Что такое юпитер. Планета Юпитер — загадочный гигант. Магнитное поле и магнитосфера
Если вы посмотрите на северо-западную часть неба после захода Солнца (юго-западную в северном полушарии), то вы обнаружите одну яркую точку света, которая легко выделяется по отношению ко всему, что находится вокруг нее. Это и есть планета , сияющая интенсивным и ровным светом.
Сегодня люди могут изучить этот газовый гигант как никогда. После путешествия длинной в пять лет и десятилетий проведенных в планировании, космический аппарат NASA под названием Juno наконец-то достиг орбиты Юпитера.
Таким образом, человечество становится свидетелем вступления в новый этап исследования самого большого из газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Но что мы знаем о Юпитере и с какой базой должны вступить в эту новую научную веху?
Размер имеет значение
Юпитер - это не только один из самых ярких объектов в ночном небе, но и самая большая планета в Солнечной системе. Именно благодаря размерам Юпитер и является столь ярким. Более того, масса газового гиганта превышает более чем в два раза массу всех других планет, лун, комет и астероидов в нашей системе вместе взятых.
Огромный размер Юпитера позволяет предположить, что он мог быть самой первой планетой, сформировавшейся на орбите Солнца. Считается, что планеты возникли из обломков, оставшихся после того, как межзвездное облако газа и пыли объединялось во время формирования Солнца. В начале своей жизни наша, тогда еще молодая звезда, породила ветер, который сдул большую часть оставшегося межзвездного облака, однако Юпитер был в состоянии частично удержать его.
Более того, в Юпитере заключен рецепт того, из чего сделана сама Солнечная система - его компоненты соответствуют содержанию других планет и малых тел, а процессы, которые происходят на планете являются основополагающими примерами синтеза материалов для формирования столь удивительных и разнообразных миров, как планеты Солнечной системы.
Царь планет
Учитывая отличную видимость, Юпитер, наряду с , и , люди наблюдали в ночном небе еще с древнейших времен. Независимо от культуры и вероисповедания, человечество считало эти объекты уникальными. Уже тогда наблюдатели отмечали, что они не остаются неподвижными в пределах узоров созвездий, подобно звездам, а движутся по определенным законам и правилам. Поэтому древнегреческие астрономы причисляли эти планеты к так называемым «блуждающим звездам», а позже от этого названия появился сам термин «планета».
Примечательно то, насколько точно древние цивилизации обозначили Юпитер. Не зная тогда еще, что он является самой крупной и самой массивной из планет, они назвали эту планету в честь римского царя богов, который также являлся богом неба. В древнегреческой мифологии аналогом Юпитера является Зевс - верховное божество Древней Греции.
Однако Юпитер — не самая яркая из планет, этот рекорд принадлежит Венере. Существуют сильные отличия в траекториях движения Юпитера и Венеры по небу и ученые уже объяснили чем это обусловлено. Оказывается, Венера, будучи внутренней планетой, расположена близко к Солнцу и появляется как вечерняя звезда после захода Солнца или утренняя звезда до восхода Солнца, тогда как Юпитер, являясь внешней планетой, способен странствовать по всему небосклону. Именно такое движение, наряду с высокой яркостью планеты, помогло древним астрономам отметить Юпитер как Царя планет.
В 1610 году, начиная с конца января и до начала марта, астроном Галилео Галилей наблюдал за Юпитером с помощью своего нового телескопа. Он легко идентифицировал и отследил первые три, а затем и четыре яркие точки света на его орбите. Они образовывали прямую линию по обе стороны от Юпитера, но их позиции постоянно и неуклонно менялись по отношению к планете.
В своем труде, который называется Sidereus Nuncius («Толкование Звезд», лат. 1610 г.) Галилей уверенно и совершенно правильно объяснил движение объектов, находящихся на орбите вокруг Юпитера. Позже именно его выводы стали доказательством того, что все объекты на небе вращаются не по орбите , что и привело к конфликту астронома с католической церковью.
