تاريخ البرنامج الفضائي - بايونير 10 إلى كوكب المشتري

تم إرسال المركبة الفضائية بايونير 10 و11 لاستكشاف كوكب المشتري في أوائل السبعينيات

المقدمة
كانت بايونير 10 وبايونيير 11 أول مركبتين فضائيتين مصممتين لاستكشاف كوكب المشتري. وكانت مدة الرحلة لكل مركبة فضائية 600 يوم. تم إرسالهم لهذه الأغراض:

1. استكشف كوكب المشتري وقياس أحزمة الإشعاع ومجاله المغناطيسي وتصوير سطحه لتحديد تركيبه وقياس السحب المحيطة به وكشف سر بقعته الحمراء.
2. قياس أقمار المشتري.
3. وفي طريقها إلى كوكب المشتري، يجب أن تمر المركبة الفضائية عبر حزام الكويكبات وتقيس هذه المنطقة.

هيكل سفينة الفضاء بايونير 10
المركبة الفضائية هي مركبة فضائية بايونير عادية يتم تثبيتها من خلال الدوران بمعدل 60 دورة حول نفسها مرة واحدة في الدقيقة. يبلغ وزن المركبة الفضائية 250 كجم، ويتم وزن 28 كجم منها بأجهزة قياس مختلفة. المركبة الفضائية مصنوعة في الغالب من الألومنيوم ويبلغ طولها 2.9 متر. والمركبة الفضائية مجهزة بمولد نووي مماثل لتلك التي تركها طيارو أبولو على القمر. والعنصر الذي يشغل المولد هو البلوتونيوم، ويمكن إنتاج 40 واط منه في بداية الرحلة و30 واط بعد خمس سنوات. عمر المركبة الفضائية هو 10 سنوات. يستهلك كل جهاز ما يصل إلى 4.2 واط من الكهرباء. تبلغ قوة جهاز إرسال المركبة الفضائية ثمانية واط.

تحتوي سفينة الفضاء على حمولة وقود تبلغ 27 كجم وهي مصممة لإجراء تصحيحات المسار أثناء الرحلة من خلال التغييرات في السرعة واتجاه الرحلة. تهدف التغييرات في سرعة الدوران الذاتي (RPM) وتغيير اتجاه محور الدوران إلى الحفاظ على الاتصال البصري بين المركبة الفضائية والأرض. تحتوي المركبة الفضائية على ستة محركات ملاحية صغيرة على جانبيها. يسمح نظام الدفع بتغييرات في السرعة تصل إلى 720 كم/ساعة.

يتم تركيب هوائي بقطر 2.7 متر في الجزء السفلي من المركبة الفضائية، والذي يستهدف الأرض دائمًا. يتزامن محور دوران المركبة الفضائية مع الخط المركزي لشعاع الراديو المرسل من المركبة الفضائية. يتم البقاء على اتصال بسفينة الفضاء باستخدام ثلاثة هوائيات كبيرة من نوع DSN (Space Network Deep) يبلغ قطر كل منها 64 مترًا، وتقع كل منها في غولدستون في الولايات المتحدة، ومدريد في إسبانيا، وكانبيرا في أستراليا. مدار المركبة الفضائية قريب جدًا من مستوى مسير الشمس حيث تتحرك الأرض. يتم تنفيذ الملاحة للمركبة الفضائية عن طريق تتبع دوبلر والتتبع الزاوي ويمكن مراقبتها مباشرة من الأرض.
صندوق الأدوات مسطح على شكل مسدس متقن، طول كل جانب 71 سم. ويعلق على أحد الوجوه الستة صندوق صغير سداسي الشكل أيضًا، وإن لم يكن متقنًا. يبلغ ارتفاع كلا الصندوقين 33.5 سم. تبرز ثلاثة أذرع من سفينة الفضاء بزاوية 120 درجة عن بعضها البعض. وترتبط نهايات الأسلحة بمصادر الطاقة النووية. على مسافة ثلاثة أمتار من مركز السفينة الفضائية. يحمل الذراع الثالث مقياس المغناطيسية على بعد 6.6 أمتار من مركز المركبة الفضائية.

