Из чего состоит юпитер планета – Юпитер (планета) — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Содержание

Из чего состоит Юпитер — Астрономия по-русски

В еще одной статье из мини-серии о самой большой планете Солнечной системы мы расскажем о том, из чего состоит Юпитер.

Ученые пока не могут с уверенностью говорить о внутреннем строении Юпитера, однако наиболее распространненой является модель деления Юпитера на:

  • Атмосферу, которая в свою очередь делится на внешний слой, средний слой и нижний слой.
  • Слой металлического водорода
  • Каменное ядро

Рассмотрим по частям то, из чего состоит Юпитер по современным представлениям исследователей.

Атмосфера Юпитера

Атмосфера Юпитера была достаточно хорошо изучена с помощью спускаемого аппарата Галилео. Она состоит в основном из водорода и гелия: относительное количество гелия по числу молекул по отношению к водороду составляет около 0,157 (если сложить весь водород и гелий атмосферы Юпитера, то на тысячу молекул водорода приходится 157 молекул гелия), а массовая доля гелия равна примерно 23%. Примерно такое же соотношение водород-гелий имеет Солнце. Спектральный анализ и исследование атмосферы с помощью Галилео показали, что в ней также содержатся вода, метан, сероводород и аммиак. Обнаружены также следы других элементов, но их количество очень мало. Наличие воды в верхнем слое атмосферы Юпитера связывают со столкновением с ним комет, таких, как, например, комета Шумейкеров-Леви 9, которая “упала” в атмосферу гиганта 16-22 июля 1994 года.

Абсолютные значения состава атмосферы Юпитера примерно следующие:

  • Водород: 90% (округленно)
  • Гелий: 10% (округленно)
  • Вода
  • Аммиак
  • Метан
  • Сероводород
  • Аргон
  • Криптон
  • Ксенон
  • Этан
  • Ацетилен
  • Следовые количества других соединений

Мы видим поверхность Юпитера разделенной на параллельные его экватору полосы, светлые участки называются зонами, более темные — поясами. В зонах концентрация аммиака выше, из-за чего они плотнее более прозрачных поясов и поэтому видятся более светлыми. Через менее плотные пояса, наоборот, лучше видно более темные внутренние зоны планеты.

Красноватый цвет некоторых участков поверхности Юпитера можно объяснить наличием в этих слоях соединений фосфора, серы и углерода, однако это лишь предположения.

Из чего состоит Юпитер. Источник: Pearson Education

Под облаками атмосферы располагается зона жидкого водорода, которая может простираться на расстояние до 25 тыс. километров вглубь планеты.

Слой металлического водорода

Сила тяжести верхних слоев внутри планеты приводит к тому, что давление во внутренних областях планеты очень большое, дополнительно эти области нагреты до высоких температур (по разным оценкам до 36 000 °C. Все это является причиной того, что протоны и электроны водорода в этих областях существуют раздельно.

Ядро

Юпитер, вероятно, не имеет твердого ядра. Ядро Юпитера скорее всего состоит из расплавленной каменной породы и различных металлов. Ученые не могут быть на 100 процентов уверены, находится глубоко внутри планеты твердое ядро или нет, но на основе гравитационных измерений и сравнении полученных показателей с Землей, имеется больше оснований утверждать, что твердого ядра как такового нет. Результаты измерений позволяют предполагать, что ядро является подобием горячего расплавленного супа из различных элементов.

universeru.com

Строение и состав Юпитера. Удивительные факты!

Строение и состав Юпитера очень интересны и отличается от привычного нам строения планет. Юпитер относится к классу газовых планет, поэтому его строение состоит из различных газов. Он больше напоминает звезду, чем планету. В состав Юпитера в основном входят гелий и водород, как у звезд. Такому гиганту как Юпитеру просто не хватает массы, для того чтобы стать звездой, поэтому он остается самой большой планетой в Солнечной системе.

Строение и состав Юпитера

Как я уже говорил, строение Юпитера не похоже на привычное для нас строение планет земной группы. Поверхность Юпитера состоит из жидкости и только внутри этого гиганта находится твердое, железное ядро, которое, вероятно, больше нашей планеты в несколько раз. Над жидким слоем Юпитера простирается его плотная атмосфера, состоящая из водорода. Планета очень быстро вращается, что создает видимое искажение планеты в северном и южном полушарии, кажется, что планета немного сплющена. Радиус планеты в экваторе отличается от радиуса на полушариях более чем на 4000 км.