Итак, Галилею удалось обнаружить четыре основных спутника Юпитера: Ио, Европу, Ганимеда и Каллисто, – спутники, которые сегодня ученые называют галилеевыми лунами Юпитера. Спустя десятилетия астрономы смогли выявить и остальные спутники, общее количество которых на данный момент составляет 67, что является самым большим количеством спутников на орбите планеты Солнечной системы.
Большое красное пятно
У Сатурна есть кольца, у Земли голубые океаны, а у Юпитера — поразительные яркие и закрученные в полосы облака, формирующиеся под влиянием очень быстрого вращения газового гиганта вокруг своей оси (каждые 10 часов). Наблюдаемые на его поверхности образования в виде пятен представляют собой формирования динамических погодных условий в облаках Юпитера.
Для ученых остается вопросом, насколько глубоко к поверхности планеты проходят эти облака. Считается, что так называемое Большое красное пятно - огромная буря на Юпитере, обнаруженная на его поверхности еще в 1664 году, постоянно сокращается и уменьшается в размерах. Но даже сейчас эта массивная штормовая система превосходит размеры Земли примерно в два раза.
Последние наблюдения космического телескопа «Хаббл» указывают на то, что начиная 1930-х, когда только началось последовательное наблюдение объекта, его размер мог уменьшиться вдвое. В настоящее время многие исследователи говорят о том, что уменьшение размеров Большого красного пятна происходит все более и более быстрыми темпами.
Радиационная опасность
Юпитер имеет самое сильное магнитное поле из всех планет. На полюсах Юпитера магнитное поле в 20 тысяч раз сильнее, чем на Земле, оно простирается на миллионы километров в космос, достигая при этом орбиты Сатурна.
Сердцем магнитного поля Юпитера считается слой жидкого водорода, скрытый глубоко внутри планеты. Водород находится под таким высоким давлением, что он переходит в жидкое состояние. Таким образом, учитывая, что электроны внутри атомов водорода способны передвигаться, он берет на себя характеристики металла и способен проводить электричество. Учитывая быстрое вращение Юпитера, такие процессы создают идеальную среду для создания мощного магнитного поля.
Магнитное поле Юпитера является самой настоящей ловушкой для заряженных частиц (электронов, протонов и ионов), некоторые из которых попадают в него из солнечных ветров, а другие от галилеевых спутников Юпитера, в частности, от вулканического Ио. Некоторые из подобных частиц движутся по направлению к полюсам Юпитера, создавая впечатляющие полярные сияния вокруг, которые в 100 раз ярче, чем сияния на Земле. Другая часть частиц, которая попадает в плен магнитного поля Юпитера, образует его радиационные пояса, превосходящие в разы любые версии поясов Ван Аллена на Земле. Магнитное поле Юпитера ускоряет эти частицы до такой степени, что они движутся в поясах почти со скоростью света, создавая самые опасные зоны радиационного излучения в Солнечной системе.
Погода на Юпитере
Погода на Юпитере, как и все остальное о планете очень величественна. Над поверхностью все время бушуют штормы, которые постоянно изменяют свою форму, разрастаются на тысячи километров буквально за несколько часов, а их ветры закручивают облака со скоростью 360 километров в час. Именно здесь присутствует так называемое Большое красное пятно, представляет собой бурю, которая длится уже несколько сотен земных лет.
Юпитер завернут в облака состоящие из кристаллов аммиака, их можно рассмотреть в виде полос желтых, коричневых и белых цветов. Облака, как правило, расположены на определенных широтах, также известных как тропические районы. Эти полосы образуются за счет подачи воздуха в различных направлениях на разных широтах. Более легкие оттенки областей, где поднимается атмосфера называются зонами. Темные регионы, где воздушные потоки опускаются — называются поясами.