أدوات المركبات الفضائية

• • كاميرا فوتوبولاريمتر وزنها 4.5 كجم. تتكون الكاميرا من تلسكوب بفتحة 2.5 سم لإلقاء نظرة عامة على كوكب المشتري. يتم فصل الضوء الذي يدخل التلسكوب إلى قسمين للحصول على صورة حمراء لمنطقة الموجة الحمراء من الطيف وصورة زرقاء لموجات الضوء الأزرق. وتظهر الصور على شكل شبكة من الخطوط بدقة 200 كيلومتر.
• • أجهزة لتحليل الرياح الشمسية، وقياس المجالات المغناطيسية في الفضاء بين النجوم، وقياس تركيب نواة الهيدروجين والهيليوم، وحصر الجسيمات الصغيرة المشحونة كهربائياً والأشعة الكونية، وقياس قوة الجسيمات في المجال المغناطيسي لكوكب المشتري باستخدام مقياس المغناطيسية.
• • جهاز قياس الضوء فوق البنفسجي لقياس الأشعة فوق البنفسجية للغلاف الجوي لكوكب المشتري.
• • جهاز قياس الأشعة تحت الحمراء لقياس الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي وتسجيل درجات الحرارة السائدة على سطح الكوكب.
• • أدوات قياس المواد النيزكية.
• • جهاز لتسجيل الثقوب التي تحدث في جسم المركبة الفضائية بواسطة جزيئات يزيد وزنها عن جزء من المليار من الجرام. يوجد في هذا الكاشف 234 خلية مملوءة بالغاز تصطدم بها الجزيئات وتثقبها.
• • جهاز للتعرف على الجزيئات الأكبر حجما عن طريق قياس كمية ضوء الشمس التي تعكسها.

قاذفة
تم الإطلاق بواسطة قاذفة 27-AC مكونة من ثلاث مراحل. قاذفة أطلس وقاذفة سنتور وقاذفة ET-M 4-364. أعطى الجمع بين هذه القاذفات الثلاثة المركبة الفضائية سرعة قدرها 51,800 كم/ساعة.

لوحة التعريف
كانت اللوحة المرفقة بهوائي Pioneer 10 بمثابة إشارة إلى الكائنات الذكية، إذا كانت موجودة، فإنها ستواجه المركبة الفضائية. تُظهر اللوحة رجلاً وامرأة عاريين ويد الرجل مرفوعة كدليل على الصداقة، والرجل والمرأة "غير عنصريين". عيون المرأة شرقية، وملامح الرجل زنجية، ويمكن أن يظهر كلاهما معًا باللون الأبيض أيضًا. جميع الخطوط المرسومة هي الكود التالي لتوضيح مصدر المركبة الفضائية. تعبر الخطوط الشعاعية عن النجوم النابضة الأربعة عشر الموجودة في مجرة ​​درب التبانة. يرمز الخط الخامس عشر على الجانب الأيمن إلى المكان الذي يقع فيه النظام الشمسي في المجرة والمكان الذي تنطلق منه سفينة الفضاء.

مسار رحلة بايونير 10
يمكن تقسيم رحلة المركبة الفضائية إلى ثلاث مراحل:
1. الرحلة من الأرض إلى حزام الكويكبات.
2. الرحلة في حزام الكويكبات.
3. الرحلة من حزام الكويكبات إلى كوكب المشتري.

المرحلة الأولى: من 3 مارس 1972 إلى 15 يوليو 1972
بعد عدة تأخيرات بسبب الأعطال والظروف الجوية، تم إطلاق بايونير 10 في 3 مارس 1972. كان تاريخ الإطلاق الأصلي 28 فبراير 1972. أعطال وأحوال جوية غير مواتية وصراع مع القوات الجوية الأمريكية التي أطلقت قمرًا صناعيًا للتجسس في مارس. 84، أدى إلى تأجيل الإطلاق. وفي يوم الإطلاق نفسه، هبت رياح قوية على ارتفاع XNUMX كيلومترًا وكان هناك خوف من أن تلحق الضرر بالمركبة الفضائية. وكانت هذه المخاوف في غير محلها.
في 6 مارس - تم إجراء اختبار للمحرك وتوجيه نظام الاتصال نحو الأرض.
وفي 7 مارس - تم إجراء تصحيح لمسار الرحلة وتشغيل محرك المركبة الفضائية لمدة ثماني دقائق لتسريع السرعة.
في 8 مارس - تم تشغيل المحرك لمدة خمس دقائق لإجراء تصحيح آخر على مسار الرحلة.
14 مارس - حدث عطل في أحد الهوائيات.
23 و24 مارس - تم تشغيل محرك المركبة الفضائية مرة أخرى لتأجيل وقت عبور كوكب المشتري عند الساعة الثانية والنصف. ويأمل الباحثون في تقليل مسافة العبور بالقرب من المشتري بمقدار 6,400 كيلومتر. زادت هذه المناورة من فرصة المرور بالقرب من قمر المشتري آيو.
25 مارس - عبرت المركبة الفضائية مدار المريخ.
15 يوليو - دخلت المركبة الفضائية حزام الكويكبات.
بحلول 17 يوليو، ضرب 56 نيزكًا صغيرًا المركبة الفضائية، أي أكثر بنسبة 50% من المتوقع. وكانت الأضرار طفيفة للغاية.

