Юпитер

4.6.2. Красное пятно и горячее ядро window.top.document.title = «4.6.2. Красное пятно и горячее ядро»;

Рисунок 4.6.2.1.Внутреннее строение Юпитера

По современным представлениям, планеты и Солнце образовались из общего газопылевого облака. На долю Юпитера пришлось 2/3 массы от всей массы планет Солнечной системы, но этого не хватило для того, чтобы в центре Юпитера начались термоядерные реакции: планета в 80 раз легче самой маленькой звезды главной последовательности. Однако Юпитер обладает собственным источником тепла, связанным с радиоактивным распадом вещества и энергией, высвобождающейся в результате сжатия. Если бы он нагревался только Солнцем, температура верхних слоев была бы равной 100 К, измерения же дают 140 К. В тепловом режиме Юпитера большую роль играют потоки внутренней энергии из центра планеты. Планета излучает больше энергии, чем получает от Солнца.

Атмосфера Юпитера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Ее протяженность 6 тысяч километров. Оранжевый цвет атмосфере придают соединения фосфора или серы. Для людей она губительна, так как содержит ядовитый аммиак и ацетилен.

Рисунок 4.6.2.2.Химический состав атмосферы

Рисунок 4.6.2.3.Строение атмосферы

Самое знаменитое образование на Юпитере, которое наблюдают уже 300 лет (оно было открыто в 1664 году Робертом Гуком), – Большое Красное Пятно. По-видимому, это долгоживущий атмосферный вихрь размером 15?25 тыс. км в атмосфере Юпитера. В атмосфере Юпитера обнаружено также белое пятно размером более 10 тысяч км.

Рисунок 4.6.2.4.Большое Красное Пятно – гигантский вихрь в атмосфере Юпитера. Рядом для сравнения показана Земля

Рисунок 4.6.2.5.Коричневый овал в северном полушарии превосходит по размерам Землю

Полагают, что Юпитер имеет три слоя облаков в своей атмосфере. Наверху – облака из оледеневшего аммиака; под ним – кристаллы сероводорода аммония и метана, а в самом низком слое – водяной лед и, возможно, жидкая вода. Кроме того, Юпитер имеет водородную и гелиевую короны.

Рисунок 4.6.2.6.Полосы в атмосфере

Атмосферы Юпитера и других газовых планет характерны ветрами больших скоростей, дующих в пределах широких полос, параллельных экватору планеты, причем в смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп и находятся в постоянном движении. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км/ч. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют в более низких ее слоях, вплоть до тысячи километров от внешних облаков. Отсюда сделан вывод, что они управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот.

Рисунок 4.6.2.7.Падение кометы Шумейкеров–Леви вызвало многокилометровые цунами в атмосфере. Инфракрасная съемка

Атмосфера Юпитера создает гигантское давление, увеличивающееся при приближении к центру планеты. Газы в атмосфере, при таких экстремальных условиях, находятся в необычных состояниях. Например, ученые имеют основания считать, что достаточно глубоко водород, будучи под колоссальным давлением атмосферы, находится в жидкой металлической фазе. Это – не океан и не атмосфера; этот слой водорода должен иметь особенности, которые не укладываются в наше понимание химии. Вместо простого поведения газообразного водорода, жидкий металлический водород – необычная субстанция, способная проводить электрический ток. Некоторые ученые предполагают, что под этим слоем нет твердой массы, в центре Юпитера большая температура и давление сжимают небольшое ядро диаметром 25 000 км, находящееся в металло-силикатном состоянии. Температура в центре Юпитера – 23 000 К.

Магнитное поле Юпитера огромно, даже в пропорции с величиной самой планеты – оно простирается на 650 миллионов километров (за орбиту Сатурна!). Если магнитосфера его была бы видима, она бы с Земли имела угловой размер, равный размеру Луны. Магнитное поле Юпитера значительно более сильное, чем земное, но в направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше. Форма магнитосферы Юпитера, как и других планет, далека от сферической. На расстоянии 177 тысяч км от планеты зарегистрирована зона наиболее интенсивной радиации, в 10 тысяч раз большей, чем в радиационных поясах Земли. Возможно, генерация мощного магнитного поля Юпитера связана с быстрым вращением центральных областей планеты, содержащих металлический водород и проводящих ток.

