Связь с кольцами Юпитера
New Horizons
Орбита Метиса находится на ~ 1000 км в пределах главного кольца Юпитера. Он вращается в пределах «щели» или «выемки» в кольце шириной ~ 500 км. Разрыв явно каким-то образом связан с Луной, но происхождение этой связи не установлено. Метис поставляет значительную часть пыли главного кольца. Этот материал, по-видимому, состоит в основном из материала, который выбрасывается с поверхностей четырех небольших внутренних спутников Юпитера в результате ударов метеорита. Ударный выброс со спутников легко может быть утерян в космос, потому что поверхности спутников лежат довольно близко к краю их сфер Роша из-за их низкой плотности.
Нептун
Фото: NASA / Нептун. Первое фото сделал «Воялжер-2» в 1989 году в видимом диапазоне, снимок обработан. Второе фото сделал «Джеймс Уэбб» в инфракрасном диапазоне
Когда открыли: Идеи о том, что у Нептуна есть кольца, ученые высказывали еще в середине XX века. В 1984 году французский астроном Андрэ Браик провел наблюдения планеты и обнаружил, что при прохождении ледяного гиганта на фоне далекой звезды свет от нее трижды перекрывался какими-то объектами, расположенными на одном и том же расстоянии от Нептуна. Эти объекты назвали дугами, их стали считать участками не сформировавшегося кольца.
Спустя пять лет астрономы наконец-то получили подтверждения, что у Нептуна есть система колец. В 1989 году фотографию этих структур сделал зонд «Вояджер-2».
Фото: NASA / Кольца Нептуна. Фото сделал «Вояджер-2»
Оказалось, что кольца Нептуна очень темные, отражают менее 3% падающего на них света. Но вот при взгляде «сзади», с неосвещенной стороны, кольца выглядят гораздо светлее.
Структура: Нептун окружают пять основных колец. Ближе всех к планете расположено кольцо Галле, затем идут кольца Леверье, Ласселл, Араго и Адамса.
Внешнее кольцо Адамса содержит пять дуг, или арок, получивших названия «Храбрость», «Свобода», «Равенство 1», «Равенство 2», «Братство». Эти дуги представляют собой сгустки материала. Существование нептуновских дуг озадачило ученых, потому что законы механики предсказывают, что они должны были бы за достаточно короткое время объединиться в однородное кольцо, но этого не произошло.
Фото: Wiki / Схема спутников и колец Нептуна
Считалось, что причина, по которой дуги удерживаются в наблюдаемом положении, — гравитационное влияние спутника Нептуна Галатеи. Луна обращается вокруг планеты вблизи от внутренней границы кольца Адамса. Однако новые исследования показали, что влияние гравитации Галатеи недостаточно для того, чтобы удерживать дуги в том положении, в котором они находятся сейчас. Значит, там должен быть еще один спутник. Ученые предполагают, что этот спутник очень мал, его диаметр может не превышать 6 км; из-за столь малых размеров его пока еще не открыли.
Фото: NASA / Фотография колец Нептуна получена Вояджером-2 26 августа 1989 года с помощью широкоугольной камеры с экспозицией в 591 секунду. Отчетливо видны два основных тонких и ярких кольца: 1989 N2R Леверье в центре и 1989 N4R Араго слева
Спутники-«пастухи»: Как и у других планет-гигантов, у Нептуна есть свои внутренние спутники, которые взаимодействуют с кольцами. Всего таких лун семь: Наяда, Таласса, Деспина, уже известная нам Галатея — спутник узкого кольца Адамса, разбитого на дуги, Ларисса, Гиппокамп и Протей.
Луны Деспина, Наяда и Таласса вращаются между кольцами Галле и Леверье и оказывают влияние на них. Наконец, Ларисса, Гиппокамп и Протей вращаются на окраинах кольцевой системы.
Состав и происхождение: Система колец Нептуна, вероятно, сформировалась вместе с планетой миллиарды лет назад из остатков околопланетного облака материи. Состоят из очень мелких темных пылинок, ледяных частиц, покрытых силикатами или основанным на углероде материалом. Кольца и дуги имеют красноватый оттенок, скорее всего, такой цвет им придает углеродистый материал.
