Содержание

Скорость, путь и время Юпитера

 

Гигантская планета Юпитер, расположенная на пятом месте от Солнца, имеет кольцевую систему, 79 спутников и другие особенности. Орбита Юпитера, данные о мощном шторме, состав планеты и наличие ядра были изучены аппаратами Вояджер-1 (а потом 2), Пионер 11 и 12, Галилео, Уиллис.

8 миссий определили размер и форму пути, по которому движется этот газовый шар, и который определяет продолжительность суток, лет, а скорость вращения – смену времён года.

Орбита

После Солнца, Юпитер – первая по величине планета. Она вращается по орбите, расположенной между Марсом и Сатурном.

Юпитер между Марсом и Сатурном

Из-за особенности пути движения гиганта, расстояние меняется между ними в двух точках. Существует перигелий Юпитера (сближение) и афелий.

Чтобы аппаратам хватило мощности добраться до атмосферы этого небесного тела, учёные использовали форму орбиты и появляющееся при этом ускорение.

Кроме самой планеты-гиганта, по орбите вокруг Солнца вращаются 79 спутников (на декабрь 2018 г.). Для их изучения учёные планируют собрать отдельные миссии и послать аппараты.

Форма обриты

Существует 2 формы орбит:

  • Эллиптическая
  • Круговая

У Юпитера первая форма, эллиптическая. Из-за этого его расстояние до Солнца меняется – от 817 млн. км до 741 млн. км. Среднее значение между этими двумя расстояниями – большая полуось планеты Юпитер, составляющая 778 млн. км или 5,2 астрономических единиц.

Орбита Юпитера

Несмотря на дальность орбиты от Солнца, гигант третий по яркости в Солнечной системе. Это обусловлено газами, из которых состоит атмосфера Юпитера.

Он виден невооружённым глазом с Земли. Лишь когда он проходит перигелий, Юпитер не видно короткий промежуток времени.

Звёздный период обращения

Звёздный период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет примерно 12 лет. Помня о том, чему равен звёздный период обращения, можно вычислить расстояние небесного тела до Солнца.

Период Юпитера, как и других небесных тел включает разновидности:

  1. Синодический – время между двумя противостояниями. Определяется из наблюдений.
  2. Сидерический – время, которое планета тратит чтобы совершить полный круг по орбите.

Звёздный период обращения Юпитера равен 11,86 годам. У Венеры – 224,7 суток, у Марса – 1,88 года. Продолжительность сидерического (полного) периода вращения Юпитера относительно Земли также называют Юпитерианским годом или «звёздным». Есть «Марсианский год» и т.д.

Космическая скорость

Как и вращение Юпитера, скорость движения имеет нюансы:

  • Первая космическая скорость равна 43 км/с или 4х104 м/с – минимальная величина, необходимая спутникам, чтобы выйти на орбиту.
  • Вторая скорость – 59 км/с, определяется радиусом и массой. Она позволяет уйти с орбиты.
  • Третья космическая скорость необходима космическим кораблям, чтобы выйти за пределы Солнечной системы.

Вычислить первую космическую скорость возможно произведением ускорения свободного падения и радиуса.

Горизонтальный параллакс

Параллакс – понятие, которые мы редко используем в повседневной жизни. Но именно с его помощью можно измерить расстояние до других планет, находясь на Земле.

Этот термин происходит от греческого слова со значением «чередование». Суть метода в том, что земной наблюдатель может измерить разницу между углом положения небесного тела в разное время суток. Оно «чередуется» из-за постоянного вращения планеты.

В зависимости от того, что принимается за точку отсчёта, различают суточный, горизонтальный и годичный параллаксы.

Горизонтальный параллакс – это смещение наблюдаемого объекта на самом горизонте Земли. К примеру, горизонтальный параллакс Юпитера, наблюдаемого с Земли в противостояние равен 2,2 координатным секундам.

Горизонтальный параллакс

Продолжительность года

Год на планете Юпитер длится 10 475,8 коротких суток и заканчивается он после полного оборота планеты вокруг Солнца по орбите. Во время него небесное тело проходит 2 перигелия и афелия. В конце года оно оказывается в том месте Солнечной системы, где начало круг по орбите.

Продолжительность года составляет 11, 86 земных лет, если брать «земное» количество дней в году.

Знать, сколько длится в земных сутках год на Юпитере нужно для сопоставления скорости движения по своим орбитам других небесных тел.

Продолжительность суток

По отношению к Земле, на Юпитере длятся сутки на треть меньше. Это обусловлено быстрым вращением планеты вокруг своей оси.

Смена дня и ночи происходит всего за 9 ч, 55 мин, 30 сек. За это время успевает наступить следующее утро. Интересно, что продолжительность суток напрямую зависит от периода вращения, а не от размера планеты, как можно было ожидать.

На Юпитере этот период составляет 45 300 км/ч. Потому день длится быстро и их в году 10 475,8. Однако такое вращение обеспечивает большое количество штормов на планете.

Время года на планете

Сезонные перемены, или колебания, происходят здесь каждые 10 часов. Такие стремительные изменения возможны из-за скорости вращения. Потому не принято говорить, что на Газовом гиганте возможна смена времён года. Это больше похоже на колебания погоды на Земле: ночью прохладно, а днём становится теплее.

Принято и другое объяснение: из-за наклонения оси к орбите на 3,130, отклонение орбиты незначительно. Потому климат тоже имеет незначительные изменения и не делится на сезоны.

Противостояние

Противостояние Юпитера – это такое положение планеты, когда она находится на одной линии с Землёй и Солнцем. При этом Земля находится посередине. Во время противостояния газовый гигант предстаёт земному наблюдателю во всей красе. Дело в том, что благодаря такому положению, Солнце полностью освещает планету и при этом не слепит своим сиянием самого наблюдателя.

Противостояние

Для того чтобы своими глазами наблюдать за ближайшим к нам гигантом, достаточно узнать, через какой точный промежуток времени повторяются противостояния Юпитера. Период этот сравнительно небольшой – всего 399 суток. Так что, если даже пропустить недавнее противостояние Юпитера, ждать придётся чуть более года.

А наблюдать гигантскую планету, и даже её спутники, в этот особенный период на небосводе можно вооружившись самым простым биноклем.

oplanetah.ru

Планета Юпитер

Его величество планета Юпитер – огромнейшая, самая мощная и влиятельная планета Солнечной системы. Это солидный царь планет, создавший из окружающих его спутников свою собственную Юпитерианскую систему наподобие Солнечной системы. Это – огромнейший газовый шар, состоящий в основном из водорода и гелия, что делает планету Юпитер похожей на Солнце и звезды нашей Галактики. Плотность планеты Юпитер равна плотности Солнца. Некоторые астрономы даже подозревали, что Юпитер это протозвезда наподобие красного карлика. Сходство со звездами выражается также в радиоизлучении и мощности магнитного поля. Характерной особенностью планеты Юпитера является и то, что он сам выделяет огромное количество энергии, значительно большее, чем получает от Солнца. Огромная планета отличается сильными ветрами, бурями, ураганами и грозами. С земли планета Юпитер виден как один из самых ярких космических объектов после Солнца, Луны и Венеры, особенно в фазе противостояния.