المرحلة الثانية: من 15 يوليو 1972 إلى 15 فبراير 1973

وفي 15 مارس 1972، دخل بايونير 10 إلى حزام الكويكبات وبقي هناك لمدة 7 أشهر. الخطر الأكبر المتوقع على المركبة الفضائية هو تأثير الكويكبات الصغيرة. وعندما دخلت المركبة الفضائية هذه المنطقة، تم تفعيل كاميرات المركبة لتصوير هذه الجثث.
وفي 19 سبتمبر 1972، تسارعت سرعة المركبة الفضائية بمقدار 14.25 كيلومترًا في الثانية لتتقدم بمرورها على كوكب المشتري بمقدار 17.2 دقيقة. مما يسمح بالمرور حتى بالقرب من القمر آيو. ويتم الانتقال بحيث تكون المركبة الفضائية بين هذا القمر والأرض وتبلغ المسافة منه 329,000 ألف كيلومتر. يسمح هذا الوضع بمرور الإشارات من المركبة الفضائية عبر الغلاف الجوي بأكمله لآيو، إذا كان هناك بالفعل واحد. وكان الافتراض المقبول هو أن الغلاف الجوي للقمر يحتوي على غاز الميثان والأمونيا.

حتى منتصف أكتوبر، واجه بايونير 10 جزيئات يبلغ قطرها 0.01 - 0.1 ملم. وظل عدد هذه الجسيمات ثابتا منذ إطلاق المركبة الفضائية، ولم يتزايد حتى بعد دخولها حزام الكويكبات. تم العثور على جسيمات بحجم 0.1 - 1 ملم طوال رحلة المركبة الفضائية، وتضاعف عددها ثلاث مرات داخل هذا الشريط مقارنة بتلك الموجودة خارجه. ترددها أكبر من المتوقع. الجسيمات التي يزيد حجمها عن XNUMX مم، تكون انفجارها صغيراً جداً حسب التوقعات.
وتشير النتائج الأولية لبايونير 10 إلى أن انفجار جزيئات الغبار في المنطقة الواقعة بين مدار الأرض والمدار الخارجي لحزام الكويكبات يعتمد على حجم الجزيئات. ويمكن الافتراض بوجود العديد من الجسيمات (0.001 ملم) بالقرب من الأرض، وأكثر منها في حزام الكويكبات نفسه. لقد وجد أن حزام الكويكبات يحتوي على جزيئات مادة أقل مما كان يعتقد في البداية. وهذا ينطبق بشكل خاص على الجزيئات الصغيرة.

وحتى مسافة 560 مليون كيلومتر من الشمس، تضعف قوة المجال المغناطيسي للشمس وكثافة الرياح الشمسية تدريجيًا ويتناقص عدد الجزيئات الشمسية عالية الطاقة بنسبة مباشرة تقريبًا مع مربع المسافة. .
بحلول 3 ديسمبر 1972، أصيبت بايونير 10 بتسعين جسيمًا، ولكن لم يحدث أي ضرر كبير لها. وأثناء وجود المركبة الفضائية في حزام الكويكبات، كانت تتعرض للضربات بمعدل مرة واحدة يوميًا، حتى في المناطق الأكثر كثافة. وتم التعرف على الهيدروجين والصوديوم والألومنيوم بين الجزيئات المنبعثة من الشمس.