Удивительно, что планету нагревает не только Солнце, но и его внутренние процессы. По подсчетам ученых, температура атмосферы планеты должна составлять -170°C (100 К), если бы атмосфера планеты нагревалась только Солнцем, но фактически температура атмосферы равна -130°C (140 К). Это говорит о том, что Юпитер нагревается благодаря не только Солнцу, 

но и процессам, проходящим внутри самой планеты.

Знания о строении Юпитера относятся к чистой теории. Еще ни одному аппарату не удавалось опуститься глубоко в центр планеты, чтобы узнать его точное строение.. Космический аппарат, посланный с земли с миссией установления строения планеты, был разрушен силой тяжести Юпитера. Аппарату удалось погрузиться в атмосферу планеты лишь на 150 км., затем аппарат был просто уничтожен силой тяжести Юпитера. Все что аппарату удалось послать на Землю, это состав атмосферы планеты и информацию о чудовищных ветрах в атмосфере планеты.

Ученым пока не удалось узнать о внутреннем строении Юпитера, и, вероятно, им этого еще долго не удастся сделать. Все, что сейчас ученые могут наблюдать на планете – только его сплошную атмосферу, в которой господствует хаос.

on-space.ru

Юпитер (планета) — это… Что такое Юпитер (планета)?

Юпитер (планета)

У этого термина существуют и другие значения, см. Юпитер.
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 Земли

Орбитальные 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 в искусственных 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 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 Ио

У 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

dic.academic.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:

  1. Главное. Ширина: 6 500 км. Радиус: от 122 500 до 129 000 км. Толщина: от 30 до 300 км.
  2. 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.
  3. 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

Состав Юпитера | Астрономия, астрология, сонник

Солнечная система > Система ЮпитерЮпитер > Состав Юпитера

Состав Юпитера весьма интересен. Юпитер преимущественно состоит из водорода и гелия и он скорее похож на крошечную звезду. Но, несмотря на то, что Юпитер – это самая большая планета в Солнечной системе, газовому гиганту просто не хватает массы, чтобы стать звездой.

Поверхность Юпитера

Структура Юпитера

Когда ученые называют Юпитер газовым гигантом, они не преувеличивают. Если бы вы спрыгнули с парашютом на Юпитере, то вы бы никогда не нашли место для посадки. Атмосфера Юпитера состоит на  90 процентов из водорода. Остальные 10 процентов состава почти полностью состоят из гелия, хотя имеются небольшие следы других газов.

Эти куча газов накладываются друг на друга, образуя слои, которые проходят вниз. Поскольку не существует твердой поверхности, поверхностью Юпитера называется точка, где атмосферное давление равно земному. Попытка стоять на этой поверхности будет невозможна, так как это просто один из слоев газа. Космические корабли и астронавты будут просто погружаться в болото. Зонды и космические корабли будут продолжать путешествовать к центру планеты, проходя через более густые облака, пока не достигнут ядра.

Ядро Юпитера

Узнать что-то точнее о составе ядра Юпитера проблематично. Ученые считают, что плотный центральный сердечник может быть окружен слоем металлического водорода, а с внешней стороны молекулярным водородом.

Ученые не уверены, что ядро Юпитера действительно твердое. Хотя некоторые предполагают, что ядро представляет собой шарик расплавленного горячего железа, другие исследования показывают, что это может быть твердая порода от 14 до 18 раз больше массы Земли. Температура в центре, по оценкам, составляет около 35 000 градусов по Цельсию (63 000 градусов по Фаренгейту).

Дискуссии о ядре Юпитера даже не начинались до конца 1990-х годов, когда гравитационные измерения показали наличии в центре газового гиганта ядра с массой от 12 до 45 раз больше массы Земли.

Не совсем звезда

Сравнительные размеры Солнца, коричневого карлика TUA 5В и Юпитера

Как и Солнце, Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Но в отличие от Солнца, он испытывает недостаток в необходимом количестве, чтобы начать синтез, процесс, который питает звезды. Юпитеру необходимо стать от 75 до 80 раз более массивным, чем он является в настоящее время, чтобы считаться звездой. Если все планеты в Солнечной системе сформировались бы  как часть газового гиганта, то они бы  по-прежнему не имели  достаточную массу. Тем не менее, Юпитер в два с половиной раза больше, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые.