Рисунок 4.6.2.8.Магнитосфера Юпитера

Рисунок 4.6.2.9.Потоки заряженных частиц вызывают полярное сияние в атмосфере

Комета Шумейкеров-Леви

Файл:Jupitersatelliteimpact.jpg

След от одного из обломков кометы

В июле 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 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.

Магнитное поле Юпитера

Магнитное поле Юпитера настолько огромно, что выходит даже за орбиту Сатурна и составляет около 650 000 000 км. Оно превышает земное почти в 12 раз, а наклон магнитной оси, составляет 11° относительно оси вращения.

Металлический водород, присутствующий в недрах планеты и объясняет наличие столь мощного магнитного поля. Он является отличным проводником и, вращаясь с огромной скоростью, образует магнитные поля. На Юпитере, как и на Земле, тоже имеются 2 магнитных инвертированных полюса. Но стрелка компаса на газообразном гиганте всегда показывает на юг.

Вокруг Юпитера, как и вокруг большинства планет Солнечной системы, существует магнитосфера — область, в которой поведение заряженных частиц, плазмы, определяется магнитным полем. Для Юпитера источниками таких частиц являются солнечный ветер и его спутник Ио.

Радиационные пояса

Юпитер обладает мощными радиационными поясами. При сближении с Юпитером «Галилео» получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для человека.

Радиоизлучение обладает огромной энергией. Поток электронов в радиационных поясах Юпитера может представлять серьёзную опасность для космических аппаратов ввиду большого риска повреждения аппаратуры радиацией. Вообще, радиоизлучение Юпитера не является строго однородным и постоянным — как по времени, так и по частоте.

Юпитер окружён ионосферой протяжённостью 3000 км.

Полярные сияния

На Юпитере образуются яркие устойчивые сияния вокруг обоих полюсов. В отличие от таких же на Земле, которые появляются в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния Юпитера являются постоянными, хотя их интенсивность меняется изо дня в день.

Размеры и положение полярных сияний также зависит от вращения многочисленных спутников Юпитера.

Большое рентгеновское пятно

Орбитальным телескопом «Чандра» в декабре 2000 года на полюсах Юпитера обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения, названный Большим рентгеновским пятном. Главным образом оно получило распространение на северном полюсе планеты.

Причины этого излучения пока представляют загадку

Интересные факты о Юпитере

Юпитер примечателен не только своими размерами. Вот некоторые его интересные особенности.

1. По своей яркости на земном ночном небе это светило уступает только Луне и Венере.
2. Если бы на момент формирования масса Юпитера была бы в 80 раз больше, в Солнечной системе была бы вторая звезда – коричневый карлик.
3. Юпитер имеет настолько мощное гравитационное поле, что защищает им Землю от падения астероидов.
4. В атмосфере гиганта находятся кристаллы аммиака и серы.
5. Большое Пятно – это гигантский шторм, который длится 350 лет. В нем свободно могут поместиться три таких планеты, как Земля.
6. Кольца Юпитера очень тонкие – от 2 до 12,5 тыс. км.
7. Существуют спутники, которые обращаются ретроградно. Все они заканчиваются на «е»: Карме, Синопе, Пасифе и проч.
8. Юпитер излучает мощнейшие радиоволны, которые можно уловить обычными коротковолновыми антеннами. Они имеют необычное звучание.
9. Человек на поверхности Юпитера будет весить в 2,4 раза больше. Например, 70-килограммовый мужчина весил бы 168 кг. Подниматься вверх по ступенькам ему было бы тяжело.

Юпитер – крупнейшая планета Солнечной системы

Он известен человечеству с древних времен и привлекает внимание наблюдателей своей яркостью на ночном небе. Исследования этого небесного тела не прекращаются

Возможно, в скором будущем нам будут известны многие его тайны.

