Юпитер - пятая планета Солнечной системы, относящаяся к категории газовых гигантов. в пять раз превосходит диаметр Урана (51 800 км), а его масса составляет 1,9×10^27 кг. Юпитер, как и Сатурн, имеет кольца, однако они недостаточно хорошо заметны из космоса. В данной статье мы познакомимся с некоторыми астрономическими сведениями и узнаем, какая планета - Юпитер.
Юпитер - особенная планета
Интересно, что звезда и планета отличаются друг от друга по массе. Небесные тела с большой массой становятся звездами, а тела с меньшей массой - планетами. Юпитер, благодаря своим огромным размерам, вполне мог быть известен сегодняшним ученым как звезда. Однако при образовании он получил недостаточную для звезды массу. Поэтому Юпитер - крупнейшая планета Солнечной системы.
Смотря на планету Юпитер в телескоп, можно увидеть темные полосы и светлые зоны между ними. На самом деле такая картина создается облаками разной температуры: светлые облака - более холодные, чем темные. Из этого можно сделать вывод, что в телескоп можно увидеть атмосферу Юпитера, а не его поверхность.
На Юпитере часто происходят полярные сияния, похожие на те, что можно увидеть на Земле.
Стоит отметить, что наклон оси Юпитера к плоскости его орбиты не превосходит 3°. Поэтому долгое время не было известно ничего о наличии кольцевой системы планеты. Главное кольцо планеты Юпитер очень тонкое, и при телескопических наблюдениях видно с ребра, поэтому его сложно было заметить. О его существовании ученые узнали лишь после запуска космического аппарата «Вояджер», который подлетел к Юпитеру под определенным углом и обнаружил около планеты кольца.
Юпитер считается газовым гигантом. Его атмосфера по большей части состоит из водорода. Также в атмосфере присутствуют гелий, метан, аммоний и вода. Ученые-астрономы предполагают, что за облачным слоем планеты и газожидким металлическим водородом вполне возможно обнаружить твердое ядро Юпитера.
Основные сведения о планете
Планета Солнечной системы Юпитер обладает поистине уникальными характеристиками. Основные данные представлены в следующей таблице.
Открытие Юпитера
Открытие Юпитера совершил итальянский ученый-астроном Галилео Галилей в 1610 году. Галилей считается первым человеком, использовавшим телескоп для наблюдения космоса и небесных тел. Открытие пятой планеты от Солнца - Юпитера - стало одним из первых открытий Галилео Галилея и послужило серьезным аргументом для подтверждения теории гелиоцентрической системы мира.
В 60-х годах семнадцатого века Джованни Кассини смог обнаружить «полосы» на поверхности планеты. Как было сказано выше, такой эффект создается благодаря различным температурам облаков в атмосфере Юпитера.
В 1955 году ученым стало известно, что материя Юпитера излучает радиосигнал высокой частоты. Благодаря этому было открыто существование вокруг планеты значительного магнитного поля.
В 1974 году зондом космического аппарата «Пионер-11», пролетавшим к Сатурну, было сделано несколько детальных снимков планеты. В 1977-1779 годах стало известно многое об атмосфере Юпитера, об атмосферных явлениях, происходящих на нем, а также о кольцевой системе планеты.
И сегодня продолжается внимательное изучение планеты Юпитер и поиск новых сведений о ней.
Юпитер в мифологии
В мифологии Древнего Рима Юпитер - это верховный бог, отец всех богов. Ему принадлежит небо, дневной свет, дождь и гроза, роскошь и изобилие, правопорядок и возможность исцеления, верность и чистота всего живого. Он является царем небесных и земных существ. В древнегреческой мифологии место Юпитера занимает всемогущий Зевс.
Его отец - земли), мать - Опа (богиня плодородия и изобилия), братья - Плутон и Нептун, а сестры - Церера и Веста. Его супруга Юнона является богиней супружества, семьи и материнства. Можно увидеть, что названия многих небесных тел появились благодаря древним римлянам.
