Планета Юпитер
Общие сведения о Юпитере
Юпитер – это пятая по удаленности от Солнца планета (пятая планета Солнечной системы).
Юпитер относится к газовым гигантам и назван в честь верховного древнеримского бога, аналога древнегреческому Зевсу.
У Юпитера на данный моменты обнаружены 79 естественных спутников.
Юпитер известен людям с древних времен. В месопотамской культуре планета называлась «Белая звезда». Подробное описание 12-летнего цикла движения Юпитера было дано китайскими астрономами, называвшими планету «Звезда года». Греки именовали его «Звезда Зевса».
Соседями Юпитера являются Сатурн и Марс, который отделен от гиганта поясом астероидов.
Наиболее признанная модель строения Юпитера предполагает, что он состоит из атмосферы, слоя металлического водорода и каменного ядра.
Форма магнитного поля у Юпитера сильно сплюснута и напоминает диск.
Юпитер обладает мощными радиационными поясами. Космический аппарат «Galileo» при облете гиганта получил дозу радиации, превышающую смертельный для человека уровень в 25 раз.
У Юпитера есть слабые кольца, обнаруженные во время прохождения «Voyager-1» мимо планеты в 1979 году.
Орбита Юпитера
Среднее расстояние от Юпитера до Солнца 778,57 миллиона километров (5,2 астрономической единицы).
Перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты): 740,574 миллиона километров (4,95 астрономической единицы).
Афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты): 816,521 миллиона километров (5,458 астрономической единицы).
Средняя скорость движения Юпитера по орбите составляет около 13,07 километра в секунду.
Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 11,86 земных лет.
Год на планете составляет 398,88 юпетерианских суток.
Расстояние от Юпитера до Земли варьируется в пределах от 588 до 967 миллионов километров.
Направление вращения Юпитера соответствует направлению вращения всех (кроме Венеры и Урана) планет Солнечной системы.
in-space.ru
Юпитер — гигантская планета солнечной системы — Мир космоса
Название «Юпитер» носит самая крупная из восьми планет Солнечной системы. Известный с самой глубокой древности, Юпитер и сейчас представляет огромный интерес для человечества. Изучение планеты, её спутников и связанных с ними процессов активно происходит в наше время, и не будет прекращено в будущем.
Происхождение названия
Своё название Юпитер получил в честь одноименно божества древнеримского пантеона. В мифологии римлян Юпитер был верховным богом, владыкой неба и всего мира. Наряду со своими братьями Плутоном и Нептуном он относился к группе главных богов, которые были наиболее могущественными. Прообразом Юпитера был Зевс – главный из олимпийских богов в верованиях древних греков.
Названия в других культурах
В древнем мире планета Юпитер была известна не только римлянам. Например, жители Вавилонского царства отождествляли её со своим верховным богом – Мардуком – и называли «Мулу Баббар», что означало «белая звезда». Греки, как уже ясно, связывали Юпитер с Зевсом, в Греции планета носила название «звезда Зевса». Астрономы из Китая называли Юпитер «Суй Син», то есть «Звезда года».
Интересен тот факт, что наблюдения за Юпитером вели и индейские племена. К примеру, инки называли гигантскую планету «Пирва», что означало «склад, амбар» на языке кечуа. Вероятно, выбранное название было связано с тем, что индейцы наблюдали не только саму планету, но и некоторые из её спутников.
О характеристиках
Юпитер является пятой планетой от Солнца, его «соседями» являются Сатурн и Марс. Планета относится к группе газовых гигантов, которые, в отличие от планет земной группы состоят в основном из газовых элементов, и поэтому имеют низкую плотность и более быстрое суточное вращение.
Размеры Юпитера делают его настоящим исполином.Радиус его экватора составляет 71 400 километров, что больше радиуса Земли в 11 раз. Масса Юпитера равняется 1,8986 х 1027 килограмм, чтопревосходит даже общую массу остальных планет.
Структура
К настоящему времени существует несколько моделей возможного строения Юпитера, но наиболее признанная трёхслойная модель выглядит следующим образом:
- Атмосфера. Состоит их трёх слоёв: внешний водородный; средний водородно-гелиевый; нижний водородно-гелиевый с другими примесями. Интересен тот факт, что под слоем непрозрачных облаков Юпитера находится водородный слой (от 7 000 до 25 000 километров), который постепенно переходит из газообразного состояния в жидкое, при этом растут его давление и температура. Чётких границ перехода из газа в жидкость не существует, то есть, происходит что-то вроде постоянного «кипения» океана из водорода.
- Слой металлического водорода. Приблизительная толщина – от 42 до 26 тысяч километров. Металлический водород – это продукт, который образуется при большом давлении (около 1000 000 Ат) и высокой температуре.
- Ядро. Предполагаемый размер превышает диаметр Земли в 1.5 раза, а масса больше земной в 10 раз. О массе и размерах ядра позволяет судить изучение инерционных моментов планеты.
Кольца
Сатурн оказался не единственным обладателей колец. Позже они были обнаружены у Урана, а затем и у Юпитера. Кольца Юпитера делятся на:
- Главное. Ширина: 6 500 км. Радиус: от 122 500 до 129 000 км. Толщина: от 30 до 300 км.
- Паутинные. Ширина: 53 000 (кольцо Амальтеи) и 97 000 (кольцо Фивы) км. Радиус: от 129 000 до 182 000 (кольцо Амальтеи) и 129 000 до 226 000 (кольцо Фивы) км. Толщина: 2000 (кольцо Аматери) и 8400 (кольцо Фивы) км.
- Гало. Ширина: 30 500 км. Радиус: от 92 000 до 122 500 км. Толщина: 12 500 км.
Впервые о наличие у Юпитера колец сделали предположения советские астрономы, но воочию их обнаружил космический зонд «Вояджер-1» в 1979 году.