Юпитер по порядку пятая планета от Солнца и открывает собой ряд газовых гигантов и внешних планет. Он находится между поясом астероидов и планетой Сатурн на расстоянии 778,57 млн км по большой оси от Солнца. Физические характеристики этой массивнейшей планеты поражают.  Его масса в 2,47 раза больше чем масса всех планет Солнечной системы вместе взятых. Один только экваториальный радиус равный 71492 км. В 11,2 раза больше Земного радиуса. В настоящее время астрологи сравнивают найденные экзопланеты с Юпитерианскими размерами, что привело к использованию его массы (Мj) и радиусу(Rj) как удобной единице измерения экзопланет. Юпитер стал эталоном экзопланет.

Следует добавить что самая мощная планета обладает и самым мощным магнитным полем, самыми мощными радиационными излучениями, самым мощным полярным сиянием,  самой мощной атмосферой и самой мощной гравитационной силой по сравнению с другими планетами Солнечной системы.

Планета Юпитер, его орбита и вращение.

Планета Юпитер вращается вокруг Солнца на расстоянии около 5,2 а.е. (в афелии -816,52.млн.км. или 5,4а.е., и в перигее 740,57 млн.км или 4,9 а.е.), эксцентриситет орбиты равен 0,0488. Свой путь вокруг Солнца он проходит за 11,86 лет со средней орбитальной скоростью 13,07 км в секунду. Вокруг своей собственной оси Юпитер вертится быстрее всех планет Солнечной системы, один оборот он совершает в среднем всего за 9 час. 50 мин 30 сек.  Так как Юпитер не твердое, а газообразное тело, скорость движение на экваторе отличается от скорости на широтах ближе к полюсам. Из-за такой большой скорости вращения полярный радиус равный 66 854км., и значительно меньше  экваториального равного 71492 км., Полярное сжатие составляет 0,06487.  Плоскость экватора очень близка к плоскости орбиты (наклонение относительно солнечного экватора равно 6 градусов), поэтому смены времен года такой как у нас на Земле практически нет.

Атмосфера планеты Юпитер

Самая огромная в Солнечной системе планета обладает и самой огромной атмосферой. Юпитер можно сказать почти сплошная постоянно бурлящая атмосфера, которая  неизвестно на каких глубинах из-за огромного атмосферного давления плавно переходит в жидкое состояние, а потом в металлическое. Твердой поверхности нет. Подогреваемые сверху Солнцем, а из нутрии своим теплом от гравитационного сжатия атмосферные образования постоянно передвигаются, конденсируют и бурлят образуя огромные ураганные ветра, вихри и бури с мощными молниями и выпадающими в осадок химическими элементами. Химический состав атмосферы определяет химический состав всей планеты и впервые был определен при помощи космического аппарата «Галилео». Основными базовыми элементами являются молекулярный водород примерно 88% и гелий 11%. Остальные элементы находятся в сравнительно небольших количествах: аммиак, метан, этан, ацетилен, фосфор, сера, возможно водяные пары и  незначительные количества других элементов, которые все в сумме не превышают 1%.   Как уже говорилось выше в атмосфере Юпитера постоянно присутствуют ветра огромной силы иногда до  650  км в секунду. С Земли уже в небольшие телескопы видно, что верхние видимые слои распределены полосами параллельно экватору. Это движение  верхних облаков атмосферы имеющие разный цвет и разный уровень глубины. Ученые поделили рисунок верхнего слоя атмосферы планеты на полосы и зоны. Полосы это более темные участки, а зоны значительно светлее и холоднее.  Такое различие окраски происходит из-за разной прозрачности облаков, наличия аммиачного льда в них  или других химических элементов и разного уровня облаков, гонимых сильными ветрами. На Юпитере образование ветров сложнее чем на земле, так как здесь для его их образование добавляется еще и генерирование тепла самим Юпитером и огромная скорость вращения планеты вокруг своей оси. На поверхностном слое облаков присутствует параллельный «ленточный» характер ветра. Он в поясах и зонах дует в противоположных направлениях, а на границах между ними возникают  зональные потоки со скоростями до 100 м/сек, часто в виде белых завитушек, и называются они струями. 

Вся территория диска Юпитера в зависимости от темных поясов и светлых зон условно разделена на регионы со своим обозначением. Например ЕZ – это самая широкая экваториальная зона. Она самая устойчивая, но все-таки изредка меняется и иногда внутри нее выделяется экваториальная полоса ЕВ. Облака и сравнительно небольшие образования движутся относительно остальных широт со скоростью примерно до 400 км/час параллельно экватору.  К югу  и северу от экваториальной зоны соответственно располагаются южный и северный тропические регионы. Южный тропический регион включат в себя южный экваториальный пояс (SEB) и южную тропическую зону (STropZ). Стоит подчеркнуть, что этот регион наиболее активный  на планете. Здесь  находится Большое красное пятно, представляющее собой самый большой вихрь планет Солнечной системы. Он поднимает атмосферу из недр планеты с различными химическими соединениями (наверняка из фосфора или серы), окрашивающими его в яркий сочный красный цвет. Южнее находится овал Белого пятна немного меньшего размера.  Эти образования очень устойчивы и сохраняются веками с незначительными изменениями. Дальше идет Южный умеренный пояс с образование небольших часто объединяющихся красноватых овалов, а за ним переменчивая южная зона с появляющимися и исчезающими белыми овалами. К северу от экватора находятся северные регионы. Начиная от экваториального региона на север почти в том же порядке как и на юг попеременно располагаются зоны и пояса.

Если рассматривать глубинные слои атмосферы Юпитера, то всю атмосферу можно условно разделить на самый нижний тропосферу, затем стратосфера, термосфера и самый верхний экзосфера. Мезосфера у Юпитера просто отсутствует. Поскольку самый нижний уровень границы тропосферы определить практически невозможно, то условно уровень с давлением в 10 бар и температурой 340 К считаю ее основанием. Давление в 1бар выбрано нулевой точкой поверхности Юпитера. Самая большие температура и давление в атмосфере в ее основании. Структура облаков тропосферы сложнейшая. На самом верху облака из аммиачных крупинок льда, который постепенно опускается вниз, тает, конденсируется и повторяет свой цикл кругооборота. Но кроме аммиака присутствуют и другие компоненты, как например сульфид аммония, метан. Водяные облака если они там есть, то формируют самый плотный слой.  Облака имеют толщину до 50 км, белые из аммиака и более темные это поднявшиеся из глубоких слоев.  Ниже под облаками находится водород и гелий. С глубиной постепенно повышаются температура и давление. Граница между тропосферой и стратосферой называется  тропопаузой. Это примерно выше облаков на 50 км с температурой 110  К и давлением 0.1 бар.