В гостях на Юпитере

Юпитер является одним из самых ярких объектов ночного неба. Галилео Галилей был первым, кто наблюдал его в телескоп в 1610 году, и первым, кто документально засвидетельствовал наличие у планеты спутников. Множество космических аппаратов пролетало мимо Юпитера на пути следования к заданным целям. Автоматическая межпланетная станция «Вояджер» в 1979 году обнаружила, что Юпитер, как и остальные планеты-гиганты, обладает системой колец. В случае Юпитера это три слабых кольца, источником которых предположительно является пыль, выброшенная ближайшими к ним спутниками гиганта.

Главной юпитерианской миссией является «Галилей», запущенный в 1989 году и вышедший на орбиту планеты в 1995 году. В том же 1995 году он сбросил спускаемый зонд в атмосферу гиганта. Этот зонд собирал и передавал данные около часа до того момента, как был раздавлен давлением атмосферы на глубине 153 км. За семь с лишним лет работы на орбите «Галилео» собрал большое количество информации о Юпитере и его естественных спутниках. В 2003 году космический аппарат был послан в атмосферу Юпитера со скоростью около 50 км/с и расплавился в ее верхних слоях. Цель данного шага была в том, чтобы избежать возможности занесения микроорганизмов с Земли на спутники Юпитера, в первую очередь Европы, на которой, как мы увидим позже, ученые предполагают обнаружить жизнь.

В августе 2011 года НАСА запустило к Юпитеру автоматическую межпланетную станцию «Джуно» (англ. Juno, Jupiter Polar Orbiter). Выход аппарата на полярную орбиту состоялся в июле 2016 года. Целью миссии является изучение гравитационного и магнитного полей планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твердого ядра. Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты, определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров, которые могут достигать на Юпитере скорости в 618 км/ч. Завершить работу спутника в июле 2021 года планируется путем сведения его с орбиты в атмосферу Юпитера и дальнейшего уничтожения. Цель та же, что у его предшественника «Галилея»: защитить спутники Юпитера от возможного загрязнения земными микроорганизмами.

Строение планеты

Современные технологии еще не позволяют ученым точно определить химический состав планеты, но все же верхние слои атмосферы Юпитера изучены с высокой точностью. Изучение атмосферы стало возможным только за счет спуска космического аппарата под названием «Галилео», он вошел в атмосферу планеты в декабре 1995 года. Это позволило точно говорить, что атмосфера состоит из гелия и водорода, кроме этих элементов, был обнаружен метан, аммиак, вода, фосфин и сероводород. Предполагается, что более глубокий шар атмосферы, а именно тропосфера, состоит из серы, углерода, азота и кислорода.

Также присутствуют инертные газы, такие как ксенон, аргон и криптон, причем их концентрация больше чем на Солнце. Возможность существования воды, диоксида и моноксидуглеродов возможна в верхних слоях атмосферы планеты за счет столкновения с кометами, как пример приводят комету Шумейкеров-Леви 9.

Красноватый цвет планеты объясняется присутствием соединений красного фосфора, углерода и серы или даже за счет органики, которая зародилась при воздействии электрических разрядов. Нужно отметить, что цвет атмосферы неоднороден, это говорит о том, что разные участки состоят из разных химических компонентов.

Структура Юпитера

Принято считать, что внутренняя структура планеты под облаками состоит со слоя гелия и водорода толщиной в 21 тысячу километров. Здесь вещество имеет плавный переход в своей структуре от газообразного состояния до жидкого, после чего идет слой с металлическим водородом мощностью в 50 тысяч километров. Средняя часть планеты занята твердым ядром с радиусом в 10 тысяч километров.

Наиболее признанная модель строения Юпитера:

1. Атмосфера:
2. Внешний водородный слой.

• Средний слой представлен гелием (10%) и водородом (90%).

• Нижняя часть состоит из смеси гелия, водорода, аммония и воды. Этот слой подразделяют еще на три:

  • Верхний – аммиак в твердой форме, который имеет температуру в −145 °C с давлением в 1 атм.
  • Посередине находится гидросульфат аммония в кристаллизованном состоянии.
  • Нижнюю позицию занимает  вода в твердом состоянии и возможно даже в жидком. Температура составляет порядка 130 °C, а давление 1 атм.

