Зависимость частоты (ось Y) и интенсивности (цвет) излучения от времени, полученная 10 января. Вертикальные черные полосы – отсутствие данных.

   Одной из главных задач для ученых остается изучение магнитосферы планеты двумя аппаратами – Cassini и Galileo. Для этого ученым важно знать точно, когда Cassini находился внутри магнитосферы, а когда – снаружи. Обработка уже полученных результатов наблюдений бортового магнитометра MAG показала, что КА несколько раз пересекал эту границу, то двигаясь внутрь магнитосферы, то покидая ее. Например, 30 декабря 2000 г. в 22:12 UTC аппарат вышел за внешнюю границу ударной волны, причем по записям поля был четко виден сверхкритический характер ударной волны, а вне ее зарегистрированы гидромагнитные волны. 
   Хорошо просматривается также пересечение аппаратом ударной волны 31 декабря в 09:59 (в направлении «внутрь») и 12:19 («наружу»). Более того, ученые предполагают прохождение аппарата вблизи ударной волны в 11:03, 11:15 и 12:12, когда КА находился в магнитослое. По мнению ученых, эти факты говорят о том, что аппарат все это время скользил вдоль движущегося фронта.
   Данные спектрометра радио- и плазменных волн (RPWS) четко показали, что аппарат вошел в магнитосферу Юпитера около полудня 9 января 2001 г. Это показал зафиксированный прибором непрерывный спектр излучения с нижней границей частоты 500 Гц. Точное время пересечения аппаратом магнитопаузы осталось неясным, однако по данным, ранее полученным в этих областях с Galileo, градиент плотности плазмы здесь может быть очень плавным, так что обнаружить, где кончается магнитопауза и начинается магнитосфера, трудно. В этот день Galileo и Cassini оказались на некоторое время внутри магнитосферы одновременно. Затем Cassini вышел из магнитосферы в магнитослой и снова вошел в магнитосферу 10 января в 07:00. 

Некоторые пояснения

   Тот факт, что космический аппарат находится внутри магнитосферы планеты, специалисты определяют, «слушая» внешнее электромагнитное излучение на определенных частотах.
   Центральная область магнитосферы Юпитера содержит плазму с относительно очень высокой плотностью – до 2000 электронов на 1 см3. С другой стороны, ученые выяснили, что плотность плазмы во внешних областях магнитосферы Юпитера небольшая и в сотни раз меньше плотности потока частиц солнечного ветра, обтекающего магнитосферу Юпитера. Из-за резкой разницы в плотностях заряженных частиц внешняя граница магнитосферы, называемая магнитопаузой, служит экраном, ограничивающим собой область низкочастотного радиоизлучения. Герцовые и килогерцовые радиоволны низкой частоты (НЧ), генерирующиеся внутри магнитосферы, экранируются стенками магнитопаузы, оставаясь все время внутри нее. Так вот, зарегистрировав всплеск интенсивности НЧ-излучения на борту, можно с полной уверенностью сказать, что КА находится внутри магнитосферы планеты. Более того, по частоте регистрируемого радиоизлучения можно определить плотность электронов в исследуемой области. Так, для частоты 300 Гц она составляет один на 1000 см3. Чем выше преобладающая частота, тем больше плотность электронов, а значит, тем ближе аппарат к магнитопаузе.

Здесь показан один из снимков магнитосферы Юпитера, выполненных камерой MIMI 4–5 января 2001 г. Собранные в видеоролик, эти изображения показывают, как магнитосфера «дышит» под давлением солнечного ветра. «Снимки вместе с другими данными показывают возможность прибора определять не только форму и динамику магнитосферы, но и химический состав газа внутри нее, – говорит Кримигис. – Мы определили, что в основном его составляют частицы водорода, но есть также кислород, сера и диоксид серы, источниками которых являются вулканы Ио». Кроме магнитосферы Юпитера, с использованием MIMI ученые сумели буквально увидеть окутывающую Юпитер туманность, состоящую из частиц кислорода, серы, натрия, калия, диоксида серы. Источниками частиц, покинувших магнитосферу и рассеянных солнечным ветром на расстояние до 22 млн км от планеты, также являются вулканы Ио. На снимок наложен эскиз магнитного поля Юпитера. Черный диск – Юпитер, а две желтые окружности – сечения тора Ио – области в районе орбиты этого спутника Юпитера с повышенной плотностью частиц газа.

   Эти рассуждения хорошо иллюстрирует рисунок, составленный по данным измерений RPWS 10 января. Длительность цикла составляет около 18 часов. Как видно, в начале и в конце цикла НЧ-излучение почти отсутствует – значит, аппарат в это время находился вне магнитосферы Юпитера. Кроме того, как можно заметить в нижней части рисунка, в те промежутки времени, пока КА был близок к границе магнитосферы (в начале и в конце), RPWS регистрировал кратковременное повышение интенсивности НЧ-излучения на частоте 20 Гц. Это явление характерно для магнитопаузы и связано с существованием в этой области сильных электрических токов и потоков заряженных частиц.
   Кстати, примерно в то же время, когда Cassini вышел из магнитосферы, аппаратура на борту Galileo также зафиксировала выход аппарата за пределы магнитосферы. Если учесть, что в это время Cassini находился на расстоянии 14 млн км от Юпитера, а Galileo в 7 млн км от планеты, ученым остается лишь предположить, что граница магнитосферы может перемещаться с очень большой скоростью. Столь быстрое изменение положения границы, возможно, есть одно из самых важных результатов взаимодействия магнитосферы и солнечного ветра.

Как увидеть магнитосферу Юпитера

   «Прибор, который позволил нам увидеть невидимое», – так называет прибор для картирования магнитосферы MIMI д-р Стаматиос Кримигис (Stamatios Krimigis) из Университета Джона Гопкинса. Именно с его помощью ученым удалось впервые сделать глобальный снимок магнитосферы планеты. Идея съемки следующая: частицы газа, например из атмосферы Ио, попав в магнитосферу Юпитера, ионизируются и ускоряются там до высоких скоростей. Во время соударений с другими частицами часть этих ионов обретает недостающие электроны и покидает магнитосферу с огромной скоростью (тысячи км/сек). Такие частицы регистрирует аппаратура MIMI, состоящая из ионной и нейтронной камер, спектрометра и детектора частиц высоких энергий. Аналогичные «съемки» недавно выполнены и для Земли.

   По сообщениям группы управления аппаратом, Лаборатории реактивного движения