المرحلة الثالثة: من 15 فبراير 1973 إلى 4 ديسمبر 1973
وخلال هذه الفترة سارت الرحلة بشكل جيد ودون أي مشاكل. المخاطر الوحيدة التي تحدق بالمركبة الفضائية هي تلك المتوقعة، وصحيح أنه في 9 نوفمبر دخلت المركبة الفضائية منطقة الخطر الأولى في هذا الجزء من الرحلة. شريط من حبيبات الغبار والإشعاع الثقيل للغاية يحيط بكوكب المشتري ويحتوي على بروتونات ونيوترونات تتحرك بسرعة الضوء. في 26 نوفمبر، تم إجراء خمسة تصحيحات للمدار وفي 3 ديسمبر تم إجراء آخر تصحيحات للمدار. ومنذ منتصف نوفمبر، أرسلت المركبة الفضائية إلى الأرض صورًا لكوكب المشتري، والتي أصبحت أكثر وضوحًا مع اقتراب المركبة الفضائية منه. وبعد ثلاثة أيام بدأت المركبة الفضائية في إرسال المعلومات. في 29 نوفمبر، تسارعت سرعة المركبة الفضائية إلى ما هو أبعد من المخطط لها ومرت بالقرب من كوكب المشتري في الموعد المحدد - 4 ديسمبر 1973، قبل دقيقتين من الموعد المخطط له. وتبين أن كوكب المشتري أكبر كتلة مما كانوا يعتقدون وبالتالي فإن جاذبيته أكبر. ومرت منها بايونير 10 على مسافة 140,000 ألف كيلومتر وبسرعة 130,00 ألف كيلومتر في الساعة. وبعد انتهاء مهمتها، واصلت بايونير 10 التحليق حتى غادرت النظام الشمسي. ويأمل علماء الفلك أن تنقل المركبة الفضائية المعلومات لمدة خمس سنوات أخرى. وفي المجمل، أرسلت المركبة الفضائية 340 صورة فوتوغرافية لكوكب المشتري وبعض أقماره.

النتائج الرائدة 10
وأظهر مقياس المغناطيسية أنه بسبب السرعة المحورية العالية لكوكب المشتري، والتي تبلغ 35,000 كم/ساعة، فإن أقطابه عند خط الاستواء أوسع بـ 10 مرات من قطبي الأرض. يبلغ قطر المشتري من القطب إلى القطب 132,762 كم، وهو أصغر من قطره عند خط الاستواء بـ 9,280 كم. من المحتمل أن سطح المشتري ليس صلبًا على الإطلاق. يحتوي كوكب المشتري في الغالب على الهيدروجين السائل والهيدروجين في حالة صلبة من التجميع تغلف قلبه الصخري الصغير. يعتمد هذا الافتراض على قياسات مقياس المغناطيسية التي أظهرت أن كوكب المشتري ليس لديه تركيزات كتلة خاصة. كوكب المشتري في حالة توازن هيدروستاتيكي وهو سائل تقريبًا. ومن خلال القياسات الوزنية أمكن استنتاج درجات الحرارة والضغوط السائدة على سطح النجم. اتضح أن كوكب المشتري كان حارًا جدًا بحيث لا يمكنه البدء في التصلب. وتبلغ النسبة بين الهيدروجين والهيليوم 1:4 ويصل إلى عمق 960 كيلومترا وتتراوح درجات الحرارة من 155 درجة تحت الصفر إلى 2,000 درجة حيث يتحول الهيدروجين إلى سائل. وعلى عمق 3,050 كم تبلغ درجة الحرارة 5,500 درجة والضغط 90,000 ضغط جوي. كثافة الهيدروجين هنا في الحالة السائلة للتجميع وهي 1/4 كثافة الماء. وعلى عمق 24,000 ألف كيلومتر تبلغ درجة الحرارة 11,000 ألف درجة والضغط ثلاثة ملايين ضغط جوي. الهيدروجين في حالة تجميع سائلة وله خصائص تشبه المعدن.