История возникновения и эволюции
Сегодня наука располагает двумя теориями возникновения и эволюции газового гиганта.
Теория контракции
За основу этой гипотезы было взято сходство химического состава Юпитера и Солнца. Суть теории: когда Солнечная система только начинала формироваться, в протопланетном диске образовались крупные сгустки, которые затем превратились в Солнце и планеты.
Теория аккреции
Суть теории: формирование Юпитера происходило в течение двух периодов. В первый период происходило формирование твёрдых планет, таких, как планеты земного типа. Во время второго периода имел место процесс аккреции (то есть притяжения) газа этими космическими телами, таким образом образовались планеты Юпитер и Сатурн.
Краткая история изучения
Как становится ясно, впервые Юпитер был замечен ещё народами древнего мира, которые вели за ним наблюдения. Однако, по-настоящему серьёзные исследования планеты-гиганта начались в 17 веке. Именно в это время Галилео Галилей изобрёл свой телескоп и приступил к изучению Юпитера, в ходе которого ему удалось обнаружить четыре самых крупных спутника планеты.
Следующим стал Джованни Кассини, франко-итальянский инженер и астроном. Он впервые заметил на Юпитере полосы и пятна.
В 17 века Оле Рёмер изучил затмение спутников планеты, что позволило ему рассчитать точное положение её спутников и, в конце концов, установить величину скорости света.
Позже появление мощных телескопов и космических аппаратов сделало изучение Юпитера очень активным. Ведущую роль на себя взяло аэрокосмическое агенство США «НАСА», которое осуществило запуск огромного количества космических станций, зондов и других аппаратов. С помощью каждого из них были получены важнейшие данные, которые позволили изучить происходящие на Юпитере и его спутниках процессы и понять механизмы их протекания
Некоторые сведения о спутниках
Сегодня науке известно 63 спутника Юпитера – больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. 55 из них относятся к внешним, 8 – к внутренним.Однако, учёные предполагают, что общее число всех спутников газового гиганта может превышать сотню.
Самыми крупными и известными являются так называемые «Галилеевые» спутники. Как понятно из названия, их первооткрывателем стал Галилео Галилей. К ним относятся: Ганимед, Каллисто, Ио и Европа.
Вопрос жизни
В конце 20 века астрофизики из США допустили возможность существования жизни на Юпитере. По их мнению, её образованию могли способствовать аммиак и водяной пар, которые присутствуют в атмосфере планеты.
Однако, серьёзно говорить о жизни на гигантской планете не приходится. Газообразное состояние Юпитера, низкий уровень содержания в атмосфере воды и многие другие факторы делают подобные предположения совершенно голословными.
Интересные факты
- По яркости Юпитер уступает только Луне и Венере.
- Человек весом 100 килограмм весил бы на Юпитере 250 килограмм за счёт высокой гравитации.
- Алхимики отождествляли Юпитер с одним из главных элементов — оловом.
- Астрология считает Юпитер покровителем остальных планет.
- Цикл вращения Юпитера занимает всего десять часов.
- Вокруг Солнца Юпитер обращается за двенадцать лет.
- Многие спутники планеты названы именами любовниц бога Юпитера.
- В объём Юпитера поместилось бы более тысячи планет типа Земли.
- На планете нет смены времён года.
mirkosmosa.ru
Планета Юпитер
Юпитер является четвертым по яркости небесным телом и самой большой планетой в Солнечной системе. Из обыкновенного бинокля легко рассмотреть четыре спутника Юпитера — это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Первое описание им дал Галилей. В любительский телескоп можно разглядеть особенности Юпитера: диск планеты, слегка сплюснутый у полюсов за счет быстрого вращения, облачные полосы, протянувшиеся вдоль экватора планеты,
и Большое Красное Пятно — устойчивый атмосферный вихрь гигантских размеров.
При наблюдении Юпитера в телескоп с 40-кратным увеличением, его угловые размеры соответствуют размерам Луны, видимой невооруженным глазом. Средний блеск планеты составляет -2,7″, видимый диаметр — около 45 угловых секунд. Юпитер движется вокруг Солнца по орбите, близкой к круговой, ее плоскость наклонена к плоскости эклиптики под углом 1,3°.
Планета Юпитер не имеет твердой поверхности; за точку отсчета ее радиуса принята верхняя граница облаков, где давление составляет около 10 КПа. Экваториальный радиус Юпитера в 11,2 раза превышает радиус Земли.
Температура внешнего слоя облаков планеты составляет около -130 °С, однако она быстро растет с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео», на глубине 130 км, где давление составляет 24 атмосферы, температура равна +150 °С.
В древнеримской мифологии Юпитер — бог неба, дневного света, грозы, царь богов. В греческой мифологии ему соответствовал Зевс.
Исследование Юпитера
Латинское название: Jupiter
Символ: Верховный бог Олимпа
Средний радиус: 71492 км (2-е место)
Масса: 1898,6 х 1024 кг (2-е место)
Плотность: 1,326 г/см3
Ускорение св. падения: 23,12 м/с2
Период обращения вокруг Солнца: 4331 земных суток
Орбитальная скорость: 13,1 км/с
Длительность суток: 0,41 земных суток
Диаметр орбиты: 10,406 а. е.
Наклон орбиты: 1,31°
Магнитное поле: Есть
Спутники: не менее 60
Атмосфера: водород (75%), гелий (24%), другие газы (1%).
Впервые космические аппараты (КА) пролетели рядом с Юпитером в 1973-74 г.г. Это были «Пионер» 10 и 11. За ними в 1979 г. последовали «Вояджер» 1 и 2, которые передали на Землю первые четкие снимки планеты. В1992 г. ученые использовали мощное гравитационное поле Юпитера, чтобы вывести КА «Улисс» на полярную орбиту Солнца. Аппарат провел измерения магнитосферы Юпитера. Окрестности планеты посещали КА «Кассини» в 2000 г. и «Новые горизонты» в 2007 г.