Стратосфера Юпитера – слой атмосферы, где нет облаков, может быть только туман, особенно внизу.  Здесь содержится большое количество тяжелого углеводорода или гидразина. Под влиянием солнечной радиации на молекулы углеводорода, происходит выделение теплоты до 200 К. и с высотой слоя температура увеличивается, давление снижается. Стратосфера выше термосферы примерно на 300 км и доходит до 1000 км.

Термосфера Юпитера характеризуется дальнейшим понижением давления с 1 микробара — 1 нанобара и сильным повышением температуры примерно 800-1000 К. Почему происходит такой высокий скачек температуры, ученые 100%  пока объяснить это не могут, вполне возможно что из-за воздействия солнца, магнитного поля самой планеты и направленных вверх гравитационных волн. Примерно на уровне давления 1 микробара термосфера начинает светиться. Здесь свойственны такие явления как полярное сияние и рентгеновские излучения. Плотность электронов сильно увеличивается и формируется ионосфера. Северный полярный полюс отличается самым мощным и ярким сиянием, состоящим из нескольких цилиндрических кругов и ярких пятен внутри. Полярное сияние Юпитера не эпизодическое явление как на Земле , а постоянное явление. В термосфере обнаружен трехатомный ион, вызывающий сильную эмиссию на длинных волнах в инфракрасной зоне спектра. Н3+ играет роль охладителя для термосферы.

Самый внешний слой атмосферы Юпитера – экзосфера. Этот слой расположен на границе с космическим вакуумом где атмосфера плавно рассеивается и сливается с безграничным космосом.

Характерной особенностью видимого слоя атмосферы являются наличие в южном полушарии уникального Большого красного пятна (БКП), которое наблюдается уже почти 400 лет с небольшими изменениями в размерах. Оно было открыто еще в 1664 году и сейчас имеет размеры огромного овала 30 на 15 тысяч километров. Это пятно представляет собой огромный вращающийся со скоростью 360 км/час ураганный вихрь, поднимающий с внутренней части планеты его глубинные слои атмосферы. Большое красное пятно всегда вращается против часовой стрелки и делает свой полный оборот вращения за шесть дней.

Недавно при помощи летающей реактивной обсерватории SOFI и ее камеры Faint Object infra Red, известной как FORCAST, в ходе изучения газовой циркуляции Юпитера, были получены данные ряда интересных особенностей. Так, холодное Красное пятно в южном регионе  подтверждает восходящий газовый поток и сильно охлаждает атмосферу. Все  близкие к экватору пояса планеты демонстрирует, что центральная  линия экватора в атмосфере Юпитера достаточно холодная, а вот ближе к северу и к югу от неё располагаются теплые пояса с нисходящими в глубину потоками газов. На северной приполярной территории отмечен значительный нагрев атмосферы полярными сияниями. Это говорит, что присутствует этан и метан в стратосфере Юпитера.

В конце 2016 года, получив данные космического аппарата Юнона, ученые отметили сильно выделенную очень слоистую структуру глубинных внутренних слоев атмосферы Юпитера и сравнили ее с луковицей, где четко отделен каждый слой. Они подчеркнули различие слоев по многим параметрам и цвету.

И самое главное – это то, что не смотря на присутствие долгосрочных атмосферных образований, суровая атмосфера Юпитера в разной степени постоянно меняется.

Кольца планеты Юпитер

Кольца планеты Юпитервпервые были открыты только в 1979 году зондом «Вояджер». С Земли их можно увидеть только в инфракрасном диапазоне.  Кольца намного меньше, слабее и темнее колец Сатурна и расположены перпендикулярно экватору на высоте около 55 000 км за атмосферой. Предполагается что кольца образовались из спутников и продолжают пополнятся их пылью и мелкими фракциями. Лед в кольцах Юпитера полностью отсутствует.

Ближе всего к Юпитеру расположено Гало кольцо синеватого цвета. Оно состоит из пыли и его толщина увеличивается с приближением к Юпитеру.  Толщина Гало кольца самая большая из всех колец и равна 12500 км.

Следующим по порядку идет тонкое и узкое Главное кольцо. Зато это кольцо самое яркое с красноватым оттенком и состоит не только из пыли, имеются более крупных фрагменты. Внешний край кольца ограничивается спутником Андростея.

Дальше идут два паутинных кольца с названиями спутников, вблизи которых они находятся: сначала кольцо Амальтеи и потом кольцо Фивы. Структура и яркость этих колец самая слабая. Толщина этих колец, особенно Амальтеи, самая маленькая, за что они и названы паутинными.

Спутники планеты Юпитер

Планета Юпитер имеет свою, самую большую систему спутников. На сегодняшний день их 67. В 1610 году Галилео Галилеем при помощи телескопа были открыты четыре самых больших спутника: Ганимед, Европа, Ио, и Каллисто. Эту группу спутников так и называют Галилеевыми. Благодаря развитию телескопостроения к 1970 году нашли еще 13 спутников, а с телескопами нового поколения дело пошло еще быстрее, появилась возможность определять спутники диаметром даже по 2-4 км. Планета гигант в своем семействе имеет и самые огромные и интересные спутники, например Ганимед. Этот спутник больше даже чем планета Меркурий и один из самых огромных спутников в Солнечной системе. Правда, плотность у него всего в два раза больше плотности воды. Возраст его определен примерно 4 млрд. лет и у него большое количество кратеров. Ганимед даже имеет свое собственное магнитное поле и красивую голубую ауру. При помощи космического телескопа «Хаббл» было обнаружен озон.

Второй по размеру Галилеев спутник — оранжево-коричневый спутник Европа. Он представляет собой почти гладкую ледяную поверхность с большим количеством трещин и борозд. Предполагается, что под поверхностью находится огромный океан воды, подогреваемый изнутри.

Спутник Юпитера Ио ближе всего расположен к своей планете и характерен самой колоссальной вулканической деятельность. Близость спутника к Юпитеру вызывает воздействие приливных сил с одной стороны Ио, а с другой стороны идет возрастание приливных сил из-за Ганимеда и Европы. Спутник как бы раздирается с двух сторон, что приводит к сильному внутреннему разогреву и вулканической деятельности. Огромное количество сернистого газа и серы фонтаном с бешеной скоростью до 1 км/сек выбрасывается на высоту до 300 км. На спутнике одновременно действует сразу по несколько вулканов.

Замыкает четверку галилеевых спутников Каллисто. Он дальше всех находится от Юпитера и похож на Ганимед и Европу. Примерный возраст его 4 миллиарда лет. Считается что у него нет ядра. У Калисто самое низкое альбедо (отражательная способность), что говорит о темной поверхности.