Положение и движение Юпитера

Строение Юпитера

Поверхность Юпитера

o-kosmose.net

Планета Юпитер — объяснение для детей

Астрономия для детей > Солнечная система > Планета Юпитер

Описание планеты Юпитер для детей: интересные факты с фото и картинками, самая большая планета в Солнечной системе, из чего состоит, спутники, кольца, жизнь.

Самым маленьким родители или учителя в школе должны объяснить, что Юпитер – самая большая планета в нашей Солнечной системе и пятая по счету от Солнца. Именно поэтому его имя дано в честь короля всех богов римского пантеона. Следуя той же традиции, греки называли его по наименованию своего верховного божества – Зевса.

Можно смело заявить, что 1610 год стал прорывным в познании структуры Вселенной и нашего места в ней. Именно тогда Галилею удалось отыскать 4 крупных спутника Юпитера: Ио, Европу, Ганимед и Каллисто. Теперь их причисляют к группе галилейских лун. Это было впервые, когда у кого-то получилось найти тела, которые вращались вокруг другого объекта (наша Земля – исключение). Это подтверждало убежденность Коперника в том, что мы не представляем собою вселенский центр (Земля не находится в центре Солнечной системы).

Здесь вы получите полное описание Юпитера и самые интересные факты с фото, рисунками и сравнением с Землей. Школьники и дети всех возрастов должны понимать, что в пределах Солнечной системы не найти планеты больше Юпитера. Конечно, есть крупные Сатурн и Уран, но они уступают по размерам. Важно не забывать, что это газовый гигант, который часто называют неудавшейся (или почти) звездой, поэтому сравнение касается и Солнца.

Физические характеристики Юпитера — объяснение для детей

Важно объяснить детям насколько массивен Юпитер. Если объединить все планеты Солнечной системы в один гигантский шар, то Юпитер окажется все равно в целых два раза больше его. Интересно, что, стань он в 80 раз больше, то фактически перешел бы в «звездный отряд». С Солнцем его роднит похожая атмосфера (водород и гелий). Так как кроме 4 спутников вокруг него вращается еще и огромное количество маленьких, то он напоминает Солнечную систему в миниатюре. Чтобы дополнить объяснение для детей, стоит отметить, что в его пределах можно было бы расположить примерно 1300 планет типа Земля.

Темные пояса и светлые зоны, формирующиеся сильными восточно-западными ветрами в верхней атмосфере (скорость – 640 км/ч), – это месторасположение полюсов. Белые облака созданы из кристаллов замерзшего аммиака, а более темные – из других химических веществ и расположены в поясах. На глубоких наблюдаемых уровнях находятся синие облака. Все они не статичны и периодически меняются. Иногда с небес льется алмазный дождь.

Фото Юпитер, запечатленный 20 сентября 2010 года. В этот момент он впервые с 1963 года подошел на максимально близкое расстояние к Земле.

Планета отличается своим магнитным полем, которое почти в 20000 раз превышает земное. В его ловушку попадают электрически заряженные частицы в интенсивном поясе электронов и прочие элементы. Они регулярно воздействуют на луны и кольца планеты. Причем уровень такого излучения превышает смертоносный луч для человека в 1000 раз. Из-за этого планета опасна даже для сильно экранированных космических кораблей, среди которых и зонд НАСА Галилео. Магнитосфера Юпитера раздувается в противоположную сторону от Солнца на 1-3 миллионов километров и становится зауженной в хвосте, который способен тянуться на 1 миллиард км позади планеты.

У него также самая большая скорость вращения. Один оборот вокруг оси – чуть больше 10 часов. Из-за этого планета сплющивается на полюсах и расширяется в экваторе на 7%.

На Земле можно уловить радиоволны Юпитера, отличающиеся большой мощностью. Они делятся на два вида: сильные всплески (когда Ио или другая большая луна проходят через некие области магнитного поля) и постоянное излучение от поверхности и частиц высоких энергий в радиационных поясах. Эти волны помогают ученым исследовать лунные океаны.