Первым искусственным спутником Юпитера, работавшим на его орбите с 1995 по 2003 гг., стал КА «Галилео». На 2010 г. запланирован запуск КА «Юнона», который также должен выйти на орбиту Юпитера.
На данный момент ученыные открыли 61 спутник Юпитера. В своей книге «Sidereus Nuntius» («Звездный вестник») Галилео Галилей так описывал открытие спутников планеты: «…я направил свой телескоп на Юпитер и заметил три слабых звездочки, которые привлекли мое внимание своей близостью к планете и расположением почти на одной прямой линии с Юпитером. В следующую ночь я опять отыскал эти же слабые звездочки около Юпитера и заметил, что они переменили свое положение относительно диска планеты, но не так, как это могло бы произойти от перемещения планеты между этими слабыми звездочками. Две ночи спустя мои догадки подтвердились, и я сделал вывод, что новые небесные тела представляют не неподвижные звезды, а движущиеся небесные светила, которые сопровождают Юпитер в его собственном движении. 13 января я заметил четвертое тело и в скором времени я убедился, что эти четыре тела обращаются вокруг Юпитера».
Галилей назвал спутники «Медичийскимм планетами», в честь своего покровителя Великого герцога Тосканского Козьмы Медичи. Немецкий астроном Симон Мариус в 1614 г. дал спутникам их имена: Ио, Европа, Каллисто и Ганимед. И. Кеплер, в 1618 г. назвал открытые тела «спутниками планет», как именуют их и в наше время.
symvolik.ru
ЮПИТЕР (планета) — это… Что такое ЮПИТЕР (планета)?
ЮПИ́ТЕР (астрологический знак G), планета, среднее расстояние от Солнца 5,2 а. е. (778,3 млн. км), сидерический период обращения 11,9 года, период вращения (облачного слоя близ экватора) ок. 10 ч, эквивалент диаметра ок. 142 800 км, масса 1,90·1027 кг. Состав атмосферы: H2, CH4, NH3, He. Юпитер — мощный источник теплового радиоизлучения, обладает радиационным поясом и обширной магнитосферой. Юпитер имеет 16 спутников (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Синопе), а также кольцо шириной ок. 6 тыс. км, почти вплотную примыкающее к планете.* * *
ЮПИ́ТЕР, пятая от Солнца большая планета Солнечной системы (см. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА), самая крупная из планет-гигантов.
Движение, размеры, форма
Юпитер движется вокруг Солнца по близкой к круговой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики (см. ЭКЛИПТИКА) под углом 1°18,3″. Минимальное расстояние Юпитера от Солнца 4,95 а. е., максимальное — 5,45 а. е., среднее — 5,2 а. е. (1 а. е. = 149,6 млн. км).
Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5″; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо. Юпитер, двигаясь вокруг Солнца со средней скоростью 13,06 км/с, совершает один оборот за 11, 862 земных года. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. В противостоянии Юпитер виден как чуть желтоватая звезда -2,6 звездной величины; из всех планет уступает в блеске (см. БЛЕСК (в астрономии))только Венере и Марсу во время великого противостояния (см. ВЕЛИКОЕ ПРОТИВОСТОЯНИЕ Марса) последнего.
Юпитер не имеет твердой поверхности, поэтому, говоря о его размерах, указывают радиус верхней границы облаков, где давление порядка 10 КПа; радиус Юпитера на экваторе равен 71400км.
В атмосфере Юпитера отчетливо просматриваются параллельные плоскости его экватора слои, или зоны, вращающиеся вокруг оси планеты с различными угловыми скоростями. Быстрее всего вращается экваториальная зона — период ее обращения 9 ч 50 мин 30 с, что на 5 мин 11 с меньше периода обращения полярных зон. Так быстро не вращается ни одна другая планета Солнечной системы.
Масса Юпитера составляет 1,899Ч1027кг, что в 317,8 раз превосходит массу Земли, но при этом средняя плотность равна 1,33 г/см3, то есть в 4 раза меньше, чем у Земли. Ускорение свободного падения на экваторе 23,5 м/с2 .
В умеренных южных широтах Юпитера медленно перемещается овальное Большое Красное Пятно, поперечные размеры которого 30—40 тыс. км. За сто лет оно совершает примерно 3 оборота. Природа этого феномена до конца неясна.
Строение и состав Юпитера
Как и другие планеты-гиганты, Юпитер существенно отличается по химическому составу от планет земной группы. Абсолютно доминирующими здесь являются водород и гелий в «солнечной» пропорции 3,4 : 1, но в центре планеты согласно существующим моделям имеется жидкое ядро из расплавленных металлов и силикатов, окруженное водно-аммиачной жидкой оболочкой. Радиус этого ядра порядка 1/10 радиуса планеты, масса ЮПИТЕР (планета) 0,3—0,4 ее массы, температура около 2500 К при давлении ЮПИТЕР (планета) 8000ГПа.
Поток тепла из недр Юпитера вдвое превышает энергию, получаемую им от Солнца.
Ввиду отсутствия твердой поверхности атмосфера как таковая у Юпитера отсутствует. Его газовая оболочка состоит в основном из водорода и гелия, но имеется и небольшая примесь метана, молекул воды, аммиака и др.
Физические и химические параметры
Красноватый оттенок планеты приписывают главным образом присутствию в атмосфере красного фосфора и, возможно, органике, возникающей благодаря электрическим разрядам. В области, где давление порядка 100 КПа, температура составляет около 160 К. Замечены интенсивные атмосферные потоки, в том числе вертикальная циркуляция. Установлено наличие облаков, высота которых в различных поясах различна. Светлые полосы и Большое Красное Пятно связаны с восходящими потоками; облака здесь выше, а температура ниже, чем в остальных областях. Исследователи обращают внимание на необычную устойчивость вихрей.