Размер: Первое кольцо Галле широкое, оно расположено на расстоянии 41 900 км от центра Нептуна. Затем идет узкое Леверье, находится от Нептуна на расстоянии 53 000 км, далее идет снова широкое кольцо Ласселла, удалено от планеты на расстояние 55 400 км, после расположено Араго на расстоянии от Нептуна в 57 200 км, и, наконец, узкое кольцо Адамса, которое расположено в 62 000 км от Нептуна.
Кольцо Ласселла самое широкое в системе колец Нептуна, его ширина составляет 4000 км. Самое узкое — кольцо Адамса, ширина этой структуры не превышает 50 км.
Открытие и наблюдения
Метис был обнаружен в 1979 году Стивеном П. Синноттом на изображениях, сделанных зондом Voyager 1, и был временно обозначен как S / 1979. J 3 . В 1983 году он был официально назван в честь мифологической Метиды, Титанессы, которая была первой женой Зевса (греческий эквивалент Юпитер ). На фотографиях, сделанных «Вояджером-1», Метида была изображена только в виде точки, и, следовательно, знания о Метисе были очень ограниченными до прибытия космического корабля Галилео. Галилей сфотографировал почти всю поверхность Метиды и наложил ограничения на ее состав к 1998 году.
Хотя орбитальный аппарат Juno, который прибыл к Юпитеру в 2016 году, имеет камеру под названием JunoCam, он почти полностью сосредоточен на наблюдениях самого Юпитера. Во время близких наблюдений за Юпитером он может делать некоторые далекие изображения самых внутренних спутников Метиды и Адрастеи.
Связь с кольцами Юпитера
Метис вращается на краю Главного кольца Юпитера, как показано на снимке. Новые горизонты космический корабль 24 февраля 2007 г.
Орбита Метиса находится на расстоянии ~ 1000 км в пределах главного кольца Юпитера. Он вращается в пределах «щели» или «выемки» в кольце шириной ~ 500 км. Разрыв явно каким-то образом связан с Луной, но происхождение этой связи не установлено. Метис поставляет значительную часть пыли главного кольца. Этот материал состоит в основном из материала, который выбрасывается с поверхностей Четыре маленьких внутренних спутника Юпитера ударами метеоритов. Ударный выброс со спутников в космос легко может быть потерян, потому что поверхности спутников лежат довольно близко к краю их Сферы Рош из-за их малой плотности.
Кольца у экзопланет
Все чаще ученые выдвигают версии, что многие экзопланеты могут быть окружены кольцами, похожими на те, что астрономы наблюдают в нашей Солнечной системе.
Пока что такие кольца открыты только у одной экзопланеты — у Супер-сатурна 1SWASP J1407 b. Это газовый гигант, который может быть вовсе не экзопланетой, а коричневым карликом. Он имеет массу равную почти 26 массам Юпитера* и вращается вокруг гигантской звезды J1407 на расстоянии 434 световых лет от Земли.
Фото: NASA / Вид на экзопланету с кольцами в представлении художника
У 1SWASP J1407 b ученые насчитали 30 колец, каждое имеет радиус в десятки миллионов километров; для сравнения, радиус самого большого кольца Сатурна всего лишь около 480 000. км. Если бы у Сатурна были такие же большие кольца, мы наблюдали бы их в нашем ночном небе так же близко, как и Луну.
Так почему же ученые нашли кольца пока что только у одной экзопланеты? Возможно, у большинства экзопланет эти структуры слишком тусклые, чтобы их можно было легко обнаружить, а у 1SWASP J1407 b кольца оказались гораздо ярче. Специалисты продолжают улучшать методы обнаружения колец, и, вероятно, совсем скоро мы узнаем и о других экзокольцах.