Больше всего внимания привлекает Большое Красное Пятно. Это масштабный шторм, не прекращающийся уже более трех веков. Дети удивятся, но оно по своему размаху превышает объем земного диаметра в три раза, а его край вращается вокруг центра против часовой стрелки (360 км/ч). Цвет бури изменяется от кирпично-красного до легкого коричневого. Так может происходить из-за наличия небольших серных и фосфорных скоплений в кристаллах аммиака в облаках планеты. Пятно растет и уменьшается, а иногда кажется, будто полностью исчезает.

Состав и структура Юпитера — объяснение для детей

  • Состав атмосферы (по объему): молекулярный водород (89.8%), гелий (10.2%), небольшое количество аммиака, этана, метана, дегидрида водорода, воды, аэрозолей гидросульфида аммония, ледяных аэрозолей аммиака, аэрозолей водяного льда.
  • Магнитное поле: почти в 20000 раз сильнее земного.
  • Химический состав: плотное ядро (состав не определен), окруженное богатым нам гелий шаром жидкого металлического водорода, который обернут в атмосферу из молекулярного водорода.
  • Внутренняя структура: ядро примерно в 10 больше земной массы, окруженное шаром металлического водорода в жидком состоянии (80-90% от диаметра планеты). Все это расположено в атмосфере, состоящей из газообразного и жидкого водорода.

Орбита и вращение Юпитера — объяснение для детей

  • Средняя удаленность от Солнца: 778 412 020 км (в 5,203 раза больше земной).
  • Перигелий (самая близкая дистанция к Солнцу): 740 742 600 км (в 5,036 раза больше земной).
  • Афелий (наибольшая отдаленность от Солнца): 816 081 400 км (в 5.366 раз больше земной).

Спутники Юпитера — объяснение для детей

Родители должны объяснить детям, что у Юпитера есть целых 67 спутников, названных в честь многих возлюбленных римских богов. Ранее упоминалось о самых главных – галилейских лунах (4 спутника Юпитера, найденные Галилео Галилеем).

Ганимед – самый большой спутник в Солнечной системе. Дети удивятся, но по своим размерам он даже обходит Меркурий и Плутон. Это также единственная луна (из известных), у которой есть свое магнитное поле. Между слоями льда скрывается как минимум один океан.

Юпитер и его вулканический спутник Ио

Ио – спутник с самыми активными вулканами. Из-за выбрасываемой серы, луна выглядит желто-оранжевой. Так как она вращается вокруг планеты, то гравитация Юпитера создает приливы на твердой поверхности, поднимая их на 100 метров. Этого тепла достаточно, чтобы задействовать вулканы.

Замороженная кора Европы представляет собою водяной лед и может скрывать жидкий океан. Причем, если это так, то воды там будет вдвое больше, чем на Земле. Такие же ледяные океаны могут прятаться под ледяными корками Каллисто и Ганимеда. Некоторые из них проявляются в виде новых пятен на южном полюсе. Потенциальная жизнь заставляет НАСА добиваться финансирования для новых миссий.

Каллисто (из четверки) меньше всех отображает свет. Поэтому кажется, что поверхность луны – бесцветная и черная каменная порода.

Кольца Юпитера — объяснение для детей

Для Вояджера-1 было огромной неожиданностью отыскать три кольца вокруг планетного экватора Юпитера в 1979 году. Каждый из них был слабее колец Сатурна.

Главное кольцо сплюснутое и занимает 30 км в толщину и 6400 км в ширину.

Внутреннее кольцо напоминает облако и называется ореолом. Его толщина достигает 20000 км. Гало занимает полпути от главного кольца до вершины облака и расширяется, сливаясь с магнитным полем. Основное кольцо и гало представлены темными частицами.

Третье – прозрачное кольцо. Оно состоит из трех колец микроскопических обломков трех лун Юпитера: Тебе, Амальтеи и Адрастеи. Частицы пыли достигают диаметра менее 10 микрон и тянутся к внешнему краю (129 000 км) от центра и внутрь (30 000 км).

Наблюдаемая в кольцах Юпитера и Сатурна рябь может намекать на кометные или астероидные удары.

Исследования и миссии Юпитера — объяснение для детей

Знаете ли вы?

К Юпитеру направлялось 7 миссий (Пионер 10 и 11, Вояджер 1 и 2, Улисс, Кассини и Новые Горизонты), а Галилео НАСА фактически вращался на орбите.