GIF
Когда эти противоположные потоки взаимодействуют между собой, появляются штормы и турбулентность. Глубина облачного слоя составляет всего 50 километров. Он состоит из, по крайней мере, двух уровней облаков: нижнего, более плотного и верхнего, более тонкого. Некоторые ученые считают, что еще существует тонкий слой водяных облаков под слоем из аммиака. Молнии на Юпитере могут быть в тысячу раз мощнее, чем молнии на Земле, а хорошей погоды на планете практически не бывает.
Несмотря на то, что большинству из нас при упоминании колец вокруг планеты на ум приходит Сатурн с его ярко выраженными кольцами, у Юпитера они тоже есть. Кольца Юпитера в основном состоят из пыли, что делает их трудно различимыми. Формирование этих колец, как полагают, произошло за счет силы тяжести Юпитера, которая захватила материал, выброшенный из его спутников в результате их столкновений с астероидами и кометами.
Планета - рекордсмен
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что Юпитер является самой крупной, самой массивной, самой быстро вращающейся, и наиболее опасной планетой Солнечной системы. Он имеет самое сильное магнитное поле и наибольшее число известных спутников. Кроме того, считается, что именно он захватил нетронутый газ из межзвездного облака, которое и породило наше Солнце.
Сильное гравитационное влияние этого газового гиганта помогло переместить материал в нашей Солнечной системе, притягивая лед, воду и органические молекулы из внешних холодных областей Солнечной системы в ее внутреннюю часть, где эти ценные материалы и могли быть захвачены гравитационным полем Земли. На это указывает и тот факт, что п ервые планеты, которые астрономы обнаруживали на орбитах других звезд, практически всегда относились к классу так называемых горячих Юпитеров - экзопланет, массы которых схожи с массой Юпитера, а расположение на орбите своих звезд является достаточно близким, что обуславливает высокую температуру поверхности.
И вот теперь, когда космический аппарат Juno уже находится на орбите этого величественного газового гиганта, у научного мира появилась возможность выяснить некоторые тайны формирования Юпитера. Будет ли подтверждена теория о том, что все началось с каменистого ядра, которое затем привлекло огромную атмосферу или же происхождение Юпитера больше похоже на образование звезды, сформировавшейся из солнечной туманности? На эти другие вопросы ученые планируют найти ответы во время следующей 18-месячной миссии Juno, посвященной детальному исследованию Царя планет.
Первое зарегистрированное упоминание Юпитера было отображено у древних вавилонян в 7-м или 8-м веке до н.э. Юпитер назван так в честь царя римских богов и бога неба. Греческим эквивалентом является Зевс, — повелитель молний и грома. У жителей Месопотамии данное божество было известно как Мардук, — покровитель города Вавилона. Германские племена называли планету как Донар, который был также известен как Тор.
Открытие Галилеем четырех спутников Юпитера в 1610 году было первым доказательством вращения небесных тел не только по орбите Земли. Данное открытие стало также дополнительным доказательством гелиоцентрической модели Солнечной системы Коперника.
Из восьми планет Солнечной системы на Юпитере самый короткий день. Планета вращается с очень большой скоростью и делает оборот вокруг своей оси каждые 9 часов и 55 минут. Такое быстрое вращение вызывает эффект уплощения планеты и именно поэтому она иногда выглядит сплюснутой.
Один оборот по орбите вокруг Солнца у Юпитера занимает 11,86 земных лет. Это означает, что если смотреть на планету с Земли, кажется что она перемещается в небе очень медленно. Юпитеру необходимы месяцы для того, чтобы перейти от одного созвездия к другому.
Юпитер имеет небольшую систему колец вокруг. Его кольца в основном состоят из частиц пыли исходящих от некоторых из его спутников при ударах от комет и астероидов. Кольцевая система начинается на расстоянии около 92000 километров над облаками Юпитера и простирается на более чем 225000 километров от поверхности планеты. Общая толщина колец Юпитера состоит в диапазоне 2,000-12,500 километров.