ينبعث كوكب المشتري من الإشعاع 2.5 مرة أكثر مما يتلقاه من الشمس. وللسماح بمثل هذا الانبعاث العالي للطاقة في قلبه، الذي يبلغ قطره 14,000 ألف كيلومتر، يجب أن تسود درجة حرارة تبلغ 30,000 ألف درجة، أي ستة أضعاف درجة حرارة سطح الشمس. ومن خلال الملاحظات الأرضية، قبل إطلاق بايونير 10، كان من الواضح أن انبعاث الحرارة أعلى من امتصاص الحرارة من الشمس. ويعزى هذا الانبعاث إلى انكماش كوكب المشتري البطيء تحت تأثير جاذبيته أو إلى تفكك المواد المشعة في أعماق الكوكب. أثارت الحسابات النظرية فرضية مفادها أن كوكب المشتري هو نجم زحل أكثر من كونه كوكبًا، وكانت نتائج بايونير 10 بمثابة دعم لهذه النظرية. وتبين أن درجات الحرارة على الجانب المضيء وعلى الجانب المظلم هي نفسها، 133 درجة تحت الصفر. من الواضح أن الغلاف الجوي الهائل لكوكب المشتري يدور بسرعة عالية لدرجة أنه يدمج باستمرار حرارة الجانب المضيء والجانب المظلم. يمكن أيضًا اعتبار العدالة بمثابة دفيئة عملاقة. حيث أنها تخزن حرارتها وحرارة الشمس في الغطاء السحابي لمدة لا تقل عن تسعة أيام. من المحتمل أن الحرارة تنشأ في مركز النجم. ربما يرجع الاختلاف بين كوكب المشتري والأرض إلى عمر كوكب المشتري. ربما يكون أصغر سنا من الأرض.
تم وضع افتراضين فيما يتعلق بوجود درجات الحرارة الداخلية المرتفعة هذه. من الممكن أن الحرارة التي نشأت أثناء تكوين كوكب المشتري لم تكن متفرقة في الفضاء أو أن الكثير من الحرارة تم إطلاقها بواسطة جزيئات الهيدروجين والهيليوم بالقرب من مركز النجم. تفسر النظرية الأولى بأن القمرين الأقربين آيو وأوروبا، هما قمران صخريان وجافان على عكس الأقمار الخارجية الجليدية. ربما يكون المشتري الحار قد أطلق كمية كبيرة من الحرارة التي منعت البخار من التحول إلى سائل والتجمد عندما تشكل آيو وأوروبا.

كشفت مستويات الحرارة المرتفعة عن ميزتين مهمتين أخريين. ويتحرك الهيدروجين داخل المشتري بحركة دائرية، وتتحرك تيارات الحمل بسرعة 24,000 ألف كيلومتر في السنة وتنقل الحرارة من النواة إلى السطح. تولد هذه الحركة تيارًا كهربائيًا، ومن خلال تأثيرات الدينامو يتم الحصول على خطوط مجال مغناطيسي متوازنة. وأظهر مقياس الأشعة تحت الحمراء أن خط الاستواء أكثر سخونة من القطبين، وكما لا يوجد اختلاف في درجات الحرارة نهارا ودرجات حرارة الليل، كذلك لا يوجد اختلافات في الحرارة بين نصف الكرة الشمالي ونصف الكرة الجنوبي. لم يتم العثور على أي دليل على الادعاء بأن كوكب المشتري لديه حلقات مثل حلقات زحل.

أَجواء

أظهرت عمليات رصد الأرض أن الغلاف الجوي لكوكب المشتري يحتوي على الهيدروجين والميثان والأمونيا. أظهر بايونير 10 أن كوكب المشتري يحتوي أيضًا على الهيليوم في غلافه الجوي وبعض الديوتيريوم (H2) والأسيتيلين (2H2C) والإيثان (6H2C). وباستثناء الهيدروجين والهيليوم، تشكل بقية العناصر والمركبات 1% من الغلاف الجوي. وبقدر ما تشبه نسبة الهيدروجين والهيليوم في الغلاف الجوي للمشتري هذه النسبة في الشمس، والصحيح أن نسب الهيدروجين-كربون والهيدروجين-النيتروجين في المشتري تشبه تلك الموجودة في الشمس، فإن فرضية تشابه المشتري في تم التأكد من التركيب البدائي للسديم الشمسي، وبذلك سيتمكن المشتري وأقماره من توضيح عمليات تكوين النظام الشمسي.