Все галилеевы спутники обращены к Юпитеру одной стороной. Интересно, что периоды  обращения спутников вокруг своих орбит находятся в резонансном соотношении 1:2:4:8.

Следующая выделенная группа спутников Юпитера это внутренние спутники: Метида, Адрастея, Амальтея и Теба. Эти спутники ближе всех расположены к планете, имеют самые маленькие радиусы орбит и самый маленький период обращения вокруг Юпитера меньше суток.

К группе маленьких спутников относятся: Леда, Гималия, Лиситея и Элара. Круговые орбиты этих спутников находятся на расстоянии 11000-12000 тысяч км от Юпитера под углом 25-29 градусов и движутся они в ту же сторону что и их планета.

К внешним спутникам относятся: Ананке, Карме, Пасифе, Синопе и другие вновь открытые в основном мелкие спутники с ретроградным движением. Все это спутники находящиеся далеко от планеты на расстоянии более 21 миллиона км. и движутся по сильно вытянутым эллипсоидным орбитам. Размеры этих спутников варьируют в диапазоне 10-18 км, а по массе каждый из них равен примерно от 3,8 до 9,5тонн.

Магнитное поле и магнитная мантия планеты Юпитер

Пятая планета солнечной системы обладает самым мощным магнитным полем среди планет, оно как минимум в 20 раз превышает энергию магнитного поля нашей Земли. Впервые о магнитном поле Юпитера заговорили в 1955 году, когда открыли декаметровое радиоизлучение. Потом в 1959 году было обнаружено магнитно-тормозное синхронное излучение релятивистскими электронами и это дало возможность определить магнитный момент и его наклон. Когда «Пионер 10» впервые подлетел к Юпитеру, полученные им данные подтвердили предположения о наличии сильного магнитного поля, но уровень радиации оказался в 10 раз сильнее, чем предполагалось.  Затем в 1973 году рассчитали магнитный момент равный сейчас 1,56×10²⁰Тл·м³· и  наклон оси магнитного поля в 10,2 ±0,6 градусов.

Магнитное поле Юпитера формируется в основном в центре планеты в предполагаемом внешнем ядре, где расплавленный металлический водород под большим давлением и высокой температурой является идеальным сверхпроводником электрических токов. К тому же Юпитер самая быстро вращающаяся планета, что помогает генерированию сильного магнитного поля. Самый близкий спутник Ио, при извержении вулканов выбрасывает тонны оксида серы образуя газовый тор, который под действием магнитного поля планеты Юпитер, и сам вращается как планета. Этот тор пополняет магнитное поле плазмой, которая растягиваясь образует диск. Также большой составляющей магнитного поля Юпитера, как и на нашей планете Земля, является солнечный ветер. Наличие всех этих данных в сумме и создают самое мощное из всех планет магнитное поле Юпитера, с величиной от 4,2 Гс на экваторе и до 14 Гс на полюсах.

Как у большинства планет с магнитным полем, вокруг Юпитера имеется магнитосфера. Только здесь она колоссальных размеров, 7 млн км в одну сторону и до края орбиты Сатурна в другую. Магнитосфера Юпитера – это огромное пространственное поле вокруг планеты своеобразной формы в виде двух лепестков с осью, проходящей через центр планеты и образованное генерированным внутренним магнитным полем, спутником Ио и солнечным ветром. Именно из-за взаимодействия с солнечным ветром с одной стороны магнитосфера имеет округлую форму, а с другой ночной стороны преобразуется в длинный хвост, тянущийся за Юпитером на огромное расстояние. Границы магнитосферы вырисовываются в результате сильного столкновения летящего со скоростью  примерно миллион миль в час солнечного ветра, с магнитным полем планеты.  Магнитное поле отклоняет ионизированные частицы солнечного ветра исходящие с солнечной поверхности, не дает им проникнуть на поверхность Юпитера и образует полость, наполненную намагниченной юпитерианской плазмой.  Внутренняя полость магнитосферы имеет сложное строение. Самая верхняя граница называется магнитопаузой  и расстояние до нее колеблется в пределах 45 Rj – 100 Rj и зависит от солнечной активности. Перед Магнитопаузой образуется Головная ударная волна это высокая волна возмущения солнечного ветра. Пространство между головной ударной волной и магнитопаузой – это магнитослой.  Очень интересное образование в магнитосфере представляет хвостовое образование, внутри которого находится канал прорвавшейся солнечной плазмы. Здесь она разогревается и образует радиационные пояса. Особенно красиво магнитосфера Юпитера смотрится над полюсами в виде полярных сияний. Здесь они  гораздо мощнее, ярче и занимают большую площадь. Полярные сияния Юпитера в отличие от Земных сверкают и светятся постоянно.

О силе и величии и магнитосферы Юпитера говорит то, что толщина ее варьирует от 1 до 3 миллионов километров, а хвост постепенно уменьшаясь и сужаясь, тянется длиной до 1 миллиарда километров. Ученые считают, что магнитное поле Юпитера оказывает свое влияние на все объекты солнечной системы.

Данные о магнитном поле Юпитера изучались по получаемой информацию с таких космических аппаратов как зонды НАСА «Пионер-10» в 1973 г.  и «Пионер-11» в 1974 г., «Вояджер» в 1979 г. Затем в 1992 г. космический аппарат «Уилс», «Галилео» и пролетающий мимо «Кассини» в 2000 г., «Новые горизонты» в 2007 году. Последним в 2011 году на Юпитер отправился космический аппарат «Юнона», добравшийся туда в 2016 году.

Аппарат «Юнона» вышел на орбиту и собирает данные о планете, в частности о ее магнитном поле и магнитосфере. При входе в магнитосферу Юноной были записаны «песни» планеты Юпитер, звуки создаваемые магнитными полями и радиацией.  Дальнейшее изучение планеты дает возможность  более полного понимания, как устройства самой планеты  так и мироустройства солнечной системы и всего космического пространства в целом.

Несмотря на ряд полученных данных и открытий, сделанных в области изучения Юпитера, он до сих пор остается далекой, гигантской загадкой и перспективой для дальнейшего подтверждения гипотез, изучения и новых открытий.

Статья по украински

astro-azbuka.ru

Юпитер

 

По своему составу самая крупная из планет Солнечной системы – Юпитер – скорее похожа на Солнце, чем на обычную планету. Юпитер почти полностью состоит из газов, в основном это — водород и гелий. Это одна из пяти планет, известных с незапамятных времён. По степени освещённости Юпитер стоит после Венеры.

 

В религии и мифологии древних греков и римлян Юпитер у римлян и Зевс у греков – один из главных богов Олимпа. Планета носит его имя. В небольшой телескоп можно увидеть на Юпитере цветные полосы, параллельные экватору. Светлые называют зоны, тёмные – полосы, или ленты.