На данный момент известно 67 спутников Юпитера. В их число входит четыре больших спутника, которые также известны как галилеевы спутники, обнаруженные Галилео Галилеем в 1610 году.
Самым большим спутником Юпитера является Ганимед, он же и самый большой спутник в Солнечной системе. Четыре самых крупных спутника Юпитера (Ганнимед, Каллисто, Ио и Европа) превосходят по своим размерам Меркурий, диаметр которого составляет около 5268 километров.
Юпитер является четвертым по своей яркости объектом в нашей Солнечной системе. Он занимает свое почетное место после Солнца, Луны и Венеры. Кроме того, Юпитер является одним из самых ярких объектов, которые можно увидеть с Земли невооруженным глазом.
Юпитер имеет уникальный облачный слой. Верхняя атмосфера планеты разделена на зоны и облачные пояса, которые состоят из кристаллов аммиака, серы и смеси этих двух соединений.
На Юпитере существует Большое красное пятно — огромный шторм, который бушует уже более трехсот лет. Этот шторм настолько обширен, что может вместить в себя сразу три планеты размером с Землю.
Если Юпитер был бы в 80 раз более массивным, внутри его ядра начался бы ядерный синтез, что превратило бы планету в звезду.
Фото Юпитера
Первые фотографии Юпитера, сделанные космическим аппаратом «Юнона», были опубликованы в августе 2016 г. Посмотрите на то, какая великолепная планета Юпитер, каким мы его не видели.
Реальное фото Юпитера, сделанное зондом «Юнона»
«Крупнейшая планета Солнечной системы на самом деле уникальна», - говорит Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона».
Плюсануть
268,057°
0,52 (геом.альбедо)
Планета была известна людям с глубокой древности, нашла своё отражение в мифологии и религиозных верованиях многих культур.
Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Скорее всего, в центре планеты имеется каменное ядро из более тяжёлых элементов под высоким давлением. Из-за быстрого вращения форма Юпитера - сплюснутый сфероид (он обладает значительной выпуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметный результат этого - Большое Красное Пятно , гигантский шторм, который известен с XVII века . По данным спускаемого аппарата «Галилео », давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут. Юпитер обладает мощной магнитосферой .
Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 спутников , включая 4 больших спутника, называемые также «галилеевыми », которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году . Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия . Под поверхностью Европы обнаружен глобальный океан, а Ио известен тем, что на нём действуют самые мощные в Солнечной системе вулканы. У Юпитера имеются слабые планетарные кольца .
Юпитер исследовался восемью межпланетными станциями НАСА . Наибольшее значение имели исследования с помощью аппаратов «Пионер » и «Вояджер », и позднее «Галилео », сбросившим зонд в атмосферу планеты. Последним аппаратом, посетившим Юпитер, был зонд «Новые горизонты », направляющийся к Плутону .
Наблюдение
Параметры планеты
Юпитер - самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли .
Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет солнечной системы, в 318 раз - массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 60 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли.
Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.
Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (то есть на 6,5 %).
Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере - это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности.
Юпитер выделяет в 2-3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты.
Большинство из известных на настоящее время экзопланет сопоставимы по массе и размерам с Юпитером, поэтому его масса (M J ) и радиус (R J ) широко используются в качестве удобных единиц измерения для указания их параметров.
Внутреннее строение
Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7-25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Модель внутренней структуры Юпитера: каменистое ядро, окружённое толстым слоем металлического водорода.
Под жидким водородом находится слой жидкого металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера.
Учёные полагают, что Юпитер имеет твёрдое каменное ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры - 15-30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура на границе ядра планеты - порядка 30 000 K , а давление - 30-100 млн атмосфер.
