планеты в 1930 году.
- Аппарат сфотографировал шлейф газа и пыли высотой 400 км в результате извержения вулкана Ио, самой большой внутренней луны Юпитера.
Изображения сделаны 14 февраля 2007 года. На левом видны оранжевые овальные отложения серы вокруг вулкана Пеле. На правом изображении виден большой шлейф, поднимающийся над поверхностью, недалеко от северного полюса
(Фото: NASA, ESA, and J. Spencer (SwRI))
- Подтвердил предположения о наличии сверхмассивных черных дыр в ядрах Галактик.
- Нашел самый далекий из известных на сегодня космических объектов — галактику GN-z11. Сейчас мы видим ее такой, какой она была 13,4 млрд лет назад.
Галактика GN-z11, показанная на вставке, видна в прошлом на 13,4 млрд лет, всего через 400 млн лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял всего 3% от ее нынешнего возраста. Учитывая расширение Вселенной, сейчас на деле она находится в 32 млрд световых лет от нас
(Фото: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University))
- Подтвердил существование на спутнике Юпитера Ганимеде огромного подземного океана под 150-километровой толщей льда. На основании этого открытия астрономы внесли крупнейший спутник в Солнечной системе в список возможных кандидатов на поиск жизненных форм.
- Обнаружил водяной пар на экзопланете K2-18b из обитаемой зоны, а также первую подтвержденную межзвездную комету 2I/Borisov.
13 июня 2021 года компьютер, отвечающий за научное оборудование «Хаббла», перестал реагировать на команды с Земли. Устранить поломку инженерно-научной группе, обслуживающей телескоп, удалось только к 16 июля 2021 года.
У орбитального «Хаббла» есть два аккаунта в Twitter — Hubble NASA и Hubble ESA, два официальных YouTube канала — NASA и ESA, а также аккаунты в Instagram и .
Посвященный «Хабблу» ролик NASA
Изображения и данные, полученные с космического телескопа «Хаббл», показывают галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.
Передача, хранение и обработка данных телескопа
Данные «Хаббла» сначала сохраняются в бортовых накопителях, на момент запуска в этом качестве использовались катушечные магнитофоны, в ходе последующих экспедиций они были заменены на компьютерное энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Затем, через систему коммуникационных спутников TDRSS, расположенных на геостационарной орбите, данные передаются в Центр Годдарда.
Архивирование и доступ к данным
В течение первого года с момента получения данные предоставляются только основному исследователю (подателю заявки на наблюдение), а затем помещаются в архив со свободным доступом. Исследователь может подать просьбу на имя директора института о сокращении или увеличении этого срока.
Наблюдения, выполненные за счёт времени из резерва директора, а также вспомогательные и технические данные, сразу становятся общественным достоянием.
Анализ и обработка информации
Астрономические данные должны пройти ряд преобразований, прежде чем станут пригодными для анализа. Институт космического телескопа разработал пакет программ для автоматического преобразования и калибрации данных. В настоящее время этот процесс происходит автоматически. Однако из-за большого объёма информации и сложности алгоритмов обработка может занять сутки и более.
Данные могут быть обработаны при помощи различных программ, но Институт телескопа предоставляет пакет STSDAS (англ. Space Telescope Science Data Analysis System — «Система анализа научных данных космического телескопа»). Пакет содержит все необходимые для обработки данных программы, оптимизированные для работы с информацией «Хаббла».
Палитра Хаббла
Снимки Хаббла — это не совсем фотографии в привычном понимании. Очень много информации недоступно в оптическом диапазоне. Многие космические объекты активно излучают в других диапазонах. Хаббл оборудован множеством устройств с разнообразными фильтрами, что позволяют уловить данные, которые позже астрономы обрабатывают и могут свести в наглядное изображение.
Широкоугольная камера, главный прибор «Хаббла», сама по себе чёрно-белая, но оснащена широким магазином узкополосных светофильтров. Полученные снимки выравнивают по яркости, совмещают и обрабатывают для передачи. Именно в этой палитре из красного, зеленого и синего цвета сделаны большинство известных цветных изображений с Хаббла.
