История планеты юпитер. Юпитер - самая большая планета солнечной системы

Юпитер - пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном Юпитер классифицируется как газовый гигант.

Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур: месопотамской, вавилонской, греческой и других. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримского верховного бога-громовержца.

Ряд атмосферных явлений на Юпитере - такие, как штормы, молнии, полярные сияния, - имеют масштабы, на порядки превосходящие земные. Примечательным образованием в атмосфере является Большое красное пятно - гигантский шторм, известный с XVII века.

Юпитер имеет, по крайней мере, 67 спутников, самые крупные из которых - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - были открыты Галилео Галилеем в 1610 году.

Исследования Юпитера проводятся при помощи наземных и орбитальных телескопов; с 1970-х годов к планете было отправлено 8 межпланетных аппаратов НАСА: «Пионеры», «Вояджеры», «Галилео» и другие.

Во время великих противостояний (одно из которых происходило в сентябре 2010 года) Юпитер виден невооружённым глазом как один из самых ярких объектов на ночном небосклоне после Луны и Венеры. Диск и спутники Юпитера являются популярными объектами наблюдения для астрономов-любителей, сделавших ряд открытий (например, кометы Шумейкеров-Леви, которая столкнулась с Юпитером в 1994 году, или исчезновения Южного экваториального пояса Юпитера в 2010 году) .

Оптический диапазон

В инфракрасной области спектра лежат линии молекул H2 и He, а также линии множества других элементов. Количество первых двух несёт информацию о происхождении планеты, а количественный и качественный состав остальных - о её внутренней эволюции.

Однако молекулы водорода и гелия не имеют дипольного момента, а значит, абсорбционные линии этих элементов незаметны до того момента, пока поглощение за счёт ударной ионизации не станет доминировать. Это с одной стороны, с другой - эти линии образуются в самых верхних слоях атмосферы и не несут информацию о более глубоких слоях. Поэтому самые надёжные данные по обилию гелия и водорода на Юпитере получены со спускаемого аппарата «Галилео».

Что же касается остальных элементов, то при их анализе и интерпретации тоже возникают трудности. Пока что нельзя с полной уверенностью сказать, какие процессы происходят в атмосфере Юпитера и насколько сильно они влияют на химический состав - как во внутренних областях, так и во внешних слоях. Это создаёт определённые трудности при более детальной интерпретации спектра. Однако считается, что все процессы, способные тем или иным образом влиять на обилие элементов, локальны и сильно ограничены, так что они не способны глобально изменить распределения вещества.

Также Юпитер излучает (в основном в инфракрасной области спектра) на 60 % больше энергии, чем получает от Солнца. За счёт процессов, приводящих к выработке этой энергии, Юпитер уменьшается приблизительно на 2 см в год.

Гамма-диапазон

Излучение Юпитера в гамма-диапазоне связано с полярным сиянием, а также с излучением диска. Впервые зарегистрировано в 1979 году космической лабораторией имени Эйнштейна.

На Земле области полярных сияний в рентгене и ультрафиолете практически совпадают, однако, на Юпитере это не так. Область рентгеновских полярных сияний расположена гораздо ближе к полюсу, чем ультрафиолетовых. Ранние наблюдения выявили пульсацию излучения с периодом в 40 минут, однако, в более поздних наблюдениях эта зависимость проявляется гораздо хуже.

Ожидалось, что рентгеновский спектр авроральных сияний на Юпитере схож с рентгеновским спектром комет, однако, как показали наблюдения на Chandra, это не так. Спектр состоит из эмиссионных линий с пиками у кислородных линий вблизи 650 эВ, у OVIII линий при 653 эВ и 774 эВ, а также у OVII на 561 эВ и 666 эВ. Существуют также линии излучения при более низких энергиях в спектральной области от 250 до 350 эВ, возможно, они принадлежат сере или углероду.

Гамма-излучение, не связанное с полярным сиянием, впервые было обнаружено при наблюдениях на ROSAT в 1997 году. Спектр схож со спектром полярных сияний, однако в районе 0,7-0,8 кэВ. Особенности спектра хорошо описываются моделью корональной плазмы с температурой 0,4-0,5 кэВ с солнечной металличностью, с добавлением эмиссионных линий Mg10+ и Si12+. Существование последних, возможно, связано с солнечной активностью в октябре-ноябре 2003 года.

Наблюдения космической обсерватории XMM-Newton показали, что излучение диска в гамма-спектре - это отражённое солнечное рентгеновское излучение. В отличие от полярных сияний, никакой периодичности изменения интенсивности излучения на масштабах от 10 до 100 мин обнаружено не было.

Радионаблюдения

Юпитер - самый мощный (после Солнца) радиоисточник Солнечной системы в дециметровом - метровом диапазонах длин волн. Радиоизлучение имеет спорадический характер и в максимуме всплеска достигает 10-6.

Всплески происходят в диапазоне частот от 5 до 43 МГц (чаще всего около 18 МГц), в среднем их ширина составляет примерно 1 МГц. Длительность всплеска невелика: от 0,1-1 с (иногда до 15 с). Излучение сильно поляризовано, особенно по кругу, степень поляризации достигает 100 %. Наблюдается модуляция излучения близким спутником Юпитера Ио, вращающимся внутри магнитосферы: вероятность появления всплеска больше, когда Ио находится вблизи элонгации по отношению к Юпитеру. Монохроматический характер излучения говорит о выделенной частоте, скорее всего гирочастоте. Высокая яркостная температура (иногда достигает 1015 K) требует привлечения коллективных эффектов (типа мазеров).

Радиоизлучение Юпитера в миллиметровом - короткосантиметровом диапазонах имеет чисто тепловой характер, хотя яркостная температура несколько выше равновесной, что предполагает поток тепла из недр. Начиная с волн ~9 см Tb (яркостная температура) возрастает - появляется нетепловая составляющая, связанная с синхротронным излучением релятивистских частиц со средней энергией ~30 МэВ в магнитном поле Юпитера; на волне 70 см Tb достигает значения ~5·104 K. Источник излучения расположен по обе стороны планеты в виде двух протяжённых лопастей, что указывает на магнитосферное происхождение излучения.

Юпитер среди планет Солнечной системы

Масса Юпитера в 2,47 раза превосходит массу остальных планет Солнечной системы.

Юпитер - самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли.

Юпитер - единственная планета, у которой центр масс с Солнцем находится вне Солнца и отстоит от него примерно на 7 % солнечного радиуса.

Масса Юпитера в 2,47 раза превышает суммарную массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых, в 317,8 раз - массу Земли и примерно в 1000 раз меньше массы Солнца. Плотность (1326 кг/м2) примерно равна плотности Солнца и в 4,16 раз уступает плотности Земли (5515 кг/м2). При этом сила тяжести на его поверхности, за которую обычно принимают верхний слой облаков, более чем в 2,4 раза превосходит земную: тело, которое имеет массу, например, 100 кг, будет весить столько же, сколько весит тело массой 240 кг на поверхности Земли. Это соответствует ускорению свободного падения 24,79 м/с2 на Юпитере против 9,80 м/с2 для Земли.

Юпитер как «неудавшаяся звезда»

Сравнительные размеры Юпитера и Земли.

Теоретические модели показывают, что если бы масса Юпитера была намного больше его реальной массы, то это привело бы к сжатию планеты. Небольшие изменения массы не повлекли бы за собой сколько-нибудь значительных изменений радиуса. Однако если бы масса Юпитера превышала его реальную массу в четыре раза, плотность планеты возросла бы до такой степени, что под действием возросшей гравитации размеры планеты сильно уменьшились. Таким образом, по всей видимости, Юпитер имеет максимальный диаметр, который могла бы иметь планета с аналогичным строением и историей. С дальнейшим увеличением массы сжатие продолжалось бы до тех пор, пока в процессе формирования звезды Юпитер не стал бы коричневым карликом с массой, превосходящей его нынешнюю примерно в 50 раз. Это даёт астрономам основания считать Юпитер «неудавшейся звездой», хотя неясно, схожи ли процессы формирования таких планет, как Юпитер, с теми, что приводят к формированию двойных звёздных систем. Хотя для того, чтобы стать звездой, Юпитеру потребовалось бы быть в 75 раз массивнее, самый маленький из известных красных карликов всего лишь на 30 % больше в диаметре.

Орбита и вращение

При наблюдениях с Земли во время противостояния Юпитер может достигать видимой звёздной величины в -2,94m, это делает его третьим по яркости объектом на ночном небе после Луны и Венеры. При наибольшем удалении видимая величина падает до?1,61m. Расстояние между Юпитером и Землёй меняется в пределах от 588 до 967 млн км.

Противостояния Юпитера происходят с периодом раз в 13 месяцев. В 2010 году противостояние планеты-гиганта пришлось на 21 сентября. Раз в 12 лет происходят великие противостояния Юпитера, когда планета находится около перигелия своей орбиты. В этот период времени его угловой размер для наблюдателя с Земли достигает 50 угловых секунд, а блеск - ярче -2,9m.

Среднее расстояние между Юпитером и Солнцем составляет 778,57 млн км (5,2 а. е.), а период обращения составляет 11,86 года. Поскольку эксцентриситет орбиты Юпитера 0,0488, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 76 млн км.

Основной вклад в возмущения движения Юпитера вносит Сатурн. Первого рода возмущение - вековое, действующее на масштабе ~70 тысяч лет, меняя экцентриситет орбиты Юпитера от 0,2 до 0,06, а наклон орбиты от ~1° - 2°. Возмущение второго рода - резонансное с соотношением близким к 2:5 (с точностью до 5 знаков после запятой - 2:4,96666).

Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты (наклон оси вращения составляет 3,13° против 23,45° для Земли), поэтому на Юпитере не бывает смены времён года.

Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Период вращения у экватора - 9 ч. 50 мин. 30 сек., а на средних широтах - 9 ч. 55 мин. 40 сек. Из-за быстрого вращения экваториальный радиус Юпитера (71492 км) больше полярного (66854 км) на 6,49 %; таким образом, сжатие планеты составляет (1:51,4).

Гипотезы о существовании жизни в атмосфере Юпитера

В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным: низкая концентрация воды в атмосфере, отсутствие твёрдой поверхности и т. д. Однако ещё 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 слое атмосферы, содержащем облака из водяного пара, температура и давление также весьма благоприятны. Карл Саган совместно с Э. Э. Солпитером, проделав вычисления в рамках законов химии и физики, описали три воображаемые формы жизни, могущие существовать в атмосфере Юпитера:

Синкеры (англ. sinker - «грузило») - крошечные организмы, размножение которых происходит очень быстро, и которые дают большое количество потомков. Это позволяет выжить части из них при наличии опасных конвекторных потоков, могущих унести синкеров в горячие нижние слои атмосферы;

Флоатеры (англ. floater - «поплавок») - гигантские (величиной с земной город) организмы, подобные воздушным шарам. Флоатер откачивает из воздушного мешка гелий и оставляет водород, что позволяет ему держаться в верхних слоях атмосферы. Питаться может органическими молекулами, или вырабатывать их самостоятельно, подобно земным растениям.

Хантеры (англ. hunter - «охотник») - хищные организмы, охотники на флоатеров.

Химический состав

Химический состав внутренних слоёв Юпитера невозможно определить современными методами наблюдений, однако обилие элементов во внешних слоях атмосферы известно с относительно высокой точностью, поскольку внешние слои непосредственно исследовались спускаемым аппаратом «Галилео», который был спущен в атмосферу 7 декабря 1995 года. Два основных компонента атмосферы Юпитера - молекулярный водород и гелий. Атмосфера содержит также немало простых соединений, например, воду, метан (CH4), сероводород (H2S), аммиак (NH3) и фосфин (PH3). Их количество в глубокой (ниже 10 бар) тропосфере подразумевает, что атмосфера Юпитера богата углеродом, азотом, серой и, возможно, кислородом по фактору 2-4 относительно Солнца.

Другие химические соединения, арсин (AsH3) и герман (GeH4), присутствуют, но в незначительных количествах.

Концентрация инертных газов, аргона, криптона и ксенона, превышает их количество на Солнце (см. таблицу), а концентрация неона явно меньше. Присутствует незначительное количество простых углеводородов: этана, ацетилена и диацетилена, - которые формируются под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации и заряженных частиц, прибывающих из магнитосферы Юпитера. Диоксид углерода, моноксид углерода и вода в верхней части атмосферы, как полагают, своим присутствием обязаны столкновениям с атмосферой Юпитера комет, таких, например, как комета Шумейкеров-Леви 9. Вода не может прибывать из тропосферы, потому что тропопауза, действующая как холодная ловушка, эффективно препятствует поднятию воды до уровня стратосферы.

Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода в атмосфере. Поскольку цвет может сильно варьироваться, предполагается, что химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.

Структура

Модель внутренней структуры Юпитера: под облаками - слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной к жидкой фазе, затем - слой жидкого и металлического водорода глубиной 30-50 тыс. км. Внутри может находиться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км.

На данный момент наибольшее признание получила следующая модель внутреннего строения Юпитера:

1.Атмосфера. Её делят на три слоя:
a. внешний слой, состоящий из водорода;
b. средний слой, состоящий из водорода (90 %) и гелия (10 %);
c. нижний слой, состоящий из водорода, гелия и примесей аммиака, гидросульфата аммония и воды, образующих три слоя облаков:
a. вверху - облака из оледеневшего аммиака (NH3). Его температура составляет около -145 °C, давление - около 1 атм;
b. ниже - облака кристаллов гидросульфида аммония (NH4HS);
c. в самом низу - водяной лёд и, возможно, жидкая водавероятно, имеется в виду - в виде мельчайших капель. Давление в этом слое составляет около 1 атм, температура примерно -130 °C (143 К). Ниже этого уровня планета непрозрачна.
2. Слой металлического водорода. Температура этого слоя меняется от 6300 до 21 000 К, а давление от 200 до 4000 ГПа.
3. Каменное ядро.

Построение этой модели основано на синтезе наблюдательных данных, применении законов термодинамики и экстраполяции лабораторных данных о веществе, находящемся под высоким давлением и при высокой температуре. Основные предположения, положенные в её основу:

Юпитер находится в гидродинамическом равновесии

Юпитер находится в термодинамическом равновесии.

Если к этим положениям добавить законы сохранения массы и энергии, получится система основных уравнений.

В рамках этой простой трёхслойной модели чёткой границы между основными слоями не существует, однако и области фазовых переходов невелики. Следовательно, можно сделать допущение, что почти все процессы локализованы, и это позволяет каждый слой рассматривать отдельно.

Атмосфера

Температура в атмосфере не растёт монотонно. В ней, как и на Земле, можно выделить экзосферу, термосферу, стратосферу, тропопаузу, тропосферу. В самых верхних слоях температура велика; по мере продвижения вглубь давление растёт, а температура падает до тропопаузы; начиная с тропопаузы, и температура, и давление растут по мере продвижения вглубь. В отличие от Земли, на Юпитере нет мезосферы и соответствующей ей мезопаузы.

В термосфере Юпитера происходит довольно много интересных процессов: именно здесь планета теряет излучением значительную часть своего тепла, именно здесь формируются полярные сияния, именно тут формируется ионосфера. За её верхнюю границу взят уровень давления в 1 нбар. Наблюдаемая температура термосферы 800-1000 К, и на данный момент этот фактический материал до сих пор не получил объяснения в рамках современных моделей, так как в них температура не должна быть выше примерно 400 К. Охлаждение Юпитера тоже нетривиальный процесс: трёхатомный ион водорода(H3+), кроме Юпитера найденный только на Земле, вызывает сильную эмиссию в средней инфракрасной части спектра на длинах волн между 3 и 5 мкм.

Согласно непосредственным измерениям спускаемого аппарата, верхний уровень непрозрачных облаков характеризовался давлением в 1 атмосферу и температурой -107 °C; на глубине 146 км - 22 атмосферы, +153 °C. Также «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.