Измерения, сделанные как с Земли, так и зондами, позволили обнаружить, что выделяемая Юпитером энергия, в основном в виде инфракрасного излучения, приблизительно в 1,5 раза больше получаемой им от Солнца. Отсюда ясно, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при образовании планеты. В целом считается, что в юпитерианских недрах всё ещё очень жарко - около 30 000 К.
Атмосфера
Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан , водяной пар , аммиак ; имеются также следы органических соединений, этана , сероводорода , неона , кислорода , фосфина , серы . Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака.
Облака, находящиеся на разной высоте, имеют свой цвет. Самые высокие из них красные, чуть пониже находятся белые, ещё ниже коричневые, а в самом нижнем слое - синеватые.
Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода. Поскольку цвет может сильно варьироваться, следовательно, химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.
Температура внешнего слоя облаков - около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео », на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление - 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя - около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.
Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно.
Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно , наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.
В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния . Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра » обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку.
Большое красное пятно
Большое красное пятно - овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно - это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях.
Магнитное поле и магнитосфера
Жизнь на Юпитере
В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным ввиду низкой концентрации воды в атмосфере и отсутствия твёрдой поверхности. В 1970-х годах американский астроном Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака . Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки, и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водно-углеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара слое атмосферы температура и давление также весьма благоприятны.
Комета Шумейкеров-Леви
След от одного из обломков кометы.
В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета . Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году , при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью - около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью Космического телескопа «Хаббл» , инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео» . Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например, полярными сияниями , чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.
Пятно в районе Южного полюса Юпитера.
Примечания
Ссылки
|
Спутники Юпитера
Перечисление в группах в порядке возрастания большой полуоси орбиты |
|
|---|---|
| Внутренние спутники | Метида · Адрастея · Амальтея · Фива |
| Галилеевы спутники | Ио · Европа · Ганимед · Каллисто |
| Группа Фемисто | Фемисто |
| Группа Гималии | Леда · Гималия · Лиситея · Элара · S/2000 J 11 |
| Группа Карпо | Карпо · S/2003 J 12 |
| Группа Ананке | Эвпорие · S/2003 J 3 · S/2003 J 18 · Тельксиное · Эванте · Гелике · Ортозие · Иокасте · S/2003 J 16 · Праксидике · Гарпалике · Мнеме · Гермиппе · Тионе · Ананке |
| Группа Карме | Херсе · Этне · Кале · Тайгете · S/2003 J 19 · Халдене · S/2003 J 10 · |
Пятой и самой большой планетой в солнечной системе, известной с древнейших времен, является Юпитер. Газовый гигант получил имя в честь древнеримского бога Юпитера, аналогичному Зевсу-громовержцу у греков. Юпитер находится за поясом астероидов и почти полностью состоит из газов, преимущественно – водорода и гелия. Масса Юпитера настолько огромна (М = 1,9∙1027 кг), что почти в 2,5 раза превышает массу всех вместе взятых планет солнечной системы. Вокруг оси, Юпитер вращается со скоростью 9 часов 55 минут, а орбитальная скорость равна 13 км/с. Сидерический период (период вращения по своей орбите) составляет 11,87 лет.
По степени освещенности, не считая Солнце, Юпитер уступает только Венере, поэтому является прекрасным объектом для наблюдений. Он светится белым светом с альбедо 0, 52. При хорошей погоде, даже в простейший телескоп, можно разглядеть не только саму планету, но и четыре крупнейших спутника.
Формирование Солнца и остальных планет началось миллиарды лет назад из общего газопылевого облака. Так вот Юпитеру досталось 2/3 массы от массы всех планет в солнечной системе. Но, так как планета легче самой маленькой звезды в 80 раз, термоядерные реакции так и не начались. Однако планета выделяет в 1,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Собственный источник тепла, связан в первую очередь с радиоактивными распадами энергии и вещества, которое высвобождается в процессе сжатия. Все дело в то, что Юпитер не твердое тело, а газообразная планета. Поэтому скорость вращения на разных широтах неодинакова. У полюсов, планета имеет сильное сжатие, из-за быстрого вращения вокруг оси. Скорость ветров превышает 600км/ч.