*массу экзопланет измеряют массой Юпитера, потому что это самая крупная планета нашей системы
Смотрите нас на youtube, читайте в Telegram. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости
Пояса и зоны
Верхним слоем юпитерианской атмосферы является то, что мы видим при взгляде на планету в телескоп. Внешний ее слой состоит практически полностью из водорода и гелия (75% к 24% по весу). По одной из версий, цветные полосы есть результат конвекции в атмосфере Юпитера, возникающей из-за подогрева и, как следствие, поднятия одних слоев и охлаждения и опускания вниз других. Светлые облака, относящиеся к восходящим потокам, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их окраска скорее всего объясняется повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже темные облака поясов состоят, предположительно, из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония, имеют более высокую температуру и являются к нисходящими. Самые глубокие слои, видимые лишь время от времени, голубые.
Надо заметить, что господствующие воздушные потоки на Земле дуют на разных широтах в разных направлениях. Круглогодичные ветра между тропиками (пассаты) дуют на запад в Северном полушарии с северо-востока, а в Южном с юго-восточного направления. В зонах умеренных широт воздушные массы движутся с запада на восток. Аналогичную картину можно наблюдать и на Юпитере, но из-за быстрого вращения гиганта вокруг своей оси (продолжительность юпитерианского дня составляет всего около 10 часов) и огромных размеров планеты на нем образуется гораздо больше полос циркуляции атмосферы, чем на Земле. Противонаправленные течения воздушных масс в атмосфере Юпитера, солнечное тепло, нагревающее их, и физико-химические процессы в облаках газового гиганта и являются причиной появления цветных полос в его атмосфере.
На роль короля планет Солнечной системы Юпитер претендует еще и потому, что обладает сильным магнитным полем оно сильнее земного в 20 000 раз. Его наличие и величина предположительно обусловлены движением проводящего вещества в жидком металлическом ядре планеты. Это сверхсильное поле приводит к возникновению головной ударной волны области взаимодействия между магнитосферой гиганта и солнечным ветром. Орбиты четырех самых больших спутников Юпитера располагаются внутри ее.
Можно сказать, что самой выдающейся особенностью Юпитера является Большое Красное Пятно — мощный ураган в южном полушарии гиганта. Это самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе, который наблюдается как минимум с момента его обнаружения Джованни Кассини в 1665 году. Но по-настоящему открыто БКП было после 1830 года, когда начались его непрерывные наблюдения. Пятно настолько велико, что Земля может свободно провалиться в него, но его размеры с 1930-х гг. постоянно уменьшаются: в начале наблюдений поперечник БКП вдоль большой оси составлял порядка 40 тысяч км, а к 2014 году сократился до 16 500 км. В 2006 году один из соседних с БКП вихрей начал менять свою окраску с белой на красную, за что и получил новое название, «Малое Красное Пятно».
Снимок границы Большого Красного Пятна, составленный из данных аппарата «Джуно», демонстрирует турбулентность атмосферы Юпитера.
Будущее Юпитера
Сейчас планета Юпитер не входит в обитаемую зону, так как находится слишком далеко от Солнца и жидкая вода не может существовать на поверхности ее спутников. Хотя предполагается его присутствие под поверхностным слоем, так называемые подземные океаны могут существовать на Ганимеде, Европе и Каллисто.
Со временем Солнце будет увеличиваться в размерах, приближаясь к Юпитеру. Постепенно спутники Юпитера нагреются, и на некоторых из них появятся вполне комфортные условия для возникновения и поддержания жизни.
Однако через 7,5 миллиардов лет Солнце превратится в огромного красного гиганта, поверхность которого будет всего в 500 миллионах километров от Юпитера, что в три раза ближе, чем Земля к Солнцу сейчас. К тому времени Земля и даже Марс уже давно будут поглощены нашей набухшей звездой. А сам Юпитер превратится в планету типа «горячий Юпитер»: сферу из газа, нагретого до 1000 градусов, которая, в свою очередь, будет светиться. Его каменные товарищи будут сожжены кусками камня, а ледяные полностью исчезнут.
Но тогда на спутниках Сатурна, одним из которых является Титан, появятся более благоприятные условия, а теперь это целая органическая фабрика с плотной атмосферой. Возможно, тогда и там настанет черед появления новых форм жизни.