Как было сказано выше, древние римляне считали Юпитера высшим, всемогущим богом. Поэтому его разделяли на отдельные ипостаси, отвечающие за определенную силу бога. Например, Юпитер Виктор (победа), Юпитер Тонанс (гроза и дождь), Юпитер Либертас (свобода), Юпитер Феретриус (бог войны и победного торжества) и другие.
На холме Капитолий в Древнем Риме являлся центральным в вере и религии всей страны. Это еще раз доказывает непоколебимую веру римлян в господство и величество бога Юпитера.
Также Юпитер защищал жителей Древнего Рима от произвола императоров, охранял священные римские законы, являясь источником и символом истинного правосудия.
Стоит также отметить, что древние греки называли планету, имя которой было дано в честь Юпитера, Зевсом. Это связано с отличиями в религии и вере жителей Древнего Рима и Древней Греции.
Иногда в атмосфере Юпитера возникают вихри, имеющие округлую форму. Большое Красное Пятно - самый знаменитый из таких вихрей, который также считается самым большим в Солнечной системе. О его существовании ученым-астрономам стало известно более четырехсот лет назад.
Размеры Большого Красного Пятна - 40×15 000 километров - более чем в три раза превышают размеры Земли.
Средняя температура на «поверхности» вихря - ниже -150°С. Состав пятна до сегодняшнего дня не был окончательно определен. Предполагается, что оно состоит из водорода и аммония, а красный цвет ему придают соединения серы и фосфора. Также некоторые ученые считают, что пятно краснеет при попадании в зону ультрафиолетового излучения Солнца.
Стоит отметить, что существование таких устойчивых атмосферных образований, как Большое Красное Пятно, невозможно в земной атмосфере, которая, как известно, состоит по большей части из кислорода (≈21%) и азота (≈78%).
Спутники Юпитера
Сам Юпитер является крупнейшим - главной звезды Солнечной системы. В отличие от планеты Земля, Юпитер имеет 69 спутников, это самое большое количество спутников во всей Солнечной системе. Юпитер и его спутники вместе составляют уменьшенную версию Солнечной системы: Юпитер, расположенный в центре, и зависимые от него более мелкие небесные тела, вращающиеся по своим орбитам.
Как и сама планета, некоторые спутники Юпитера были открыты итальянским ученым Галилео Галилеем. Обнаруженные им спутники - Ио, Ганимед, Европу и Каллисто - до сих пор называют галилеевыми. Последний же из известных астрономам спутников был открыт в 2017 году, поэтому не следует считать данное число окончательным. Помимо четырех, открытых Галилеем, а также Метиды, Адрастеи, Амальтеи и Фивы, спутники Юпитера имеют не слишком большие размеры. А у другой «соседки» Юпитера - планеты Венеры - вообще не установлено наличие спутников. В данной таблице представлены некоторые из них.
Рассмотрим важнейшие спутники планеты - результаты знаменитого открытия Галилея Галилео.
Ио
Ио занимает четвертое место по величине среди спутников всех планет Солнечной системы. Его диаметр составляет 3 642 километра.
Из четырех галилеевских спутников Ио находится ближе всех к Юпитеру. На Ио происходит большое количество вулканических процессов, поэтому внешне спутник очень напоминает пиццу. Регулярные извержения многочисленных вулканов периодически изменяют облик данного небесного тела.
Европа
Следующий спутник Юпитера - Европа. Он является самым маленьким среди галилеевских спутников (диаметр - 3 122 км).
Вся поверхность Европы покрыта ледяной коркой. Точные сведения пока не выяснены, однако ученые предполагают, что под этой коркой находится обычная вода. Таким образом, строение данного спутника в некоторой степени напоминает строение Земли: твердая корка, жидкое вещество и расположенное в центре твердое ядро.
Поверхность Европы также считается самой плоской во всей Солнечной системе. На спутнике нет ничего, возвышающегося более чем на 100 метров.
Ганимед
Ганимед - крупнейший спутник Солнечной системы. Его диаметр составляет 5 260 километров, что даже превосходит диаметр первой от Солнца планеты - Меркурия. А ближайший сосед по планетной системе Юпитера - планета Марс - имеет диаметр, достигающий всего 6 740 километров в районе экватора.