В атмосфере Юпитера замечены грозы. Установлено также наличие ионосферы (см. ИОНОСФЕРА), протяженность которой по высоте — порядка 3000 км.
На Юпитере имеется магнитное поле (см. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ). Его магнитный дипольный момент почти в 12000 раз превосходит дипольный момент Земли, но так как напряженность магнитного поля обратно пропорциональна кубу радиуса, а он у Юпитера на два порядка больше, чем у Земли, то напряженность у поверхности Юпитера выше, по сравнению с Землей, только в 5—6 раз. Магнитная ось наклонена к оси вращения на (10,2 ± 0,6)°. Дипольная структура магнитного поля доминирует до расстояний порядка 15 радиусов планеты. Юпитер обладает обширной магнитосферой (см. МАГНИТОСФЕРА), которая подобна земной, но увеличена примерно в 100 раз. Имеются радиационные пояса (см. РАДИАЦИОННЫЕ ПОЯСА).
Спутники Юпитера
Первые четыре спутника были открыты Г. Галилеем (см. ГАЛИЛЕЙ Галилео)еще в 1610. Это открытие послужило мощным толчком к утверждению гелиоцентрической системы мира (см. ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МИРА)Коперника, явившись яркой моделью этой системы. В настоящее время известно 16 спутников Юпитера. Это (в порядке их удаленности от планеты) — Адрастея, Метис, Амальтея (по имени нимфы, вскормившей Юпитера), Фива; затем четыре галилеевых спутника — Ио, Европа, Ганимед, Каллисто; далее — Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Синопе. Спутники внешней группы названы по именам возлюбленных Юпитера. Примерно четверть спутников обращаются вокруг Юпитера в направлениях, обратных направлению его собственного вращения. Полагают, что это захваченные планетой астероиды (см. АСТЕРОИДЫ).
Открытие значительного числа спутников Юпитера, в том числе первых двух ближайших к нему, стало возможным только после пролета космических кораблей, начиная с автоматических межпланетных станций «Пионер» (1973—74), а несколько позже (1977) — «Вояджеров».
Первый из галилеевских спутников, Ио, по размерам превосходит Луну. Имеет атмосферу и ионосферу, состоящую, в основном, из ионов серы и натрия. Весьма активна его вулканическая деятельность (больше, чем на Земле). Размеры вулканических кратеров достигают сотни километров, превосходя земные в десятки и даже сотни раз, хотя высота вулканов сравнительна невелика. Только в полярных областях Ио есть вулканы высотой около 10 км. Выбросы серы из вулканов вздымаются на высоту до 250 км. По мнению ряда исследователей, под тонкой твердой поверхностной коркой спутника, засыпанной слоем серы и ее диоксида, может находиться жидкая сера. Температура у поверхности Ио около -120° С на экваторе (кроме вулканических областей) и еще на 50° ниже у полюсов. Относительная немногочисленность ударных кратеров крупнее 1—2 км позволяет считать поверхность Ио сравнительно молодой (менее 1млн. лет).
Еще меньше кратеров, превышающих 5 км в диаметре, на поверхности Европы. Плотности спутников Юпитера убывают по мере увеличения радиусов их орбит. В отличие от Ио, поверхности других спутников покрыты льдом, в том числе водяным, пропорциональная доля которого чем дальше от Юпитера, тем делается все выше. Предположение о ледяной корке, под которой находится сравнительно рыхлый слой «губчатого» льда, пропитанного водой, может объяснить ряд наблюдаемых особенностей некоторых спутников, например, сравнительную гладкость поверхностей и высокую отражательную способность. Так, у Европы отражательная способность велика, а перепад высот на ней составляет всего лишь около 10 м. Кроме того, на Европе нет кратеров более 10 км в диаметре, но имеется много длинных (200—300 км) неглубоких борозд, что связано с особенностями приповерхностного покрова. Следует отметить, что перепады высот на Ганимеде (радиус которого превосходит радиус Меркурия на 500 км) и Каллисто на порядок выше, чем на Европе.
Однако далеко не все спутники Юпитера имеют гладкие поверхности. Так, плотность кратеров в некоторых районах Каллисто, уступающему по размерам Ганимеду, близка к предельной. В отдельных участках края кратеров смыкаются. Одной из причин такого распределения кратеров может быть легкоплавкость пород поверхности (в частности, льда).
Кольцо Юпитера
У Юпитера установлено существование огромного плоского кольца из пыли и некрупных камней, которое при ширине в 6 км и толщине в 1 км простирается до десятков тыс. км от верхней границы облаков.
Изучение Юпитера и его спутников, уже давшее много существенно новых результатов, привело и к постановке ряда новых проблем. В частности, еще только в процессе становления находятся исследования, касающиеся физической природы интенсивных электрических полей у ближайших к Юпитеру спутников.
de.academic.ru
Юпитер (планета) — это… Что такое Юпитер (планета)?
Юпитер (планета)
У этого термина существуют и другие значения, см. Юпитер. | |
| Улучшенное изображение Юпитера на базе снимков Вояджера-1. | |
| Орбитальные характеристики | |
|---|---|
| Афелий | 816 520 800 км (5.458104 а.е.) |
| Перигелий | 740 573 600 км (4.950429 а.е.) |
| Большая полуось | 778 547 200 км (5.204267 а.е.) |
| Орбитальный эксцентриситет | 0,048775 |
| Сидерический период | 4 331,572 дней (11,86 лет) |
| Синодический период | 398,88 дней |
| Орбитальная скорость | 13,07 км/с (средн.) |
| Наклонение | 6,09° (относительно солнечного экватора) |
| Долгота восходящего узла | 100,492° |
| Аргумент перицентра | 275,66° |
| Число спутников | 63 |
| Физические характеристики | |
| Сжатие | 0,00648 |
| Экваториальный радиус | 71 492 ± 4 км |
| Полярный радиус | 66 854 ± 10 км |
| Площадь поверхности | 6,21796×1010 км² |
| Объём | 1,43128×1015 км³ |
| Масса | 1,8986×1027 кг |
| Средняя плотность | 1,326 г/см³ |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 24,79 м/с² |
| Вторая космическая скорость | 59,5 км/с |
| Скорость вращения (на экваторе) | 12,6 км/с или 45 300 км/ч |
| Период вращения | 9,925 часов |
| Наклон оси вращения | 3,13° |
| Прямое восхождение на северном полюсе | 17 ч 52 мин 14 с 268,057° |
| Склонение на северном полюсе | 64,496° |
| Альбедо | 0,343 (Бонд) 0,52 (геом.альбедо) |
Юпи́тер — пятая планета от Солнца, и крупнейшая в Солнечной системе. Юпитер вдвое массивней, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета была известна людям с глубокой древности, нашла своё отражение в мифологии и религиозных верованиях многих культур.
Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Скорее всего, в центре планеты имеется каменное ядро из более тяжёлых элементов под высоким давлением. Из-за быстрого вращения форма Юпитера — сплюснутый сфероид (он обладает значительной выпуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметный результат этого — Большое Красное Пятно, гигантский шторм, который известен с XVII века. По данным спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут. Юпитер обладает мощной магнитосферой.
Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 спутников, включая 4 больших спутника, называемые также «галилеевыми», которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году. Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия. Под поверхностью Европы обнаружен глобальный океан, а Ио известен тем, что на нём действуют самые мощные в Солнечной системе вулканы. У Юпитера имеются слабые планетарные кольца.
Юпитер исследовался восемью межпланетными станциями НАСА. Наибольшее значение имели исследования с помощью аппаратов «Пионер» и «Вояджер», и позднее «Галилео», сбросившим зонд в атмосферу планеты. Последним аппаратом, посетившим Юпитер, был зонд «Новые горизонты», направляющийся к Плутону.
Наблюдение
При наблюдениях с Земли, во время противостояния, Юпитер может достигать видимой звёздной величины в −2,94, это делает его третьим ярчайшим объектом на ночном небе после Луны и Венеры . В другое время видимая величина падает до −1,6.
При наблюдении Юпитера в 80-миллиметровый телескоп можно различить ряд деталей: темные и светлые пятна, выступы и углубления в краях полос. Телескоп с апертурой от 150 мм покажет Большое Красное Пятно и подробности в поясах Юпитера. Малое красное пятно можно заметить в телескоп от 250 мм с ПЗС-камерой. Один полный оборот планета совершает за 9 ч. 55 мин. Это вращение позволяет увидеть наблюдателю всю планету за одну ночь.
Противостояния Юпитера с 1951 г. по 2070 г.
| Год | Дата | Расстояние, а.е. |
|---|---|---|
| 1951 | 2 октября | 3,94 |
| 1963 | 8 октября | 3,95 |
| 1975 | 13 октября | 3,95 |
| 1987 | 18 октября | 3,96 |
| 1999 | 23 октября | 3,96 |
| 2010 | 21 сентября | 3,95 |
| 2022 | 26 сентября | 3,95 |
| 2034 | 1 октября | 3,95 |
| 2046 | 6 октября | 3,95 |
| 2058 | 11 октября | 3,95 |
| 2070 | 16 октября | 3,95 |
Физические характеристики
Сравнительные размеры Юпитера и ЗемлиОрбитальные характеристики
Юпитер единственная планета, у которой центр масс с Солнцем находится вне Солнца и отстоит от него примерно на 7 % солнечного радиуса. Среднее расстояние между Юпитером и Солнцем составляет 778 миллионов километров (5,2 а.е.) а период обращения составляет 11,86 года. Поскольку эксцентриситет орбиты Юпитера 0.048, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 75 миллионов километров.
Юпитер и Сатурн находятся почти в точном резонансе 2:5.
Параметры планеты
Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли.
Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет солнечной системы, в 318 раз — массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 60 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли.
Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.
Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (то есть на 6,5 %).
Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере — это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности.
Юпитер выделяет в 2—3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты.
Большинство из известных на настоящее время экзопланет сопоставимы по массе и размерам с Юпитером, поэтому его масса (MJ) и радиус (RJ) широко используются в качестве удобных единиц измерения для указания их параметров.
Внутреннее строение
Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7-25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Модель внутренней структуры Юпитера: каменистое ядро, окружённое толстым слоем металлического водорода.Под жидким водородом находится слой жидкого металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера.
Учёные полагают, что Юпитер имеет твёрдое каменное ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15-30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура на границе ядра планеты — порядка 30 000 K[1], а давление — 30-100 млн атмосфер.
Измерения, сделанные как с Земли, так и зондами, позволили обнаружить, что выделяемая Юпитером энергия, в основном в виде инфракрасного излучения, приблизительно в 1,5 раза больше получаемой им от Солнца. Отсюда ясно, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при образовании планеты. В целом считается, что в юпитерианских недрах всё ещё очень жарко — около 30 000 К.[1]
Атмосфера
Анимационное изображение движения атмосферы.Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан, водяной пар, аммиак; имеются также следы органических соединений, этана, сероводорода, неона, кислорода, фосфина, серы. Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака.
Облака, находящиеся на разной высоте, имеют свой цвет. Самые высокие из них красные, чуть пониже находятся белые, ещё ниже коричневые, а в самом нижнем слое — синеватые.
Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода. Поскольку цвет может сильно варьироваться, следовательно, химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.
Температура внешнего слоя облаков — около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео», на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление — 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя — около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.
Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно.
Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.
В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния. Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра» обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку.
Большое красное пятно
Большое красное пятно — овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно — это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях.
Магнитное поле и магнитосфера
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 известно 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 Юпитера спутником ИоУ Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в 1979. Кольца окружают планету перпендикулярно экватору, находятся на высоте 55 000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Толщина колец, похоже, не превышает нескольких километров. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких фрагментов, плохо отражающих солнечные лучи, а потому они плохо различимы. 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.