Описание и особенности Юпитера
При взгляде в телескоп открывается прекрасная картина: рой окружающих Юпитер спутников и чередующиеся цветные полосы, покрывающие его изображение. На Юпитере — первом из газовых гигантов, ярко проявляются необычные черты, характерные для всех внешних планет Солнечной системы. Во-первых, как и у всех остальных газовых гигантов, у Юпитера нет того, что можно назвать поверхностью. Падение в атмосферу Юпитера можно сравнить с погружением в молочный коктейль, при котором по мере продвижения к центру с ростом плотности окружающего вещества газ сначала сменяется жидкостью, а потом — слякотью.
В отличие от внутренних планет Солнечной системы, Юпитер не имеет твердой поверхности, покрытой кратерами, горами или долинами. Его неспокойная атмосфера, имеющая сложную структуру, меняется с течением времени.
Атмосфера Юпитера состоит из несмешивающихся облаков двух типов:
- светлых (холодных и легких);
- темных (горячих и тяжелых).
Там, где эти потоки воздушных масс на границе своего взаимодействия сталкиваются друг с другом, образуются зоны турбулентности, приводящие к возникновению мощных ураганов, которые с большими скоростями обращаются вокруг планеты. В отличие от земных, эти ураганы устойчивы и могут бушевать в атмосфере Юпитера, не разрушаясь, десятки и даже сотни лет.
Магнитосфера Юпитера — магнитное поле, окружающее планету, хотя и похожа по структуре на земную, но в действительности в 20 000 раз мощнее. Она захватывает заряженные частицы солнечного ветра, формируя гигантские радиационные пояса неимоверно высокой интенсивности. Любой незащищенный от воздействия радиации объект очень быстро получит в магнитосфере Юпитера разрушительную для себя дозу.
Более светлые зоны в атмосфере Юпитера холоднее своего окружения и состоят из восходящих газовых потоков высокого давления.
Большое Красное Пятно (БКП) — это мощный юпитерианский ураган, способный вместить в себя три планеты Земля. В то время как на нашей планете шторма есть результат поднятия воздушных потоков низкого давления, БКП сформировался в из-за погружения обладающих высоким давлением масс газа. Движимый внутренним теплом массивной планеты, не встречая на своем пути твердых тел, способных разрушить его, этот ураган так и бушует как минимум с тех пор, как прошли первые наблюдения планеты-гиганта в телескоп, то есть более 400 лет.
Кликните по картинке, она откроется в новом окне и ее можно будет увеличить
На пути к своей цели, планете Сатурн, космический аппарат НАСА «Кассини» создал эту детальную мозаику изображений Юпитера. Из-за высокой скорости вращения планеты, газовые массы, окружающие ее, сплюснуты у полюсов и вытянуты на экваторе. Ветра беспрепятственно обтекают планету со скоростями, намного превышающими скорости движения воздушных потоков на Земле. Несмешивающиеся, чередующиеся друг с другом облака двух типов: светлые (холодные и легкие) и темные (горячие и тяжелые), делают изображение Юпитера полосатым. На границе взаимодействия этих полос образуются титанические шторма, длящиеся веками.
Второе, что стоит иметь в виду, говоря о газовых гигантах, это огромное давление в центрах этих планет. При таком давлении хорошо знакомые нам вещества могут находиться в весьма необычных состояниях, а это значит, что центральные области планет-гигантов не похожи ни на что, привычное нам. Не является исключением и температура: она лежит в диапазоне от 148 °С на поверхности облачного слоя Юпитера до приблизительно 24 000 °С в ядре газового гиганта, что превышает температуру на поверхности Солнца.
Взаимодействие с кольцами Юпитера
Орбита Метиды пролегает на расстоянии около ~1000 км от внешнего края главного кольца Юпитера. Орбита спутника находится в так называемой «щели Метиды» — почти свободной от пыли 500-километровой щели в кольце. Щель так или иначе связана со спутником, но её происхождение остаётся неясным. Метида является одним из важных источников пыли для главного кольца и кольца-гало. Подобно и остальным внутренним спутникам Юпитера, извергаемая материя от столкновений спутника и метеоритов легко покидает поверхность спутника, потому что спутник очень близок к своему пределу Роша, если предположение о низкой плотности верное.