 

Разная скорость вращения вокруг своей оси

 

Среди всех планет Солнечной системы у Юпитера самый короткий период вращения. Юпитер – газообразная планета, поэтому скорость его вращения не одинакова на разных широтах.

 

Дело в том, что эта планета вращается не как твёрдое тело. Из-за быстрого движения вокруг оси Юпитер имеет сильное сжатие у полюсов. Период вращения колеблется от 9 ч 50 мин в экваториальном поясе до 9 ч 55 мин в средних широтах.

 

Высокая скорость вращения вызвала полярное сжатие: диаметр планеты на полюсах составляет 134 700 км, а в зоне экватора 143 00 км.

 

Внутреннее строение Юпитера

 

Ядро Юпитера каменистое, со следами льда. Частично в его состав входят сжатые водород и гелий. Ядро составляет 4% от общей массы планеты.

 

Далее идет слой металлического водорода, электроны движутся свободно от протонов в пространстве, где давление равно примерно 3 миллионам земных атмосфер. Следующий слой состоит из жидкой смеси гелия и молекулярного водорода. В состав атмосферы входят газы – водород и гелий, а также целый ряд других компонентов.

 

Где находится источник тепла ?

 

Измерение энергии, излучаемой Юпитером в основном виде инфракрасной радиации, свидетельствует о том, что она превышает в 1,5 раза тепловую энергию, которую планета получает от Солнца. Это означает, что Юпитер имеет собственный источник тепла. Эта дополнительная энергия обязана своим происхождением потенциальной гравитационной энергии, накопленной за время процесса формирования планеты.

 

Температура в недрах Юпитера очень высокая: около 30 000 °К. Тепло, направляясь к внешним слоям планеты, встречает многочисленные препятствия. Они связанны со смещением, которое происходит в результате конвективного движения металлического водорода.

 

Магнитное поле Юпитера

 

Магнитное поле Юпитера почти в 12 раз превышает по интенсивности земное. Наклон магнитной оси составляет 11° по отношению к оси вращения.

 

Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах планеты жидкого металлического водорода. Именно он, являясь хорошим проводником и вращаясь с большой скоростью, генерирует магнитные поля. Характеристика магнитного поля Юпитера имеет много общего с земным: на Юпитере тоже имеются два магнитных полюса, причём инвертированных. Стрелка компаса на этой газообразной планете-гиганте указывала бы только на юг, а на север – нет.

 

Смотрите также:

 
Сатурн

По сравнению с другими планетами именно Сатурн является самым красивым и эффектным. Благодаря своему яркому жёлтому цвету и кольцам это космическое тело привлекает внимание и специалистов, и любителей. Его можно рассмотреть с помощью небольшого телескопа или бинокля, так как это вторая по величине планета в Солнечной системе…

 
 
Земля

История Земли, так же как и Солнечной системы в целом, насчитывает примерно 4,5 миллиарда лет. Наша планета прошла в своей эволюции длинный и сложный путь. В самом начале из-за очень высокой температуры, Земля прибывала в расплавленном состоянии. Именно этим объясняется тот факт, что вещества с высокой плотностью – железо, никель – находятся на глубине…

 
 
Марс

Красная планета Марс – четвёртая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. Её название происходит от имени бога войны, что, вероятно, объясняется ассоциацией с красным цветом планеты. Марс можно увидеть невооруженным глазом. Данные, полученные в результате исследовательской деятельности межпланетных автоматических станций…

 

space-my.ru

основные понятия, параметры Солнечной системы и основы астрологии

Юпитер является пятой по счету планетой Солнечной системы и относится к группе газовых гигантов. Название свое он получил от римского бога Юпитера, аналогом которого в греческой мифологии является Зевс. В статье приводится информация о параметрах Солнечной системы, о периоде обращения Юпитера вокруг Солнца и о других характеристиках этого гиганта.

Солнечная система

Прежде чем рассматривать вопрос о том, сколько составляет звездный период обращения Юпитера вокруг Солнца, охарактеризуем систему, в которой находится этот газовый гигант.

Солнечная система представляет собой совокупность главной звезды и 8 планет, которые вращаются вокруг этой звезды. Эта система находится в одном из рукавов галактики Млечный Путь на расстоянии 33 000 световых лет от ее центра. Помимо планет, в состав Солнечной системы также входят малые планеты-карлики, астероиды, кометы, метеориты и другие небольшие космические тела.

Согласно одной из распространенных гипотез, рассматриваемая космическая система образовалась из гигантского облака газа и пыли приблизительно 4,7 млрд лет назад благодаря процессам фрагментации и коллапса.

Планеты Солнечной системы

До 24 августа 2006 года считалось, что в Солнечной системе существует 9 планет, однако после введения Международным астрономическим союзом специального класса «планеты карлики», Плутон перешел в их число и количество планет сократилось до 8.

Планеты представляют собой космические тела округлой формы, которые вращаются вокруг звезды Солнце по эллиптическим орбитам и вокруг собственной оси. Расстояние от планеты до звезды называется радиусом ее орбиты, а поскольку орбита имеет эллиптическую форму, то таких радиуса два: большой и малый. Как правило, расстояние до каждой следующей планеты от Солнца в 2 раза больше, чем до предыдущей. Все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Венеры, обладают спутниками, то есть космическими телами, вращающимися вокруг них. Самым известным из таких спутников является Луна.

Самые близкие к Солнцу планеты называются внутренними, их 4 (Меркурий, Венера, Земля и Марс). Все эти планеты характеризуются небольшими размерами, высокой плотностью образующей их материи (твердое тело), небольшой скоростью вращения вокруг собственной оси, а также наличием незначительного количества естественных спутников. Планеты, расположенные на периферии Солнечной системы, называются гигантами. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Для них характерна низкая плотность вещества (газ), быстрое вращение вокруг оси и большое количество спутников. Кроме того, период обращения вокруг Солнца планет Юпитер, Сатурн и других гигантов значительно больше периода внутренних планет.

Юпитер является самой большой планетой рассматриваемой системы, а Меркурий — самой маленькой. Венера по размеру и массе близка Земле, а Марс имеет в 2 раза меньшую массу, чем Земля.

Помимо описанных планет и их спутников, в Солнечной системе много астероидов и комет. Большое количество астероидов вращается между орбитами Марса и Юпитера (астероидный пояс).

Что представляет собой планета Юпитер?

Юпитер — это самая яркая планета нашего небосвода. Кроме того, по размерам он занимает второе место после самого Солнца. Если сложить все массы планет Солнечной системы, то масса Юпитера будет почти в 2 раза больше. Масса этого гиганта в 318 раз больше земной, а его объем в 1317 раз больше размеров нашей планеты. Некоторые ученые полагают, что Юпитеру больше лет, чем самому Солнцу.