Богатство цветов обеспечивают разные диапазоны излучения звезд и ионизированных ими частиц, а также их отраженный свет.
Нужно понимать, что цвета не истинные, и при съёмке в истинных цветах (например, на фотоаппарат) туманность Пузырь будет красной.
Первое прямое изображение экзопланеты
HIP 65426b — супер-юпитер, экзопланета, за которой в июле 2022 года наблюдал «Уэбб» при помощи инфракрасной камеры NIRCam и спектрографа MIRI. Телескоп получил первое прямое изображение экзопланеты в четырех диапазонах инфракрасного излучения.
Фото: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI) / Экзопланета HIP 65426b
Белая звездочка на изображениях показывает местоположение родительской звезды экзопланеты, ее свет заблокирован коронографом телескопа.
Результаты наблюдений за HIP 65426b показали, что возможности «Уэбба» выше, чем ранее думали ученые. Космическая обсерватория способна наблюдать экзопланеты с массами около 0,3 массы Юпитера на расстояниях свыше 100 астрономических единиц от родительской звезды и с массами меньше массы Сатурна на расстояниях свыше 10 астрономических единиц от родительской звезды.
Две соседки с подсветкой
Здесь версии в полном разрешении
Изображение пары VV 191 получено слиянием данных с телескопа Хаббла и Уэбба. Первый дал изображении в ультрафиолете и видимом спектре, второй традиционно в инфракрасном. После обработки информация перекодирована так, чтобы вся она была видна человеческому глазу.
Галактика слева находится дальше, чем её левый «партнёр», и как бы подсвечивает правую. Это подчёркнуто рукавами правой галактики, которые хорошо видно на фоне левой.
А ещё тут есть другая очень далёкая галактика, которая выдаёт себя за две разные. Это выяснилось благодаря «дальнозоркости» телескопа Уэбба.
Около центра левой галактики есть красная арка, снятая в инфракрасном свете. Она такого цвета, потому что находится в миллионах световых лет дальше главных объектов съёмки, а имеет такую форму из-за гравитационного искривления от левой галактики. А теперь видите красную точку справа внизу от её центра? Это та же самая далёкая древняя галактика.
Красное пятно и белый овал
Поверхность Юпитера нельзя наблюдать непосредственно из-за плотного слоя облаков, представляющих собой картину чередующихся темных полос и ярких зон. Различия в цвете полос объясняются небольшими химическими и температурными различиями. Положения и размеры полос и зон постепенно изменяются со временем. Яркие цвета, которые видны в облаках Юпитера, вероятно, результат искусных химических реакций примесей элементов в его атмосфере, возможно, включающих серу, чьи соединения создают широкое разнообразие цветов. Темные полосы и светлые зоны облачной структуры Юпитера, скорость которых иногда достигает 500 км/час, и самим существованием, и своей формой обязаны ураганным ветрам, опоясывающим планету в меридиональном направлении. На Земле ветры создаются большим различием в температуре более чем в 40° Цельсия между полюсом и экватором. А вот и полюс, и экватор Юпитера имеют примерно одну и ту же температуру (130°C), по крайней мере, у основания облаков. Очевидно, ветры Юпитера управляются главным образом его внутренним теплом, а не солнечным, как на Земле.
Атмосфера Юпитера состоит примерно из 81% водорода и 18% гелия. Кроме водорода и гелия в атмосфере Юпитера найдены в виде примесей незначительное количество метана, аммиака, фосфора, водяного пара и разнообразных гидрокарбонатов. В целом же химический состав атмосферы всей планеты существенно не отличается от солнечного и имеет сходство с небольшой звездой.
Наиболее поразительной особенностью юпитерианской атмосферы является Большое Красное Пятно колоссальный атмосферный вихрь, который был обнаружен земными наблюдателями более 150 лет назад. Большое Красное Пятно овал размером 12 000 х 25 000 км (то есть два земных диска). Вещество в Большом Красном Пятне перемещается против часовой стрелки, делая полный оборот за 7 земных суток. Пятно смещается относительно среднего положения то в одну, то в другую сторону. Исследования показывают, что 100 лет назад его размеры были вдвое больше.
В 1938 году было зафиксировано формирование и развитие трех больших белых овалов вблизи 30° южной широты. Наблюдатели также отмечали серию маленьких белых овалов, которые также представляют собой вихри. Поэтому можно полагать, что Красное Пятно является не уникальным образованием, но самым мощным членом из семейства штормов. Исторические записи не обнаруживают подобных долго существующих систем в средних северных широтах. Имеются большие темные овалы вблизи 15° северной широты, но почему-то условия, необходимые для возникновения вихрей и последующего их превращения в устойчивые системы, подобные Красному Пятну, существуют только в Южном полушарии.
Иногда на Юпитере происходят столкновения таких больших циклонических систем. Одно из них имело место в 1975 году, в результате чего красный цвет Пятна поблек на несколько лет. И в настоящее время может произойти аналогичное столкновение Большого Красного Пятна и Большого Белого Овала. Белый Овал является частью пояса облаков, с периодом обращения меньшим, чем у Большого Красного Пятна. Овал начал тормозиться Большим Красным Пятном в конце февраля текущего года, и столкновение продолжалось целый месяц. Скорее всего, овал уцелеет, но нельзя исключить и того, что он будет или разрушен, или поглощен. Красный цвет Большого Красного Пятна загадка для ученых, возможной причиной его могут служить химикалии, включающие фосфор. Фактически цвета и механизмы, создающие вид всей юпитерианской атмосферы, до сих пор еще плохо поняты и могут быть объяснены только при прямых измерениях ее параметров.
На мозаичном изображении, сделанном в июле 1979 года с расстояния 2,633,003 км, видна метеорологическая схожесть Большого Красного Пятна и Белого Овала. Внутренняя структура этих пятен совпадает, поскольку оба они вращаются как антициклоны.
«Пионеры»
Американский космический аппарат «Пионер-10», снабженный большим количеством специальной аппаратуры, стал первым космическим кораблем, в декабре 1973 года пересекшим пояс астероидов и достигшим окрестностей Юпитера, пройдя от него на расстоянии 130 300 км. Им были переданы на Землю первые, сделанные вблизи Юпитера, снимки его облачного покрова и поверхностей его лун, исследована его магнитосфера, радиационные пояса и атмосфера. В декабре 1974 года космический аппарат «Пионер-11» подошел к Юпитеру на расстояние 43 тыс. км, передал изображения высокого разрешения, выполнил измерения магнитного поля Юпитера и его взаимодействий с солнечным ветром и солнечной магнитосферой и представил данные об атмосфере планеты и поверхностях некоторых ее лун.
Изучение Сатурна и Юпитера
Для начала стоит отметить, что телескоп Хаббл делает далеко не самые лучшие снимки Сатурна и Юпитера. Дело в том, что над этими планетами уже работали (а некоторые работают до сих пор) специально предназначенные для этого аппараты. Так, исследованием Сатурна и его колец занимался зонд Кассини, который в 2017 году сгорел в атмосфере планеты. За время своей работы он успел сделать много хороших фотографий.
Зонд Кассини, изучающий Сатурн
А исследованием Юпитера занимается космический аппарат Юнона — в июле текущего года он завершил основную миссию и теперь занимается исследованием его спутников.
Космический аппарат Юнона
Вихри на Юпитере и на Земле — что общего?
Кроме того, с помощью «Юноны» команда исследователей под руководством Джека Коннерни из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда составила самую подробную карту магнитного поля Юпитера. Она сделана на основе данных, собранных за время 32 орбитальных полетов «Юноны».
Карта позволяет по-новому взглянуть на загадочное Большое Синее Пятно Юпитера — магнитную аномалию на экваторе. Оказалось, что Пятно дрейфует на восток со скоростью около 4 см/с относительно планеты, огибая ее примерно за 350 лет. Напротив, Большое Красное Пятно — огромный атмосферный антициклон в южном полушарии Юпитера — дрейфует на запад, облетая планету примерно за четыре с половиной года.
Кроме того, новая магнитная карта показывает, что зональные ветры Юпитера (струйные потоки, которые придают планете характерный полосатый вид) разрывают Большое Голубое Пятно. Это означает, что зональные ветры проникают глубоко внутрь газового гиганта. Обновленная карта магнитного поля Юпитера также поможет изучать происхождение магнитного поля планет, включая Землю.
Динамику атмосферы Юпитера изучает Лия Сигельман, физический океанограф и научный сотрудник Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. Она заметила, что циклоны на полюсе Юпитера имеют сходство с океанскими водоворотами Земли. Изучение вихрей газа на Юпитере поможет понять природу движения водных масс на нашей планете.
Фото: НАСА
Слева направо: цветение фитопланктона в Норвежском море и бурные облака в атмосфере Юпитера. Изображения Юпитера, предоставленные космическим кораблем НАСА «Юнона», дали океанографам богатый материал для изучения турбулентности на полюсах газового гиганта и физических сил, которые приводят в движение большие циклоны на Юпитере
Команда «Юноны» также опубликовала последний снимок слабого пылевого кольца Юпитера. Его создают два небольших спутника Юпитера: Метида и Адрастея. На снимке также запечатлена рука созвездия Персея.
«Просто захватывает дух, что мы можем смотреть на это знакомое созвездие с космического корабля, находящегося на расстоянии полумиллиарда километров от нас. При этом оно выглядит так, как будто мы наблюдаем его с Земли. Это впечатляющее напоминание о том, какие мы маленькие и сколько еще предстоит изучить», — сказала Хайди Беккер, ведущий соисследователь в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене.
Состав и строение поверхности
Юпитер состоит главным образом из газообразного и жидкого вещества. Строение Юпитера типично для газовых гигантов.
Внешний слой – это атмосфера. Внутренняя часть состоит из водорода, ядра и других химических веществ. Ядро, по-видимому, это смесь из твердого металлического водорода с гелием. О наличии этой части планеты стало известно только в конце 1990-х годов. До этого астрономы иначе представляли себе внутреннее строение планеты: они допускали, что в недрах происходят процессы радиоактивного распада. Предполагается, что ядро может быть тяжелее Земли в 12 – 45 раз и составлять от 4 до 14% всей планетарной массы.
Строение Юпитера
Ближе к ядру возрастает давление и температура. В самом ядре она может достигать 35700 °С. Давление в самом центре планеты достигает невероятных 4500 ГПа.
Установленные приборы
Главное зеркало
В данном устройстве имеется 5 отсеков предназначенных для приборов. В одном из пяти отсеков долгое время находилась с 1993 по 2009 годы корректирующая оптическая система (COSTAR), она предназначалось для того, чтобы компенсировать неточность главного зеркала. Благодаря тому, что все приборы, которые были установленные, имеют встроенные системы коррекции дефекта, COSTAR демонтировали, а отсек стали использовать для установки ультрафиолетового спектрографа.
Схема строения Хаббла
На момент отправки аппарата в космос, на нем были установлены следующие приборы:
- Планетарная и широкоугольная камеры;
- Спектрограф высокого разрешения;
- Камера съемки и спектрограф тусклых объектов;
- Датчик точного наведения;
- Высокоскоростной фотометр.
При каком увеличении телескопа лучше всего видеть планеты
Увеличение любого телескопа определяется по формуле:
Увеличение = фокусное расстояние телескопа / фокусное расстояние окуляра
Однако невозможно изменить фокусное расстояние телескопа, используя разные окуляры, в зависимости от них увеличение будет большим или меньшим.
Меньшее увеличение позволит вам рассмотреть большую область неба, что позволит вам видеть более мелкие объекты и быстрее определять их местонахождение (попробуйте на длинном фокусе “поймать” быстро движущуюся комету).
Большее увеличение, даст узкий участок наблюдения, но больше деталей. Для крупных и “медленных” объектов, таких как планеты, этот вариант использовать предпочтительнее. Но, как уже отмечалось ранее – существует предел того, насколько вы можете “увеличивать увеличение” своего телескопа. Когда вы достигнете этой точки, в независимости от того, насколько вы попытаетесь увеличить фокусное расстояние, это уже мало что даст, поэтому лучше сэкономить деньги и не тратить деньги на окуляры большего размера.