كوكب المشتري محاط بالغيوم الملونة. يكون اللون عند القطبين رماديًا باهتًا، وباتجاه خط الاستواء تتغير الألوان بسرعة في خطوط واسعة وضيقة من الأزرق الفاتح والأصفر والوردي والأبيض. الشرائط الرمادية البيضاء دافئة. اتخذت السحب والغازات العالية شكل أشرطة بسبب السرعة المحورية العالية لكوكب المشتري. من المحتمل أن تكون الشرائط البرتقالية البنية الداكنة المقابلة للشرائط الفاتحة عبارة عن فتحات تنزل من خلالها الغازات الباردة.
ويصل ارتفاع السحب إلى 240 كيلومترا من سطح السائل وعلى نفس المسافة من حدود الغلاف الجوي الخارجي. وتنقسم السحب إلى أربع طبقات. الطبقة العليا عبارة عن طبقة من بلورات ثلج الأمونيا والطبقات التالية بالترتيب عبارة عن طبقة أمونيا حمراء بنية مع بلورات كبريتيد، وطبقة من بلورات ثلج الماء وطبقة بها قطرات ماء تحتوي على محلول الأمونيا. وكشف مقياس الأشعة تحت الحمراء أن درجة الحرارة في أعلى السحب 120 درجة تحت الصفر والضغط الجوي 700 مليبار، وبالقرب من القطبين تكون نطاقات السحب ساخنة. وتشير التقديرات إلى أن الغلاف الجوي الخارجي الشفاف يحتوي على آثار من غازي الميثان والأمونيا. وعلى ارتفاع 12.8 كيلومتراً فوق طبقة السحاب تنخفض درجة الحرارة إلى 145 درجة تحت الصفر، ومن المحتمل أن توجد فوق هذه الطبقات السحابية طبقة ضبابية من بلورات الأمونيا التي تمتد لأعلى إلى الطبقة المقابلة عند درجة حرارة 155 درجة تحت الصفر والضغط 100 مليبار.
يمتلك كوكب المشتري طبقة أيونوسفيرية تقع على ارتفاع 10,000 كيلومتر فوق السحب. هذه الظاهرة غريبة جدًا بالنظر إلى أن كوكب المشتري يصدر موجات راديو. يستقبل الغلاف الأيوني العادي موجات الراديو المرسلة من النجم ويعيدها إلى الأرض. تم اكتشاف طبقة الأيونوسفير على ارتفاع 2,900 كيلومتر فوق المستوى الذي يسود فيه ضغط قدره 0.1 مليبار. إنه أعمق بعشر مرات مما كان يعتقد، وأكثر سخونة بخمس مرات مما كان متوقعا. درجة الحرارة السائدة في الغلاف الأيوني هي 10 درجة.

علم الارصاد الجوية
العلامات المرئية على كوكب المشتري هي في الواقع ظواهر جوية. ويبدو أن البقعة الحمراء والبقعة الحمراء الصغيرة التي تظهر في صور بايونير 10 هي دليل على وجود عواصف قوية تتحرك منذ قرون. من المحتمل أن تكون البقعة الحمراء هي مركز الدوامة لعاصفة قمعيّة يبلغ طولها 40,000 ألف كيلومتر وتتحرك فوق الحزام السحابي للنجم. في الصور يمكنك رؤية تشكيلات دقيقة للبقعة.

تعمل الأشرطة المضيئة والأشرطة الداكنة المحيطة بالمشتري كحلقات على رفع وخفض الغازات الممتدة حوله على التوالي بواسطة قوة كوريوليس الناتجة عن السرعة المحورية العالية لكوكب المشتري والجزء الداخلي العميق من الغلاف الجوي. وقد رصدت أجهزة بايونير 10 بقعاً ترتفع 8 كيلومترات فوق طبقة السحاب. تم اكتشاف هذه الظاهرة بسبب أن الغلاف الجوي فوق السحب في أعلى البقع يكون أرق. هذه السحب أكثر برودة وبالتالي أعلى من السحب المحيطة بالمشتري. يشير اختفاء البقع من مقياس المغناطيسية إلى أن لها خصائص فيزيائية.

وتشير النتائج التي توصلت إليها المركبة الفضائية إلى أن البقع قصيرة العمر نسبيا وتظهر في الطبقات المضيئة من الغلاف الجوي. تشبه أحزمة وأحزمة الغلاف الجوي الأعاصير الأرضية والأنظمة المضادة للأعاصير على الأرض. يرتفع الهواء الدافئ وينخفض ​​عموديًا وبمساعدة كوريوليس يجبر الهواء على التحرك حول الأرض. في الاتجاه الغربي الشرقي. يقوم التدفق غير المستقر بتحريك هذه الكميات المتقلبة من الهواء إلى شكل حلزوني من الأعاصير والأعاصير المضادة عبر سطح المشتري. اجتمعت عدة عوامل ليكون لها تأثير هادئ على الغلاف الجوي، بحيث تكون الحركة خطية في الأساس. وتشمل هذه العوامل انفجارًا منتظمًا للحرارة على قلب النجم، وغياب الأرض الصلبة، والطبيعة السائلة للنجم نفسه. تنتشر غازات الغلاف الجوي التي يتم تسخينها بواسطة الحرارة الداخلية لكوكب المشتري والإشعاع الشمسي نحو نطاقات المشتري المستقرة. تكون قمم الأشرطة المضيئة أبرد بـ 9 درجات من الأشرطة المظلمة وترتفع عنها بـ 19 كم. بشكل عام، تكون الأحزمة دافئة، وترفع بلطف خلايا الطقس بمساعدة سحب من بلورات الأمونيا، بينما تكون الأحزمة أكثر برودة وخلايا سفلية ملونة بسحب تحتوي على بلورات بنية حمراء من كبريتيد الأمونيوم.