Юпитер состоит в основном из гелия и водорода, которые находятся в газообразном состоянии. Среди его главных особенностей атмосферы можно назвать большое красное пятно (огромный антициклон, расположенный в тропической зоне планеты), структуру его облаков, которые имеют вид темных и светлых лент, а также высокую динамику его атмосферы, в которой дуют ветра со скоростью до 500 км/ч.

Юпитер обращается вокруг своей оси быстрее, чем за 10 часов, что является рекордным значением для Солнечной системы. Прежде чем говорить о периоде обращения Юпитера вокруг Солнца в земных сутках, следует отметить, что средний радиус его орбиты составляет 778 млн км, что приблизительно равно 5 расстояниям от нашей звезды до нашей планеты.

Теории образования Юпитера

Существует две теории образования этой планеты-гиганта:

  1. Планета сформировалась из ледяной массы весом, как 10 планет Земля, которая постепенно собрала газ вокруг себя из околокосмического пространства.
  2. Планета образовалась благодаря гравитационному коллапсу, который подобен таковому при образовании звезд.

Обе теории имеют право на существование, однако невозможно объяснить некоторые факты о Юпитере. Например, почему планета имеет такие большие размеры, так же неясно, как невозможно объяснить насыщенность атмосферы этого гиганта благородными газами. Изучение внутренней структуры планеты должно внести ясность в эти и другие вопросы.

Период обращения Юпитера вокруг Солнца

Как уже выше было сказано, Юпитер находится на расстоянии 5,2 астрономические единицы (АЕ) от Солнца, то есть в 5,2 раза дальше, чем Земля. Согласно измеренным данным, период обращения Юпитера вокруг Солнца — 12 лет, за это время Земля успевает сделать почти 12 оборотов вокруг Солнца. Более точное значение периода Юпитера — 11,86 земного года.

Выше было отмечено, что форма орбиты любой планеты Солнечной системы является эллипсом, однако у Юпитера она является практически круглой. Доказать это можно простым способом. Средний радиус орбиты этого гиганта составляет R = 778412026 км. Если найти длину окружности орбиты планеты (2*pi*R, где pi = 3,14) и поделить ее на среднюю скорость движения гиганта по своей орбите v = 13,0697 км/с, то можно получить значение периода обращения Юпитера равное 11,86 года, что точно совпадает с измеренным экспериментально значением.

Справедливости ради отметим, что во время своего орбитального вращения Юпитер приближается к звезде на минимальное расстояние 4,95 АЕ, а удаляется на максимальное расстояние 5,46 АЕ, это означает, что форма его орбиты отличается от идеальной окружности приблизительно на 4,8 %.

Если выразить период обращения Юпитера вокруг Солнца в земных сутках, тогда это число составит 11 лет 315 суток и 1,1 час или 4334 суток с учетом високосных лет.

Особенность вращения планеты-гиганта по своей орбите

Раскрывая вопрос о том, какой период обращения Юпитера вокруг Солнца в сутках, следует рассказать об одном любопытном факте. Мы привыкли думать, что Юпитер, подобно остальным планетам, вращается вокруг нашей звезды, однако это не совсем так. Всему виной масса газового гиганта, которая всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Для сравнения отметим, что масса нашей голубой планеты в 330 тысяч раз меньше массы Солнца, а масса Сатурна — второй по размерам планеты Солнечной системы — в 3500 раз меньше солнечной.

В то же время из физики известно, что два тела, которые вращаются друг вокруг друга, в действительности вращаются вокруг общего центра тяжести или барицентра. Если одно из этих двух тел имеет намного большую массу, чем второе тело, то барицентр практически совпадает с центром массы первого массивного тела. Последняя ситуация наблюдается, если рассматривать вращение любой планеты вокруг Солнца.

Если же речь идет о вращении Юпитера, то в реальности, благодаря влиянию сильной гравитации этого гиганта, наша звезда также вращается по некоторой небольшой орбите, радиус которой равен 1,068 радиуса Солнца. Описанное явление приведено ниже на рисунке, где словом Jupiter обозначен Юпитер.

Где можно увидеть Юпитер на небосводе?

Поскольку Юпитер находится дальше от Солнца, чем наша планета, и период обращения Юпитера вокруг Солнца значительно больше, чем это значение для Земли, гиганта можно увидеть в любой точке эклиптики, причем могут существовать и его затмения Солнцем. Отметим, что планеты Венера и Меркурий находятся ближе к нашей звезде, чем Земля, поэтому их увидеть можно только в направлении Солнца.

Юпитер является второй по счету самой яркой планетой (первая Венера), которую можно увидеть на небосводе невооруженным взглядом. Планета имеет бело-желтый цвет. С помощью телескопа видны атмосфера и спутники этого гиганта.

Основы астрологии

С астрономическими параметрами и движением тел в Солнечной системе тесно связана наука астрология, которая основывается на существовании корреляции между небесными и земными событиями. В настоящее время выделяют два основных вида астрологии: западная (популярна в Европе и Америке) и восточная (Китай, Индия).

В западной астрологии существует 12 созвездий, образующих зодиакальный круг, который Солнце, если смотреть с Земли, проходит в течение 1-го земного года. Линия, по которой наша звезда совершает свое годовое движение, называется эклиптикой. Все созвездия зодиака, при их рассмотрении с Земли, образуют полосу шириной 30o, посередине этой полосы проходит линия эклиптики.

В астрологии считается, что когда Солнце расположено вблизи определенного созвездия зодиака, то люди, родившиеся в это время, будут обладать определенными качествами. Но эти качества определяются не только временем года, когда родился человек, но и положением планет в Солнечной системе.

Юпитер в астрологии

В астрологии эта планета представляет собой коммуникабельность человека. Она связана с путешествиями, философией и религиозными верованиями. В соответствии с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, планете нужен почти 1 земной год, чтобы пройти весь зодиакальный круг. Юпитер считается планетой-покровителем для знаков зодиака Стрелец и Рыбы.

fb.ru

Вращение Юпитера: длительность дня

Солнечная система > Система ЮпитерЮпитер > Вращение Юпитера

Из-за быстрого осевого вращения, наблюдать за изменениями на поверхности планеты можно наблюдать даже с любительского телескопа

Вращение Юпитера вокруг оси – планета с самым коротким днем в Солнечной системе. Описание оси с фото, длительность дня, три системы скорости вращение Юпитера.

Удивительно, но у самой большой планеты в Солнечной системы наблюдается наиболее стремительное вращение вокруг оси. Какой будет скорость вращения Юпитера? На один оборот у газового гиганта уходит всего 9.9 часов. Но, на самом деле, все обстоит намного сложнее.

Начнем с того, что состав гиганта полностью представлен водородом и гелием. В отличие от планет земной группы, у него просто нет поверхности, которую и отмечают во время вращения. Здесь нет кратеров, возвышений или впадин.