Наблюдая Ганимед в телескоп, можно заметить на его поверхности отдельные светлые и темные участки. Ученые-астрономы выяснили, что они сложены космическими льдами и твердыми горными породами. Иногда на спутнике можно увидеть следы течений.
Каллисто
Самый дальний от Юпитера галилеев спутник - это Каллисто. Каллисто занимает третье место по размеру среди спутников Солнечной системы (диаметр - 4 820 км).
Каллисто является наиболее кратерированным небесным телом во всей Солнечной системе. Кратеры на поверхности спутника имеют различную глубину и окраску, что говорит о достаточном возрасте Каллисто. Некоторые ученые даже считают поверхность Каллисто самой «старшей» в Солнечной системе, утверждая, что она не обновлялась в течение более чем 4 миллиардов лет.
Погода
Какова же погода на планете Юпитер? На этот вопрос нельзя ответить однозначно. Погода на Юпитере непостоянна и непредсказуема, однако ученым удалось выявить в ней определенные закономерности.
Как было указано выше, над поверхностью Юпитера возникают мощные атмосферные вихри (такие как Большое Красное Пятно). Из этого следует, что среди атмосферных явлений Юпитера можно выделить сокрушительные ураганы, скорость движения которых превышает 550 километров в час. На возникновение таких ураганов в том числе влияют облака разных температур, которые можно различить на многочисленных фотографиях планеты Юпитер.
Также, наблюдая Юпитер в телескоп, можно увидеть сильнейшие бури и молнии, сотрясающие планету. Такое явление на пятой от Солнца планете считается постоянным.
Температура атмосферы Юпитера опускается ниже -140°С, что считается запредельным для известных человечеству форм жизни. К тому же, видимый нам Юпитер состоит только из газовой атмосферы, поэтому о погоде на твердой поверхности планеты ученым-астрономам пока на сегодняшний день известно немногое.
Заключение
Итак, в данной статье мы познакомились с самой большой планетой Солнечной системы - Юпитером. Стало понятно, что если бы Юпитеру при его образовании было сообщено несколько большее количество энергии, то наша планетная система могла бы называться «Солнце-Юпитер» и зависеть от двух крупнейших звезд. Однако Юпитеру не удалось превратиться в звезду, и сегодня он считается самым большим газовым гигантом, размеры которого действительно поражают.
Сама планета была названа в честь древнеримского бога неба. Но множество других, земных объектов было названо в честь самой планеты. Например, марка советских магнитофонов «Юпитер»; парусный корабль Балтийского флота в начале XIX века; марка советских электрических батареек «Юпитер»; броненосец флота Великобритании; кинопремия, утвержденная в 1979 году в Германии. Также в честь планеты был назван известный советский мотоцикл «ИЖ планета Юпитер», положивший начало целой серии дорожных мотоциклов. Производителем данной серии мотоциклов является Ижевский машиностроительный завод.
Астрономия - одна из самых интересных и неизведанных наук нашего времени. Окружающее нашу планету космическое пространство - любопытное явление, захватывающее воображение. Современные ученые совершают все новые открытия, которые позволяют узнать неизвестные ранее сведения. Поэтому крайне важно следить за открытиями ученых-астрономов, ведь наша жизнь и жизнь нашей планеты всецело подчинена законам космоса.
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
NASA
С древних времен человеку было известно пять планет в Солнечной системе: Меркурий, Вене
ра, Марс, Юпитер и Сатурн. Эти планеты видны невооруженным глазом.В начале XVII в. ас трономы доказали, что Земля также планета. Позже были открыты планеты Уран и Нептун (восьмая, крупная, а теперь и последняя планета Солнечной системы).
Ближайшие к Солнцу 4 планеты (
Меркурий, Вене ра, Марс и Земля) называют планетами зем ной группы. Следующие 4 планеты - это массивные газовых тела и их называют планетами - гиганта ми.Речь пойдет о Юпитере, о пятой и самой крупной из планет в Солнечной системе. Юпитер - эта крупнейшая планета Солнечной системы и соответственно самая крупная из газовых планет-гигантов.