Название и история изучения
В вавилонской культуре планета называлась Мулубаббар, то есть «звезда-солнце». Греки первоначально именовали его «Фаэтонт» — сияющий, блестящий, позже — Зевс. Римляне дали этой планете название в честь римского бога Юпитера.
В начале XVII века Галилео Галилей изучал Юпитер с помощью изобретённого им телескопа и открыл четыре крупнейших спутника планеты. В 1660-х годах Джованни Кассини наблюдал пятна и полосы на «поверхности» гиганта.
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).
Анимация вращения Юпитера, созданная по фотографиям с Вояджера-1.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[2], данные в объёме 33 гигабайт переданы на Землю, получены новые сведения.[3]
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[4]. Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки, и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водно-углеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара слое атмосферы температура и давление также весьма благоприятны.
Комета Шумейкеров-Леви
След от одного из обломков кометы.В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью — около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью Космического телескопа «Хаббл», инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например, полярными сияниями, чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.
Интересные факты
Пятно в районе Южного полюса Юпитера.Примечания
Ссылки
dikc.academic.ru
Юпитер (планета) — это… Что такое Юпитер (планета)?
Юпитер (планета)
У этого термина существуют и другие значения, см. Юпитер. | |
| Улучшенное изображение Юпитера на базе снимков Вояджера-1. | |
| Орбитальные характеристики | |
|---|---|
| Афелий | 816 520 800 км (5.458104 а.е.) |
| Перигелий | 740 573 600 км (4.950429 а.е.) |
| Большая полуось | 778 547 200 км (5.204267 а.е.) |
| Орбитальный эксцентриситет | 0,048775 |
| Сидерический период | 4 331,572 дней (11,86 лет) |
| Синодический период | 398,88 дней |
| Орбитальная скорость | 13,07 км/с (средн.) |
| Наклонение | 6,09° (относительно солнечного экватора) |
| Долгота восходящего узла | 100,492° |
| Аргумент перицентра | 275,66° |
| Число спутников | 63 |
| Физические характеристики | |
| Сжатие | 0,00648 |
| Экваториальный радиус | 71 492 ± 4 км |
| Полярный радиус | 66 854 ± 10 км |
| Площадь поверхности | 6,21796×1010 км² |
| Объём | 1,43128×1015 км³ |
| Масса | 1,8986×1027 кг |
| Средняя плотность | 1,326 г/см³ |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 24,79 м/с² |
| Вторая космическая скорость | 59,5 км/с |
| Скорость вращения (на экваторе) | 12,6 км/с или 45 300 км/ч |
| Период вращения | 9,925 часов |
| Наклон оси вращения | 3,13° |
| Прямое восхождение на северном полюсе | 17 ч 52 мин 14 с 268,057° |
| Склонение на северном полюсе | 64,496° |
| Альбедо | 0,343 (Бонд) 0,52 (геом.альбедо) |
Юпи́тер — пятая планета от Солнца, и крупнейшая в Солнечной системе. Юпитер вдвое массивней, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета была известна людям с глубокой древности, нашла своё отражение в мифологии и религиозных верованиях многих культур.
Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Скорее всего, в центре планеты имеется каменное ядро из более тяжёлых элементов под высоким давлением. Из-за быстрого вращения форма Юпитера — сплюснутый сфероид (он обладает значительной выпуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметный результат этого — Большое Красное Пятно, гигантский шторм, который известен с XVII века. По данным спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут. Юпитер обладает мощной магнитосферой.
Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 спутников, включая 4 больших спутника, называемые также «галилеевыми», которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году. Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия. Под поверхностью Европы обнаружен глобальный океан, а Ио известен тем, что на нём действуют самые мощные в Солнечной системе вулканы. У Юпитера имеются слабые планетарные кольца.
Юпитер исследовался восемью межпланетными станциями НАСА. Наибольшее значение имели исследования с помощью аппаратов «Пионер» и «Вояджер», и позднее «Галилео», сбросившим зонд в атмосферу планеты. Последним аппаратом, посетившим Юпитер, был зонд «Новые горизонты», направляющийся к Плутону.
Наблюдение
При наблюдениях с Земли, во время противостояния, Юпитер может достигать видимой звёздной величины в −2,94, это делает его третьим ярчайшим объектом на ночном небе после Луны и Венеры . В другое время видимая величина падает до −1,6.
При наблюдении Юпитера в 80-миллиметровый телескоп можно различить ряд деталей: темные и светлые пятна, выступы и углубления в краях полос. Телескоп с апертурой от 150 мм покажет Большое Красное Пятно и подробности в поясах Юпитера. Малое красное пятно можно заметить в телескоп от 250 мм с ПЗС-камерой. Один полный оборот планета совершает за 9 ч. 55 мин. Это вращение позволяет увидеть наблюдателю всю планету за одну ночь.
Противостояния Юпитера с 1951 г. по 2070 г.
| Год | Дата | Расстояние, а.е. |
|---|---|---|
| 1951 | 2 октября | 3,94 |
| 1963 | 8 октября | 3,95 |
| 1975 | 13 октября | 3,95 |
| 1987 | 18 октября | 3,96 |
| 1999 | 23 октября | 3,96 |
| 2010 | 21 сентября | 3,95 |
| 2022 | 26 сентября | 3,95 |
| 2034 | 1 октября | 3,95 |
| 2046 | 6 октября | 3,95 |
| 2058 | 11 октября | 3,95 |
| 2070 | 16 октября | 3,95 |
Физические характеристики
Сравнительные размеры Юпитера и ЗемлиОрбитальные характеристики
Юпитер единственная планета, у которой центр масс с Солнцем находится вне Солнца и отстоит от него примерно на 7 % солнечного радиуса. Среднее расстояние между Юпитером и Солнцем составляет 778 миллионов километров (5,2 а.е.) а период обращения составляет 11,86 года. Поскольку эксцентриситет орбиты Юпитера 0.048, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 75 миллионов километров.