Современная наука полагает, что масса ядра Юпитера на данный момент составляет 10 масс Земли или 4% от общей массы планеты, а размер – 1,5 ее диаметра. Оно каменистое, со следами льда.
Состав атмосферы Юпитера на 89,8% состоит из водорода (H2) и на 10% из гелия (Не). Менее 1% составляют метан, аммоний, этан, вода и другие компоненты. Под этой короной, планеты-гиганта имеется 3 слоя облаков. Верхний слой – оледеневший аммиак с давлением около 1 атм., в среднем слое – кристаллы метана и аммония, а нижний слой состоит из водяного льда или мельчайших жидких капель воды. Оранжевый цвет атмосфере Юпитера придает соединение серы и фосфора. Оно содержит ацетилен и аммиак, поэтому такой состав атмосферы, губителен для людей.
Полосы, которые тянуться вдоль экватора Юпитера, известны всем уже давно. Но никто пока не мог толком объяснить их происхождение. Основной теорией, была теория конвекции – опускание более холодных газов к поверхности, и подъему более нагретых. Но в 2010 году, было выдвинуто предположение, о влиянии спутников (лун) Юпитера, на формирование полос. Якобы они, своим притяжением сформировали некие «столбы» веществ, которые тоже вращаются и просматриваются как полосы. Теория подтверждена в лабораторных условиях, экспериментальным путем и теперь представляется наиболее вероятно.
Пожалуй, самым загадочным и длительным наблюдением, описанным в характеристиках планеты, можно считать знаменитое Большое Красное Пятно на Юпитере. Его открыл Роберт Гук в 1664 году, следовательно, за ним наблюдают уже почти 350 лет. Это огромное образование, постоянно меняющееся в размерах. Скорее всего, это долгоживущий, гигантский атмосферный вихрь, его размеры 15х30 тыс. км, для сравнения – диаметр Земли составляет около 12,6 тыс. км.
Магнитное поле Юпитера
Магнитное поле Юпитера настолько огромно, что выходит даже за орбиту Сатурна и составляет около 650 000 000 км. Оно превышает земное почти в 12 раз, а наклон магнитной оси, составляет 11° относительно оси вращения. Металлический водород, присутствующий в недрах планеты и объясняет наличие столь мощного магнитного поля. Он является отличным проводником и, вращаясь с огромной скоростью, образует магнитные поля. На Юпитере, как и на Земле, тоже имеются 2 магнитных инвертированных полюса. Но стрелка компаса на газообразном гиганте всегда показывает на юг.
На сегодняшний день, в описании Юпитера можно встретить около 70 спутников, хотя предположительно их около сотни. Первые и самые большие спутники Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто – открыл Галилео Галилей еще в 1610 году.
Больше всего внимания ученых приковывает к себе спутник Европа. По возможности наличия существования жизни, он следует за спутником Сатурна – Энцелада и занимает второе место. Они полагают, что на нем может быть жизнь. Прежде всего, из-за наличия глубокого (до 90 км) подледного океана, объем которого превосходит даже земной океан!
Ганимед, просто самый большой спутник в солнечной системе. Пока, интерес к его строению и характеристикам, является минимальным.
Ио – вулканически активный спутник, большая часть его поверхности покрыта вулканами и залита лавой.
Предположительно, на спутнике Каллисто, тоже есть океан. Скорей всего он находится под поверхностью, о чем свидетельствует его магнитное поле.
Плотность галиеевых спутников, определятся их удаленностью от планеты. Например: плотность самого удаленно из крупных спутников – Каллисто p = 1,83 г/см³, далее по мере приближения, плотность возрастает: у Ганимеда p = 1,94 г/см³, у Европы p = 2,99 г/см³, у Ио p = 3,53 г/см³. Все большие спутники, всегда обращены к Юпитеру одной стороной и вращаются синхронно.