1. Слой, состоящий из водорода в металлическом состоянии. Температуры могут меняться от 6,3 тысяч до 21 тысячи кельвинов. При этом давление так же изменчиво – от 200 и до 4 тысяч Гпа.
2. Каменное ядро.

Создание данной модели стало возможным за счет анализа наблюдений и проведенных исследований с учетом законов экстраполяции и термодинамики. Нужно отметить, что данная структура строения не имеет четких границ и переходов между соседними слоями, а это в свою очередь говорит о том, что каждый слой полностью локализован, и исследовать их можно отдельно.

Атмосфера Юпитера

Температурные показатели роста по всей планете не монотонны. В атмосфере Юпитера, так же как и в атмосфере Земли, можно выделить несколько слоев. Верхние слои атмосферы обладают самыми высокими показателями температуры, а двигаясь к поверхности планеты, данные показатели значительно снижаются, но в свою очередь растет давление.

Термосфера планеты теряет большую часть тепла самой планеты, также здесь формируется так называемое полярное сияние. Верхней границей термосферы принято считать отметку давления в 1 нбар. При изучении были получены данные по температуре в этом слое, она достигает показателя в 1000 К. Ученым еще не удалось объяснить, почему здесь такая высокая температура.

Данные с аппарата «Галилео» показали, что температура верхних облаков составляет −107 °C при давлении в 1 атмосферу, а при спуске на глубину в 146 километров температура возрастает до показателя в +153 °C и давление в 22 атмосферы.

Будущее Юпитера и его спутников

Всем известно, что в итоге Солнце, как и другая звезда, исчерпает весь запас термоядерного топлива, при этом его светимость будет увеличиваться на 11% каждый миллиард лет. За счет этого привычная обитаемая зона значительно сместится за пределы орбиты нашей планеты вплоть до достижения поверхности Юпитера. Это позволит на спутниках Юпитера растопить всю воду, что позволит положить начало зарождения живых организмов на планете. Известно, что через 7,5 млрд лет Солнце как звезда превратится в красного гиганта, за счет этого Юпитер обретет новый статус и станет горячим Юпитером. При этом температура поверхности планеты будет составлять порядка 1000 К, а это приведет к свечению планеты. В этом случае спутники будут выглядеть как безжизненные пустыни.

Интересные факты о Юпитере

Ещё некоторые наиболее любопытные факты:

• газовый гигант – третий по яркости объект на ночном небе. То, что его можно увидеть без телескопа, обычно является новостью не только для детей, но и для многих взрослых,
• подобно своему соседу, Юпитер также имеет кольца, но они не такие заметные,
• из-за высокой скорости вращения экватор планеты слегка выпуклый,
• если бы масса Юпитера была в 80 раз больше нынешней, он мог бы превратиться в звезду,
• диаметр самого большого урагана в форме красного пятна превышает диаметр Земли,
• под газовыми облаками скрывается океан жидкого водорода.

Юпитер атакован

Одно из наиболее зрелищных событий в истории астрономии случилось в июле 1994 года. В 1992 году комета Шумейкеров Леви, названная, как это принято в астрономии, в честь своих первооткрывателей (открытие произошло 24 марта 1993 года), приблизилась к Юпитеру настолько, что ее ядро было разорвано на части мощным гравитационным воздействием гиганта. При следующем сближении с Юпитером в 1994 году рой кометных обломков врезался в атмосферу планеты с огромной скоростью около 64 км/с. Эта грандиозная космическая катастрофа, за которой следили и с Земли, и с космических спутников, стала первым наблюдавшимся случаем столкновения небесных тел Солнечной системы. Астрономы тщательно готовились к наблюдениям столкновения обломков кометы с атмосферой планеты-гиганта. У них была надежда на то, что удар «взобьет» внешние газовые слои Юпитера и позволит наблюдателям заглянуть под них и увидеть, что же скрывается под внешним облачным «одеялом» царя планет.

Падение фрагментов происходило с 16 по 22 июля и вызвало мощные возмущения облачного покрова. Точки падения фрагментов находились в южном полушарии Юпитера на противоположной по отношению к Земле стороне планеты, поэтому сами моменты падения в реальном времени фиксировались только аппаратом «Галилео», удаленном от Юпитера на расстояние 1,6 а. е. Земляне же исследовали сгенерированные обломками возмущения в атмосфере планеты уже после того, как Юпитер совершил оборот вокруг своей оси.

Самые большие космические тела

Самая большая планета

Самая большая планета во Вселенной – это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.

Сама планета TrES-4 – шар, который состоит преимущественно из водорода. Ее размеры в 20 раз превосходят размеры Земли. Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.

Самая огромная звезда

На сегодняшний день самой большой звездой является UY Щита в созвездии Щита на расстоянии около 9500 световых лет от нас. Это одна из самых ярких звезд — она ярче нашего Солнца в 340 тысяч раз. Ее диаметр 2,4 млрд. км., что в 1700 раз больше нашего светила, при весе всего лишь в 30 раз превышающем массу солнца. Жаль что она постоянно теряем массу, ее еще называют самой быстро сгораемой звездой.

Возможно, поэтому некоторые ученые считают самой большой звездой NML Лебедя, а третьи — VY Большого пса.

Самая большая черная дыра

Черные дыры не измеряются в километрах, ключевым показателем является их масса. Самая гигантская черная дыра находится в галактике NGC 1277, которая не является самой крупной. Тем не менее дыра в галактике NGC 1277 имеет 17 млрд солнечных масс, что составляет 17% общей массы галактики. Для сравнения черная дыра нашего Млечного пути имеет массу 0,1% от общей массы галактики.

Крупнейшая галактика

Мега-монстром среди известных в наше время галактик является IC1101. Расстояние до Земли около 1 млрд. световых лет. Ее диаметр около 6 млн световых лет и вмещает около 100 трлн. звезд, для сравнения диаметр Млечного пути 100 тыс. световых лет. По сравнению с Млечным путем IC 1101 более чем в 50 раз крупнее и в 2000 раз массивнее.

Самая большая клякса Лайман-альфа (Lyman-α blob — LAB)

Кляксы (капли, облака) Лайман-альфа представляют собой аморфные тела напоминающие по форме амеб или медуз, состоящие из огромной концентрации водорода. Эти кляксы являются начальной и очень короткой стадией зарождения новой галактики. Самая громадная из них LAB-1 имеет ширину более 200 млн. световых лет и находится в созвездии Водолея.

На фото слева LAB-1 зафиксирована приборами, справа — предположение, как она может выглядеть вблизи.

Радиогалактики

Радиогалактика — тип галактик, которые обладают намного большим радиоизлучением по сравнению с остальными галактиками.

Крупнейшая пустота

Галактики, как правило, расположены в кластерах (скоплениях), которые имеют гравитационную связь и расширяются вместе с пространством и временем.

Что же находится в тех местах, где нет расположения галактик? Ничего! Области Вселенной, в которой есть только «ничто» и является пустотой. Самая огромная из них — пустота Волопаса.

Она расположена в непосредственной близости от созвездия Волопаса и имеет диаметр около 250 млн. световых лет. Расстояние до Земли приблизительно 1 млрд. световых лет

Гигантский кластер

Крупнейшим сверхскоплением галактик является Шепли суперкластер. Шепли расположен в созвездии Центавра и выглядит как яркое уплотнение в распределении галактик. Это самый большой массив объектов, связанных между собой гравитацией. Его длина 650 млн. световых лет.

Самая большая группа квазаров

Самой большой группой квазаров (квазар — яркая, энергичная галактика) является Огромный-LQG, также называемый U1.27. Эта структура состоит из 73 квазаров и имеет диаметр 4 млрд. световых лет.

Однако на первенство также претендует Великая GRB стена, которая имеет диаметр 10 млрд. световых лет, — количество квазаров неизвестно.

Наличие таких больших групп квазаров во Вселенной противоречит Космологическому принципу Эйнштейна, поэтому их исследования для ученых вдвойне интереснее.

Космическая Паутина

Если на счет других объектов Вселенной у астрономов возникают споры, то в этом случае почти все из них единодушны во мнении, что самым большим предметом во Вселенной является Космическая Паутина.

Бесконечные скопления галактик, окруженные черной материей формируют «узлы» и при помощи газов — «нити», что внешне очень напоминают трехмерную паутину.

Ученые считают, что космическая паутина опутывает всю Вселенную и соединяет между собой все объекты в космосе.

Сила тяжести

Чтобы определить ускорение силы тяжести на поверхности Юпитера, можно воспользоваться округленными значениями: величина гиганта соответствует 317 земным массам, а радиус – 11 радиусам Земли.

Значение рассчитывается по формуле:

g = G* M/r2.

Где:

• G – это общая гравитационная постоянная (ГП);
• M – масса интересующего нас небесного тела;
• r – радиус объекта.

Ускорение силы тяжести на Юпитере равно 23,95 м/с, а сила притяжения превосходит земной показатель в 2,4 раза. Гравитация Юпитера в районе экватора меньше чем на полюсах, потому, что из-за сжатия полярный радиус короче срединного, а  также потому, что центробежная сила быстро вращающейся планеты противодействует центростремительной (притяжению).

Факты о газовых гигантах

• Планеты-гиганты из газа и льда дольше обращаются вокруг Солнца из-за их большего расстояния до нашей звезды. Чем дальше они находятся от светила, тем больше времени уходит на один оборот вокруг Солнца.
• Плотность газовых гигантов намного меньше плотности каменных земных миров Солнечной системы.
• Не все газовые гиганты состоят только из газа. Под тяжелыми атмосферами Юпитера и Сатурна находятся слои молекулярного водорода и жидкого металлического водорода.
• Уран имеет ледяной слой над твёрдым каменным ядром, эта планета покрыта газовой атмосферой. Нептун имеет водно-аммиачный океан, выполняющий роль мантии и покрывающей его каменное ядро.
• Слои металлического водорода на Юпитере и Сатурне проводят электричество.
• Ядра газовых гигантов находятся под чрезвычайно высоким давлением, также они очень горячие (до 20 000 К), в то время как ядра ледяных гигантов Урана и Нептуна имеют температуру 5 000 К и 5 400 К соответственно.
• Миссия Кеплера обнаружила газовых гигантов вокруг более тысячи звёзд. Эти большие экзопланеты часто называют горячими Юпитерами, Супер-Юпитерами и гигантскими Нептунами.

Наблюдения за Юпитером

Оптический диапазон

Если рассматривать объект в инфракрасной области спектра, можно обратить внимание на молекулы Не и Н2, точно так же становятся заметными линии остальных элементов. Количество Н говорит о происхождении планеты, а про внутреннюю эволюцию можно узнать благодаря качественному и количественному составу других элементов

Но молекулы гелия и водорода не обладают дипольным моментом, а это означает, что их абсорбционные линии не заметны до момента поглощения ударной ионизацией. Также данные линии появляются в верхних слоях атмосферы, откуда они не способны нести данные про более глубокие слои. Исходя из этого, самую достоверную информацию о количестве водорода и гелия на Юпитере можно получить, используя аппарат «Галилео».

Касательно остальных элементов, их анализ и интерпретация сильно затруднительны. Полной достоверности о происходящих процессах в атмосфере планеты сказать никак нельзя. Также под большим вопросом химический состав. Но, по мнению большинства астрономов, все процессы, которые могут влиять на элементы, локальны и ограничены. Из этого выходит, что они не несут особых изменений в распределение веществ.

Юпитер излучает энергии на 60% больше, чем потребляет от Солнца. Данные процессы влияют на размеры планеты. В год Юпитер уменьшается на 2 см. П. Боденхеймер в 1974 году выдвинул мнение, что в момент формирования планета была в 2 раза больше, нежели сейчас, а температура была значительно выше.

Гамма-диапазон

Изучение планеты в гамма-диапазоне касается полярного сияния и изучения диска. Космическая лаборатория Эйнштейна зарегистрировала это в 1979 году. С Земли области полярного сияния в ультрафиолете и рентгене совпадают, но к Юпитеру это не относится. Более ранние наблюдения установили пульсацию излучения с периодичностью в 40 минут, но поздние наблюдения эту зависимость проявили намного хуже.

Астрономы надеялись, что при помощи рентгеновского спектра авроральное сияние на Юпитере будет похоже на сияние комет, но наблюдения с Chandra опровергли эту надежду.

По данным космической обсерватории XMM-Newton, выходит, что излучение диска в спектре гамма – это солнечное рентгеновское отражение излучения. По сравнению с полярным сиянием нет никакой периодичности интенсивности излучения.

Радионаблюдения

Юпитер относится к самым мощным радиоисточникам Солнечной системы в метровом-дециметровом диапазонах. Радиоизлучение обладает спорадическим характером. Подобные всплески происходят в диапазоне от 5 до 43 МГц, со средней шириной – 1 МГц. Продолжительность всплеска сильно мала – 0,1-1 сек. Излучение поляризовано, а по кругу может достигать 100%.

Радиоизлучение планеты в короткосантиметровом-миллиметровом диапазонах обладает чисто тепловым характером, хоть в отличие от равновесной температуры яркостная значительно выше. Эта особенность говорит о потоке тепла из недр Юпитера.

Вычисления гравитационного потенциала

Анализ траекторий космических аппаратов и наблюдения движений естественных спутников показывают гравитационное поле Юпитера. Обладает сильными отличиями в сравнении со сферически симметричным. Как правило, гравитационный потенциал представлен в разложенном виде по полиномам Лежандра.

Аппараты «Пионер-10», «Пионер-11», «Галилео», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини» использовали для вычисления гравитационного потенциала насколько измерений: 1) передавали изображения, чтобы определить их местоположение; 2) эффект Доплера; 3) радиоинтерферометрия. Некоторым из них при измерениях приходилось учитывать гравитационное присутствие Большого красного пятна.

Помимо этого, обрабатывая данные, приходится постулировать теорию движения спутников Галилея, обращающихся вокруг центра планеты. Огромной проблемой для точных вычислений считается учет ускорения, у которого негравитационный характер.

Юпитер в культуре

Как сверкающее небесное тело Юпитер с древних времен привлекал внимание наблюдателей и, как следствие, стал объектом поклонения. Например, он связан с культом семитского божества Гада, индийским религиозным фестивалем Кумбха Мела, китайским божеством Тай Суй (см

Также «Трехзвездные старейшины»). Современное название планета носит со времен Древнего Рима, жители которого называли его своим верховным богом.

Юпитер играет одну из ключевых ролей в астрологии, символизируя власть, процветание, удачу.

По мнению астрологов, Юпитер — царь планет. Древние тюрки и монголы считали, что эта планета способна влиять на природные и социальные процессы.

Планета также широко фигурирует в ряде современных художественных произведений:

• «Путешествие в другие миры» Джона Джейкоба Астора IV (1894 г);
• Эдмонд Гамильтон «Покорение двух миров» (1932);
• Эдгар Райс Берроуз «Скелеты Юпитера» (1943);
• Б. Красногорский и Д. Святский «Острова эфирного океана» (1914);
• «Купить Юпитер» Исаака Азимова (1958);
• «Похищение Юпитера» Дональда Моффита;
• В период с 1983 по 2001 год увидела свет целая серия под названием «Биография космического тирана» (автор — Пирс Энтони);
• «Путь к Амальтее» Аркадия и Бориса Стругацких (1959);
• Трилогия Джона Райта «Золотой век» (2002–2003);
• Дар Юпитера Тимоти Зана (2002)

Также Юпитер не игнорируется такими жанрами, как комиксы и манга. В частности, манга Юкито Кисиро «Боевой ангел», помимо прочего, описывает сферу Дайсона, построенную вокруг Юпитера. В комиксе 2000 года нашей эры главный герой Дэн Дар вместе со своими союзниками сражается с коварной инопланетной цивилизацией, основавшей свою базу на Юпитере. В анимационной манге и аниме-сериале «Сейлор Мун» планета Юпитер олицетворяет воительницу Сейлор Юпитер, также известную как Макото Кино.

Планета играет важную роль в сюжетах некоторых теле- и кинопрограмм. Среди них сериал «Космический патруль» в совместном японско-американском фильме «Годзилла против нулевого монстра» в 1965 году, в «Космической одиссее» режиссера Стэнли Кубрика, в японском научно-фантастическом фильме по роману А. Сакё Комацу «Прощай, Юпитер» и другие.

Характеристика планеты Юпитер

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

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

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

А. Ио

Ио — ближайший к Юпитеру галилеев спутник, он движется вокруг него на расстоянии 421 600 км, выполняя полный оборот за 1,8 суток. Ио совершает два оборота в течение периода обращения другого галилеева спутника — Европы, который, в свою очередь, также совершает два оборота за время обращения Ганимеда (говорят, что с Европой Ио находится в резонансе 1:2, а с Ганимедом — 1:4). Радиус и форма орбиты Ио под влиянием гравитационных полей Европы и Ганимеда непрерывно изменяются.

Вызываемые Европой и Ганимедом возмущения гравитационного поля, вероятно, стали причиной вулканической активности Ио, более 5% поверхности которой покрыто кратерами вулканов диаметром 10-50 км. Крупные вулканы Ио получили название по именам мифологических персонажей, связанных с огнём — например, один из них назван Прометеем. При извержениях вулканов на поверхность выбрасывается большое количество диоксида серы и, возможно, некоторых других газов, образующих тонкую атмосферу. Наличие в атмосфере Ио большого количества серы объясняет её оранжевый цвет.

Ио — третий по величине галилеев спутник, его диаметр равен 3630 км, а масса 8,94х1022 кг. Считается, что её ядро состоит из жидкой и твёрдой серы и её диоксида, окружённого мантией и корой.

Юпитер — король вращения

Юпитеру требуется всего около 10 часов, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. Сутки на Юпитере варьируются от 9 часов 56 минут на обоих полюсах до 9 часов 50 минут в экваториальной зоне газового гиганта. В результате этой особенности экваториальная зона планеты на 7 процентов шире, чем полярные.

Будучи газовым гигантом, Юпитер вращается не как единый твердый сферический объект, такой как, например, Земля. Вместо этого планета вращается несколько быстрее в экваториальной зоне и чуть медленнее в полярных. Общая скорость вращения при этом составляет около 50 000 километров в час, что в 27 раз быстрее скорости вращения Земли.

Мощные извержения

Извержения вулканов на Ио в инфракрасном спектре.

На загадочном спутнике Юпитера существует около 400 вулканов. Извержения некоторых из них настолько мощные, что за ними можно наблюдать с Земли с помощью телескопа.

Иногда над корой небесного тела поднимаются гигантские фонтаны серы, скальной породы и твердых частиц. После таких выбросов на поверхности Ио появляются реки лавы длиной в сотни километров.

Мощная геологическая активность выделяет Ио из ряда других естественных лун Солнечной системы. Большинство тел такого размера являются устойчивыми, период их тектонической активности закончился миллионы лет назад, либо перешел в финальную стадию.

Интересные факты:

• Земля и Ио — два единственных небесных тела с вулканической активностью в Солнечной системе.
• Во время некоторых извержений выделяется до 20 трлн ватт энергии. Это в тысячи раз больше, чем во время вулканической деятельности на Земле.

Подводим итоги

• Поверхность спутника покрыта вулканами, которые постоянно выбрасывают тонны диоксида серы и других вулканических газов. Газы частично остаются на поверхности, частично устремляются в атмосферу сателлита.
• На сателлите протекают активные тектонические процессы, в результате которых происходят извержения вулканов, появляются и исчезают горы.

• До ХХ века Ио изучали с помощью телескопов. В XX-XXI веках к небесному телу направили летательные аппараты, которые сделали детализированные фотографии поверхности спутника.
• Ио — самое зловонное место Солнечной системы. Диоксид серы, который тоннами выбрасывается в атмосферу планеты, пахнет тухлыми яйцами.

• Ио — один из самых необычных сателлитов Солнечной системы. Он очень быстро мчится по своей эллипсоидной оси, совершая оборот вокруг Юпитера за 42 часа.
• На Ио температура меняется в границах от –183°С до 1526 °С. Жарче всего в вулканических районах, холоднее всего на оборотной стороне спутника.

Исследования спутников Юпитера продолжаются. В ближайшее время летательный аппарат Juice полетит в сторону Ганимеда и подробнее изучит природу вулканической активности на Ио.