Из-за быстрого вращения оси Юпитер выпячивается в экваториальной линии и сплющивается на полюсах. Выпуклость повлияла на диаметр. Полярный радиус составляет 66800 км, а радиус экватора – 71500 км (разница = 4700 км).

Перед нами газовый шар, поэтому проходит сквозь дифференциальное вращение. То есть, количество времени оборота будет зависеть только от вашего положения на планете. На полюсах длится на 5 минут дольше, чем на территории экватора. Так что 9.9 часов – среднее значение.

Существует 3 системы для определения вращения гиганта. Первая используется для широт 10 градусов южнее от экватора – 9 часов и 50 минут. Вторая – севернее этого участка, где время достигает 9 часов 55 минут. За этот промежуток определенные штормы возвращаются на свою позицию. А третья вычисляет скорость вращения магнитосферы и обычно считается официальной. Теперь вы знаете, как выглядит вращение Юпитера и его период.

Читайте также:


Положение и движение Юпитера

Строение Юпитера

Поверхность Юпитера

v-kosmose.com

Размеры Юпитера

Мозаика Юпитера состоящая из 27 снимков

Глядя на небесное тело, состоящее из твердых пород и имеющее четко очерченную поверхность, легко оценить его габариты.

Проблема определения размеров планеты

Облачный слой Юпитера, снимок Вояджера

Но как определить размеры газового шара, в котором химические элементы меняют структуру от твердой до газообразной, кипя, извергаясь и испаряясь на границах фазовых переходов? Юпитер – это газовая планета и то, что мы принимаем за его видимые границы, на самом деле – плотные облака, образовавшиеся в верхних слоях планеты. Какие процессы протекают под ними, наблюдать с Земли невозможно, и остается только предполагать на основании тех или иных исследовательских данных. Поэтому, когда определяют размеры Юпитера, то очерчивают его контур по видимой границе облаков.

Масштабы гиганта в цифрах

Приблизительное сравнение размеров планет и Солнца

По диаметру этот газовый гигант примерно в 11,2 раза больше и в 318 раз тяжелее Земли. Его размеры поражают воображение. Если собрать все другие планеты и сложить в одну, то образованное тело все равно будет в 2,5 раза меньше газового гиганта.

Композитное изображения фрагментов кометы и Юпитера

Обладая мощным гравитационным полем, этот небесный монстр притягивает к себе пролетающие мимо объекты. Так в 1992 году комета, оказавшаяся недалеко от Юпитера (примерно в 15 тыс. км), развалилась на отдельные фрагменты, упавшие впоследствии в его атмосферу. Не будь газового гиганта, закрывающего своим гравитационным «зонтиком» часть космического пространства, до Земли долетало бы значительно большее количество небесных тел, несущих угрозу жизни.

Сравнение размеров Юпитера и Земли

Охарактеризовать габариты этой планеты можно экваториальным и полярным радиусом, которые составляют 71 492 км и 66 854 км соответственно. Юпитер несколько деформирован с полюсов, что объясняется высокой скоростью вращения, благодаря которой, он совершает оборот вокруг своей оси за 9,925 часа. Возникают центробежные силы, растягивающие небесное тело тем сильнее, чем расстояние дальше от оси вращения и ближе к экваториальной плоскости. В результате Юпитер обрел форму, известную как сплющенный сфероид.

Сравнение Земли и Юпитера

Для упрощения математических расчетов газовый гигант часто представляют в виде шара диаметром 139 822 км. Площадь условной поверхности планеты равна 6,21796х10*10 км2, что в 122 раза больше, чем у Земли. Чтобы оценить грандиозность масштабов Юпитера, нужно всего лишь обратить внимание на знаменитое Красное пятно, вокруг которого было сломано и продолжает ломаться множество научных копий. Предполагается, что длина этого уникального атмосферного образования составляет от 24 до 40 тыс. км, в то время как средний радиус Земли – всего 6371 км. Получается, что в таком пятне могут «утонуть» две-три такие планеты, как наша.

Есть ли у Юпитера конкуренты?

Сравнение Юпитера и Сатурна. Масштаб не соблюден.

Вряд ли наш газовый гигант настолько уникален, что не имеет более крупных собратьев в других звездных системах и галактиках. Теория предполагает наличие в космическом пространстве горячих «юпитеров» – планет по составу и размерам, похожим на планету Солнечной системы, но только имеющим температуру поверхности от 1000 до 3000 К. Такие небесные тела расположены ближе к своей звезде, а потому более нагреты. Кстати, если бы Юпитер находился в подобных условиях, то имел бы размеры в разы большие, чем сейчас.

Самая большая из известных планет

Время от времени астрономы сообщают об открытии экзопланет, среди которых встречаются горячие газовые гиганты. Но пока только один из них оказался больше Юпитера по размерам (в 1,8 раза), но уступает ему в массе (в 1,09 раза). Эта планета, расположенная в созвездии Геркулеса, получила наименование TrES-4. Было еще несколько сообщений об открытии крупных газовых гигантов, но ученые пока не сошлись во мнениях об истинности полученных авторами данных. Дело в том, что подобные наблюдения ведутся на пределе возможностей современной техники, а значит, не исключается большое количество ошибок.

Вы только оцените огромную атмосферу Юпитера!


comments powered by HyperComments

spacegid.com

Юпитер — Планеты

Юпитер
Орбитальные характеристики
Большая полуось
(радиус)
778,4 млн. км
5,2 а.е.
Эксцентриситет
(вытянутость)
0,048
Перигелий 740,7 млн. км
4,95 а.е.
Афелий 816,1 млн. км
5,5 а.е.
Орбитальный период 4333,3 дня
11,86 лет
Средняя орбитальная
скорость
13,1 км/с
Наклон орбиты 1,3°
Количество спутников 63
Физические характеристики
Экваториальный
диаметр
142,9 тыс. км
(11,2 земных)
Полярный
диаметр
133,7 тыс. км
(10,5 земных)
Площадь поверхности 61,4 млрд. км²
(120,5 земных)
Объём 1,43×1015 км³
(1321 земных)
Масса 1,9×1027 кг
(318 масс Земли)
Средняя плотность 1,326 г/см³
Ускорение силы
тяжести
23,1 м/с²
(в 2,4 раза больше
земного)
Период обращения
вокруг своей оси
9 ч. 55 мин.
Наклон осевого
вращения
3,13°
Альбедо
(отражательная
способность)
0,52
Температура
видимых облаков
min средн. max
110 К
(-165°С)
150 K
(-125°С)
н/д)
Состав верхних слоёв атмосферы
Водород (по объёму) ~90%
Гелий (по объёму) ~10%
Метан 0,1%
Водяной пар 0,1%
Аммиак 0,02%
Этан 0,0002%
Фосфин 0,0001%
Сероводород менее 0,0001%

Юпи́тер — пятая по удалению от Солнца и первая по величине планета Солнечной системы. Планета известна с античных времён и названа в честь древнеримского бога Юпитера, аналога древнегреческого Зевса. Относится к типу газовых гигантов.