История открытия
Юпитер занимает вторую строчку в рейтинге яркости после Венеры. Поэтому его, как и четыре другие планеты, можно видеть прямо с поверхности Земли без какого-либо оптического оборудования. Именно поэтому ни один ученый не может приписать себе честь его открытия, которая, по всей видимости, принадлежит еще древнейшим племенам.
А вот первым из ученых, начавшим систематическое наблюдение за гигантом, стал итальянский астроном Галилео Галилей. В 1610-м он открыл первые спутники, вращающиеся вокруг планеты. И вращались они именно вокруг Юпитера. Он назвал эту четверку Ганимед, Ио, Европа, Каллисто. Данное открытие стало самым первым в истории всей астрономии, а спутники позднее стали называть галилеевыми.
Открытие придало уверенности ученым, причисляющим себя к гелиоцентристам, и позволило с новыми силами вступить в борьбу с приверженцами других теорий. Когда оптические приборы стали совершеннее, были установлены размеры светила, а также открыто Большое Красное Пятно, первоначально считающееся островом в гигантском юпитерианском океане.
Характеристики
Планета имеет следующие физические характеристики:
- Радиус экватора — 71 492 километра (погрешность 4 километра).
- Радиус полюсов — 66 854 километра (погрешность 10 километров).
- Площадь поверхности — 6,21796⋅1010 км².
- Масса — 1,8986⋅1027 кг.
- Объем — 1,43128⋅1015 км³.
- Вращательный период — 9,925 часов.
- Имеются кольца
Юпитер самый большой, быстрый и опасный объект нашей системы из-за сильнейшего магнитного поля. Планета имеет самое большое число известных спутников. Кроме прочего, ученые считают, что именно этот газовый гигант захватил и удерживает нетронутый межзвездный газ из облака, породившего наше Солнце.
Но, несмотря на все эти превосходные степени, Юпитер не является звездой. Для этого ему нужно обладать большей массой и теплом, без которого невозможно слияние водородных атомов и образование гелия. Чтобы стать звездой, как считают ученые, Юпитер должен увеличиться в массе примерно в 80 раз. Тогда станет возможен запуск термоядерного синтеза. Все же сейчас Юпитер выделяет некоторое тепло, поскольку имеет сжатие гравитации. Это уменьшает объем тела, но способствует его нагреванию.
Юпитер в Солнечной системе
Экваториальный радиус данного газового гиганта составляет 71,4 тыс. км, тем самым в 11,2 раза превышая Земной. Юпитер – это единственная в своем роде планета, у которой центр масс с Солнцем расположен вне Солнца.
Масса Юпитера превышает суммарный вес всех планет в 2,47 раза, Земли – в 317,8 раз. Но меньше от массы Солнца в 1000 раз. По плотности сильно схожа со Светилом и в 4,16 раз меньше, чем у нашей планеты. Зато сила тяжести превышает земную в 2,4 раза.
Планета Юпитер как «неудавшаяся звезда»
Некоторые исследования теоретических моделей показали, что если бы масса Юпитера была немного большей, чем она есть в действительности, то планета начала бы сжиматься. Хоть небольшие изменения особо не повлияли бы на радиус планеты, при условии если б реальная масса увеличилась в четыре раза, планетарная плотность выросла настолько, что начался б процесс уменьшения размеров из-за действия сильной гравитации.
Исходя из данного исследования, Юпитер обладает максимальным диаметром как для планеты с аналогичной историей и строением. Дальнейшее увеличение массы привело к продолжительности сжатия до тех пор, пока Юпитер в процессе формирования звезды не превратился бы в коричневого карлика с массой, превосходящей его нынешнюю массу в 50 раз. Астрономы считают, что Юпитер – это «неудавшаяся звезда», хоть до сих пор не ясно, существует ли схожесть между процессом формирования планеты Юпитер и теми планетами, которые формируют двойные звездные системы. По ранним данным выходит, что Юпитер должен был быть в 75 раз массивнее, чтобы стать звездой, но самый маленький известный красный карлик больший в диаметре всего на 30%.