المجالات المغناطيسية
البيئة الكهرومغناطيسية لكوكب المشتري هي الأكثر اتساعًا وتعقيدًا في النظام الشمسي. هذه البيئة محاطة بمجالين مغناطيسيين متحدين المركز. ويميل المجال المغناطيسي الداخلي بزاوية 10 درجات نحو محور الدوران ويزاح مسافة 2,100 كيلومتر شمالا و8,700 كيلومتر موازي لخط الاستواء من مركز النجم. قوة المجال المغناطيسي في قمم السحب أكبر بعشر مرات من قوة المجال المغناطيسي الموجود على سطح الأرض وينتشر حتى مسافة 10 كيلومتر في الفضاء. يبدأ المجال المغناطيسي الخارجي على مسافة لا تقل عن 1,280,000 كم من أعلى السحب ويصل إلى مسافة 3,350,000 كم في الفضاء. يتم عكس قطبية المجال بحيث تتحرك إبرة البوصلة جنوبا.

ومن الممكن أن تكون الحلقة الخارجية مسطحة ويبلغ سمكها 710,000 كم، ويتراوح بعدها عن الحلقة الداخلية من 2.2 إلى 9.6 مليون كم. القوة القصوى للمجال الخارجي أضعف بمئات المرات من قوة الحلقة الداخلية. تدور المجالات المغناطيسية مع كوكب المشتري حول نفسه ويكون اتجاهها نحو الخارج. تتأين الجزيئات في المستوي القريب من خط الاستواء، وحركة الجزيئات المتأينة تولد تيارا كهربائيا في المستوي وبسبب كل هذا يكون المجال المغناطيسي مسطحا.

يتضمن المجال المغناطيسي الداخلي جسيمات عالية الطاقة تم التقاطها من الرياح الشمسية، مثل تلك الموجودة في أحزمة فان ألين للأرض. قوة المجال المغناطيسي أكبر 1,000 مرة من قوة الأرض. تردد الإلكترونات أعلى بمليون مرة من أحزمة الإشعاع الأرضية. تم حماية أدوات المركبة الفضائية لمنع الضرر، على الرغم من تعرض مسبار النيزك ومقياس الضوء فوق البنفسجي لأضرار بالغة. يتبع المجال المغناطيسي الهائل لكوكب المشتري افتراضات علماء الفلك حول استطالة "حلقة زحل" ونموذج "الهولا هوب" الذي يقول إن خطوط المجال المغناطيسي تنتشر بالقرب من خط الاستواء وتنحني بالقرب من القطبين.

وقبل يوم واحد من الموعد النهائي، اكتشفت أدوات المركبة الفضائية موجة الصدمة الشمسية التي تحيط بالمشتري. وتتكون هذه الموجة من جسيمات مشحونة تنطلق من الشمس في منحنى يشبه حدوة الحصان حول النجم، وهو اكتشاف يزيد من خطر تلف المركبات الفضائية إلى حد أكبر مما كان متوقعا في المرحلة الأكثر خطورة، مرورا بأحزمة الإشعاع. وبعد أسبوع دخلت المركبة الفضائية مجال الإشعاع الذي تسبب، كما ذكرنا، في تلف جهاز النيزك ومقياس الضوء فوق البنفسجي وفقدان صور فوتوغرافية لكوكب المشتري واثنين من أقماره آيو وأبادو.