Физические характеристики

Параметры планеты

Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли. При наблюдении Юпитера в телескоп с 40-кратным увеличением, его угловые размеры соответствуют размерам Луны, наблюдаемой невооружённым глазом.

Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет, в 318 раз — массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 70 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли.

Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.

Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (т. е. на 6,5%).

Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере — это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности.

Юпитер выделяет в 2—3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты.

Внутреннее строение

Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7—25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000°С). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.

Под жидким водородом находится слой металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера.

Учёные полагают, что Юпитер имеет ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15—30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура ядра планеты — порядка 30 000°С, а давление — 30—100 млн. атмосфер.

Атмосфера

Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан, водяной пар, аммиак; имеются также следы органических соединений, этана, сероводорода, неона, кислорода, фосфина, серы. Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака.

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

Температура внешнего слоя облаков — около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео», на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление — 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя — около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок и можно видеть более тёплые внутренние области.

Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно.

Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется видимо повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.

В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния. Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра» обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку.

Большое красное пятно

Большое красное пятно в ненатуральных цветах (фото Вояджера-1)

Большое красное пятно — овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно — это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях.

Магнитное поле и магнитосфера

Юпитер обладает мощным магнитным полем; ось диполя наклонена к оси вращения на 10°. 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.

Схема магнитного поля Юпитера

Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах Юпитера металлического водорода, который, будучи хорошим проводником, вращающимся с большой скоростью, создаёт магнитные поля.

Юпитер окружён мощной магнитосферой, которая на дневной стороне тянется до расстояния в 50—100 радиусов планеты, а на ночной стороне протягивается за орбиту Сатурна. Ускоренные в магнитосфере Юпитера электроны достигают Земли. Если бы магнитосферу Юпитера можно было бы видеть с поверхности Земли, то её угловые размеры превышали бы размеры Луны.

Магнитосфера формируется преимущественно за счёт потоков заряженных частиц, которые выносятся магнитным полем планеты из плазменного тора вокруг орбиты Ио, спутника Юпитера. Источником частиц являются вулканы Ио. Магнитосфера формируется также за счёт частиц солнечного ветра.

Юпитер обладает мощными радиационными поясами. При сближении с Юпитером «Галилео» получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для человека. Радиоизлучение радиационного пояса Юпитера впервые было обнаружено в 1955. Радиоизлучение носит синхротронный характер.

Юпитер окружён ионосферой протяжённостью 3000 км.

Подобно полярным сияниям на Земле полярные сияния на Юпитере обусловлены стеканием заряженных частиц вдоль линий магнитного поля в атмосферу в районе северного и южного полюсов планеты. Однако магнитное поле Юпитера очень велико, поэтому выброшенное с вулканического спутника Ио ионизованное вещество, улавливаемое магнитным полем Юпитера, создаёт сияния в тысячу раз интенсивнее, чем полярные сияния на Земле.

Спутники и кольца

Крупные спутники Юпитера и их поверхности

По данным на декабрь 2005 года у Юпитера насчитывается 63 спутника, максимальное значение для Солнечной системы. По оценкам, спутников может быть не менее сотни. Четыре самых крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты ещё в 1610 г. Галилео Галилеем. Наибольший интерес представляет Европа, обладающая глобальным океаном, в котором не исключено наличие жизни. Ио интересен наличием мощных действующих вулканов. Все крупные спутники Юпитера вращаются синхронно, и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Остальные спутники намного меньше, и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону.

Затмение солнца спутником Ио на поверхности Юпитера

У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в 1979. С Земли кольца могут быть замечены при наблюдении в инфракрасном диапазоне. По результатам исследований «Галилео» был сделан вывод, что источником пополнения колец являются небольшие спутники Юпитера.

Изучение Юпитера космическими аппаратами

Юпитер изучался исключительно аппаратами НАСА.

В 1973 и 1974 мимо Юпитера прошли «Пионер-10» и «Пионер-11» на расстоянии (от облаков) 132 тыс. км и 43 тыс. км соответственно. Аппараты передали несколько сот снимков (невысокого разрешения) планеты и галилеевых спутников, впервые измерили основные параметры магнитного поля и магнитосферы Юпитера.

В 1979 году около Юпитера пролетели «Вояджеры» (на расстоянии 207 тыс. км и 570 тыс. км). Впервые были получены снимки высокого разрешения планеты и её спутников (всего было передано около 33 тыс. фотографий), были обнаружены кольца Юпитера; аппараты также передали большое количество других ценных данных, включая сведения о химическом составе атмосферы, данные по магнитосфере и т.д.

В 1992 году мимо планеты прошёл «Улисс» на расстоянии 900 тыс. км. Аппарат провёл измерения магнитосферы Юпитера («Улисс» предназначен для изучения Солнца и не имеет фотокамер).

С 1995 года по 2003 год на орбите Юпитера находился «Галилео». С помощью этой миссии было получено множество новых данных. В частности, спускаемый аппарат впервые изучил атмосферу газовой планеты изнутри. Множество снимков с высоким разрешением и данные других измерений позволили подробно изучить динамику атмосферных процессов Юпитера, а также сделать новые открытия, касающиеся его спутников. Главная антенна «Галилео» не раскрылась, вследствие чего поток данных составил лишь 1% от потенциально возможного (тем не менее, все основные цели миссии были достигнуты).

В 2000 году мимо Юпитера пролетел «Кассини». Он сделал ряд фотографий планеты с рекордным (для масштабных снимков) разрешением и получил новые данные о плазменном торе Ио. По снимкам «Кассини» были составлены самые подробные на сегодняшний день цветные «карты» Юпитера, на которых размер самых мелких деталей составляет 120 км. Кроме того, был поставлен уникальный эксперимент по измерению магнитного поля планеты одновременно с двух точек («Кассини» и «Галилео»).

28 февраля 2007 года по пути к Плутону в окрестностях Юпитера совершил гравитационный манёвр аппарат «Новые горизонты». Проведена съёмка планеты и спутников (см. некоторые снимки), данные в объёме 33 гигабит переданы на Землю, получены новые сведения.

На 2010 год запланирован запуск аппарата «Юнона», который должен выйти на орбиту Юпитера и провести детальные исследования планеты.

В 2010-х годах планируется осуществление межпланетной миссии по изучению галилеевых спутников.

Жизнь на Юпитере

В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным ввиду низкой концентрации воды в атмосфере и отсутствия твёрдой поверхности. В 1970-х годах американский астроном Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака. Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому.

Комета Шумейкеров-Леви

След от одного из обломков кометы

В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью — около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности с помощью Космического телескопа «Хаббл», инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например полярными сияниями, чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.

spacechasm.clan.su

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *