Юпитер (планета)

Спутники

Сейчас мы знаем, что рядом с планетой существует семья из 79 спутников (на 2019 год). Четыре из них самые крупные и именуются галилейскими, потому что были обнаружены Галилео Галилеем: Ио (сплошные активные вулканы), Европа (массивный подповерхностный океан), Ганимед (крупнейший спутник в системе) и Каллисто (подземный океан и старые поверхностные материалы).

Поверхность четырех основных спутников Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто

Есть еще группа Амальтеи, где присутствует 4 спутника с диаметром меньше 200 км. Они удалены на 200000 км, а орбитальный наклон составляет 0.5 градусов. Это Метис, Адрастея, Амальтея и Фива.

Также остается целая куча нерегулярных лун, уступающих по размеру и обладающих более эксцентричными орбитальными проходами. Они делятся на семьи, которые сходятся по размерам, составу и орбите.

Самые важные спутники

К настоящему времени зарегистрировано 69 естественных спутников Юпитера. Более поздние наблюдения показали, что средняя плотность самых больших лун соответствует очевидной тенденции самой Солнечной системы. Основные спутники называются Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Первые два ближе к планете, плотные и каменистые. С другой стороны, Ганимед и Каллисто более далеки и состоят из льда с гораздо меньшей плотностью.

Во время формирования этих спутников близость к центральному телу заставляет наиболее летучие частицы конденсироваться и образовывать эти агрегаты.

С этой информацией вы сможете лучше узнать эту великую планету.

Сравнение Юпитера с Землей

Устаревшая масштабная модель, в которой пропорции нашей планеты и Юпитера сравнивались как «яблоко и футбольный мяч» — не соответствуют действительности. Вычислить, во сколько раз его диаметр больше Земли можно путем простого сравнения: если радиус объекта превышает радиус Земли в 11,2 раза, то диаметр (соответственно равный двум радиусам) – будет больше в 22,4 раза.

Чтобы узнать, сколько «земель» поместится в одном «юпитере» (по объему), нужно разделить большее значение на меньшее. Объем гиганта – приблизительно 1.43х1015 км3. Объем нашего «шарика» – всего 1.08 трлн. км3. Приблизительно представить себе это соотношение и гигантские размеры Юпитера, Земли и других планет можно, если перевести короткое значение в кубические километры. Цифра выйдет впечатляющая: 1 430 000 000 000 000 куб. км. Для Земли это значение составит: 1 080 000 000 000 куб. км. В объеме, занимаемом крупнейшей планетой нашей системы можно разместить около 1320 «земель».

Масса Юпитера в массах Земли

Чтобы узнать, во сколько раз масса Юпитера больше массы Земли, делим цифру его массы на цифру массы нашей планеты. Разделим: 1,899х1027 на 5,9722х1024 получим ответ: масса Земли меньше в 317,8 раз.

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.

Сравнение Юпитера с Нептуном

Несмотря на то, что и Юпитер, и Нептун относятся к одинаковому типу космических объектов, сравнение размеров (масса Нептуна составляет 1/19 от массы пятой планеты), скорости вращения и температуры выдает значительные различия. По составу атмосферы Нептун ближе к Урану. Масса Нептуна — 101,592х1024 кг лишь в 17 раз превышает земную, а диаметр экватора – только в 3,9 раза.

Температура на «поверхности» обоих гигантов минусовая: у Юпитера – 107С, у Нептуна – 200С.

Плотность – почти на треть превышает среднюю плотность Юпитера – 1,638 г/см3. В отличие от крупного собрата, Нептун по большей части состоит из льда – «атмосфера» занимает только 10% его среднего радиуса.

Слои атмосферы

Атмосфера Юпитера разделена на слои:

Тропосфера.Расположена сразу у поверхности со средним давлением 1 бар (почти как на Земле на уровне моря) и температурой примерно -110°С.
Стратосфера.Начинается с 50 км. Здесь так же холодно — около -100°С, а барометрические показатели постепенно увеличиваются, пока на отметке 300-320 км не начнут превышать земные в 1000 раз.
Термосфера. Следующий слой. Температура в ней постепенно увеличивается с движением вверх, достигая в высшей точке +725°С — слой нагревается частичками из магнитосферы, добавляет тепла и света от Солнца. Давление в этой зоне, напротив, падает.
Экзосфера. Начинается на высоте около 1000 км от поверхности, практически полностью сливающаяся с окружающим космическим пространством и имеющая общие с ним структуру и состав.

Разбивка атмосферных слоев происходит по показателям температуры и давления. С продвижением вверх, температурные показатели увеличиваются и в термосфере достигают 725 градусов, а давление падает. В этой зоне возникает яркое полярное сияние, заметное с Земли. Credit: «JunoCam», НАСА.

Спутники Юпитера

Всего у планеты имеется более сотни спутников, открыты из которых только 79. Они подразделяются на внутренние, число которых 8, и внешние (на данный момент 71). Самые крупные юпитерианские луны объединены в группу под названием галилеевские, т.к. они были открыты еще Галилео Галилеем. В эту группу входят Европа, Ио, Ганимед и Каллисто.

изображение спутников Юпитера

Европа представляет собой огромный подледный океан. На этом спутнике теоретически возможна жизнь, т.к. под ледяным панцирем может быть кислород.

Ио, как и ее планетарный
хозяин, не имеет четко выраженной
поверхности. Этот спутник залит лавой из двух мощнейших вулканов. От этого он
приобрел желтую окраску с пятнами бурого, коричневого и красного цветов.

Ганимед – крупнейший спутник Юпитера и всей Солнечной системы. Он состоит из минеральных солей кремниевых кислот и льда, а также обладает собственной магнитосферой и тонкой атмосферой. Также Ганимед больше самой маленькой планеты Солнечной системы (5262 км против 4879 км).

Каллисто – второй по
величине спутник гиганта. Его поверхность состоит из силикатов, льда и
органических соединений. Атмосфера представлена двуокисью углерода с
незначительными примесями других газов. Каллисто изрыт крупными ударными
кратерами, что придало ему характерный рельеф.

Исследование Юпитера

В начале XVII века Галилео Галилей изучал Юпитер с помощью телескопа и открыл четыре крупнейших спутника гиганта: Ганимед, Ио, Каллисто и Европа. Сегодня эти луны известны как «Галилеевы спутники».

В 1660-х годах Джованни Кассини обнаружил на Юпитере полосы и пятна.

Первым окружение Юпитера посетил зонд NASA «Pioneer 10».

Систему Юпитера посетили семь аппаратов пролетной траектории («Pioneer 10», «Pioneer 11», «Voyager-1», «Voyager-2», «Ulysses», «Cassini», «New Horizons») и два орбитальных («Galileo» и «Juno»).

Активно проводятся исследования Юпитера как с помощью наземных, так и с помощью космических телескопов, в частности телескопа «Hubble».

Строение Юпитера

Атмосфера, имеющая трехслойное строение: внешний чисто водородный слой, далее водородно-гелиевый (соотношение газов 9:1) и нижний слой аммиачных и водяных облаков.
Водородная мантия глубиной до 50 тыс. км.
Твердое ядро с массой, превышающей в 10 раз земную.

Достоверно химический
состав планеты определить на данный момент невозможно. Известно то, что
основными его компонентами являются водород и гелий, преходящие их
газообразного состояния в жидкое. Кроме них атмосфера планеты содержит
множество простых веществ и инертные газы. Характерную окраску юпитерианской газовой
оболочке придают соединения фосфора и серы.

Комета Шумейкеров-Леви[править | править код]

Основная статья: Комета Шумейкеров — Леви 9

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.

Интересные факты о Юпитере

В 1970-х годах американский астроном Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака.

Большое красное пятно – это уникальный долгоживущий и самый гигантский ураган Солнечной системы. Его текущий диаметр 15 000 x 30 000 километров (для сравнения, диаметр Земли составляет около 12 700 километров).

Точный химический состав внутренних слоев Юпитера невозможно определить современными методами наблюдений.

В областях Юпитера, на которые падают тени от его крупных спутников, температура поверхности повышается, а не понижается, как можно было бы ожидать.

Юпитер можно увидеть с Земли невооружённым глазом. Это самый яркий объект в этой части неба, и самый яркий объект во всем ночном небе, за исключением Луны и Венеры. Credit: небесное моделирование в SkyX Serious Astronomer .

Слои атмосферы

Разбивка атмосферных слоев происходит по показателям температуры и давления. На уровне поверхности, где давление равняется 1 бар, находится тропосфера. Именно здесь движущиеся потоки воздуха образуют зоны и пояса, температура держится на уровне -110 градусов по Цельсию.

С продвижением вверх, температурные показатели увеличиваются и в термосфере достигают 725 градусов, а давление падает. В этой зоне возникает яркое полярное сияние, заметное с Земли.

Циркуляция воздушных масс

Движение атмосферы Юпитера определяется двумя факторами: высокой скоростью вращения вокруг оси, которая составляет 10 часов, и восходящими потоками, возникающими при отдаче внутреннего тепла. Чередующиеся полосы зон и поясов выстраиваются параллельно экватору. Местные ветра изменяют скорость и направление с увеличением широты. На экваторе воздушные массы движутся со скоростью до 140 м/с и совершают суточный оборот на 5 минут быстрее, чем умеренные области. У полюсов ветра стихают.

Зоны возникают благодаря восходящим потокам. Здесь наблюдается увеличение давления, а светлую окраску облакам придают застывшие кристаллы аммиака. Температурные показания зон – ниже, а видимая поверхность – выше, чем у поясов, которые представляют собой нисходящие потоки. Темный цвет нижнего слоя облаков формируют коричневые кристаллы гидросульфида аммония. Движение во всех полосах устойчиво и не меняет свое направление. При соприкосновении зон и поясов возникает сильная турбулентность, рождающая мощные вихри.

Большое Красное Пятно (БКП)

Обработанный снимок Большого Красного Пятна на Юпитере

На протяжении 300 лет астрономы наблюдают уникальное явление – ураган, превосходящий по размеру Землю. Окраинные зоны Большого Красного Пятна создают хаотичное завихрение облаков, но ближе к центру движение замедляется. Температура образования ниже, чем у других областей. Оно движется со скоростью 360 км/ч против часовой стрелки, полный оборот вокруг планеты совершает за 6 суток. За столетие границы антициклона уменьшились вдвое. Замечено БКП было в 1665 году Дж. Кассини, но момент его возникновения не установлен, так что возраст урагана может быть больше, чем принято считать.

Исследования

Юпитер, снимок зонда Вояджер-1

Первым аппаратом, который посетил Юпитер, стал «Пионер-10» в 1971 году. Он передал снимки планеты и спутников, измерил показатели магнитного поля. Аппаратура зонда обнаружила значительное излучение внутреннего тепла Юпитера. Полет «Вояджера — 1» дал несколько тысяч качественных снимков газового гиганта, сведения о верхних областях атмосферы.

Наибольший вклад в изучение Юпитера внесла миссия «Галилео», продолжавшаяся 8 лет. Спуск аппарата предоставил сведения о внутренних слоях атмосферы. Были найдены «сухие» области, где содержание воды меньше обычного в 100 раз, «горячие пятна», образованные тонким участком облаков, проведен анализ химических составляющих. Лучшие снимки планеты выполнил «Кассини», благодаря им составлена подробная карта.

Факты и тайны

Наблюдения за Юпитером ведутся с древних времен, но он по-прежнему полон загадок. Самая значительная по размерам планета Солнечной системы не зря получила имя верховного бога Рима. Ее масса в 2 раза больше, чем всех остальных планет, сложенных вместе. Газовый гигант вращается вокруг оси быстрее всех, имеет самое мощное магнитное поле, его грандиозный ураган БКП наблюдается с Земли, а молнии могут достигать 1000 км. Цвет и природа длительного антициклона не имеют объяснения, как и многие факты, известные о Юпитере.

Одной из постоянных тем дискуссий является возможность появления жизни в атмосфере планеты. Мощнейшие электрические разряды и умеренные температурные показатели могут способствовать формированию сложных органических соединений под плотным слоем облаков, но жидкое состояние поверхности и минимальное содержание воды исключают наличие известных жизненных форм.

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты	Плутон· Церера· Хаумеа· Макемаке· Эрида
Планеты Земной группы	Меркурий· Венера· Земля· Марс
Газовые гиганты	Юпитер· Сатурн· Уран· Нептун

Большое Красное Пятно (БКП)

Краткая характеристика

Сатурн – вторая планета в Солнечной системе по величине после Юпитера, его масса составляет примерно 95 масс Земли. Сатурн вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 1430 миллионов километров. Расстояние до Земли составляет 1280 млн. км. Период его обращения – 29,5 лет, а сутки на планете длятся десять с половиной часов. Состав Сатурна практически не отличается от солнечного: основные элементы – водород и гелий, а также многочисленные примеси аммиака, метана, этана, ацетилена и воды. По внутреннему же составу он больше напоминает Юпитер: ядро из железа, воды и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Атмосфера из огромного количества газообразного гелия и водорода толстым слоем обволакивает ядро. Поскольку планета состоит главным образом из газа, а твердая поверхность отсутствует, Сатурн причисляют к газовым гигантам. По той же причине его средняя плотность невероятно мала – 0,687 г/см 3 , что меньше плотности воды. Это делает его наименее плотной планетой в системе. Однако степень сжатия у Сатурна наоборот самая высокая. Это означает, что его экваториальный и полярный радиусы сильно различаются по величине – 60 300 км и 54 400 км соответственно. Из этого также следует большая разница в скоростях для различных частей атмосферы в зависимости от широты. Средняя скорость вращения вокруг оси – 9,87 км/с, а орбитальная скорость – 9,69 км/с.

Величественное зрелище представляет собой система колец Сатурна. Они состоят из обломков льда и камней, пыли, остатков бывших спутников, разрушенных его гравитационным
полем. Они расположены очень высоко над экватором планеты, примерно в 6 – 120 тысячах километров. Однако сами кольца очень тонкие: каждый из них толщиной порядка километра. Всю систему делят на четыре кольца – три основных и одно более тонкое. Первые три принято обозначать латинскими буквами. Среднее кольцо В, самое яркое и широкое, отделено от кольца А пространством, называемым щелью Кассини, в котором расположились самые тонкие и практически прозрачные кольца. Малоизвестно, что на самом деле кольца имеются у всех четырех планет-гигантов, но у всех, кроме Сатурна, они почти не заметны.

В настоящее время известно 62 спутника Сатурна. Крупнейшие из них – Титан, Энцелад, Мимас, Тефия, Диона, Япет и Рея. Титан – самый крупный из спутников – во многом похож на Землю. Он имеет атмосферу, разделенную на слои, а также жидкость на поверхности, что уже сейчас является доказанным фактом. Более мелкие объекты предположительно являются обломками астероидов, и их размер может составлять менее километра.

Спутники Юпитера

Современные данные говорят, что Юпитер имеет 67 естественных спутников. Со слов ученых можно сделать вывод, что таких объектов вокруг Юпитера может быть больше сотни. Спутники планеты названы в основном в честь мифических персонажей, которые в какой-то мере связаны с Зевсом. Все спутники подразделены на две группы: внешние и внутренние. К внутренним относятся только 8 спутников, среди которых и галилеевы.

Первые спутники Юпитера были открыты еще в 1610 году известным ученым Галилео Галилеем, это Европа, Ганимед, Ио и Каллисто. Данное открытие стало подтверждением правоты Коперника и его гелиоцентрической системе.

Частые вопросы

Почему ученые целенаправленно уничтожают отработавшие свой срок зонды?

Предполагается, что на спутнике Юпитера Европе есть вода и может быть жизнь. Чтобы неуправляемый аппарат не столкнулся с Европой и не занес земные микроорганизмы на спутник, его сжигают в атмосфере самого Юпитера.