النيازك
أثناء العبور بالقرب من كوكب المشتري، تعرضت المركبة الفضائية فجأة لمتوسط ​​10 نيازك صغيرة في الساعة. كان تأثير النيازك أثناء الرحلة من 1 إلى 25 يومًا. وتظهر هذه الظاهرة أن المجال المغناطيسي لكوكب المشتري، يمتص ويركز الجزيئات المتناثرة في مساره أثناء مداره حول الشمس. كمية الغبار هنا أعلى بـ 300 مرة من منطقة الطيران بأكملها.

أقمار
تتناقص كثافة أقمار غاليليو كلما ابتعدت عن المشتري. ويبلغ متوسط ​​درجة الحرارة أثناء النهار في كل منها 145 درجة تحت الصفر.
آيو
آيو هو بحجم عطارد تقريبًا. كتلته تعادل 1.22 كتلة قمر الأرض. وكثافته 3.5 جرام في السنتيمتر المكعب مثل كثافة قمر الأرض، أكثر مما كانوا يعتقدون. وهو جسم ذو هياكل شبيهة بالصخر ومكون من صخور الحديد. آيو جسم قاحل وصخري. أكدت قياسات بايونير 10 الافتراض بأن آيو له غلاف جوي خاص به. وهو جو يرتفع إلى 110 كم ويخلو من الجزيئات المشحونة. الغلاف الأيوني رقيق ويشبه في كثافته الغلاف الأيوني لكوكب الزهرة. مصدر الافتراض حول وجود الغلاف الجوي هو اللون البرتقالي للقمر. وتبين أن مصدر اللون هو الصوديوم والكبريت الموجود على سطح القمر.
بعد 10 دقائق من خروج آيو، يصبح ظل المشتري أفضل جسم عاكس في النظام الشمسي قبل أن يعود ببطء إلى لونه الطبيعي البرتقالي. عندما يكون خلف كوكب المشتري، تتساقط رقائق الميثان المتجمد وتغطي الأرض، ثم تذوب وتتبخر مع ظهور آيو في ضوء الشمس. آيو محاط بشكل دائم بسحابة يبلغ طولها ثلث طول مداره حول المشتري، ومع توهج الصوديوم المميز يمكن رؤيته من مسافة 1 ألف كيلومتر.

אירופה
تبلغ كتلته 0.67 من كتلة قمر الأرض. جسم ذو هياكل تشبه الصخور. وهي قاحلة وصخرية ولها مساحة عالية من الإشعاع.

جانيميد
حجمه يقارب حجم عطارد، وكتلته تعادل 2.02 مرة كتلة قمر الأرض. تُظهر صورته سطحين بحريين أملسين، أحدهما عند القطب الجنوبي والآخر بالقرب من خط الاستواء، ومنطقة مشرقة في القطب الشمالي والعديد من الحفر الكبيرة الناتجة عن الاصطدام. جانيميد أكثر سخونة من آيو. وربما يكمن السبب في ذلك في وجود غلاف جوي على سطحه. إنه كوكب جليدي ويبدو أنه يحتوي على عناصر أكثر من الجليد المائي.

كاليستو
تبلغ كتلته 1.44 مرة كتلة قمر الأرض. وهو كوكب جليدي يحتوي على عناصر أكثر من الجليد المائي. يقع كاليستو خارج نطاق كثافة الإشعاع لكوكب المشتري ويبدو أكثر ملاءمة للهبوط المأهول.

نتائج بايونير 10 بعد رحيل زيديك
ومن خلال البث الذي قامت به المركبة الفضائية في فبراير 1974، أصبح من الواضح أنها تعرضت منذ مغادرتها كوكب المشتري لنيزكين، بينما تم اكتشاف جزيئات الغبار في المنطقة. تشير التأثيرات إلى أن تركيز المواد خارج مدار المشتري هو نفس التركيز الموجود بين الحدود الخارجية لحزام الكويكبات والمشتري. تم طلب جهاز قياس الرياح الشمسية لمدة 24 ساعة بقوة 0. في البداية لم يتم فهم التنازل عن هذه المعلومات. وتبين لاحقا أن كوكب المشتري لديه "ذيل" مغناطيسي يبلغ طوله 690 مليون كيلومتر يعبر مدار زحل. وبمجرد دخول المركبة الفضائية إلى "الذيل"، غطى هذا المجال المركبة الفضائية بالكامل ورفض الرياح الشمسية. ومعنى الاكتشاف هو أن زحل يدخل الذيل مرة كل 20 عاما. المرة التالية التي وقع فيها مثل هذا الحدث كانت في أبريل 1981 وفي أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.