Свое название планета получила в честь верховного бога античной мифологии (древнегреческого Зевса, у римлян – Юпитер). Иногда Юпитер еще называют «царем планет».
Орбита Юпитера находится за Марсом и за основным поясом астероидов. Большая полуось орбиты Юпитера равна 5,2 а.е., эксцентриситет орбиты е = 0,0489.
Юпитер превосходит Землю в 11,2 раза по диаметру и в 318 раз по массе. Вообще, масса Юпитера превышает массу всех других планет, вместе взятых.
Он находится на среднем расстоянии 779 млн. км от Солнца, т.е. впятеро дальше от Солнца, чем Земля. Юпитер затрачивает на один оборот по орбите около 12 лет. Средняя скорость движения по орбите – 13,1 км/с. Но, несмотря на гигантские размеры, собственное вращение этой планеты очень быстрое - быстрее Земли или Марса. Юпитер совершает один оборот вокруг своей оси за 9 ч 55 мин. И то это средний период вращения видимой поверхности.
Из-за быстрого вращения Юпитер сильно сплюснут центробежными силами: его экваториальный радиус (71 492 км) на 7% больше полярного, что легко заметить при наблюдении в телескоп. Твердой поверхности в общепринятом смысле у Юпитера нет, у него также низкая средняя плотность (1,33 г/см 3). Он почти целиком состоит из водорода и гелия. Поэтому вращение Юпитера отличается от вращения твердого тела: экваториальная область вращаются быстрее, чем приполярные области.
Сила тяжести на экваторе планеты в 2,6 раза больше, чем на Земле. Экватор Юпитера наклонен всего на 3° к его орбите, поэтому на планете не бывает смены времен года. Наклон орбиты к плоскости эклиптики еще меньше - всего 1˚. То есть ось вращения планеты почти перпендикулярна орбите. Поэтому на Юпитере нет смены времен года. Противостояния Земли и Юпитера повторяются через каждые 399 суток.
Строение Юпитера, химический состав и физические условия
Атмосфера Юпитер состоит главным образом из водорода и гелия: по объему их количество составляет соответственно 89% и 11 %, а по массе - 80% и 20%. Что напоминает по химическому составу Солнце. Водородно-гелиевая атмосфера Юпитера имеет огромную протяженность - свыше 1000 км. Под ней давление достигает таких значений, что молекулярный водород превращается в жидкость. Оранжевый цвет атмосфере придают соединения фосфора или серы, а также содержит аммиак и ацетилен.
Но вернемся пока к видимой поверхности Царя Планет.
|
|
Видимая поверхность Юпитера – это плотные облака.
Мы видим поверхность облачного слоя, верхушки облаков. Эти облака образуют полосы желто-коричневых, белых, красных и голубоватых оттенков. Полосы образуют систему темных поясов и светлых зон. Полосы расположены симметрично к северу и югу от экватора. Севернее и южнее широт ± 40˚ облака образуют поля с коричневыми и голубоватыми пятнам. Периоды вращения этих облачных слоев неодинаковые: чем ближе они к экватору, тем с более коротким периодом вращаются. Вблизи экватора они завершают оборот вокруг оси планеты за 9 ч 50 мин, а на средних широтах - за 9 ч 55 мин.
Ведь пояса и зоны - это области нисходящих и восходящих потоков в атмосфере планеты. Атмосферные течения, параллельные экватору, поддерживаются благодаря потокам тепла из глубины планеты, а также быстрому вращению Юпитера и энергии Солнца. Видимая поверхность зон расположена примерно на 20 км выше поясов. На границах поясов и зон наблюдаются сильные турбулентные движения газов.
Окраска поясов объясняется наличием различных химических соединений. Ближе к полюсам планеты, на высоких широтах, облака образуют сплошное поле с коричневыми и голубоватыми пятнами поперечником до 1 000 км.
Полагают, что Юпитер имеет три слоя облаков в своей атмосфере. Наверху – облака из оледеневшего аммиака; под ним – кристаллы сероводорода аммония и метана, а в самом низком слое – водяной лед и, возможно, жидкая вода. Кроме того, Юпитер имеет водородную и гелиевую короны.
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 · |
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.