Остальные были открыты значительно позднее. Некоторые из них вращаются в обратную сторону, в сравнении с большинством и представляют собой некие тела-метеориты, различной формы.
Характеристики Юпитера
Масса: 1,9*1027 кг (в 318 раз больше массы Земли)
Диаметр на экваторе: 142984 км (в 11,3 раза больше диаметра Земли)
Диаметр на полюсе: 133708 км
Наклон оси: 3,1°
Плотность: 1,33 г/см3
Температура верхних слоев: около –160 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 9,93 ч
Расстояние от Солнца (среднее): 5,203 а. е. или 778 млн. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 11,86 лет
Скорость вращения по орбите: 13,1 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,049
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1°
Ускорение свободного падения: 24,8 м/c2
Спутники: есть 70шт
Космический телескоп «Хаббл» продолжает предоставлять неоценимую информацию по всевозможным аспектам исследований космического пространства. В этот раз речь пойдёт не об изображения туманностей и скоплений, а о нашей Солнечной Системе. Казалось бы, мы знаем о ней достаточно много, но всё же исследователи постоянно находят какие-то новые удивительные особенности. Общественности была представлена новая карта Юпитера - первая в серии ежегодных «портретов» планет внешней Солнечной Системы. Собирая из года в год на первый взгляд однотипную информацию, учёные со временем будут в состоянии проследить за тем, как эти гигантские миры изменяются в течение долгого времени. Проводимые наблюдения специально разработаны таким образом, чтобы охватить широкий диапазон свойств этих объектов: атмосферные вихри, штормы, ураганы и её химический состав.
Новая карта атмосферы Юпитера. Источник: NASA, ESA
Так, не успели исследователи проанализировать сформированную карту Юпитера, как им уже удалось обнаружить редкую атмосферную волну немного севернее экватора, а также уникальную волокнистую особенность в самом центре Большого Красного Пятна (БКП), которую раньше попросту не было видно.
«Каждый раз, когда мы изучаем новые данные по Юпитеру, мы видим намёки на то, что здесь до сих пор происходит что-то захватывающее. И этот раз не стал исключением», - Эми Саймон, планетолог из Центра космических полётов НАСА.
Саймон и её коллеги сумели создать две глобальные карты Юпитера согласно данным, которые удалось получить с помощью широкоугольной камеры «Хаббла» Wide Field Camera 3. Благодаря этому удалось компенсировать движение Юпитера, представить его так, как будто он стоит на месте, что позволило выделить движение только его атмосферы. Новые изображения подтверждают, что БКП продолжает сжиматься и становиться всё более округлым. Именно это и наблюдают исследователи на протяжении нескольких лет. Сейчас, продольная ось этого урагана стала на 240 километров короче, по сравнению с 2014 годом. А недавно это пятно стало сжиматься ещё интенсивнее её обычной скорости, но и это изменение совместимо с долгосрочной тенденцией, которую смоделировали в программах.
Так выявляют движение атмосферы Юпитера. В окошках показано увеличенное БКП в синих (слева) и красных (справа) волнах. Эти данные помогли обнаружить странное волновое образование в ядре пятна. Источник: NASA/ESA/Goddard/UCBerkeley/JPL-Caltech/STScI
В настоящее время БКП на самом деле выглядит больше оранжевым, нежели красным, а его ядро, которое, как правило, обладает более интенсивным цветом, так же менее различимо, чем это было раньше. здесь же была замечена необычная тонка нить (филамент), которая охватывает почти всю ширину вихря. Проанализировав все снимки Юпитера, удалось установить, что он перемещается на них всех и искажается под воздействием мощных ветров, дующих со скоростью 150 метров в секунду и даже более.