Вычислить этот максимум просто, ведь оно определяется апертурой телескопа.
Умножьте значение апертуры на 2,5x и получите примерное значение.
К примеру, для телескопа с апертурой 100 мм, максимальное увеличение будет высчитано так:
maxMag = 100 x 2,5 = 250
Марс в телескоп. Правда в космический телескоп (Хаббл) – с Земли такой четкости удается достигнуть не каждый день
Также, чтобы было проще соотносить цифры и факты, добавлю несколько примеров:
При увеличении в 40 крат, Луна полностью будет видна наблюдателю и на её поверхности можно будет отчетливо различить крупные кратеры. Во всяком случае, если вы не видели Луны в телескоп раньше, то даже эти 40 крат вас действительно впечатлят. Если же поднять увеличение до 100 крат – вы увидите и массу кратеров поменьше и явственно различите горы, “моря” и т.п. детали рельефа.
Галилео Галилей открыл спутники Юпитера пользуясь телескопом, дающим от силы 20-40 крат, однако надо понимать – естественно он не видел эти спутники также, как мы можем видеть их сегодня в любительский 100-мм телескоп (не путайте кратность увеличения и диаметр апертуры!), для него это были едва заметные движущиеся точки, ведь и сам гигант-Юпитер при таком увеличении представляется не больше цветной горошинки.
Нам же, избалованным оптикой, даже 100 кратное увеличение того же Марса или Юпитера будет казаться слишком “мелким”. Однако, для новичка любующегося красотами космоса и такое зрелище выглядит очень впечатляющим.
250 кратное увеличение (т.е. телескоп с апертурой выше 100 мм) – вполне достаточно для того, чтобы комфортно рассмотреть крупные детали на ближайших планетах. И, “теоретически”, при увеличении в 250 крат, уже можно наблюдать даже внегалактические объекты, такие как звездные туманности, причем не в виде ещё одной “звездочки”, а именно как туманности. Правда, тут ещё понадобятся светофильтры (чтоб повысить контрастность), но это уже совсем другая история.
Как уже можно понять – если кратность увеличения (и апертура телескопа) будут ещё выше – деталей будет больше, а объекты станут четче. Тем не менее, даже располагая очень дорогим домашним телескопом, вы не сможете увидеть, как туманность при увеличении “разрешается” на звезды из которых она состоит, а далекие объекты, такие как Плутон, Уран, Нептун и т.п. становятся похожими на снимки полученные с космического телескопа “Хаббл”.
Сравнительный внешний вид телескопа рефлектора и телескопа рефрактора
Информация о Большом красном пятне на поверхности Юпитера
Среди мировых астрономов Юпитер считается самой крупной планетой Солнечной системы. В состав его атмосферы входят многие известные газы, среди которых в первую очередь называются гелий и водород. Юпитер обладает меньшей плотностью, чем многие другие космические тела, но это и это не является главной характеристикой, из-за которой с ним все знакомы. Так, рассматривая фотографии планеты, можно заметить на ней множество пятен, одно из которых – красное и самое крупное.
Согласно официальным научным данным, Большое красное пятно – это самая известная буря, которая на протяжении многих лет существовала в атмосфере Юпитера. Научные исследования показали, что данное явление, этот шторм, вращается против часовой стрелки, а образовался он более 350 лет назад.
Исследования современных астрономов, которые проводились на территории Земли в 2017 году, гласили, что размер Большого красного пятна достигает 16 350 километрам. Однако, спустя некоторый промежуток времени, в сентябре 2020 года представители компании NASA официально заявили, что шторм постепенно начинает утихать. Теперь размеры Большого красного пятна равны 15 800 километрам.
Отмечается, что современные учёные до сих пор не смогли точно выяснить, чем более 350 лет назад была вызвана столь сильная буря, которая до сих пор продолжает бушевать в атмосфере самого крупного в Солнечной системе газового гиганта – Юпитера.