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 может выглядеть примерно как непрерывное кипение глобального водородного океана.

Слой металлического водорода

Металлический водород возникает при больших давлениях (около миллиона атмосфер) и высоких температурах, когда кинетическая энергия электронов превышает потенциал ионизации водорода. В итоге протоны и электроны в нём существуют раздельно, поэтому металлический водород является хорошим проводником электричества. Предполагаемая толщина слоя металлического водорода - 42-46 тыс. км.

Мощные электротоки, возникающие в этом слое, порождают гигантское магнитное поле Юпитера. В 2008 году Реймондом Джинлозом из Калифорнийского университета в Беркли и Ларсом Стиксрудом из Лондонского университетского колледжа была создана модель строения Юпитера и Сатурна, согласно которой в их недрах находится также металлический гелий, образующий своеобразный сплав с металлическим водородом.

Ядро

С помощью измеренных моментов инерции планеты можно оценить размер и массу её ядра. На данный момент считается, что масса ядра - 10 масс Земли, а размер - 1,5 её диаметра.

Юпитер выделяет существенно больше энергии, чем получает её от Солнца. Исследователи предполагают, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при формировании планеты. Прежние модели внутреннего строения Юпитера, стараясь объяснить избыточную энергию, выделяемую планетой, допускали возможность радиоактивного распада в её недрах или освобождение энергии при сжатии планеты под действием сил тяготения.

Межслоевые процессы

Локализовать все процессы внутри независимых слоёв невозможно: необходимо объяснять недостаток химических элементов в атмосфере, избыточное излучение и т. д.

Различие в содержании гелия во внешних и во внутренних слоях объясняют тем, что гелий конденсируется в атмосфере и в виде капель попадает в более глубокие области. Данное явление напоминает земной дождь, но только не из воды, а из гелия. Недавно было показано, что в этих каплях может растворяться неон. Тем самым объясняется и недостаток неона.

Движение атмосферы

Анимация вращения Юпитера, созданная по фотографиям с «Вояджера-1», 1979 г.

Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. 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; главными движущими силами являются потоки тепла, идущие из центра планеты, и энергия, выделяемая при быстром движении Юпитера вокруг своей оси.

Ещё по наземным наблюдениям астрономы разделили пояса и зоны в атмосфере Юпитера на экваториальные, тропические, умеренные и полярные. Поднимающиеся из глубин атмосферы нагретые массы газов в зонах под действием значительных на Юпитере кориолисовых сил вытягиваются вдоль меридианов планеты, причём противоположные края зон движутся навстречу друг другу. На границах зон и поясов (области нисходящих потоков) присутствует сильная турбулентность. Севернее экватора потоки в зонах, направленные к северу, отклоняются кориолисовыми силами к востоку, а направленные к югу - к западу. В южном полушарии - соответственно, наоборот. Схожей структурой на Земле обладают пассаты.

Полосы

Полосы Юпитера в разные годы

Характерной особенностью внешнего облика Юпитера являются его полосы. Существует ряд версий, объясняющих их происхождение. Так, по одной из версий, полосы возникали в результате явления конвекции в атмосфере планеты-гиганта - за счёт подогрева, и, как следствие, поднятия одних слоёв, и охлаждения и опускания вниз других. Весной 2010 года учёными была выдвинута гипотеза, согласно которой полосы на Юпитере возникли в результате воздействия его спутников. Предполагается, что под влиянием притяжения спутников на Юпитере сформировались своеобразные «столбы» вещества, которые, вращаясь, и сформировали полосы.

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.

Возникнув, вихрь поднимает на поверхность облаков нагретые массы газа с парами малых компонентов. Образующиеся кристаллы аммиачного снега, растворов и соединений аммиака в виде снега и капель, обычного водяного снега и льда постепенно опускаются в атмосфере, пока не достигают уровней, на которых температура достаточна высока, и испаряются. После чего вещество в газообразном состоянии снова возвращается в облачный слой.

Летом 2007 года телескоп «Хаббл» зафиксировал резкие изменения в атмосфере Юпитера. Отдельные зоны в атмосфере к северу и югу от экватора превратились в пояса, а пояса - в зоны. При этом изменились не только формы атмосферных образований, но и их цвет.

9 мая 2010 года астроном-любитель Энтони Уэсли (англ. Anthony Wesley, также см. ниже) обнаружил, что с лика планеты внезапно исчезло одно из самых заметных и самых стабильных во времени образований - Южный экваториальный пояс. Именно на широте Южного экваториального пояса расположено «омываемое» им Большое красное пятно. Причиной внезапного исчезновения Южного экваториального пояса Юпитера считается появление над ним слоя более светлых облаков, под которыми и скрывается полоса тёмных облаков. По данным исследований, проведённых телескопом «Хаббл», был сделан вывод о том, что пояс не исчез полностью, а просто оказался скрыт под слоем облаков, состоящих из аммиака.

Большое красное пятно

Большое красное пятно - овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. Было открыто Робертом Гуком в 1664 году. В настоящее время оно имеет размеры 15?30 тыс. км (диаметр Земли ~12,7 тыс. км), 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, вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток.

Благодаря исследованиям, проведённым в конце 2000 года зондом «Кассини», было выяснено, что Большое красное пятно связано с нисходящими потоками (вертикальная циркуляция атмосферных масс); облака здесь выше, а температура ниже, чем в остальных областях. Цвет облаков зависит от высоты: синие структуры - самые верхние, под ними лежат коричневые, затем белые. Красные структуры - самые низкие. Скорость вращения Большого красного пятна составляет 360 км/ч. Его средняя температура составляет -163 °C, причём между окраинными и центральными частями пятна наблюдается различие в температуре порядка 3-4 градусов. Это различие, как предполагается, ответственно за тот факт, что атмосферные газы в центре пятна вращаются по часовой стрелке, в то время как на окраинах - против. Также выдвинуто предположение о взаимосвязи температуры, давления, движения и цвета Красного пятна, хотя как именно она осуществляется, учёные пока затрудняются сказать.

Время от времени на Юпитере наблюдаются столкновения больших циклонических систем. Одно из них произошло в 1975 году, в результате чего красный цвет Пятна поблёк на несколько лет. В конце февраля 2002 года ещё один гигантский вихрь - Белый овал - начал тормозиться Большим красным пятном, и столкновение продолжалось целый месяц. Однако оно не нанесло серьёзного ущерба обоим вихрям, так как произошло по касательной.

Красный цвет Большого красного пятна представляет собой загадку. Одной из возможных причин могут быть химические соединения, содержащие фосфор. Фактически цвета и механизмы, создающие вид всей юпитерианской атмосферы, до сих пор ещё плохо поняты и могут быть объяснены только при прямых измерениях её параметров.

В 1938 году было зафиксировано формирование и развитие трёх больших белых овалов вблизи 30° южной широты. Этот процесс сопровождался одновременным формированием ещё нескольких маленьких белых овалов - вихрей. Это подтверждает, что Большое красное пятно представляет собой самый мощный из юпитерианских вихрей. Исторические записи не обнаруживают подобных долго существующих систем в средних северных широтах планеты. Наблюдались большие тёмные овалы вблизи 15° северной широты, но, видимо, необходимые условия для возникновения вихрей и последующего их превращения в устойчивые системы, подобные Красному пятну, существуют только в Южном полушарии.

Малое красное пятно

Большое красное пятно и «Малое красное пятно» в мае 2008 на фотографии, сделанной телескопом «Хаббл»

Что же касается трёх вышеупомянутых белых вихрей-овалов, то два из них объединились в 1998 году, а в 2000 году возникший новый вихрь слился с оставшимся третьим овалом. В конце 2005 года вихрь (Овал ВА, англ. Oval BC) начал менять свой цвет, приобретя в конце концов красную окраску, за что получил новое название - Малое красное пятно. В июле 2006 года Малое красное пятно соприкоснулось со своим старшим «собратом» - Большим красным пятном. Тем не менее, это не оказало какого-либо существенного влияния на оба вихря - столкновение произошло по касательной. Столкновение было предсказано ещё в первой половине 2006 года.

Молнии

В центре вихря давление оказывается более высоким, чем в окружающем районе, а сами ураганы окружены возмущениями с низким давлением. По снимкам, сделанными космическими зондами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», было установлено, что в центре таких вихрей наблюдаются колоссальных размеров вспышки молний протяжённостью в тысячи километров. Мощность молний на три порядка превышает земные.

Магнитное поле и магнитосфера

Схема магнитного поля Юпитера

Первый признак любого магнитного поля - радиоизлучение, а также рентген. Строя модели происходящих процессов, можно судить о строении магнитного поля. Так было установлено, что магнитное поле Юпитера имеет не только дипольную составляющую, но и квадруполь, октуполь и другие гармоники более высоких порядков. Предполагается, что магнитное поле создаёт динамо-машина, похожая на земную. Но в отличие от Земли, проводником токов на Юпитере служит слой металлического гелия.

Ось магнитного поля наклонена к оси вращения 10,2 ± 0,6°, почти как и на Земле, однако, северный магнитный полюс расположен рядом с южным географическим, а южный магнитный - с северным географическим. Напряжённость поля на уровне видимой поверхности облаков равна 14 Э у северного полюса и 10,7 Э у южного. Его полярность обратна полярности земного магнитного поля.

Форма магнитного поля у Юпитера сильно сплюснута и напоминает диск (в отличие от каплевидной у Земли). Центробежная сила, действующая на со-вращающуюся плазму с одной стороны и тепловое давление горячей плазмы с другой растягивают силовые линии, образуя на расстоянии 20 RJ структуру, напоминающую тонкий блин, также известную как магнитодиск. Он имеет тонкую токовую структуру вблизи магнитного экватора.

Вокруг Юпитера, как и вокруг большинства планет Солнечной системы, существует магнитосфера - область, в которой поведение заряженных частиц, плазмы, определяется магнитным полем. Для Юпитера источниками таких частиц является солнечный ветер и Ио. Вулканический пепел, выбрасываемый вулканами Ио, под действием солнечного ультрафиолета ионизуется. Так образуются ионы серы и кислорода: S+, O+, S2+ и O2+. Эти частицы покидают атмосферу спутника, однако остаются на орбите вокруг него, образуя тор. Этот тор был открыт аппаратом «Вояджер-1»; он лежит в плоскости экватора Юпитера и имеет радиус в 1 RJ в поперечном сечении и радиус от центра (в данном случае от центра Юпитера) до образующей поверхности в 5,9 RJ. Именно он принципиально меняет динамику магнитосферы Юпитера.

Магнитосфера Юпитера. Захваченные магнитным полем ионы солнечного ветра на схеме показаны красным цветом, пояс нейтрального вулканического газа Ио - зелёным и пояс нейтрального газа Европы - синим. ENA - нейтральные атомы. По данным зонда «Кассини», полученным в начале 2001 г.

Набегающий солнечный ветер уравновешивается давлением магнитного поля на расстояния в 50-100 радиусов планеты, без влияния Ио это расстояние было бы не более 42 RJ. На ночной стороне протягивается за орбиту Сатурна, достигая в длину 650 млн км и более. Ускоренные в магнитосфере Юпитера электроны достигают Земли. Если бы магнитосферу Юпитера можно было видеть с поверхности Земли, то её угловые размеры превышали бы размеры Луны.

Радиационные пояса

Юпитер обладает мощными радиационными поясами. При сближении с Юпитером «Галилео» получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для человека. Излучение радиационного пояса Юпитера в радиодиапазоне впервые было обнаружено в 1955 году. Радиоизлучение носит синхротронный характер. Электроны в радиационных поясах обладают огромной энергией, составляющей около 20 МэВ, при этом зондом «Кассини» было обнаружено, что плотность электронов в радиационных поясах Юпитера ниже, чем ожидалось. Поток электронов в радиационных поясах Юпитера может представлять серьёзную опасность для космических аппаратов ввиду большого риска повреждения аппаратуры радиацией. Вообще, радиоизлучение Юпитера не является строго однородным и постоянным - как по времени, так и по частоте. Средняя частота такого излучения, по данным исследований, составляет порядка 20 МГц, а весь диапазон частот - от 5-10 до 39,5 МГц.

Юпитер окружён ионосферой протяжённостью 3000 км.

Полярные сияния на Юпитере

Структура полярных сияний на Юпитере: показано основное кольцо, полярное излучение и пятна, возникшие как результат взаимодействия с естественными спутниками Юпитера.

Юпитер демонстрирует яркие устойчивые сияния вокруг обоих полюсов. В отличие от таких же на Земле, которые появляются в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния Юпитера являются постоянными, хотя их интенсивность меняется изо дня в день. Они состоят из трёх главных компонентов: основная и наиболее яркая область сравнительно небольшая (менее 1000 км в ширину), расположена примерно в 16 ° от магнитных полюсов; горячие пятна - следы магнитных силовых линий, соединяющих ионосферы спутников с ионосферой Юпитера, и области кратковременных выбросов, расположенных внутри основного кольца. Выбросы полярных сияний были обнаружены почти во всех частях электромагнитного спектра от радиоволн до рентгеновских лучей (до 3 кэВ), однако они наиболее ярки в среднем инфракрасном диапазоне (длина волны 3-4 мкм и 7-14 мкм) и глубокой ультрафиолетовой области спектра (длина волны 80-180 нм).

Положение основных авроральных колец устойчиво, как и их форма. Однако их излучение сильно модулируется давлением солнечного ветра - чем сильнее ветер, тем слабее полярные сияния. Стабильность сияний поддерживается большим притоком электронов, ускоряемых за счёт разности потенциалов между ионосферой и магнитодиском. Эти электроны порождает ток, который поддерживает синхронность вращения в магнитодиске. Энергия этих электронов 10 - 100 кэВ; проникая глубоко внутрь атмосферы, они ионизируют и возбуждают молекулярный водород, вызывая ультрафиолетовое излучение. Кроме того, они разогревают ионосферу, чем объясняется сильное инфракрасное излучение полярных сияний и частично нагрев термосферы.

Горячие пятна связаны с тремя Галилеевыми спутниками: Ио, Европа и Ганимед. Они возникают из-за того, что вращающаяся плазма замедляется вблизи спутников. Самые яркие пятна принадлежат Ио, поскольку этот спутник является основным поставщиком плазмы, пятна Европы и Ганимеда гораздо слабее. Яркие пятна внутри основных колец, появляющиеся время от времени, как считается, связаны с взаимодействием магнитосферы и солнечного ветра.

Большое рентгеновское пятно

Комбинированное фото Юпитера с телескопа «Хаббл» и с рентгеновского телескопа «Чандра» - февраль 2007 г.

Орбитальным телескопом «Чандра» в декабре 2000 года на полюсах Юпитера (главным образом, на северном полюсе) обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения, названный Большим рентгеновским пятном. Причины этого излучения пока представляют загадку.

Модели формирования и эволюции

Значительный вклад в наши представления о формировании и эволюции звёзд вносят наблюдения экзопланет. Так, с их помощью были установлены черты, общие для всех планет, подобных Юпитеру:

Они образуются ещё до момента рассеяния протопланетного диска.
Значительную роль в формировании играет аккреция.
Обогащение тяжёлыми химическими элементами за счёт планетезималей.

Существуют две основные гипотезы, объясняющие процессы возникновения и формирования Юпитера.

Согласно первой гипотезе, получившей название гипотезы «контракции», относительное сходство химического состава Юпитера и Солнца (большая доля водорода и гелия) объясняется тем, что в процессе формирования планет на ранних стадиях развития Солнечной системы в газопылевом диске образовались массивные «сгущения», давшие начало планетам, т. е. Солнце и планеты формировались схожим образом. Правда, эта гипотеза не объясняет всё-таки имеющиеся различия в химическом составе планет: Сатурн, например, содержит больше тяжёлых химических элементов, чем Юпитер, а тот, в свою очередь, больше, чем Солнце. Планеты же земной группы вообще разительно отличаются по своему химическому составу от планет-гигантов.