В северной экваториальном поясе Юпитера исследователи обнаружили почти невидимую волну, которая была выявлена на планете лишь однажды несколько десятилетий назад с помощью аппарата «Вояджер-2». На тех старых снимках эта волна была еле видна, а потом попросту исчезла, и ничего подобное больше не обнаруживалось до сих пор. Сейчас её снова удалось увидеть на 16 градусах северной широты в регионе, изобилующим циклонами и антициклонами. Подобные волны называют бароклинными, а общее их название - Волны Россби - гигантские изгибы высотных ветров, оказывающие серьёзное влияние на погоду. Эти волны ассоциируются с зонами давления и высотными струйными течениями, принимают участие в формировании циклонов и антициклонов.
Раскройка карты Юпитера, которая была получена по самым последним изображениям в рамках обзора OPAL.
Юпитер — самая большая планета . Диаметр планеты в 11 раз больше диаметра Земли и составляет 142 718 км.
Вокруг Юпитера находится тонкое кольцо, опоясывающее его. Плотность кольца очень мала, поэтому оно невидимо (как у Сатурна).
Период вращения Юпитера вокруг оси — 9 ч 55 мин. При этом каждая точка экватора движется со скоростью 45 000 км/ч.
Так как Юпитер — не твердый шар, а состоит из газа и жидкости, экваториальные его части вращаются быстрее, чем приполярные области. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна его орбите, следовательно, на планете смена времен года выражена слабо.
Масса Юпитера намного превышает массу всех других планет Солнечной системы, вместе взятых, и составляет 1,9 . 10 27 кг. При этом средняя плотность Юпитера составляет 0,24 средней плотности Земли.
Общие характеристики планеты Юпитер
Атмосфера Юпитера
Атмосфера Юпитера очень плотная. Она состоит из водорода (89 %) и гелия (11 %), напоминая по химическому составу Солнце (рис. 1). Ее протяженность 6000 км. Оранжевый цвет атмосфере
придают соединения фосфора или серы. Для людей она губительна, так как содержит ядовитые аммиак и ацетилен.
Разные части атмосферы планеты вращаются с разными скоростями. Такое различие породило пояса облаков, которых у Юпитера три: наверху — облака из оледеневшего аммиака; под ними — кристаллы сероводорода аммония и метана, а в самом нижнем слое — водяной лед и, возможно, жидкая вода. Температура верхних облаков составляет 130 °С. Кроме того, Юпитер имеет водородную и гелиевую короны. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км/ч.
Достопримечательностью Юпитера является Большое Красное Пятно, которое наблюдают уже 300 лет. Оно было открыто в 1664 г. английским естествоиспытателем Робертом Гуком (1635-1703). Сейчас его длина достигает 25 000 км, а 100 лет назад она была около 50 000 км. Это пятно впервые было описано в 1878 г., а зарисовано 300 лет назад. Оно как бы живет своей жизнью — то расширяется, то сжимается. Цвет его также меняется.
Американские зонды «Пионер-10» и «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», «Галилео» выяснили, что у пятна нет твердой поверхности, оно вращается, как циклон в атмосфере Земли. Предполагают, что Большое Красное Пятно — это атмосферное явление, вероятно, верхушка циклона, бушующего в атмосфере Юпитера. В атмосфере Юпитера обнаружено также белое пятно размером более 10 000 км.
На 1 марта 2009 г. у Юпитера известно 63 спутника. Самые крупные из них Но и Европа размером с Меркурий. Они всегда повернуты к Юпитеру одной стороной, как Луна к Земле. Эти спутники называют галилеевыми, так как их впервые открыл итальянский физик, механик и астроном Галилео Галилей (1564-1642) в 1610 г., испытывая свой телескоп. На Ио имеются действующие вулканы.
Рис. 1. Состав атмосферы Юпитера
Двадцать внешних спутников Юпитера настолько далеки от планеты, что невидимы с ее поверхности невооруженным глазом, а Юпитер в небе самого дальнего из них выглядит меньше Луны.