Юпитер и Сатурн находятся почти в точном резонансе 2:5.
Параметры планеты
Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли.
Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет солнечной системы, в 318 раз — массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 60 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли.
Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.
Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (то есть на 6,5 %).
Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере — это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности.
Юпитер выделяет в 2—3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты.
Большинство из известных на настоящее время экзопланет сопоставимы по массе и размерам с Юпитером, поэтому его масса (MJ) и радиус (RJ) широко используются в качестве удобных единиц измерения для указания их параметров.
Внутреннее строение
Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7-25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Модель внутренней структуры Юпитера: каменистое ядро, окружённое толстым слоем металлического водорода.Под жидким водородом находится слой жидкого металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера.
Учёные полагают, что Юпитер имеет твёрдое каменное ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15-30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура на границе ядра планеты — порядка 30 000 K[1], а давление — 30-100 млн атмосфер.
Измерения, сделанные как с Земли, так и зондами, позволили обнаружить, что выделяемая Юпитером энергия, в основном в виде инфракрасного излучения, приблизительно в 1,5 раза больше получаемой им от Солнца. Отсюда ясно, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при образовании планеты. В целом считается, что в юпитерианских недрах всё ещё очень жарко — около 30 000 К.[1]
Атмосфера
Анимационное изображение движения атмосферы.Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан, водяной пар, аммиак; имеются также следы органических соединений, этана, сероводорода, неона, кислорода, фосфина, серы. Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака.
Облака, находящиеся на разной высоте, имеют свой цвет. Самые высокие из них красные, чуть пониже находятся белые, ещё ниже коричневые, а в самом нижнем слое — синеватые.
Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода. Поскольку цвет может сильно варьироваться, следовательно, химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.
Температура внешнего слоя облаков — около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео», на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление — 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя — около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.
Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно.
Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.
В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния. Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра» обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку.
Большое красное пятно
Большое красное пятно — овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно — это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях.
Магнитное поле и магнитосфера
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 известно 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 Юпитера спутником ИоУ Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в 1979. Кольца окружают планету перпендикулярно экватору, находятся на высоте 55 000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Толщина колец, похоже, не превышает нескольких километров. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких фрагментов, плохо отражающих солнечные лучи, а потому они плохо различимы. 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.
Название и история изучения
В вавилонской культуре планета называлась Мулубаббар, то есть «звезда-солнце». Греки первоначально именовали его «Фаэтонт» — сияющий, блестящий, позже — Зевс. Римляне дали этой планете название в честь римского бога Юпитера.
В начале XVII века Галилео Галилей изучал Юпитер с помощью изобретённого им телескопа и открыл четыре крупнейших спутника планеты. В 1660-х годах Джованни Кассини наблюдал пятна и полосы на «поверхности» гиганта.
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).
Анимация вращения Юпитера, созданная по фотографиям с Вояджера-1.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[2], данные в объёме 33 гигабайт переданы на Землю, получены новые сведения.[3]
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[4]. Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки, и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водно-углеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара слое атмосферы температура и давление также весьма благоприятны.
Комета Шумейкеров-Леви
След от одного из обломков кометы.В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью — около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью Космического телескопа «Хаббл», инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например, полярными сияниями, чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.
Интересные факты
Пятно в районе Южного полюса Юпитера.Примечания
Ссылки
veter.academic.ru
Юпитер (планета) — это… Что такое Юпитер (планета)?
Юпитер (планета)
У этого термина существуют и другие значения, см. Юпитер. | |
| Улучшенное изображение Юпитера на базе снимков Вояджера-1. | |
| Орбитальные характеристики | |
|---|---|
| Афелий | 816 520 800 км (5.458104 а.е.) |
| Перигелий | 740 573 600 км (4.950429 а.е.) |
| Большая полуось | 778 547 200 км (5.204267 а.е.) |
| Орбитальный эксцентриситет | 0,048775 |
| Сидерический период | 4 331,572 дней (11,86 лет) |
| Синодический период | 398,88 дней |
| Орбитальная скорость | 13,07 км/с (средн.) |
| Наклонение | 6,09° (относительно солнечного экватора) |
| Долгота восходящего узла | 100,492° |
| Аргумент перицентра | 275,66° |
| Число спутников | 63 |
| Физические характеристики | |
| Сжатие | 0,00648 |
| Экваториальный радиус | 71 492 ± 4 км |
| Полярный радиус | 66 854 ± 10 км |
| Площадь поверхности | 6,21796×1010 км² |
| Объём | 1,43128×1015 км³ |
| Масса | 1,8986×1027 кг |
| Средняя плотность | 1,326 г/см³ |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 24,79 м/с² |
| Вторая космическая скорость | 59,5 км/с |
| Скорость вращения (на экваторе) | 12,6 км/с или 45 300 км/ч |
| Период вращения | 9,925 часов |
| Наклон оси вращения | 3,13° |
| Прямое восхождение на северном полюсе | 17 ч 52 мин 14 с 268,057° |
| Склонение на северном полюсе | 64,496° |
| Альбедо | 0,343 (Бонд) 0,52 (геом.альбедо) |
Юпи́тер — пятая планета от Солнца, и крупнейшая в Солнечной системе. Юпитер вдвое массивней, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета была известна людям с глубокой древности, нашла своё отражение в мифологии и религиозных верованиях многих культур.
Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Скорее всего, в центре планеты имеется каменное ядро из более тяжёлых элементов под высоким давлением. Из-за быстрого вращения форма Юпитера — сплюснутый сфероид (он обладает значительной выпуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметный результат этого — Большое Красное Пятно, гигантский шторм, который известен с XVII века. По данным спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут. Юпитер обладает мощной магнитосферой.
Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 спутников, включая 4 больших спутника, называемые также «галилеевыми», которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году. Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия. Под поверхностью Европы обнаружен глобальный океан, а Ио известен тем, что на нём действуют самые мощные в Солнечной системе вулканы. У Юпитера имеются слабые планетарные кольца.
Юпитер исследовался восемью межпланетными станциями НАСА. Наибольшее значение имели исследования с помощью аппаратов «Пионер» и «Вояджер», и позднее «Галилео», сбросившим зонд в атмосферу планеты. Последним аппаратом, посетившим Юпитер, был зонд «Новые горизонты», направляющийся к Плутону.
Наблюдение
При наблюдениях с Земли, во время противостояния, Юпитер может достигать видимой звёздной величины в −2,94, это делает его третьим ярчайшим объектом на ночном небе после Луны и Венеры . В другое время видимая величина падает до −1,6.
При наблюдении Юпитера в 80-миллиметровый телескоп можно различить ряд деталей: темные и светлые пятна, выступы и углубления в краях полос. Телескоп с апертурой от 150 мм покажет Большое Красное Пятно и подробности в поясах Юпитера. Малое красное пятно можно заметить в телескоп от 250 мм с ПЗС-камерой. Один полный оборот планета совершает за 9 ч. 55 мин. Это вращение позволяет увидеть наблюдателю всю планету за одну ночь.
Противостояния Юпитера с 1951 г. по 2070 г.
| Год | Дата | Расстояние, а.е. |
|---|---|---|
| 1951 | 2 октября | 3,94 |
| 1963 | 8 октября | 3,95 |
| 1975 | 13 октября | 3,95 |
| 1987 | 18 октября | 3,96 |
| 1999 | 23 октября | 3,96 |
| 2010 | 21 сентября | 3,95 |
| 2022 | 26 сентября | 3,95 |
| 2034 | 1 октября | 3,95 |
| 2046 | 6 октября | 3,95 |
| 2058 | 11 октября | 3,95 |
| 2070 | 16 октября | 3,95 |
Физические характеристики
Сравнительные размеры Юпитера и ЗемлиОрбитальные характеристики
Юпитер единственная планета, у которой центр масс с Солнцем находится вне Солнца и отстоит от него примерно на 7 % солнечного радиуса. Среднее расстояние между Юпитером и Солнцем составляет 778 миллионов километров (5,2 а.е.) а период обращения составляет 11,86 года. Поскольку эксцентриситет орбиты Юпитера 0.048, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 75 миллионов километров.
Юпитер и Сатурн находятся почти в точном резонансе 2:5.
Параметры планеты
Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли.
Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет солнечной системы, в 318 раз — массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 60 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли.
Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.
Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (то есть на 6,5 %).
Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере — это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности.
Юпитер выделяет в 2—3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты.
Большинство из известных на настоящее время экзопланет сопоставимы по массе и размерам с Юпитером, поэтому его масса (MJ) и радиус (RJ) широко используются в качестве удобных единиц измерения для указания их параметров.
Внутреннее строение
Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7-25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Модель внутренней структуры Юпитера: каменистое ядро, окружённое толстым слоем металлического водорода.Под жидким водородом находится слой жидкого металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера.
Учёные полагают, что Юпитер имеет твёрдое каменное ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15-30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура на границе ядра планеты — порядка 30 000 K[1], а давление — 30-100 млн атмосфер.
Измерения, сделанные как с Земли, так и зондами, позволили обнаружить, что выделяемая Юпитером энергия, в основном в виде инфракрасного излучения, приблизительно в 1,5 раза больше получаемой им от Солнца. Отсюда ясно, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при образовании планеты. В целом считается, что в юпитерианских недрах всё ещё очень жарко — около 30 000 К.[1]
Атмосфера
Анимационное изображение движения атмосферы.Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан, водяной пар, аммиак; имеются также следы органических соединений, этана, сероводорода, неона, кислорода, фосфина, серы. Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака.
Облака, находящиеся на разной высоте, имеют свой цвет. Самые высокие из них красные, чуть пониже находятся белые, ещё ниже коричневые, а в самом нижнем слое — синеватые.
Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода. Поскольку цвет может сильно варьироваться, следовательно, химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.
Температура внешнего слоя облаков — около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео», на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление — 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя — около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.
Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно.
Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.
В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния. Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра» обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку.
Большое красное пятно
Большое красное пятно — овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно — это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях.
Магнитное поле и магнитосфера
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 известно 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 Юпитера спутником ИоУ Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в 1979. Кольца окружают планету перпендикулярно экватору, находятся на высоте 55 000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Толщина колец, похоже, не превышает нескольких километров. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких фрагментов, плохо отражающих солнечные лучи, а потому они плохо различимы. 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.
Название и история изучения
В вавилонской культуре планета называлась Мулубаббар, то есть «звезда-солнце». Греки первоначально именовали его «Фаэтонт» — сияющий, блестящий, позже — Зевс. Римляне дали этой планете название в честь римского бога Юпитера.
В начале XVII века Галилео Галилей изучал Юпитер с помощью изобретённого им телескопа и открыл четыре крупнейших спутника планеты. В 1660-х годах Джованни Кассини наблюдал пятна и полосы на «поверхности» гиганта.
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).
Анимация вращения Юпитера, созданная по фотографиям с Вояджера-1.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[2], данные в объёме 33 гигабайт переданы на Землю, получены новые сведения.[3]
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[4]. Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки, и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водно-углеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара слое атмосферы температура и давление также весьма благоприятны.
Комета Шумейкеров-Леви
След от одного из обломков кометы.В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью — около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью Космического телескопа «Хаббл», инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например, полярными сияниями, чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.
Интересные факты
Пятно в районе Южного полюса Юпитера.Примечания
Ссылки
med.academic.ru