Вторая гипотеза (гипотеза «аккреции») гласит, что процесс образования Юпитера, а также Сатурна, происходил в два этапа. Сначала в течение нескольких десятков миллионов лет шёл процесс формирования твёрдых плотных тел, наподобие планет земной группы. Затем начался второй этап, когда на протяжении нескольких сотен тысяч лет длился процесс аккреции газа из первичного протопланетного облака на эти тела, достигшие к тому моменту массы в несколько масс Земли.

Ещё на первом этапе из области Юпитера и Сатурна диссипировала часть газа, что повлекло за собой некоторые различия в химическом составе этих планет и Солнца. На втором этапе температура наружных слоёв Юпитера и Сатурна достигала 5000 °C и 2000 °C соответственно. Уран и Нептун же достигли критической массы, необходимой для начала аккреции, гораздо позже, что повлияло как на их массы, так и на химический состав.

В 2004 году Катариной Лоддерс из Университета Вашингтона была выдвинута гипотеза о том, что ядро Юпитера состоит в основном из некоего органического вещества, обладающего клеящими способностями, что, в свою очередь, в немалой степени повлияло на захват ядром вещества из окружающей области пространства. Образовавшееся в результате каменное-смоляное ядро силой своего притяжения «захватило» газ из солнечной туманности, сформировав современный Юпитер. Эта идея вписывается во вторую гипотезу о возникновении Юпитера путём аккреции.

Спутники и кольца

Крупные спутники Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто и их поверхности.

Спутники Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто

По данным на январь 2012 года, у Юпитера известно 67 спутников - максимальное значение для Солнечной системы. По оценкам, спутников может быть не менее сотни. Спутникам даны в основном имена различных мифических персонажей, так или иначе связанных с Зевсом-Юпитером. Спутники разделяют на две большие группы - внутренние (8 спутников, галилеевы и негалилеевы внутренние спутники) и внешние (55 спутников, также подразделяются на две группы) - таким образом, всего получается 4 «разновидности». Четыре самых крупных спутника - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - были открыты ещё в 1610 году Галилео Галилеем]. Открытие спутников Юпитера послужило первым серьёзным фактическим доводом в пользу гелиоцентрической системы Коперника.

Европа

Наибольший интерес представляет Европа, обладающая глобальным океаном, в котором не исключено наличие жизни. Специальные исследования показали, что океан простирается вглубь на 90 км, его объём превосходит объём земного Мирового океана. Поверхность Европы испещрена разломами и трещинами, возникшими в ледяном панцире спутника. Высказывалось предположение, что источником тепла для Европы служит именно сам океан, а не ядро спутника. Существование подлёдного океана предполагается также на Каллисто и Ганимеде. Основываясь на предположении о том, что за 1-2 млрд лет кислород мог проникнуть в подлёдный океан, учёные теоретически предполагают наличие жизни на спутнике. Содержание кислорода в океане Европы достаточно для поддержания существования не только одноклеточных форм жизни, но и более крупных. Этот спутник занимает второе место по возможности возникновения жизни после Энцелада.

Ио

Ио интересен наличием мощных действующих вулканов; поверхность спутника залита продуктами вулканической активности. На фотографиях, сделанных космическими зондами, видно, что поверхность Ио имеет ярко-жёлтую окраску с пятнами коричневого, красного и тёмно-жёлтого цветов. Эти пятна - продукт извержений вулканов Ио, состоящих преимущественно из серы и её соединений; цвет извержений зависит от их температуры.
[править] Ганимед

Ганимед является самым большим спутником не только Юпитера, но и вообще в Солнечной системе среди всех спутников планет. Ганимед и Каллисто покрыты многочисленными кратерами, на Каллисто многие из них окружены трещинами.

Каллисто

На Каллисто, как предполагается, также есть океан под поверхностью спутника; на это косвенно указывает магнитное поле Каллисто, которое может быть порождено наличием электрических токов в солёной воде внутри спутника. Также в пользу этой гипотезы свидетельствует тот факт, что магнитное поле у Каллисто меняется в зависимости от его ориентации на магнитное поле Юпитера, то есть существует высокопроводящая жидкость под поверхностью данного спутника.

Сравнение размеров Галилеевых спутников с Землёй и Луной

Особенности галилеевых спутников

Все крупные спутники Юпитера вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. При этом Ганимед, Европа и Ио находятся друг с другом в орбитальном резонансе. К тому же среди спутников Юпитера существует закономерность: чем дальше спутник от планеты, тем меньше его плотность (у Ио - 3,53 г/см2, Европы - 2,99 г/см2, Ганимеда - 1,94 г/см2, Каллисто - 1,83 г/см2). Это зависит от количества воды на спутнике: на Ио её практически нет, на Европе - 8 %, на Ганимеде и Каллисто - до половины их массы.

Малые спутники Юпитера

Остальные спутники намного меньше и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону. Из числа малых спутников Юпитера немалый интерес для учёных представляет Амальтея: как предполагается, внутри неё существует система пустот, возникших в результате имевшей место в далёком прошлом катастрофы - из-за метеоритной бомбардировки Амальтея распалась на части, которые затем вновь соединились под действием взаимной гравитации, но так и не стали единым монолитным телом.

Метида и Адрастея - ближайшие спутники к Юпитеру с диаметрами примерно 40 и 20 км соответственно. Они движутся по краю главного кольца Юпитера по орбите радиусом 128 тысяч км, делая оборот вокруг Юпитера за 7 часов и являясь при этом самыми быстрыми спутниками Юпитера.

Общий диаметр всей системы спутников Юпитера составляет 24 млн км. Более того, предполагается, что в прошлом спутников у Юпитера было ещё больше, но некоторые из них упали на планету под воздействием её мощной гравитации.

Спутники с обратным вращением вокруг Юпитера

Спутники Юпитера, чьи названия заканчиваются на «е» - Карме, Синопе, Ананке, Пасифе и другие (см. группа Ананке, группа Карме, группа Пасифе) - обращаются вокруг планеты в обратном направлении (ретроградное движение) и, по предположениям учёных, образовались не вместе с Юпитером, а были захвачены им позже. Аналогичным свойством обладает спутник Нептуна Тритон.

Временные луны Юпитера

Некоторые кометы представляют собой временные луны Юпитера. Так, в частности, комета Кусиды - Мурамацу (англ.)русск. в период с 1949 по 1961 гг. была спутником Юпитера, совершив за это время вокруг планеты два оборота. Кроме данного объекта известно ещё, как минимум, о 4 временных лунах планеты-гиганта.

Кольца Юпитера

Кольца Юпитера (схема).

У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения «Вояджера-1» мимо Юпитера в 1979 году. Наличие колец предполагал ещё в 1960 году советский астроном Сергей Всехсвятский на основе исследования дальних точек орбит некоторых комет Всехсвятский заключил, что эти кометы могут происходить из кольца Юпитера и предположил, что образовалось кольцо в результате вулканической деятельности спутников Юпитера (вулканы на Ио открыты два десятилетия спустя).

Кольца оптически тонки, оптическая толщина их ~10-6, а альбедо частиц всего 1,5 %. Однако наблюдать их всё же возможно: при фазовых углах, близких к 180 градусам (взгляд «против света»), яркость колец возрастает примерно в 100 раз, а тёмная ночная сторона Юпитера не оставляет засветки. Всего колец три: одно главное, «паутинное» и гало.
Фотография колец Юпитера, сделанная «Галилео» в прямом рассеянном свете.

Главное кольцо простирается от 122 500 до 129 230 км от центра Юпитера. Внутри главное кольцо переходит в тороидальное гало, а снаружи контактирует с паутинным. Наблюдаемое прямое рассеяние излучения в оптическом диапазоне характерно для пылевых частиц микронного размера. Однако пыль в окрестности Юпитера подвергается мощным негравитационным возмущениям, из-за этого время жизни пылинок 103±1 лет. Это означает, что должен быть источник этих пылинок. На роль подобных источников подходят два малых спутника, лежащих внутри главного кольца - Метида и Адрастея. Сталкиваясь с метеороидами, они порождают рой микрочастиц, которые впоследствии распространяются по орбите вокруг Юпитера. Наблюдения паутинного кольца выявили два отдельных пояса вещества, берущих начало на орбитах Фивы и Амальтеи. Структура этих поясов напоминает строение зодиакальных пылевых комплексов.

Троянские астероиды

Троянские астероиды - группа астероидов, расположенных в районе точек Лагранжа L4 и L5 Юпитера. Астероиды находятся с Юпитером в резонансе 1:1 и движутся вместе с ним по орбите вокруг Солнца. При этом существует традиция называть объекты, расположенные около точки L4, именами греческих героев, а около L5 - троянских. Всего на июнь 2010 года открыто 1583 таких объекта.

Существует две теории, объясняющих происхождение троянцев. Первая утверждает, что они возникли на конечном этапе формирования Юпитера (рассматривается аккрецирующий вариант). Вместе с веществом были захвачены планетозимали, на которые тоже шла аккреция, а так как механизм был эффективным, то половина из них оказались в гравитационной ловушке. Недостатки этой теории: число объектов, возникших таким образом, на четыре порядка больше наблюдаемого, и они имеют гораздо больший наклон орбиты.

Вторая теория - динамическая. Через 300-500 млн лет после формирования солнечной системы Юпитер и Сатурн проходили через резонанс 1:2. Это привело к перестройке орбит: Нептун, Плутон и Сатурн увеличили радиус орбиты, а Юпитер уменьшил. Это повлияло на гравитационную устойчивость пояса Койпера, и часть астероидов, его населявших, переселились на орбиту Юпитера. Одновременно с этим были разрушены все изначальные троянцы, если таковые были.

Дальнейшая судьба троянцев неизвестна. Ряд слабых резонансов Юпитера и Сатурна заставит их хаотично двигаться, но какова будет эта сила хаотичного движения и будут ли они выброшены со своей нынешней орбиты, трудно сказать. Кроме этого, столкновения между собой медленно, но верно уменьшают количество троянцев. Какие-то фрагменты могут стать спутниками, а какие-то кометами.

Столкновения небесных тел с Юпитером
Комета Шумейкеров - Леви

След от одного из обломков кометы Шумейкеров-Леви, снимок с телескопа «Хаббл», июль 1994 г.
Основная статья: Комета Шумейкеров - Леви 9

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 Кэролин 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», спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось вспышками излучения в широком спектральном диапазоне, генерацией газовых выбросов и формированием долгоживущих вихрей, изменением радиационных поясов Юпитера и появлением полярных сияний, ослаблением яркости плазменного тора Ио в крайнем ультрафиолетовом диапазоне.

Другие падения

19 июля 2009 года уже упомянутый выше астроном-любитель Энтони Уэсли (англ. Anthony Wesley) обнаружил тёмное пятно в районе Южного полюса Юпитера. В дальнейшем эту находку подтвердили в обсерватории Кек на Гавайях. Анализ полученных данных указал, что наиболее вероятным телом упавшим в атмосферу Юпитера был каменный астероид.

3 июня 2010 года в 20:31 по международному времени два независимых наблюдателя - Энтони Уэсли (англ. Anthony Wesley, Австралия) и Кристофер Го (англ. Christopher Go, Филиппины) - засняли вспышку над атмосферой Юпитера, что, скорее всего, является падением нового, ранее неизвестного тела на Юпитер. Через сутки после данного события новые тёмные пятна в атмосфере Юпитера не обнаружены. Уже проведены наблюдения на крупнейших инструментах Гавайских островов (Gemini, Keck и IRTF) и запланированы наблюдения на космическом телескопе «Хаббл». 16 июня 2010 года НАСА опубликовало пресс-релиз, в котором сообщается, что на снимках, полученных на космическом телескопе «Хаббл» 7 июня 2010 года (через 4 суток после фиксирования вспышки), не обнаружены признаки падения в верхних слоях атмосферы Юпитера.

20 августа 2010 года в 18:21:56 по международному времени произошла вспышка над облачным покровом Юпитера, которую обнаружил японский астроном-любитель Масаюки Татикава из префектуры Кумамото на сделанной им видеозаписи. На следующий день после объявления о данном событии нашлось подтверждение от независимого наблюдателя Аоки Казуо (Aoki Kazuo) - любителя астрономии из Токио. Предположительно, это могло быть падение астероида или кометы в атмосферу планеты-гиганта

Юпитер, большое красное пятно чуть ниже центра.

Юпитер как и все гиганты состоит в основном из смеси газов. Газовый гигант в 2,5 раза более массивный, чем все планеты вместе взятые или в 317 раз больше Земли. Есть много других интересных фактов про планету и мы постараемся их рассказать.

Юпитер с расстояния 600 млн. км. от Земли. Внизу виден след от падения астероида.

Как вы знаете, Юпитер в Солнечной системе самый большой, и у него 79 спутников. Около планеты побывало несколько космических зондов, которые изучали его с пролетной траектории. А космический аппарат Галилео, выйдя на его орбиту, изучал его в течение нескольких лет. Самым последним был зонд «Новые Горизонты». После пролета планеты, зонд получил дополнительное ускорение и направился к своей конечной цели — Плутону.

У Юпитера есть кольца. Они не такие большие и красивые как у Сатурна, потому что тоньше и слабее. Большое красное пятно — это гигантский шторм, который бушует уже больше трехсот лет! Несмотря на то, что планета Юпитер размер имеет поистине огромный, ему не хватило массы, чтобы стать полноценной звездой.

Атмосфера

Атмосфера планеты огромна, ее химический состав это 90% водорода и 10% гелия. В отличие от Земли, Юпитер — газовый гигант и не имеет четкой границы между атмосферой и остальной частью планеты. Если бы вы смогли опуститься вниз, к центру планеты, то плотность и температура водорода и гелия стали бы изменяться. Ученые выделяют слои на основе этих особенностей. Слои атмосферы в порядке их убывания от ядра: тропосфера, стратосфера, термосфера и экзосфера.

Анимация вращения атмосферы Юпитера собранная из 58 кадров

У Юпитера нет твердой поверхности, поэтому за некую условную «поверхность» ученые определяют нижнюю границу его атмосферы в точке, где давление составляет 1 бар. Температура атмосферы в этой точке, как и у Земли, уменьшается с высотой, пока не достигнет минимума. Тропопауза определяет границу между тропосферой и стратосферой — это около 50 км над условной «поверхностью» планеты.

Стратосфера

Стратосфера поднимается на высоту 320 км, и давление продолжает снижаться, в то время как температура возрастает. Эта высота отмечает границу между стратосферой и термосферой. Температура термосферы поднимается до 1000 К на высоте 1000 км.

Все облака и штормы, которые мы можем видеть, расположены в нижней части тропосферы и формируются из аммиака, сероводорода и воды. По сути, видимый рельеф поверхности формирует нижний слой облачности. Верхний слой облаков содержит лед из аммиака. Нижние облака состоят из гидросульфида аммония. Вода образует облака расположенные ниже плотных слоев облаков. Атмосфера постепенно и плавно переходит в океан, который перетекает в металлический водород.

Атмосфера планеты является крупнейшей в Солнечной системе и состоит в основном из водорода и гелия.

Состав

Юпитер содержит небольшие количества таких соединений как метан, аммиак, сероводород, и вода. Эта смесь химических соединений и элементов, вносит свой вклад в формирование красочных облаков, которые мы можем наблюдать в телескопы. Однозначно сказать какого цвета Юпитер нельзя, но примерно он рыже-белый в полоску.

Облака аммиака, которые видны в атмосфере планеты, образуют совокупность параллельных полос. Темные полосы называют поясами и чередуются с светлым, которые известны как зоны. Это зоны, как считается, состоят из аммиака. Пока не известно, что вызывает темный цвет полос.

Большое красное пятно

Вы, возможно, заметили, что в его атмосфере существуют различные овалы и круги, крупнейшим из которых является Большое Красное Пятно. Это вихри и штормы, которые бушуют в крайне нестабильной атмосфере. Вихрь может быть циклонический или антициклонический. Циклонические вихри обычно имеют центры, в которых давление более низкое, чем снаружи. Антициклонические это те, у которых есть центры с более высоким давлением, чем снаружи вихря.

Большое Красное Пятно Юпитера (БКП) это атмосферный шторм, который бушует в Южном полушарии вот уже 400 лет. Многие считают, что Джованни Кассини впервые наблюдал его в конце 1600-х годов, но ученые сомневаются, что он сформировался в то время.

Около 100 лет назад, эта буря имела размер более 40000 км в поперечнике. В настоящее время его размер сокращается. При нынешних темпах сокращения, оно может стать круговым к 2040 году. Ученые сомневаются, что это произойдет, потому что влияние соседних струйных течений может полностью изменить картину. Пока не известно, как долго будет длиться изменение его размера.

Что такое БКП?

Большое Красное Пятно является бурей антициклонического типа и с тех пор как мы его наблюдаем, он сохраняет свою форму вот уже несколько столетий. Он настолько огромен, что его можно наблюдать даже из земных телескопов. Ученым еще предстоит выяснить, что вызывает его красноватый цвет.

Маленькое Красное Пятно

Другое крупное красное пятно было найдено в 2000 году и с тех пор неуклонно растет. Как и Большое Красное Пятно, оно также антициклоническое. Из-за своего сходства с БКП, это красное пятно (которое носит официальное имя Овал) часто называют «Маленькое Красное Пятно» или «Little Red Spot».

В отличие от вихрей, которые сохраняются в течение длительного времени, бури более кратковременны. Многие из них могут существовать в течение нескольких месяцев, но, в среднем, они длятся в течение 4 дней. Возникновение бурь в атмосфере достигает кульминации каждые 15-17 лет. Бури сопровождаются молниями, так же, как и на Земле.

Вращение БКП

БКП вращается против часовой стрелки и делает полный оборот каждые шесть земных суток. Период вращения пятна уменьшился. Некоторые считают, что это результат его сжатия. Ветры на самом краю бури достигают скорости 432 км/ч. Пятно достаточно большое, чтобы поглотить три Земли. Инфракрасные данные показывают, что БКП холоднее и находится на большей высоте, чем большинство других облаков. Края бури поднимаются примерно в 8 км выше окружающих вершин облаков. Его позиция смещается к востоку и западу довольно часто. Пятно пересекало пояса планеты по крайней мере 10 раз с начала 19 века. И скорость его дрейфа резко изменилось за эти годы, это было связано с Южным экваториальным поясом.

Цвет БКП

БКП снимок Вояджера

Не известно точно, что вызывает такой цвет Большого Красного Пятна. Наиболее популярная теория, которую поддерживают лабораторные эксперименты, гласит, что цвет может быть вызван сложными органическими молекулами, например, красным фосфором или соединениями серы. БКП сильно варьируется в цвете от почти кирпично-красного до светло-красного и белого. Красная центральная область на 4 градуса теплее, чем окружающая среда, это считается доказательством того, что на цвет влияют факторы окружающей среды.

Как видите, красное пятно это довольно загадочный объект, оно является предметом будущего большого исследования. Ученые надеются, что они смогут лучше понять нашего гигантского соседа, ведь планета Юпитер и Большое Красное Пятно это одни из величайших загадок нашей Солнечной системы.

Почему Юпитер не звезда

Ему не хватает массы и тепла, необходимого для начала слияния атомов водорода в гелий, поэтому он не может стать звездой. Ученые подсчитали, что Юпитер должен увеличить свою текущую массу, примерно, в 80 раз для того, чтобы зажечь термоядерный синтез. Но тем не менее, планета выделяет тепло за счет гравитационного сжатия. Это сокращение объема, в конечном итоге и нагревает планету.

Механизм Кельвина-Гельмгольца

Эта выработка тепла сверх того, что он поглощает от Солнца, называется механизмом Кельвина-Гельмгольца. Этот механизм имеет место, когда поверхность планеты охлаждается, что вызывает падение давления и тело сжимается. Сжатие (сокращение) разогревает ядро. Ученые подсчитали, что Юпитер излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Сатурн показывает тот же механизм своего нагрева, но не так сильно. Звезды коричневые карлики также показывают механизм Кельвина-Гельмгольца. Механизм был первоначально предложен Кельвином и Гельмгольцем для объяснения энергии Солнца. Одним из следствий этого закона является то, что Солнце должно иметь источник энергии, который позволяет ему светить больше, чем несколько миллионов лет. В то время ядерные реакции не были известны, так что источником Солнечной энергии считалось гравитационное сжатие. Так было до 1930-х годов, когда Ганс Бете доказал, что энергия Солнца, получается из ядерного синтеза и длится миллиарды лет.

С этим связан вопрос, который часто задают: может ли Юпитер приобрести достаточную массу в ближайшем будущем, чтобы стать звездой. Все планеты, карликовые планеты и астероиды в Солнечной системе не могут дать ему необходимое количество массы, даже если он поглотит все в Солнечной системе кроме Солнца. Таким образом, он никогда не станет звездой.

Будем надеяться, что миссия JUNO (Юнона), которая прибудет к планете к 2016 году, даст конкретные сведения о планете по большинству интересующих ученых вопросам.

Вес на Юпитере

Если вы беспокоитесь о своем весе, то учтите, что Юпитер массу имеет гораздо большую чем Земля и его гравитация гораздо сильнее. Кстати, на планете Юпитер сила тяжести в 2,528 раза более интенсивная чем на Земле. Это означает, что если вы весите 100 кг на Земле, то ваш вес на газовом гиганте будет 252,8 кг.

Поскольку его гравитация настолько интенсивная, у него довольно много лун, а точнее целых 67 спутников и их число может измениться в любой момент.

Вращение

Анимация вращения атмосферы сделанная из снимков Вояджера

Наш газовый гигант — самая быстро вращающаяся планета из всех в Солнечной системе, он совершает один оборот вокруг своей оси каждые 9,9 часа. В отличие от внутренних планет Земной группы, Юпитер представляет собой шар, состоящий почти полностью из водорода и гелия. В отличие от Марса или Меркурия, он не имеет поверхности, которую можно отслеживать для измерения скорости вращения, у него нет ни кратеров ни гор, которые появляются в поле зрения после определенного количества времени.

Влияние вращения на размер планеты

Быстрое вращение приводит к разнице экваториального и полярного радиусов. Вместо того чтобы быть похожим на сферу, из-за быстрого вращения, планета выглядит как раздавленный мяч. Выпуклость экватора видна даже в небольшие любительские телескопы.

Полярный радиус планеты равен 66,800 км, а экваториальный составляет 71,500 км. Иными словами, экваториальный радиус планеты на 4700 км больше полярного.

Характеристики вращения

Несмотря на то, что планета представляет собой шар из газа, он вращается дифференциально. То есть вращение занимает разное количество времени в зависимости от того, где вы. Вращение на его полюсах занимает на 5 минут дольше, чем на экваторе. Поэтому часто упоминаемый период вращения 9,9 часов, на самом деле, средняя сумма для всей планеты.

Системы отсчета вращения

Ученые фактически используют три различные системы для расчета вращения планеты. Первая система для широты 10 градусов к северу и к югу от экватора — вращение за 9 часов 50 минут. Вторая, для широт севернее и южнее этого региона, где скорость вращения составляет 9 часов 55 минут. Эти показатели измеряются для конкретной бури, которая находится в поле зрения. Третья система измеряет скорость вращения магнитосферы и, как правило, считается официальной скоростью вращения.

Гравитация планеты и комета

В 1990-х гравитация Юпитера разорвала комету Шумейкеров-Леви 9 и ее осколки упали на планету. Это был первый случай, когда мы имели возможность наблюдать столкновение двух внеземных тел Солнечной системы. Почему Юпитер притянул к себе комету Шумейкеров-Леви 9 спросите вы?

Комета имела неосторожность пролететь в непосредственной близости от гиганта, и его мощная гравитация притянула ее к себе из-за того, что в Солнечной системе Юпитер самый массивный. Планета захватила комету примерно за 20-30 лет до столкновения, и она вращалась по орбите гиганта с тех пор. В 1992 году комета Шумейкеров-Леви 9 вошла в предел Роша и была разорвана на части приливными силами планеты. Комета напоминала нитку жемчуга, когда ее фрагменты врезались в облачный слой планеты 16-22 июля 1994 года. Фрагменты размерами до 2 км каждый вошли в атмосферу со скоростью 60 км/с. Это столкновение позволило астрономам сделать несколько новых открытий о планете.

Что дало столкновение с планетой

Астрономы, благодаря столкновению, обнаружили несколько химических веществ в атмосфере, о которых не было известно до воздействия. Двухатомные сера и сероуглерод были самыми интересными. Это был всего лишь второй раз, когда двухатомная серы была обнаружена на небесных телах. Именно тогда аммиак и сероводород впервые были обнаружены на газовом гиганте. Снимки с Вояджера 1 показали гиганта в совершенно новом свете, т.к. сведения с Пионера 10 и 11 не были столь информативны, а все последующие миссии строились на основе данных полученных Вояджерами.

Столкновение астероида с планетой

Краткое описание

Влияние Юпитера на все планеты проявляется в той или иной форме. Он достаточно силен, чтобы разорвать астероиды и удерживать 79 спутников. Некоторые ученые считают, что столь большая планета могла разрушить многие небесные объекты в прошлом, а также предотвратила формирование других планет.

Юпитер требует более тщательного исследования, чем ученые могут себе позволить и она интересует астрономов по многим причинам. Его спутники являются главной жемчужиной для исследователей. Планета имеет 79 спутников, что фактически 40% от всех спутников нашей Солнечной системы. Некоторые из этих лун больше, чем некоторые карликовые планеты и содержат в себе подземные океаны.

Строение

Внутреннее строение

Юпитер имеет ядро, которое содержит некоторое количество скальных пород и металлический водород, который принимает эту необычную форму под чудовищным давлением.

Последние данные указывают на то, что гигант содержит плотное ядро, которое, как считается, окружено слоем жидкого металлического водорода и гелия, а в наружном слое преобладает молекулярный водород. Гравитационные измерения указывают массу ядра от 12 до 45 масс Земли. Это значит, что ядро планеты составляет около 3-15% от общей массы планеты.

Формирование гиганта

В ранней истории развития Юпитер должен был сформироваться полностью из скалистых пород и льда с достаточной массой для того, чтобы захватить большинство газов в ранней Солнечной туманности. Поэтому его состав полностью повторяют смесь газов протосолнечной туманности.

Современная теория считает, что основной слой плотного металлического водорода простирается на 78 процентов радиуса планеты. Прямо над слоем металлического водорода простирается внутренняя атмосфера из водорода. В ней водород находится при такой температуре, когда нет четкой жидкой и газовой фаз, фактически он находится в сверхкритическом состоянии жидкости. Температура и давление неуклонно растет по мере приближения к ядру. В области, где водород становится металлическим, считается, что температура равняется 10,000 К, а давление 200 ГПа. Максимальная температура на границе ядра оценивается в 36,000 K с соответствующим давлением от 3000 до 4500 ГПа.

Температура

Его температура, учитывая, как далеко находится он от Солнца, гораздо ниже чем на Земле.

Внешние края атмосферы Юпитера намного холоднее, чем в центральной области. Температура в атмосфере равняется -145 градусов по Цельсию, а интенсивное атмосферное давление способствуют повышению температуры, по мере спуска. Погрузившись на несколько сотен километров вглубь планеты - водород становится главным ее компонентом, он достаточно горяч, чтобы превратиться в жидкость (т.к. давление большое). Температура в этот момент, как полагают, более 9,700 C. Слой плотного металлического водорода простирается до 78% от радиуса планеты. Возле самого центра планеты, ученые полагают, что температура может достигать 35,500 C. Между холодными облаками и расплавленными нижними отделами находится внутренняя атмосфера из водорода. Во внутренней атмосфере температура водорода такова, что границы между жидкой и газовой фазами у него нет.

Расплавленные внутренние области планеты нагревают остальную часть планеты за счет конвекции, поэтому гигант выделяет больше тепла, чем получает от Солнца. Штормы и сильные ветры смешивают холодный воздух и теплый воздух как и на Земле. Космический корабль Галилео наблюдал ветра имеющие скорость свыше 600 км в час. Одно из отличий от Земли в том, что на планете существуют струйные течения, которые управляют бурями и ветрами, они приводятся в движение собственным теплом планеты.

Есть ли жизнь на планете?

Как видите из данных выше, физические условия на Юпитере довольно суровые. Некоторые задаются вопросом, обитаема ли планета Юпитер, есть ли там жизнь? Но мы вас разочаруем: без твердой поверхности, наличием огромного давления, простейшей атмосферы, радиации и низкой температуры — жизнь на планете невозможна. Другое дело подледные океаны у его спутников, но это тема уже другой статьи. Фактически планета не может поддержать жизнь или способствовать ее зарождению, по современным взглядам на этот вопрос.

Расстояние до Солнца и Земли

Расстояние до Солнца в перигелии (ближайшая точка), равно 741 млн. км, или 4,95 астрономических единиц (а.е.). В афелии (наиболее удаленной точке) — 817 млн. км, или 5,46 а.е. Из этого следует, что большая полуось равна 778 млн. км, или 5,2 а.е. с эксцентриситетом 0,048. Помните, что одна астрономическая единица (а.е.) равна среднему расстоянию от Земли до Солнца.

Период вращения по орбите

Планете необходимо 11,86 земных лет (4331 дней), чтобы завершить один оборот вокруг Солнца. Планета мчится по своей орбите со скоростью 13 км/с. Его орбита слегка наклонена (около 6,09 °) по сравнению с плоскостью эклиптики (солнечного экватора). Несмотря на то, что Юпитер довольно далеко расположен от Солнца, он является единственным небесным телом, которое имеет общий центр масс с Солнцем, находящийся вне радиуса Солнца. Газовый гигант имеет небольшой наклон оси равный 3,13 градусам, что означает, что на планете нет заметной смены сезонов.

Юпитер и Земля

Когда Юпитер и Земля находятся ближе всего друг к другу они разделены 628,74 млн. километрами космического пространства. В наиболее удаленной друг от друга точке их разделяет 928,08 млн. км. В астрономических единицах эти расстояния колеблются от 4,2 до 6,2 а.е.

Все планеты движутся по эллиптическим орбитам, когда планета находится ближе к Солнцу, этот участок орбиты называется перигелий. Когда дальше — афелий. Разница между перигелием и афелием определяет насколько эксцентрична орбита. Юпитер и Земля имеют две наименее эксцентричные орбиты в нашей Солнечной системе.

Некоторые ученые считают, Юпитер своей гравитацией создает приливные эффекты, которые могут вызвать увеличение количества пятен на Солнце. Если бы Юпитер подошел к Земле на пару сотен миллионов километров, то Земле бы пришлось не сладко под действием мощной гравитации гиганта. Легко понять, как каким образом он может вызвать приливные эффекты, если учесть, что его масса в 318 раз больше чем у Земли. Благо Юпитер находится на почтительном расстоянии от нас, не причиняя неудобства и одновременно защищая нас от комет, притягивая их к себе.

Положение на небосклоне и наблюдение

Фактически газовый гигант является третьим по яркости объектом на ночном небе после Луны и Венеры. Если вы хотите знать где находится планета Юпитер на небосклоне, то чаще всего ближе к зениту. Чтобы не перепутать его с Венерой, учтите, что она не отходит от Солнца дальше 48 градусов, поэтому не поднимается очень высоко.

Марс и Юпитер это тоже два достаточно ярких объекта, особенно в противостоянии, но Марс отдает красноватым оттенком, поэтому их трудно спутать. Они оба могут находиться в противостоянии (наиболее близкое расположение к Земле), так что либо ориентируйтесь на цвет, либо используйте бинокль. Сатурн, несмотря на сходство строения, довольно сильно отличается по яркости, из-за большого удаления, так что спутать их сложно. Имея в своем распоряжении небольшой телескоп, Юпитер предстанет вам во всей красе. При его наблюдении сразу бросаются в глаза 4 маленькие точки (Галилеевы спутники) которые окружают планету. Юпитер в телескоп выглядит как полосатый шарик, и даже в небольшой инструмент видна его овальная форма.

Нахождение на небе

Используя компьютер его найти совсем не сложно, для этих целей подойдет распространенная программа Stellarium. Если вы не знаете, что за объект вы наблюдаете, то зная стороны света, свое местоположение и время программа Stellarium вам даст ответ.

При его наблюдении мы имеем удивительную возможность увидеть такие необычные явления как прохождение теней спутников по диску планеты или затмение планетой спутника, в общем почаще смотрите в небо, там много всего интересного и удачного поиска Юпитера! Чтобы легче было ориентироваться в астрономических события используйте .

Магнитное поле

Магнитное поле Земли создается благодаря его ядру и динамо-эффекту. У Юпитера магнитное поле поистине огромной силы. Ученые уверены, что у него есть скальное/металлическое ядро и благодаря этому планета обладает магнитным полем, которое в 14 раз сильнее, чем у Земли и содержит в 20,000 раз больше энергии. Астрономы полагают, что магнитное поле порождается металлическим водородом вблизи центра планеты. Это магнитное поле служит ловушкой для ионизированных частиц солнечного ветра и ускоряет их почти до скорости света.

Напряжение магнитного поля

Магнитное поле газового гиганта является самым мощным в нашей Солнечной системе. Оно варьирует от 4,2 Гс (единица магнитной индукции равна одной десятитысячной доли тесла) на экваторе, до 14 Гс на полюсах. Магнитосфера простирается на семь миллионов км в сторону Солнца и к краю орбиты Сатурна.

Форма

Магнитное поле планеты напоминает по форме пончик (тороид) и содержит огромные эквиваленты поясов Ван Аллена на Земле. Эти пояса являются ловушкой для высокоэнергетических заряженных частиц (в основном протонов и электронов). Вращение поля соответствует вращению планеты и примерно равно 10 часам. Некоторые из спутников Юпитера взаимодействуют с магнитным полем, в частности спутник Ио.

Он имеет несколько действующих вулканов на поверхности, которые извергают газ и вулканические частицы в пространство. Эти частицы в конечном счете диффундируют в остальную часть пространства окружающего планету и становятся основным источником заряженных частиц, захваченных в магнитном поле Юпитера.

Радиационные пояса планеты представляют собой тор энергичных заряженных частиц (плазмы). Они удерживаются на месте с помощью магнитного поля. Большинство частиц, которые образуют пояса приходят из солнечного ветра и космических лучей. Пояса находятся во внутренней области магнитосферы. Есть несколько различных поясов, содержащих электроны и протоны. Кроме того, в радиационных поясах содержат меньшие количества других ядер, а так же альфа-частицы. Ремни представляют опасность для космических аппаратов, которые должны защитить свои чувствительные компоненты адекватной защитой, если их путь проходит в радиационных поясах. Вокруг Юпитера радиационные пояса очень сильные и космическому кораблю, который пролетает сквозь них необходимо дополнительная специальная защита, чтобы сберечь чувствительную электронику.

Полярные сияния на планете

Рентгеновский снимок

Магнитное поле планеты создает одни из самых зрелищных и активных сияний в Солнечной системе.

На Земле полярные сияния вызваны заряженными частицами, выбрасываемыми в результате солнечных бурь. Некоторые создаются таким же образом, но у него есть и другой способ получения сияний. Быстрое вращение планеты, интенсивное магнитное поле и обильный источник частиц от вулканической активной спутника Ио, создает огромный резервуар электронов и ионов.

Патера Тупана — вулкан на Ио

Эти заряженные частицы, захваченные магнитным полем, постоянно ускоряются и попадают в атмосферу над полярными областями, где и сталкиваются с газами. В результате таких столкновений и получаются полярные сияния, которые мы на Земле не можем наблюдать.

Магнитные поля Юпитера, как полагают, взаимодействуют почти с каждым телом в Солнечной системе.

Как вычислили продолжительность дня

Ученые вычислили продолжительность дня по скорости вращения планеты. И самые ранние попытки заключались в наблюдении за штормами. Ученые находили подходящий шторм и замерив его скорость вращения вокруг планеты получали представление о длине дня. Проблема заключалась в том, что бури на Юпитере меняются очень быстрыми темпами, что делает их неточными источниками вращения планеты. После того, как было обнаружено радиоизлучение от планеты, ученые вычислили период вращения планеты и ее скорость. В то время как в разных частях планета вращается с разной скоростью, скорость вращения магнитосферы остается неизменной и используется в качестве официальной скорости планеты.

Происхождение названия планеты

Планета была известна с древних времен и ее назвали в честь римского бога. В то время у планеты было много имен и на протяжении всей истории Римской империи ему оказывали наибольшее внимание. Римляне назвали планету именем их царя богов, Юпитера, который также был богом неба и грома.

В римской мифологии

В римском пантеоне, Юпитер был богом неба и был центральным богом в Капитолийской триаде наряду с Юноной и Минервой. Он оставался главным официальным божеством Рима на протяжении всей республиканской и императорской эпох, вплоть до того как языческая система была заменена на христианство. Он олицетворял собой божественную власть и высокие должности в Риме, внутренней организации по внешним связям: его образ в республиканском и императорском дворце очень много значил. Римские консулы присягали именно Юпитеру. Чтобы поблагодарить его за помощь и заручиться его постоянной поддержкой, они молились статуе быка с позолоченными рогами.

Как присваивают имена планетам

Снимок аппарата Кассини (слева — тень от спутника Европа)

Это обычная практика когда планетам, лунам и многим другим небесным телам, присваивают имена из греческой и римской мифологии, а также присваивают конкретный астрономический символ. Некоторые примеры: Нептун бог моря, Марс бог войны, Меркурий посланник, Сатурн Бог Времени и отец Юпитера, Уран — отец Сатурна, Венера — богиня любви, и Земли, а Земля является только планетой, это идет в разрез с греко-римской традицией. Надеемся, что происхождение названия планеты Юпитер больше не вызовет у вас вопросов.

Открытие

Было ли вам интересно узнать кем открыта планета? К сожалению, нет достоверного способа узнать, как и кем он была обнаружен. Он является одной из 5 планет, видимых невооруженным глазом. Если вы выходите на улицу и видите яркую звезду в небе, это, вероятно, он и есть т.к. его яркость больше любой звезды, ярче него только Венера. Таким образом, древние люди знали о нем в течение нескольких тысяч лет и нет никакого способа узнать, когда первый человек заметил эту планету.

Может быть, лучше задать вопрос, когда мы поняли, что Юпитер планета? В древности астрономы думали, что Земля является центром Вселенной. Это была геоцентрическая модель мира. Солнце, Луна, планеты и даже звезды все вращалось вокруг Земли. Но была одна вещь, которую было трудно объяснить это странное движение планет. Они двигались в одном направлении, а затем останавливались и двигались назад, так называемое ретроградное движение. Астрономы создавали все более и более сложные модели, чтобы объяснить эти странные движения.

Коперник и гелиоцентрическая модель мира

В 1500-х годах Николай Коперник разработал свою модель гелиоцентрическую модель Солнечной системы, где Солнце стало центром и планеты, включая Землю, вращались вокруг него. Это красиво объяснило странные движения планет на небе.

Первый человек, который на самом деле увидел Юпитер, был Галилей, а удалось ему это с помощью первого в истории телескопа. Даже с его несовершенным телескопом, он смог увидеть полосы на планете и 4-е больших Галилеевых спутника, которые были названы в его честь.

Впоследствии используя большие телескопы, астрономы смогли увидеть более подробную информацию об облаках Юпитера и узнать больше про его спутники. Но по-настоящему ученые его изучили с началом космической эры. Космический аппарат НАСА Pioneer 10 был первым зондом который пролетел мимо Юпитера в 1973 году. Он прошел на расстоянии 34,000 км от облаков.

Масса

Масса его составляет 1,9 х 10*27 кг. Трудно в полной мере понять, насколько это большая цифра. Масса планеты в 318 раз больше массы Земли. Он в 2,5 раза массивнее, чем все другие планеты в нашей Солнечной системе вместе взятые.

Масса планеты не достаточна для устойчивого ядерного синтеза. Термоядерный синтез требует высоких температур и интенсивного гравитационного сжатия. На планете существует большое количество водорода, но планета слишком холодна и недостаточно массивна для устойчивой реакции синтеза. Ученые подсчитали, что ему необходимо в 80 раз больше массы, чтобы зажечь синтеза.

Характеристика

Объем планеты 1,43128 10*15 км3 . Этого достаточно, чтобы поместить внутрь планеты 1321 объектов размером с Землю, и еще останется немного места.

Площадь поверхности — 6,21796 на 10*10 к 2. И просто для сравнения, это в 122 раз больше площади поверхности Земли.

Поверхность

Фотография Юпитера полученная в инфракрасном диапазоне на телескопе VLT

Если бы космический корабль спускался под облака планеты то он увидел бы облачный слой состоящий из кристаллов аммиака, с примесями гидросульфида аммония. Облака эти находятся в тропопаузе и делятся по цвету на зоны и темные пояса. В атмосфере гиганта бушует ветер со скоростью свыше 360 км/ч. Вся атмосфера постоянно бомбардируется возбужденными частицами магнитосферы и веществом которое извергают вулканы на спутнике Ио. В атмосфере наблюдаются молнии. Всего в нескольких километрах ниже условной поверхности планеты, любой космический аппарат будет раздавлен чудовищным давлением.

Облачный слой простирается на 50 км в глубину, и содержит тонкий слой водяных облаков под слоем аммиака. Это предположение основано на вспышках молний. Молния вызвана различной полярностью воды, что дает возможность создавать статическое электричество, необходимое для формирования молний. Молнии могут быть в тысячу раз мощнее чем наши Земные.

Возраст планеты

Точный возраст планеты трудно определить, ведь мы не знаем точно, как Юпитер образовался. У нас нет образцов породы для химического анализа, вернее их вообще нет, т.к. планеты целиком состоит из газов. Когда возникла планета? Есть мнение среди ученых, что Юпитер, как и все планеты сформировался в солнечной туманности около 4,6 млрд лет назад.

Теория утверждает, что Большой взрыв произошел около 13,7 млрд лет назад. Ученые полагают, что наша Солнечная система была сформирована, когда облако газа и пыли в космосе было образовано в результате взрыва сверхновой. После взрыва сверхновой образовалась волна в пространстве, которая создала давление в облаках газа и пыли. Сжатие заставило облако сжиматься и чем больше оно сжималось, тем гравитация больше ускоряла этот процесс. Облако закружилось, а в его центре росло горячее и более плотное ядро.

Как он образовался

Мозаика состоящая из 27 снимков

В результате аккреции частицы начали слипаться и образовывать сгустки. Некоторые сгустки получались больше других, так как менее массивные частицы прилипали к ним, образуя планеты, спутники и другие объекты в нашей Солнечной системе. Изучая метеориты оставшиеся от ранней стадии существования Солнечной системы, ученые обнаружили, что их возраст около 4,6 миллиардов лет.

Считается что газовые гиганты сформировать первыми и имели возможность обрасти большим количество водорода и гелия. Эти газы существовали в солнечной туманности в течение первых нескольких миллионов лет, прежде чем были поглощены. Это означает, что газовые гиганты могут быть немного старше Земли. Так что сколько миллиардов лет назад возник Юпитер предстоит еще уточнять.

Цвет

Множество изображений Юпитера показывают, что он отражает многие оттенки белого, красного, оранжевого, коричневого и желтого. Цвет Юпитера изменяется вместе со штормами и ветрами в атмосфере планеты.

Цвет планеты весьма разношерстный, он создается различными химическими веществами отражающими свет Солнца. Большинство облаков атмосферы состоят из кристаллов аммиака, с примесями водяного льда и гидросульфида аммония. Мощные бури на планете формируются из-за конвекции в атмосфере. Это позволяет бурям поднимать из глубоких слоев такие вещества как фосфор, сера и углеводороды, в результате чего появляются белые, коричневые и красные пятна, которые мы видим в атмосфере.

Ученые используют цвет планеты чтобы понять принцип работы атмосферы. Будущие миссии, такие как Юнона, планируют внести более глубокое понимание процессов в газовой оболочке гиганта. Будущие миссии также собираются изучать взаимодействие вулканов Ио с водяным льдом на Европе.

Радиация

Космическое излучение является одной из самых больших проблем для исследовательских зондов изучающих многие планеты. До сих пор Юпитер является самой большой угрозой для любого корабля находящегося в пределах 300,000 км планеты.

Юпитер окружен интенсивными радиационными поясами, которые легко уничтожат всю бортовую электронику, если корабль не будет должным образом защищен. Электроны разогнанные почти до скорости света, окружают его со всех сторон. Земля имеет аналогичные пояса радиации, называемые пояса Ван Аллена.

Магнитное поле гиганта в 20,000 сильнее, чем у Земли. Космический корабль Галилео (Galileo) измерял активность радиоволн внутри магнитосферы Юпитера в течение восьми лет. По его данным, короткие радиоволны могут быть ответственны за возбуждение электронов в радиационных поясах. Коротковолновое радиоизлучение планеты возникает в результате взаимодействия вулканов на спутнике Ио в сочетании с быстрым вращением планеты. Вулканические газы ионизируются и покидают спутник под действием центробежной силы. Этот материал формирует внутренний поток частиц, которые возбуждают радиоволны, в магнитосфере планеты.

1. Планета очень массивна

Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли. И он в 2,5 раза больше массы всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых.

2. Юпитер никогда не станет звездой

Астрономы называют Юпитер не удавшейся звездой, но это не совсем уместно. Это все равно, что из вашего дома не удался небоскреб. Звезды генерируют свою энергию путем слияния атомов водорода. Их огромное давление в центре создает высокую температуру и атомы водорода сливаются вместе, создавая гелий, при этом выделяя тепло. Юпитеру потребуется более чем в 80 раз увеличить свою текущую массу, чтобы зажечь термоядерный синтез.

3. Юпитер является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе

Несмотря на все свои размеры и массу, он вращается очень быстро. Планета требуется всего лишь около 10 часов, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. Из-за этого, его форма немного выпуклая на экваторе.

Радиус планеты Юпитер на экваторе более чем 4600 км находится дальше от центра, чем на полюсах. Такое быстрое вращение также помогает генерировать мощное магнитное поле.

4. Облака на Юпитере толщиной всего 50 км.

Все эти красивые облака и штормы что вы видите на Юпитере толщиной всего лишь около 50 км. Они сделаны из кристаллов аммиака разбиты на два уровня. Более темные, считаются, состоят из соединений которые поднялись из более глубоких слоев, а затем измените цвет на Солнце. Под этими облаками простирается океан из водорода и гелия, на всем пути до слоя металлического водорода.

Большое красное пятно. Снимок композитный RBG+ИК и УФ. Обработка любительская, автор Mike Malaska.

Большое Красное Пятно является одним из его наиболее известных особенностей планеты. И, похоже, оно уже существует в течение 350-400 лет. Оно было впервые выявлено Джованни Кассини, который отметил его, что еще в 1665 году. Сто лет назад Большое Красное Пятно имело размер 40.000 км в поперечнике, но в настоящее время оно наполовину сократилось.

6. У планеты есть кольца

Кольца вокруг Юпитера были третьими по счету кольцами обнаруженными в Солнечной системе, после того, как были открыты у Сатурна (конечно же) и Урана.

Снимок кольца Юпитера сфотографированный зондом Новые Горизонты

Кольца Юпитера являются слабыми, и вероятно, состоят из вещества выброшенного с его спутников, когда те сталкивались с метеоритами и кометами.

7. Магнитное поле Юпитера в 14 раз сильнее, чем Земное

Астрономы полагают, что магнитное поле создается движением металлического водорода глубоко внутри планеты. Это магнитное поле является ловушкой для ионизированных частиц солнечного ветра и ускоряет их почти до скорости света. Эти частицы создают опасные пояса радиации вокруг Юпитера, что может привести к повреждению космических аппаратов.

8. У Юпитера 67 спутников

По состоянию на 2014 год у Юпитера в общей сложности 67 спутников. Почти все из них меньше 10 километров в диаметре и были обнаружены лишь после 1975 года, когда первый космический аппарат прибыл к планете.

Один из его спутников, Ганимед является крупнейшим спутником в Солнечной системе и имеет размер 5262 км в поперечнике.

9. Юпитер посетило 7 разных космических кораблей с Земли

Снимки Юпитера полученные шестью космическими аппаратами (отсутствует фото с Уиллиса, ввиду того что на не было фотокамер)

Юпитер впервые посетил зонд НАСА Pioneer 10 в декабре 1973 года, а затем Pioneer 11 в декабре 1974 года. После зонды Вояджер 1 и 2 в 1979 году. За ними последовал длительный перерыв, пока космический аппарат Улисс прибыл в феврале 1992 года. После межпланетная станция Кассини совершила пролет в 2000 году, на своем пути к Сатурну. И, наконец, зонд Новые горизонты (New Horizons) совершил пролет мимо гиганта в 2007 году. Следующий визит намечен на 2016 год, планету будет исследовать аппарат Юнона (Juno)

Галерея рисунков посвященных путешествию Вояджера

10. Вы можете увидеть Юпитер своими глазами

Юпитер является третьим по яркости объектом на ночном небе Земли, после Венеры и Луны. Скорее всего, вы видели газового гиганта в небе, но понятия не имели, что это Юпитер. Учтите, что если вы видите очень яркую звезду высоко в небе, скорее всего это Юпитера. По существу эти факты про Юпитер для детей, однако для большинства из нас, напрочь позабывших школьный курс астрономии эта информация о планете будет весьма кстати.

Путешествие к планете Юпитер научно-популярный фильм

Юпитер — самая крупная планета Солнечной системы. Расположена она на пятой орбите от Солнца.
Относится к категории газовых гигантов и в полной мере оправдывает правильность такой классификации.

Юпитер получил своё название в честь древнего верховного бога-громовержца. Вероятно, из-за того, что известна планета была с давних времён и иногда встречалась в мифологии.

Масса и размер.
Если сопоставить размеры Юпитера и Земли — можно понять, насколько сильно они отличаются. Юпитер превосходит по радиусу нашу планету более чем в 11 раз.
При этом масса Юпитера больше массы Земли в 318 раз! И это ещё сказывается маленькая плотность гиганта (уступает земной почти в 5 раз).

Строение и состав.
Ядро планеты, что весьма интересно, является каменным. Его диаметр около 20 тысяч километров.
Затем следует слой металлического водорода, имеющий вдвое больший диаметр, нежели ядро. Температура этого слоя колеблется от 6 до 20 тысяч градусов.
Следующий слой составляет субстанция из водорода, гелия, аммиака, воды и другого. Её толщина также около 20 тысяч километров. Что интересно, у поверхности этот слой имеет газообразную форму, но потом постепенно переходит в жидкую.
Ну и последний, внешний слой — состоит, по большей части, из водорода. Также есть некоторая часть гелия и чуть меньше — других элементов. Этот слой газообразный.

Орбита и вращение.
Скорость движения Юпитера по орбите не очень велика. Полный оборот вокруг центральной звезды планета совершает почти за 12 лет.
А вот скорость вращения вокруг своей оси, наоборот, высока. И даже более — самая высокая среди всех планет системы. Оборот занимает чуть меньше 10 часов.

Информация о планете Юпитер

Атмосфера.
Атмосфера Юпитера состоит примерно на 89% из водорода и 8-10% из гелия. Оставшиеся крохи приходятся на метан, аммоний, воду и другое.
При наблюдении издалека, хорошо видны полосы Юпитера — различные по составу, температуре и давлению слои атмосферы. Они даже цвет имеют разные — одни светлее, другие темнее. Иногда они движутся вокруг планеты в различных направлениях и почти всегда — с различной скоростью, что весьма красиво.

В атмосфере Юпитера происходят ярко выраженные явления: молнии, штормы и другие. Они имеют куда большие масштабы, нежели на нашей планете.

Температура.
Несмотря на удалённость от Солнца, температуры на планете весьма высокие.
В атмосферы — примерно от -110 °C до +1000 °C. Ну а с уменьшением расстояния до центра планеты, растёт и температура.
Но происходит это вовсе не равномерно. Особенно для его атмосферы — изменение температуры в разных её слоях происходит довольно неожиданным образом. Пока что не удаётся объяснить все такие изменения.

— Из-за быстрого вращения вокруг своей оси, Юпитер немного вытянут в высоту. Так, экваториальный его радиус превосходит полярный почти на 5 тысяч километров (71,5 тысяч км и 66,8 тысяч км соответственно).

— Диаметр Юпитера максимально приближен к пределу для планет подобного типа строения. При теоретическом дальнейшем увеличении планеты — она стала бы сжиматься, а её диаметром при этом оставался бы почти неизменным. Таким, который она имеет и сейчас.
Такое сжатие привело бы к появлению новой Звезды.

— В атмосфере Юпитера находится гигантский непрекращающийся ураган — так называемое Красное пятно Юпитера (из-за его цвета при наблюдении). Размеры этого пятна превышает несколько диаметров Земли! 15 на 30 тысяч километров — примерно таковы его размеры (и это он ещё уменьшился в 2 раза за последние 100 лет).

— Планета имеет 3 очень тонких и незаметных кольца.

— На Юпитере идут дожди из алмазов.

— Юпитер имеет самое большое количество спутников среди всех планет Солнечной системы — 67.
На одном из этих спутников, Европе, находится глобальный океан, достигающий глубины 90 километров. Объём воды в этом океане больше объёма океанов Земли (хотя по размерам спутник заметно уступает Земле). Возможно, в этом океане есть живые организмы.

Юпитер — пятая от Солнца планета в Солнечной системе. Это – планета гигант. Экваториальный диаметр Юпитера почти в 11 раз больше земного. Масса Юпитера превосходит массу Земли в 318 раз.

Планета Юпитер была известна людям с древних времён: как и Меркурий, Венеру, Марс, Сатурн, его можно увидеть на ночном небе невооруженным глазом. Когда в конце 16 века в Европе стали распространяться первые несовершенные подзорные трубы — телескопы, итальянский учёный Галилео Галилей решил сделать такой прибор для себя. Он же догадался использовать его на пользу астрономии. В 1610 г. Галилей увидел в телескоп крошечные «звёздочки», обращающиеся вокруг Юпитера. Эти четыре спутника, открытые Галилеем (галилеевы спутники) получили названия Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.

Древние римляне отожествили многих своих богов с греческими. Юпитер – верховный римский бог тождественен верховному богу Олимпа – Зевсу. Спутникам Юпитера дали имена персонажей из окружения Зевса. Ио – одна из его многочисленных возлюбленных. Европа – прекрасная финикиянка, которую Зевс похитил, преобразившись в могучего быка. Ганимед – красавец юноша-виночерпий, прислуживающий Зевсу. Нимфу Каллисто из ревности супруга Зевса Гера превратила в медведицу. Зевс поместил её на небе в виде созвездия Большой Медведицы.

В течение почти трёх веков только галилеевы спутники оставались известными науке спутниками Юпитера. В 1892 г. был открыт пятый спутник Юпитера – Амальтея. Амальтея – божественная коза, вскормившая своим молоком Зевса, когда его мать вынуждена была укрывать новорождённого сына от необузданного гнева его отца – бога Кроноса. Рог Амальтеи стал сказочным рогом изобилия. После Амальтеи открытия спутников Юпитера посыпались как из рога изобилия. На настоящее время известны 63 спутника Юпитера.

Юпитер и его спутники изучаются учёными не только с Земли с использованием современных научных методов, но и были обследованы с более близкого расстояния с помощью космических автоматов. Американская межпланетная автоматическая станция «Пионер-10» впервые подошла на относительно близкое расстояние к Юпитеру в 1973 г., «Пионер-11» — год спустя. В 1979 г. к Юпитеру приблизились американские аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». В 2000 г. автоматическая межпланетная станция «Кассини» прошла мимо Юпитера, передав на Землю фотографии и уникальную информацию о планете и её спутниках. С 1995 по 2003 годы в пределах системы Юпитера работал космический аппарат «Галилео», миссия которого заключалась в подробном исследовании Юпитера и его спутников. Космические аппараты не только помогли собрать большой объём информации о Юпитере и его многочисленных спутниках, но и обнаружить вокруг Юпитера кольцо, состоящее из мелких твёрдых частиц.

Весь рой спутников Юпитера можно разделить на две группы. Одна из них – внутренние (расположены ближе к Юпитеру), куда входят четыре галилеевых спутника и Амальтея. Все они, кроме относительно маленькой Амальтеи, крупные космические тела. Диаметр самого маленького из галилеевых спутников — Европы составляет приблизительно 0,9 от диаметра нашей Луны. Диаметр самого большого – Ганимеда в 1,5 раз больше диаметра Луны. Все эти спутники движутся по своим почти круговым орбитам в плоскости экватора Юпитера в направлении вращения планеты. Как и наша Луна, галилеевы спутники Юпитера всегда повёрнуты к своей планете одной и той же стороной: время обращения каждого спутника вокруг своей оси и вокруг планеты одинаково. Большинство учёных считают, что эти пять спутников Юпитера сформировались вместе со своей планетой.

Огромное количество внешних спутников Юпитера – небольшие космические тела. Внешние спутники в своём движении не придерживаются плоскости юпитерианского экватора. Большинство внешних спутников обращаются вокруг Юпитера в направлении противоположном направлению вращения планеты. Скорее всего, все они «чужаки» в мире Юпитера. Возможно, они представляют собой обломки столкнувшихся в окрестностях Юпитера больших космических тел, или одного развалившего на части в сильном гравитационном поле прародителя.

На настоящее время о планете Юпитер и его спутниках учёные собрали большой объём информации, космические аппараты передали на землю огромное количество фотографий, сделанных с относительно близких расстояний. Но настоящей сенсацией, сломавшей существующие ранее представления учёных о спутниках планет, стал факт, что на спутнике Юпитера Ио происходят извержения вулканов. Небольшие космические тела за время своего существования остывают в космическом пространстве, в их недрах не должно сохраняться огромной температуры, необходимой для поддержания вулканической деятельности.

Ио же не просто тело, ещё сохранившее некоторые следы активности недр, а самое активное вулканическое тело в Солнечной системе, известное в нынешнее время. Извержения вулканов на Ио можно считать почти непрерывными. И по своей силе они во много раз превосходят извержения земных вулканов.

Характеристики Юпитера

Что же даёт «жизнь» небольшому космическому телу, которое давно должно было превратиться в мёртвую глыбу. Учёные считают, что тело планеты постоянно разогревается за счет трения в породах, образующих спутник, под действием огромной силы гравитации Юпитера и сил притяжения со стороны Европы и Ганимеда. За каждый оборот Ио дважды изменяет орбиту, смещаясь радиально на 10 км к Юпитеру и от него. Периодически сжимаясь и разжимаясь, тело Ио разогревается подобно тому, как нагревается изгибаемая проволока.

Заинтересуйте детей известными фактами и нераскрытыми пока тайнами Юпитера и членов его многочисленного семейства. Интернет предоставляет возможность удовлетворить интерес по этой теме.

4.14. Юпитер

4.14.1. Физические характеристики

Юпитер (газовый гигант) – пятая планета Солнечной системы.
Экваториальный радиус: 71492 ± 4 км, полярный радиус: 66854 ± 10 км.
Масса: 1,8986 × 10 27 кг или 317.8 массы Земли.
Средняя плотность: 1.326 г/см³.
Сферическое альбедо Юпитера равно 0,54.

Поток внутреннего тепла на единицу площади «поверхности» Юпитера примерно равен потоку, получаемому от Солнца. В этом отношении Юпитер ближе к звёздам, чем к планетам земной группы. Однако источником внутренней энергии Юпитера, очевидно, не являются ядерные реакции. Излучается запас энергии, накопленной при гравитационном сжатии планеты.

4.14.2. Элементы орбиты и особенности движения

Среднее расстояние Юпитера от Солнца составляет 778,55 млн. км (5.204 а. е.). Эксцентриситет орбиты равен e = 0,04877. Период обращения вокруг Солнца равен 11.859 года (4331,572 суток); средняя орбитальная скорость – 13.07 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 1.305°. Наклон оси вращения: 3,13°. Поскольку экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, то на Юпитере не бывает смен времён года.

Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы, причём угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. Период вращения равен 9,925 часов. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 6,5%.

Юпитер обладает наибольшей среди планет Солнечной системы атмосферой, которая простирается на глубину более 5000 км. Поскольку Юпитер не имеет твёрдой поверхности, внутренняя граница атмосферы соответствует глубине, на которой давление равно 10 бар (т. е. примерно 10 атм).

Атмосфера Юпитера в основном состоит из молекулярного водорода H 2 (примерно 90%) и гелия He (около 10%). Атмосфера содержит также простые молекулярные соединения: воду, метан, сероводород, аммиак, и фосфин и др. Обнаружены также следы простейших углеводородов – этана, бензола и других соединений.

Атмосфера имеет ярко выраженную полосатую структуру, состоящую из светлых зон и тёмных поясов, которые являются результатом проявления конвективных потоков, выносящих внутреннее тепло к поверхности.

В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне, а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией аммиака NH 3 и гидросульфида аммония NH 4 HS.

Располагающиеся ниже тёмные облака поясов предположительно содержат соединения фосфора и серы, а также некоторые простейшие углеводороды. Эти, в обычных условиях бесцветные, соединения в результате воздействия УФ излучения Солнца приобретают тёмную окраску. Облака тёмные поясов имеют более высокую температуру, чем светлых зон и представляют собой области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера.

Юпитер в ИК диапазоне

На границах поясов и зон, где наблюдается сильная турбулентность, возникают вихревые структуры, наиболее ярким примером которых является Большое Красное Пятно (БКП) – гигантский циклон в атмосфере Юпитера, существующий уже более 350 лет. Газ в БКП вращается против часовой стрелки с периодом оборота около 6 земных суток. Скорость ветра внутри пятна превышает 500 км/ч. Ярко-оранжевый цвет пятна, видимо, связан с наличием серы и фосфора в атмосфере.

Юпитер - самая массивная планета

Длина БКП составляет около 30 тыс. км в длину, ширина – 13 тыс. км (существенно больше Земли). Размеры пятна постоянно изменяются, причём наблюдается тенденция к его уменьшению, поскольку 100 лет назад БКП было примерно в 2 раза больше. Пятно перемещается параллельно экватору планеты.

4.14.4. Внутреннее строение

Внутреннее строение Юпитера

В настоящее время предполагается, что в центре Юпитера находится твёрдое ядро, затем следует слой жидкого металлического водорода с небольшой примесью гелия, и внешний слой, состоящий, в основном, из молекулярного водорода. Несмотря на общую, в целом сформированную концепцию, она содержит, тем не менее, ещё много неопределённых и неясных деталей.

Для описания ядра чаще всего используется модель каменной сердцевины планеты, однако ни свойства вещества при экстремальных давлениях и температурах, достигаемых в ядре (не менее 3000–4500 ГПа и 36000 К), ни его детальный состав неизвестны. Наличие твёрдого ядра массой от 12 до 45 масс Земли (или 3–15% массы Юпитера) следует из измерений гравитационного поля Юпитера. Кроме этого, твёрдый (ледяной или каменный) зародыш прото-Юпитера для последующей аккреции лёгких водорода и гелия является необходимым элементом в современных моделях происхождения планетных систем (см. раздел 4.6).

Ядро окружено слоем металлического водорода с примесью конденсированных в капли гелия и неона. Эта оболочка простирается примерно на 78% радиуса планеты. Для достижения состояния жидкого металлического водорода необходимы (по оценкам) давление не менее 200 ГПа и температура около 10000 К.

Выше слоя металлического водорода лежит оболочка, состоящая из газожидкого (находящегося в сверхкритическом состоянии) водорода с примесью гелия. Верхняя часть этой оболочки плавно переходит во внешний слой – атмосферу Юпитера.

В рамках этой простой трёхслойной модели чёткой границы между основными слоями не существует, однако и области фазовых переходов имеют малую толщину. Следовательно, можно предположить, что почти все процессы локализованы, что и позволяет рассматривать каждый слой по отдельности.

Юпитер обладает мощным магнитным полем. Напряжённость поля на уровне видимой поверхности облаков равна 14 эрстед у северного полюса и 10,7 эрстед у южного. Ось диполя наклонена к оси вращения на 10°, а полярность обратна полярности земного магнитного поля. Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах Юпитера металлического водорода, который, являясь хорошим проводником, вращающимся с большой скоростью, создаёт магнитные поля.

Юпитер окружён мощной магнитосферой, которая на дневной стороне простирается на расстояние 50–100 радиусов планеты, а на ночной стороне протягивается за орбиту Сатурна. Если бы магнитосферу Юпитера можно было бы видеть с поверхности Земли, то её угловые размеры превышали бы размеры Луны.

По сравнению с магнитосферой Земли магнитосфера Юпитера обладает не только большими размерами и мощностью, но и несколько иной формой, а также, наряду с дипольной, обладает ярко выраженными квадрупольной и октупольной составляющими. Форма магнитосферы Юпитера обусловлена двумя дополнительными факторами, отсутствующими в случае Земли, – быстрое вращение Юпитера и наличие близкого и мощного источника магнитосферной плазмы – спутника Юпитера Ио.

Юпитер в радиодиапазоне

Благодаря вулканической активности Ио, находящаяся на расстоянии всего около 4.9R J от верхнего слоя планеты, ежесекундно поставляет в магнитосферу Юпитера до 1 тонны нейтрального газа, богатого серой, двуокисью серы, кислородом, натрием. Этот газ частично ионизируется и образует вблизи орбиты Ио плазменный тор.

В результате совместного действия быстрого вращения и внутримагнитосферного образования плазмы создаётся дополнительный источник магнитного поля – магнитодиск Юпитера. Плазма концентрируется в сердцевине магнитосферы в низкоширотной области, формируя магнитодиск – тонкий токовый слой, величина азимутального тока в котором убывает пропорционально расстоянию от планеты. Полный ток в магнитодиске достигает величины около 100 млн. ампер.

Электроны, движущиеся в радиационных поясах Юпитера, являются источником мощного некогерентного синхротронного излучения магнитосферы в радиодиапазоне.

4.14.6. Общая характеристика спутников и колец Юпитера

В настоящее время известно, что Юпитер обладает 63 естественными спутниками и системой колец. Все спутники подразделяются на две категории: регулярные и нерегулярные.

Восемь регулярных спутников обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения по практически круговым орбитам. Регулярные спутники, в свою очередь, делятся на внутренние (спутники группы Амальтеи) и главные (или галилеевы).

Спутники-пастухи. Четыре внутренних спутника Юпитера – Метида (размеры 60×40×34 км), Адрастея (20×16×14 км), Амальтея (250×146×128 км) и Теба (116×98×84 км) – имеют неправильную форму и играют роль т. н. лун-пастухов, удерживающих кольца Юпитера от распада.

Кольца Юпитера. У Юпитера имеются слабые кольца, которые находятся на высоте 55000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Главная часть колец имеет радиус 123–129 тыс. км. Толщина колец - около 30 км. К земному наблюдателю кольца почти всегда обращены ребром, из-за чего они долгое время оставались незамеченными. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких каменных частиц, плохо отражающих солнечные лучи, и поэтому они плохо различимы.

Галилеевы спутники. Четыре галилеевых спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) – одни из крупнейших лун Солнечной системы. Суммарная масса галилеевых спутников составляет 99,999% всех объектов, обращающихся вокруг Юпитера (более подробно о галилеевых спутниках см. далее в разделе 4.14.7).

Нерегулярные спутники. Нерегулярными принято называть такие спутники, орбиты которых обладают большими эксцентриситетами; либо спутники, которые движутся по орбите в обратном направлении; либо спутники, орбиты которых характеризуются большими наклонами к экваториальной плоскости. Нерегулярные спутники – это, по всей видимости, астероиды, захваченные из числа «троянцев» или «греков».

Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения:
Фемисто (не образует семейства);
группа Гималии (Леда, Гималия, Лисития, Элара, S/2000 J 11);
Карпо (не образует семейства).

Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в обратном направлении:
S/2003 J 12 (не образует семейства);
группа Карме (13 спутников);
группа Ананке (16 спутников);
группа Пасифе (17 спутников);
S/2003 J 2 (не образует семейства).

4.14.7. Галилеевы спутники: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто

Галилеевы спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) открыты Галилео Галилеем (в честь которого и получили название) 8 января 1610 года.

Галилеевы спутники вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной (т. е. находятся в спин-орбитальном резонансе 1:1) вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Кроме этого, Ио, Европа и Ганимед находятся в орбитальном резонансе – их орбитальные периоды относятся как 1:2:4. Стабильность орбитальных резонансов галилеевых спутников наблюдается с момента открытия, т. е. на протяжении 400 земных лет и более 20 тысяч «спутниковых» (Ганимеда) лет (период обращения Ганимеда равен 7,155 земных суток).

Ио (средний диаметр – 3640 км, масса – 8,93 × 10 22 кг или 0,015 массы Земли, средняя плотность – 3,528 г/см 3) находится ближе других галилеевых спутников к Юпитеру (в среднем на расстоянии 4.9R J от его поверхности), чем, видимо, и обусловлена её вулканическая активность – самая высокая в Солнечной системе. Одновременно на поверхности Ио могут извергаться более 10 вулканов. В результате этого рельеф Ио полностью изменяется в течение нескольких сотен лет. Крупнейшие извержения ионических вулканов выбрасывают вещество со скоростью 1 км/с на высоту до 300 км. Подобно земным вулканам, вулканы на Ио выбрасывают серу и диоксид серы.Ударные кратеры на Ио практически отсутствуют, так как уничтожаются постоянными извержениями и потоками лавы. В дополнение к вулканам на Ио имеются невулканические горы, озёра расплавленной серы, вязкие лавовые потоки длиной в сотни километров. В отличие от других галилеевых спутников, на Ио нет воды или льда.

Европа (диаметр – 3122 км, масса – 4,80 × 10 22 кг или 0,008 массы Земли, средняя плотность – 3,01 г/см 3) в среднем находится на расстоянии 8.4R J от поверхности Юпитера. Европа полностью покрыта слоем воды толщиной предположительно около 100 км (частью – в виде ледяной поверхностной коры толщиной 10–30 км; частью, как полагают, – в виде подповерхностного жидкого океана). Далее залегают горные породы, а в центре предположительно находится небольшое металлическое ядро. Глубина океана – до 90 км, а его объём превышает объём мирового океана Земли. Тепло, необходимое для поддержания его в жидком состоянии, предположительно вырабатывается за счёт приливных взаимодействий (в частности, приливы поднимают поверхность спутника на высоту до 30 метров). Поверхность Европы очень ровная, лишь немногие образования, напоминающие холмы, имеют высоту несколько сот метров. Высокое альбедо (0,67) спутника свидетельствует о том, что поверхностный лёд довольно чистый. Количество кратеров невелико, имеется только три кратера диаметром больше 5 км.

Сильное магнитное поле Юпитера вызывает электротоки в солёном океане Европы, которые и формируют её необычное магнитное поле.

Магнитные полюса расположены вблизи экватора спутника и постоянно смещаются. Изменения мощности и ориентации поля коррелируют с прохождением Европы через магнитное поле Юпитера. Предполагается, что в океане Европы может существовать жизнь.

На поверхности Ганимеда имеется, в основном, два типа регионов: очень старые, сильно кратерированные тёмные области и более «молодые» (но тоже древние) светлые области, отмеченные протяжёнными рядами гряд и выемок. Происхождение светлых регионов связано, очевидно, с тектоническими процессами. Многочисленные ударные кратеры имеются на обоих типах поверхности Ганимеда, что говорит об их древности – до 3–3,5 млрд. лет (подобно лунной поверхности).

Каллисто (диаметр – 4821 км, масса – 1,08 × 10 23 кг или 0,018 массы Земли, средняя плотность – 1,83 г/см 3) в среднем находится на расстоянии 25.3R J от поверхности Юпитера. Каллисто – одно из самых кратерированных тел в Солнечной системе. Следовательно, поверхность спутника очень старая (около 4 млрд. лет), а его геологическая активность крайне низкая. Каллисто имеет наименьшую плотность из всех галилеевых спутников (наблюдается тенденция: чем дальше спутник от Юпитера – тем ниже его плотность) и состоит, вероятно, на 60% изо льда и воды и на 40% из горных пород и железа. Предполагается, что Каллисто покрыт ледяной корой толщиной 200 км, под которой находится слой воды толщиной около 10 км. Более глубокие слои состоят, по-видимому, из спрессованных горных пород и льда с постепенным возрастанием горных пород и железа к центру.

Дополнительная литература:

Т. Оуэн, С. Атрейа, Х. Ниман. «Внезапная догадка»: первые результаты зондирования атмосферы Титана космическим аппаратом «Гюйгенс»

Основные данные

Объект	радиус орбиты, млн. км. Планета Юпитер краткое описание	орбитальный период обращения	радиус, тыс. км	масса, кг	период обращения вокруг своей оси, дней	ускорение свободного падения, g	температура поверхности, К
Солнце	—	—	695	2*10^30	24,6
Меркурий	58	88 дней	2,4	3,3*10^23	58,6	0,38	440
Венера	108	225 дней	6,1	4,9*10^24	243 (обр)	0,91	730
Земля	150	365 дней	6,4	6*10^24	1	1	287
Марс	228	687 дней	3,4	6,4*10^23	1,03	0,38	218
Юпитер	778	12 лет	71	1,9*10^27	0,41	2,4	120
Сатурн	1429	29 лет	60	5,7*10^26	0,45	0,92	88
Уран	2871	84 лет	26	8,7*10^25	0,72 (обр)	0,89	59
Нептун	4504	165 лет	25	1,0*10^26	0,67	1,1	48

Крупнейшие спутники планет

Объект	радиус орбиты, тыс. км.	орбитальный период обращения, дней	радиус, км	масса, кг	вращается вокруг
Ганнимед	1070	7,2	2634	1,5*10^23	Юпитера
Титан	1222	16	2575	1,4*10^23	Сатурна
Каллисто	1883	16,7	2403	1,1*10^23	Юпитера
Ио	422	1,8	1821	8,9*10^22	Юпитера
Луна	384	27,3	1738	7,4*10^22	Земли
Европа	671	3,6	1565	4,8*10^22	Юпитера
Тритон	355	5,9 (обр)	1353	2,2*10^22	Нептуна

обр — вращается в направлении, обратном движению по орбите

Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, его диаметр в 11 раз превосходит диаметр Земли, а масса в 318 раз больше массы Земли. Путь Юпитера по орбите вокруг Солнца занимает 12 лет, при этом среднее расстояние до Солнца равно 800 млн км. Пояса облаков в атмосфере и Большое Красное пятно делают Юпитер весьма живописной планетой.

Юпитер — не твердая планета. В отличие от четырех твердых планет, ближе других расположенных к Солнцу, Юпитер представляет собой огромный газовый шар. Есть и еще три газовых гиганта, которые еще более удалены от Солнца: Сатурн, Уран и Нептун. По своему химическому составу эти газовые планеты очень похожи па Солнце и сильно отличаются от твердых внутренних планет Солнечной системы. Атмосфера Юпитера, например, на 85 процентов состоит из водорода и примерно на 14 процентов — из гелия. Хотя сквозь облака Юпитера мы не можем видеть никакой твердой, каменистой поверхности, но глубоко внутри планеты водород находится под таким давлением, что приобретает некоторые черты металла.

Юпитер вращается вокруг своей оси исключительно быстро — он делает один оборот за 10 часов. Скорость вращения настолько высока, что планета выпячивается вдоль экватора. Такое быстрое вращение является, кроме того, причиной очень сильных ветров в верхних слоях атмосферы, где облака вытягиваются длинными красочными лентами. Разные части атмосферы вращаются с несколько различными скоростями, и именно это различие порождает полосы облаков. Облака над Юпитером неоднородные, бурные, поэтому внешний вид облачных полос может измениться всего за несколько дней. В облаках Юпитера имеется, кроме того, очень большое количество вихрей и крупных пятен. Самое большое из них — так называемое Большое Красное пятно, превосходящее но своим размерам Землю. Его можно увидеть даже через небольшой телескоп. Большое Красное пятно представляет собой огромного размера бурю в атмосфере Юпитера, которую наблюдают пот уже 300 лет. По орбитам вокруг Юпитера летает не менее 16 лун. Одна из
них, является самым большим спутником и нашей Солнечной системе; он превосходит по размеру планету Меркурий.

Путешествия к Юпитеру

К Юпитеру уже было послано пять космических кораблей. Пятый из них, «Галилей», был отправлен в шестилетнее путешествие в октябре 1989 г. Космические корабли «Пионер-10» и «Пионер-11» впервые произвели измерения. За ними последовали два корабля «Вояджер», которые в 1979 г. сделали фотографии крупным планом, от которых просто захватывает дух. После 1991 г. фотографировать Юпитер па-чал космический телескоп «Хаббл», и эти снимки по качеству не уступают тем, что были сделаны «Вояджерами». К тому же космический телескоп «Хаббл» будет делать фотографии в течение нескольких лет, в то время как в распоряжении «Вояджеров» был лишь короткий промежуток времени, пока они пролетали мимо Юпитера.

Облака ядовитого газа

Темные, красноватые полосы на Юпитере называются поясами, а более светлые полосы — зонами. Фотографии, сделанные космическими кораблями и космическим телескопом «Хаббл», покалывают, что всего за несколько педель в поясах и попах происходят заметные изменения. Это связано с тем, что видимые для нас характерные черты Юпитера в действительности являются цветными и белыми облаками верхних слоях атмосферы. Вблизи Большого Красного пятна облака образуют красивые картины с вихрями и волнами. Крутящиеся в вихрях облака сдуваются вдоль полос сильнейшими ветрами, скорость которых превышает 500 км/ч.

Большая часть атмосферы Юпитера оказалась бы губительной для людей. В дополнение к преобладающим газам — водороду и гелию — там содержится также метан, ядовитый аммиак, водяные пары и ацетилен. Тебе такое место показалось бы зловонным. Этот газовый состав похож на солнечный.

В белых облаках содержатся кристаллы замерзшего аммиака и водяного льда. Коричневые, красные и синие облака, возможно, обязаны своим цветом химическим веществам, подобным нашим красителям, или сере. Через наружные слои атмосферы бывают видны грозовые молнии.

Активный облачный слой довольно тонок, он составляет менее одной сотой радиуса планеты. Ниже облаков температура постепенно повышается. И хотя на поверхности облачного слоя она равна -160°С, опустившись сквозь атмосферу всего на 60 км, мы обнаружили бы такую же температуру, как на поверхности Земли. А еще немного глубже температура уже достигает точки кипения воды.

Необычное вещество

В глубине Юпитера материя начинает нести себя весьма необычным образом. Хотя нельзя исключить, что в центре планеты имеется небольшое железное ядро, но все же наибольшая часть глубинной области состоит из водорода. Внутри планеты под огромным давлением водород из газа превращается в жидкость. На более и более глубоких уровнях давление продолжает попытаться из-за колоссального веса вышележащих слоев атмосферы.

На глубине около 100 км расположен безбрежный океан жидкого водорода. Ниже 17 000 км водород оказывается сжат настолько сильно, что его атомы разрушаются. И тогда он начинает вести себя, как металл; в этом состоянии он легко проводит электричество. Электрический ток, протекающий и металлическом водороде, создает вокруг Юпитера сильное магнитное поле.

Металлический водород и глубинах Юпитера — это пример необычного вида материи, который астрономы могут изучать, по который практически невозможно воспроизвести и лабораторных условиях.

Почти звезда

Юпитер выделяет больше анергии, чем получает ее от Солнца. Измерения, произведенные космическими кораблями, показали, что Юпитер излучает примерно па 60 процентов больше тепловой энергии, чем получает от солнечного излучения.

Считается, что дополнительное тепло поступает из трех источников: из запасов тепла, оставшихся еще со времени образования Юпитера; ил энергии, высвобождающейся и процессе медленного сжатия, сокращения планеты; и, наконец, из энергии радиоактивного распада.

Планета Юпитер

Это тепло, однако, не возникает с результате прекращения водорода в гелий, как бывает в звездах. В действительности даже самые маленькие из звезд, использующих энергию такого прекращения, примерно в 80 раз массивнее Юпитера. Это означает, что в других «солнечных системах» могут быть планеты и побольше Юпитера, хотя и меньше, чем звезда.

Радиостанция Юпитер

Юпитер является природной радиостанцией. Никакого смысла из радиосигналов Юпитера извлечь нельзя, так как они целиком состоят из шума. Эти радиосигналы создаются электронами, проносящимися через очень сильное магнитное ноле Юпитера. Мощные бури и разряды молний накладываются па беспорядочный радиогрохот. У Юпитера сильное магнитное иоле, которое простирается на 50 диаметров планеты во все стороны. Никакая другая планета Солнечной системы не обладает таким сильным магнетизмом и не создает такого мощного радиоизлучения.

Луны Юпитера

Семейство 16 лун Юпитера представляет собой как бы Солнечную систему в миниатюре, где Юпитер выполняет роль Солнца, а его лупы — роль планет. Самая большая луна — Ганимед, ее диаметр равен 5262 км. Она покрыта толстой коркой льда, лежащей поверх каменистого ядра. Имеются многочисленные следы метеоритных бомбардировок, а также свидетельства столкновения с гигантским астероидом 4 миллиарда лет назад.

Каллисто но величине почти не уступает Ганимеду, и вся ее поверхность густо усеяна кратерами. У Европы самая светлая поверхность. На одну пятую Европа состоит из воды, которая образует на ней ледяной панцирь толщиной в 100 км. Это ледяное покрытие так же сильно отражает свет, как облака Венеры.

Из всех луп наиболее живописна Ио, которая вращается в наибольшей близости к Юпитеру. Цист Ио совершенно необыкновенный — это смесь черного, красного и желтого. Такая удивительная окраска объясняется тем, что из недр Ио было извергнуто большое количество серы. Съемочные камеры «Вояджера» показали па Ио несколько действующих вулканов; они выбрасывают фонтаны серы па 200 км ввысь над поверхностью. Серная лава вылетает наружу со скоростью 1000 м и секунду. Некоторое количество этого лавового вещества вырывается из ноля тяготения Ио и образует кольцо, опоясывающее Юпитер.

Поверхность Ио молола. Мы можем сулить об этом потому, что на ней почти нот метеоритных кратеров. Орбита Ио проходит менее чей в 400 000 км от Юпитера. Поэтому Ио подвергается действию огромных приливных сил. Постоянное чередование растягивающих и сжимающих приливов внутри Ио порождает интенсивное внутреннее трение. Благодаря этому внутренние области остаются горячими и расплавленными, несмотря на огромное удаление Ио от Солнца.

Кроме четырех больших лун, у Юпитера имеются еще и маленькие «лупки». Четыре из них летают ниже над поверхностью Юпитера, чем Ио, и ученые считают их просто большими обломками других спутников, которые уже перестали существовать.

Характеристики планеты:

• Расстояние от Солнца: ~ 778.3 млн км
• Диаметр планеты: 143 000 км *
• Сутки на планете: 9ч 50мин 30с **
• Год на планете: 11,86 лет ***
• t° на поверхности: -150°C
• Атмосфера: 82% водород; 18% гелий и незначительные следы других элементов
• Спутники: 16

* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

Юпитер - пятая от Солнца планета. Расположена она на расстоянии 5,2 астрономических лет от Солнца, это примерно 775 млн км. Планеты Солнечной системы разделяются астрономами на две условные группы: планеты земного типа и газовые гиганты. Самой крупной планетой из группы газовых гигантов является Юпитер.

Презентация: планета Юпитер

Размеры Юпитера превышают размеры Земли в 318 раз, и будь он ещё больше примерно раз в 60, то имел бы все шансы стать звездой за счёт спонтанной термоядерной реакции. Атмосфера планеты примерно на 85% состоит из водорода. Остальные 15% - это в основном гелий с примесями аммиака и соединений серы и фосфора. Также в атмосфере Юпитера содержится метан.

С помощью спектрального анализа было установлено, что кислорода на планете нет, следовательно, отсутствует вода - основа жизни. По другой гипотезе лёд в атмосфере Юпитера всё-таки имеется. Пожалуй, ни одна планета нашей системы не вызывает столько споров в научном мире. Особенно много гипотез связано с внутренним строением Юпитера. Последние исследования планеты с помощью космических аппаратов позволили создать модель, позволяющую с высокой степенью достоверности судить о ее строении.

Внутреннее строение

Планета представляет собой сфероид, достаточно сильно сжатый с полюсов. Она обладает сильным магнитным полем, которое уходит на миллионы километров за орбиту. Атмосфера представляет собой чередование слоёв с различными физическими свойствами. Учёные предполагают наличие у Юпитера твёрдого ядра размером 1 - 1,5 диаметра Земли, но гораздо более плотного. Его наличие пока не доказано, но и не опровергнуто.

Атмосфера и поверхность

Верхний слой атмосферы Юпитера состоит из смеси газов водорода и гелия и имеет толщину 8 - 20 тыс. км. В следующем слое, толщина которого 50 - 60 тыс. км, из-за повышения давления газовая смесь переходит в жидкое состояние. В этом слое температура может достигать 20 000 С. Ещё ниже (на глубине 60 - 65 тыс. км.) водород переходит в металлическое состояние. Этот процесс сопровождается увеличением температуры до 200 000 С. При этом давление достигает фантастических величин в 5 000 000 атмосфер. Металлический водород - это гипотетическое вещество, характеризующееся наличием свободных электронов и проводящее электрический ток, как это свойственно металлам.

Спутники планеты Юпитер

У самой большой планеты в Солнечной системе есть 16 естественных спутников. Четыре из них, о которые говорил еще Галилей имеют свой уникальный мир. Один из них спутник Ио имеет удивительный пейзажи скалистых пород с настоящими вулканами на которых, изучавший спутники аппарат "Галилео" запечатлел извержение вулкана. Самый крупный в Солнечной системе спутник Ганимед, хоть и уступает в диаметре спутникам Сатурна Титану и Нептуна Тритону имеет ледяную кору, которая покрывает поверхность спутника толщиной 100 км. Есть предположение, что под толстым слоем льда находится вода. Также, о существовании подземного океана выдвигается гипотеза и на спутнике Европа, который тоже состоит из толстого слоя льда, на снимках отчетливо прослеживаются разломы, словно от айсбергов. А самый древний обитатель Солнечной системы может считаться по праву спутник Юпитера Калисто, на его поверхности кратеров больше, чем на любой другой поверхности других объектов Солнечной системы, да и поверхность не сильно претерпела изменений за последний миллиард лет.

Помимо Солнца планета Юпитер действительно самая большая по размерам и массе в нашей Солнечной системе, недаром названа она честь главного и самого могущественного бога античного пантеона – Юпитера в римской традиции (он же Зевс, в традиции греческой). Также планета Юпитер таит в себе немало загадок и уже не раз упоминалась на страницах нашего научного сайта, в сегодняшней статье мы соберем все сведения об этой интересной планете-гиганте воедино, итак, вперед к Юпитеру.

Кто открыл Юпитер

Но сперва немного истории открытия Юпитера. На самом деле о Юпитере уже хорошо были осведомлены вавилонские жрецы и по совместительству астрономы древнего мира, именно в их трудах есть первые в истории упоминания об этом гиганте. Все дело в том, что Юпитер настолько большой, что его всегда можно было разглядеть в звездном небе невооруженным взглядом.

Знаменитый астроном Галилео Галилей был первым, кто изучал планету Юпитер уже через телескоп, он же открыл четыре крупнейших спутника Юпитера. На тот момент открытие спутников у Юпитера было важным аргументом на пользу гелиоцентрической модели Коперника (о том, что центром небесной системы является , а не Земля). А сам великий ученый за свои революционные, на тот момент, открытия претерпел преследования инквизиции, но это уже другая история.

Впоследствии многие астрономы разглядывали Юпитер через свои телескопы, делая разные интересные открытия, например астроном Кассини обнаружил большое красное пятно на поверхности планеты (о нем подробнее напишем ниже) и также рассчитал период вращения и дифференциальное вращение атмосферы Юпитера. Астроном Э. Бернард открыл последний спутник Юпитера Аматея. Наблюдения за Юпитером с помощью все более мощных телескопов продолжаются до сих пор.

Особенности планеты Юпитер

Если сравнивать Юпитер с нашей планетой, то размеры Юпитера больше размеров Земли в 317 раз. Кроме того Юпитер в 2,5 раза больше всех других планет Солнечной системы вместе взятых. Что же касается массы Юпитера, то она в 318 раз больше массы Земли и в 2,5 раза больше массы всех других планет Солнечной системы вместе взятых. Масса Юпитера составляет 1,9 х 10*27.

Температура Юпитера

Какая температура на Юпитере днем и ночью? Учитывая большую удаленность планеты от Солнца логично предположить, что на Юпитере холодно, но не все так однозначно. Внешняя атмосфера гиганта действительно весьма холодная, температура там составляет примерно -145 градусов С, но по мере углубления на несколько сотен километров в глубь планеты становится теплее. Причем не просто теплее, а просто жарко, поскольку на поверхности Юпитера температура может достигать до +153 С. Такой сильный перепад температуры обусловлен тем, что поверхность планеты состоит из горящего , выделяющего тепло. Более того, внутренние части планеты выделяют даже больше тепла, чем сам Юпитер получает от Солнца.

Все это дополняют сильнейшие бури, бушующие на планете (скорость ветра достигает 600 км в час), которые смешивают жар, исходящий от водородной составляющей Юпитера с холодным воздухом атмосферы.

Есть ли жизнь на Юпитере

Как видите, физические условия на Юпитере весьма суровые, так что, учитывая отсутствие твердой поверхности, большое атмосферное и высокую температуру на самой поверхности планеты, жизнь на Юпитера не возможна.

Атмосфера Юпитера

Атмосфера Юпитера громадна, впрочем, как и сам Юпитер. Химический состав атмосферы Юпитера на 90% состоит из водорода и на 10% из гелия, также в состав атмосферы входят и некоторые другие химические элементы: аммиак, метан, сероводород. А так как Юпитер является газовым гигантом без твердой поверхности, то граница между его атмосферой и собственно поверхностью отсутствует.

Но если бы мы стали опускаться все глубже в недра планеты, то заметили бы изменения в плотности и температуре водорода и гелия. На основе этих изменений ученые выделили такие части атмосферы планеты как тропосфера, стратосфера, термосфера и экзосфера.

Почему Юпитер не звезда

Возможно, читатели заметили, что по своему составу, а в особенности по преобладания водорода и гелий Юпитер очень схож с Солнцем. В связи с этим возникает вопрос, почему Юпитер все-таки планета, а не звезда. Дело в том, что ему попросту не хватило массы и тепла для того, чтобы начать слияние атомов водорода в гелий. По подсчетам ученых Юпитеру необходимо увеличить свою текущую массу в 80 раз, чтобы начать термоядерные реакции, которые происходят на Солнце и других звездах.

Фото планеты Юпитер

Поверхность Юпитера

Ввиду отсутствия твердой поверхности у планеты-гиганта, ученые за некую условную поверхность приняли нижнюю точку в его атмосфере, где давление составляет 1 бар. Разные химические элементы, входящие в состав атмосферы планеты вносят свой вклад в формирование красочных облаков Юпитера, которые мы можем наблюдать в телескопе. Именно аммиачные облака отвечают за рыже-белый в полоску цвет планеты Юпитер.

Большое красное пятно на Юпитере

Если вы будете внимательно разглядывать поверхность планеты-гиганты, то от вашего внимания точно не ускользнет характерное большое красное пятно, которое первым заметил еще астроном Кассини, наблюдая Юпитер в конце 1600-х годов. Что же представляет собой это большое красное пятно Юпитера? По мнению ученых это большой атмосферный шторм, причем настолько большой, что бушует в южном полушарии планеты вот уже более 400 лет, а возможно и дольше (учитывая что он мог возникнуть еще задолго до того как Кассини увидел его).

Хотя в последние время астрономы заметили, что шторм начал потихоньку утихать, так как размеры пятна стали сокращаться. Согласно одной из гипотез большое красное пятно примет круговую форму к 2040 году, но как долго оно еще просуществует неизвестно.

Возраст Юпитера

На данный момент точный возраст планеты Юпитер неизвестен. Трудности его определения состоят в том, что ученым пока не известно, как Юпитер был образован. Согласно одной из гипотез Юпитер, впрочем, как и другие планеты, был образован из солнечной туманности около 4,6 миллиарда лет назад, но это всего лишь гипотеза.

Кольца Юпитера

Да, у Юпитера, как у всякой порядочной планеты-гиганта есть кольца. Разумеется они не такие большие и заметные как у его соседа . Кольца у Юпитера тоньше и слабее, скорее всего они состоят из веществ, выброшенных спутниками гиганта при столкновении тех с блуждающими астероидами и .

Спутники Юпитера

Юпитер имеет аж целых 67 спутников, по сути больше всех других планет Солнечной системы. Спутники Юпитера представляют собой большой интерес для ученых, так среди них встречаются настолько большие экземпляры, которые превосходят своими размерами некоторые маленькие планеты (вроде и уже «не планеты» ), обладающие к тому же значительными запасами подземных вод.

Вращение Юпитера

Один год на Юпитере длится наших 11,86 земных лет. Именно за такой период времени Юпитер совершает один оборот вокруг Солнца. Скорость движения планеты Юпитер по орбите составляет 13 км в секунду. Орбита Юпитера слегка наклонена (около 6,09 градусов) по сравнению с плоскостью эклиптики.

Сколько лететь до Юпитера

Сколько лететь до Юпитера от Земли? Когда Земля и Юпитер расположены ближе всего друг к другу, расстояние между ними составляет 628 миллионов километров. За сколько это расстояние смогут преодолеть современные космические корабли? Запущенный НАСА еще в 1979 году исследовательский шатл Вояджер-1, на полет к Юпитеру потратил 546 дней. У Вояджера-2 подобный полет занял 688 дней.

• Несмотря на свои поистине гигантские размеры Юпитер еще и самая быстрая по вращению вокруг оси планета в Солнечной системе, так чтобы сделать один оборот вокруг оси ему понадобится всего 10 наших часов, таким образом, сутки на Юпитере равны 10 часам.
• Облака на Юпитере могут достигать толщины до 10 км.
• У Юпитера присутствует интенсивное магнитное поле, которые в 16 раз сильнее магнитного поля Земли.
• Юпитер вполне возможно увидеть своими глазами, и скорее всего вы не раз его видели, просто не знали что это именно Юпитер. Если в ночном звездном небе вы видите большую и яркую звезду, то скорее всего это он.

Планета Юпитер, видео

И в завершение интересный документальный фильм о Юпитере.

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.