Пионер 10 продемонстрировал опасность радиационного пояса, а Пионер 11 дал данные о Большом Красном Пятне и снял крупным планом полярную область. Вояджер 1 и 2 помогли создать первые подробные карты галилейских спутников, отыскать кольца, серные вулканы на Ио и молнии в облаках планеты. Улисс показал, что солнечный ветер влияет гораздо сильнее на магнитосферу планеты, чем думали раньше. Новые горизонты делал крупномасштабные фотографии Юпитера и его крупнейших спутников.

В 1995 году Галилей отправил зонд к планете, совершая первые измерения атмосферы (количество воды и прочих химических веществ). Когда закончилось топливо, аппарат специально разбился об атмосферу, чтобы не заразить Европу земными микробами.

В 2016 году к Юпитеру прилетел аппарат Юнона, чтобы изучить полярную орбиту. Данные до сих пор обрабатываются учеными. Нет ничего удивительного, что все эти исследования предоставили полноценное описание планеты, на основе чего создали карту Юпитера (подвижные зоны и пояса).

Гравитационное влияние планеты на Солнечную систему — объяснение для детей

Важно объяснить детям, что это самое массивное тело в нашей системе, поэтому его сила тяжести помогла нам сформироваться. Отчеты говорят, что он вытолкнул Нептун и Уран, а вместе с Сатурном забросил обломки к внутренним планетам, дав возможность им сформироваться. Кроме того, он заслоняет Землю от астероидов и предотвращает потенциально смертоносные удары.

Полярные сияния на Юпитере

Сейчас гравитационное поле уберегает нас от троянских астероидов: Агамемнон, Ахилл и Гектор – имена были взяты из «Илиады» Гомера.

Шансы на жизнь на Юпитере — объяснение для детей

Если кому-то удастся нырнуть в атмосферу, то вы заметите, как она становится теплее с каждой глубиной, достигая комнатной температуры (21°C) на высоте, где атмосферное давление превышает земное в 10 раз. Ученые считают, что возможная жизнь может быть именно на этом уровне. Но доказательств пока нет. Однако все еще есть надежды на спутники Юпитера.

Надеемся, что вам понравился рассказ о Юпитере — самой большой планете Солнечной системы и газовом гиганте. На сайте можно найти 3D-модель системы и планеты, чтобы ближе познакомиться с особенностями ее поверхности. Детям будет интересно рассмотреть подобный визуальный формат. Также есть множество фото и видео от космических аппаратов или художественных картинок. Если есть желание, то воспользуйтесь онлайн телескопом в режиме реального времени, чтобы поискать Юпитер самостоятельно в небе совершенно бесплатно. Вас ждет еще множество интересных фактов, поэтому никогда не отказывайтесь от собственных исследований.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:


v-kosmose.com

Юпитер (планета) — Традиция

У этого термина существуют и другие значения, см. Юпитер.
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%
Сравнительные размеры Земли и Юпитера Полярные сияния на полюсах Юпитера — мощнейшие в Солнечной системе (снимок КА «Новые горизонты»


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[править]

Параметры планеты[править]

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[править]

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[править]

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 приводят 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[править]

Полярные сияния на полюсе Юпитера Внутреннее строение планеты Юпитер по современным представлениям

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[править]

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.

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. 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[править]

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. 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[править]

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 около Юпитера пролетели «Вояджеры» (на расстоянии 207 тыс. км и 570 тыс. км). Аппараты передали большое количество подробных снимков планеты и её спутников, а также много других ценных данных (в частности, были обнаружены кольца Юпитера). В 1992 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 по 2003 на орбите Юпитера находился «Галилео». С помощью этой миссии было получено множество новых данных. В частности, спускаемый аппарат впервые изучил атмосферу газовой планеты изнутри. В 2000 мимо Юпитера пролетел «Кассини». Он сделал ряд снимков планеты с рекордным 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 по пути к Плутону в окрестностях Юпитера совершил гравитационный манёвр аппарат «Новые горизонты». На 2010 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[править]

В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным в виду низкой концентрации воды в атмосфере и отсутствия твёрдой поверхности. В 1970-х годах Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака [1]. 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[править]

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.

Ссылки и источники[править]

traditio.wiki

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *