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.
Можно ли рассмотреть полосы Юпитера в любительский телескоп?
Даже в небольшой телескоп 100х можно рассмотреть основные зоны и пояса Юпитера, а также БКП и белые овалы.
Какой длины достигают молнии на Юпитере?
Самые большие растягиваются на тысячу километров.
Почему, несмотря на удаленность от Солнца, на планете такая высокая температура?
На этот вопрос пока есть лишь предположение, что планету греют постоянные полярные сияния, но это — лишь гипотеза.
Почему крупные антициклоны имеют красный цвет, а небольшие — белый?
Есть версия, что если мощный антициклон становится выше облаков, он становится виден, как красный.
Сатурн
Сатурн — вторая по величине, но довольно легкая (со средней плотностью 0,69 г/см3) планета в Солнечной системе. Низкая плотность объясняется тем, что планеты-гиганты состоят преимущественно из водорода и гелия. При этом в недрах Сатурна давление не достигает столь высоких значений, как на Юпитере, поэтому плотность вещества там меньше. Подобно Юпитеру, он вращается вокруг своей оси очень быстро (с периодом обращения около 10 часов) и поэтому заметно сплюснутый.
Сатурн. Фото сделано космическим аппаратом Cassini (NASA)
Спектроскопические исследования позволили найти в атмосфере Сатурна некоторые молекулы. В недрах планеты содержится мощная тепловая энергия, которую она излучает (в 2,5 раза больше, чем получает от Солнца). Температура поверхности облаков на Сатурне близка к температуре плавления метана (-184 ° С), твердые частицы которого, скорее всего, и содержатся в облачном слое планеты.
Атмосфера Сатурна по составу подобна гелиево-водородной атмосфере Юпитера, хотя метана в ней больше, а аммиака меньше. В телескоп видно вытянутые вдоль экватора темные полосы (пояса) и светлые зоны, которые являются менее контрастными, чем на Юпитере, гораздо реже в них наблюдаются отдельные белые и красные пятна. У Сатурна установлено мощное магнитное поле с осью, которая почти совпадает с осью вращения планеты. Сатурн состоит из железо-каменного жидкого центрального ядра (примерно земного размера), которое окружено флюидной оболочкой из водорода, гелия, метана, аммиака и воды.
Сатурн окружен кольцами (толщиной около 3 км), которые хорошо видны в телескоп в виде «ушек» с обеих сторон диска планеты. Они были замечены еще в 1610 году Галилеем. Плоскость колец практически совпадает с плоскостью экватора планеты и имеет постоянный наклон к плоскости орбиты, равный примерно 27 °.
Фото колец Сатурна, сделанное аппаратом Cassini в 2008 году.
Кольца Сатурна — одно из самых удивительных и интересных образований в Солнечной системе. Плоская система колец опоясывает планету вокруг экватора и нигде не соприкасается с поверхностью. В кольцах разделяются три основные концентрические зоны, разграниченные узкими щелями: внешнее кольцо А (диаметром около 275 тыс. км), среднее В (наиболее яркое) и внутреннее кольцо С, относительно прозрачное. Ближайшие к планете едва заметные части внутреннего кольца обозначаются символом D. Обнаружено также существование еще одного, практически прозрачного внешнего кольца. Кольца вращаются вокруг Сатурна и скорость движения их внутренних слоев больше, чем внешних.
Кольца Сатурна представляют собой плоскую систему из множества мелких спутников планеты. У Сатурна известно 17 спутников. Самый большой спутник — Титан, он также один из крупнейших по размерам и массе спутников в Солнечной системе. Спутник Янус — ближайший к Сатурну, расположенный почти вплотную к планете. Один из спутников — Феба — движется по орбите с довольно большим эксцентриситетом в обратном направлении.
Вращается ли Солнце вокруг своей оси?
Может ли вращаться Солнце вокруг своей оси?
Вращение Солнца вокруг своей оси является вторым кругом его движения. Поскольку оно состоит из газов, его движение происходит дифференцированно.
Иными словами, на своем экваторе звезда вращается быстрее, а на полюсах – медленнее. Отследить вращение Солнца вокруг своей оси достаточно сложно, поэтому ученым приходится ориентироваться по солнечным пятнам.
В среднем пятно в районе солнечного экватора совершает оборот вокруг оси Солнца и возвращается в исходное положение за 24,47 дня. Регионы в области полюсов движутся вокруг солнечной оси за 38 дней.
Чтобы вычислить какую-то конкретную величину, ученые приняли решение ориентироваться на позицию 26° от экватора, так как примерно в этом месте наблюдается наибольшее количество солнечных пятен. В итоге астрономы пришли к единой цифр. Согласно ей скорость обращения Солнца вокруг собственной оси составляет 25,38 дней.
Продолжительность пути
У различных космических кораблей уйдет разное количество времени на совершение перелета к Юпитеру. Рассмотрим некоторые данные:
- «Пионер-10» начал свою миссию в 1972 году. Его путь отнял 640 суток. Аппарату удалось приблизиться к планете на 130000 км.
- В 1973 году стартовал «Пионер-11». Дорога этой межпланетной станции заняла 606 суток. Максимальное приближение составило 21000 км.
- «Вояджер-1» начал путешествие в 1979-м. На это ушло 546 дней.
- «Вояджер-2» потратил на путь 688 суток.
- «Галилео» отправился к пятой от Солнца планете в 1989 году, и он передвигался в течение следующих 6 лет.
- «Новые горизонты» – всего 1 год и 1 месяц.
Получается, что расстояние между нашей планетой и Юпитером можно преодолеть примерно в течение 550–650 суток. Это если рассчитывать без учета замедления, которое требуется для выхода на орбиту удаленной планеты. Без этого замедления космические корабли будут просто пролетать мимо пункта назначения.
Величие Юпитера
Единственный космический аппарат, который побывал на орбите Юпитера, – это «Галилео». Чтобы выйти на орбиту, он совершил гравитационный маневр от Венеры. Это произошло в 1995 году, и с тех подобные действия не повторялись.
Гравитационный маневр – это способ разогнать космический аппарат и одновременно направить его траекторию в нужную сторону. Проведение подобной операции позволяет снизить затраты топлива, а также сильно сократить время, которое требуется для совершения перелета. Эффективнее всего осуществлять пертурбационный маневр у планет-гигантов, таких как Юпитер.
Однако усовершенствованный аппарат «Новые горизонты» справился с той же задачей за 13 месяцев. Это оказалось возможным, поскольку его конструкторы разработали принципиально новый тип межпланетного двигателя. Он перемещался по прямой траектории, при этом не делая замедлений на своем пути. Его главным пунктом назначения являлся Плутон.
Сейчас разрабатываются другие, более совершенные и быстрые способы перемещения между планетами. На протяжении последних 1.5 лет каждые 0.25 года проводятся на Земле все новые и новые подобные испытания.
Скопление галактик
Пока неизвестно, сколько понадобится времени, чтобы в будущем отправлять корабли лететь от Земли до Юпитера. Однако и на сегодняшний день в этой области учеными были достигнуты некоторые успехи. В 2011 году «НАСА» отправили к Юпитеру аппарат «Юнона», и он вышел на орбиту планеты уже в июле 2016 года. Это позволяет предположить значительное продвижение в данной области исследований.
Количество и наименование спутников Сатурна
Насчитывается 62 естественных спутника этой планеты. Однако прогресс не стоит на месте, и с появлением современных средств наблюдения за космическим пространством, каждые 5-10 лет открываются новые спутники, учитывая, сколько спутников у Сатурна уже открыто, от этой планеты еще много сюрпризов впереди.
Отличительная особенность системы Сатурна – луны Сатурна имеют схожий состав.
Среди интересных лун: Пандора и Гиперион. Первый предположительно пористое ледяное тело, а второй – ледяное тело с внутренними пустотами. Гиперион имеет странную неправильную форму, образовавшуюся в результате столкновения с космическими объектами.
Также, Гиперион своеобразен своим передвижением по орбите – оно хаотично.
Все луны Сатурна вращаются в одном направлении. Единственное исключение – Феба.
Феба вращается в противоположном направлении относительно других космических тел орбиты Сатурна. Не меньший интерес представляют и другие луны: Атлант, Мимас, Янус.
Перечень спутников выглядит следующим образом:
- Титан;
- Рея;
- Мимас;
- Тефия;
- Диона;
- Энцелад;
- Япет;
- Гиперион;
- Янус;
- Феба;
- Эпиметей;
- Елена;
- Калипсо;
- Телесто;
- Пандора;
- Пан;
- Имир;
- Прометей;
- Иджирак;
- Палиак;
- Атлас;
- Тарвос;
- Мундильфари;
- Суттунг;
- Кивиок;
- Сиарнак;
- Скади;
- Эррипо;
- Альбиорикс;
- Полидевк;
- Эгир;
- Дафнис;
- Мефона;
- Паллена;
- Нарви;
- Трюм;
- Гиррокин;
- Форньот;
- Хати;
- Фарбаути;
- Фенрир;
- Бефинд;
- Бестла;
- Бергельмир;
- Титус;
- Таркек;
- Грейп;
- Эгеон;
- Ярнсакса;
- Кари;
- Сурт;
- Анфа;
- Сколл;
- Логи;
- 8 естественных спутников без названий;
- минилуны.
Характеристики планеты Юпитер
Юпитер – весьма любопытная планета, которая имеет мало общего с привычными нам вещами.
Размер Юпитера по сравнению с Землей
Радиус – около 70 тысяч километров, что больше радиуса Земли в 11.2 раза. На самом деле этот газовый шар из-за своего быстрого вращения имеет довольно сплющенную форму, потому радиус по полюсам у него около 66 тысяч километров, а по экватору – 71 тысяча километров.
Масса – в 318 раз больше массы Земли. Если собрать все планеты, комета, астероиды и прочие тела Солнечной системы в одну кучу, то и тогда Юпитер будет в 2.5 раза тяжелее этой кучи.
Время вращения на экваторе – 9 часов 50 минут 30 секунд. Да, этот гигантский шар делает полный оборот вокруг оси менее, чем за 10 часов, именно такая там длительность суток. Но это газовый шар, а не твердый, и он вращается подобно жидкости. Поэтому в средних широтах скорость вращения другая, оборот там происходит за 9 часов 55 минут 40 секунд. Так что продолжительность суток зависит от места. Кроме того, мы можем отслеживать вращение планеты лишь по облакам в верхних слоях атмосферы, а не по поверхностным ориентирам, которых там нет, как нет и самой поверхности.
Площадь поверхности – в 122 раза больше земной, вот только поверхность эта не твердая, и приземлиться там негде совершенно. Да и четкой её границы нет. При спуске на Юпитер газ будет просто сгущаться под давлением — сначала это будет просто газовая атмосфера, затем что-то подобное очень насыщенному туману, плавно перетекающего в совершенно жидкую среду.
Магнитное поле планеты Юпитер в системе – самое мощное, оно в 14 раз сильнее земного. Радиация от него такова, что даже космические зонды не могут длительное время её выдержать без поломок оборудования.
Атмосфера Юпитера, по крайней мере, верхние её слои, состоят преимущественно из водорода (90%) и гелия (10%). Имеются в ней и метан, сероводород, аммиак, вода и другие примеси. Глубокие слои пока не удалось исследовать достаточно достоверно. Красный фосфор и его соединения преимущественно и придают Юпитеру его красный вид. Полюбуйтесь виртуальными устрашающе красивыми видами атмосферы планеты Юпитер:
Ядро Юпитера имеет температуру порядка 3000 К и состоит из расплавленного металла, в частности, металлического водорода. Размер ядра больше Земли.
Ускорение свободного падения на планете Юпитер составит примерно 2.5g.
Что ожидало бы наблюдателя, рискнувшего приблизиться к Юпитеру? Сначала это были бы замечательные виды планеты, спутников, возможно, удалось бы даже увидеть кольца планеты. Затем, при приближении к планете нашего смельчака убила бы радиация. Если же его бренное тело не останется на вечной орбите и войдет-таки в атмосферу, то там его ожидает огонь, огромное давление, и долгое падение того, что останется. А возможно, это будет не падение, а ношение остатков по воле урагана, пока химический состав атмосферы не разложит их на отдельные молекулы.
Марс
Эта планета названа в честь грозного бога войны. По всем показателям Марс максимально приближен к Земле. Например, скорость планеты по орбите составляет 24 километра в секунду. Расстояние до Солнца – около 228 миллионов километров, из-за чего на поверхности большую часть времени довольно прохладно – только днем она прогревается до -5 градусов по Цельсию, а ночью здесь холодает до -87 градусов.
Зато сутки здесь практически равны земным – 24 часа и 40 минут. Для упрощения даже был придуман новый термин, обозначающий марсианские сутки – сол.
Так как расстояние до Солнца довольно большое, а траектория движения значительно длиннее, чем у Земли, год здесь длится довольно долго – целых 687 дней.
Эксцентриситет у планеты не слишком большой – около 0,09, поэтому орбиту можно считать условно круглой с Солнцем, расположенным почти в центре описываемой окружности.
Система спутников и кольца Сатурна
У Сатурна 62 спутника, причем большая часть из них имеет твердую поверхность и даже обладает собственной атмосферой. По своим размерам некоторые из них могут претендовать на звание планеты. Чего только стоят размеры Титана, который является одним из самых крупных спутников Солнечной системы и больше чем планета Меркурий. Это небесное тело, вращающееся вокруг Сатурна, имеет диаметр 5150 км. Спутник обладает собственной атмосферой, которая по своему составу сильно напоминает воздушную оболочку нашей планеты на ранней стадии формирования.
Ученые считают, что во всей Солнечной системе у Сатурна самая развитая система спутников. По информации, полученной с борта автоматической межпланетной станции «Кассини», Сатурн представляет собой едва ли не единственное в Солнечной системе место, где на его спутниках может быть существовать вода в жидком состоянии. На сегодняшний день исследованы только некоторые из спутников окольцованного гиганта, однако даже та информация, которая имеется, дает все основания считать эту наиболее отдаленную часть ближнего космоса пригодной для существования определенных форм жизни. В этом плане очень большой интерес для ученых-астрофизиков представляет пятый спутник — Энцелад Главным украшением планеты, безусловно, являются его кольца. В системе принято выделять четыре главных кольца, имеющие соответствующие названия А, В, С и D. Ширина самого большого кольца В составляет 25500 км. Кольца разделяются щелями, среди которых самая большая — это деление Кассини, разграничивающая кольца А и В. По своему составу сатурнианские кольца представляют собой скопления мелких и крупных частиц водяного льда. Благодаря ледяной структуре нимбы Сатурна имеют высокое альбедо, и поэтому хорошо видны в телескоп.
Параметры колец
Всего насчитывается 7 основных колец Сатурна, названных буквами латинского алфавита(A,B,C,D,E,F,G). Каждое такое большое кольцо состоит из тысяч тонких, расположенных на минимальном отдалении друг от друга. Основные же элементы кольцевой системы разделены щелями и делениями шириной от 3 до 4700 км.Самым близким к хозяину является кольцо D. Он отдаленно от планеты на расстоянии 70 тыс. км. Самыми яркими в системе являются образования А, В, С. Увидеть эти кольца Сатурна на ночном небе можно в телескоп диаметром не менее 15 мм.
Снимок колец Сатурна
Из чего же состоят кольца Сатурна? Основным их компонентом является водяной лед и всего 1% приходится на пыль из смеси силикатов. Общая масса материала составляет 3*1019 кг.
Звуки колец
Сатурн поглощает свои кольца благодаря гравитационному взаимодействию. При их контакте с ионосферой и другими объектами орбиты возникает удивительная «мелодия». Ее сумел записать и передать на Землю зонд Кассини.
Кольца Сатурна «звучат» многогранно. Можно отчетливо расслышать тихое шипение и шуршание пылевых и ледяных частиц, сменяющиеся скрипами и коротким свистом. Этот звук имеет достаточно приятные вибрации.
Исчезновение колец
В начале 20 века умы людей взбудоражила новость об исчезновении сатурнианских колец. Прошел слух, что они начали разрушаться и гигантские обломки стремительно летят к Земле. Но новость оказалась вымыслом, связанным с ошибочной интерпретацией данных. На самом деле, кольца Сатурна были повернуты ребром к Земле, что не позволило их разглядеть в слабые телескопы того времени.
В наше время Сатурн «терял» свои кольца уже дважды. Наблюдалось это в 1995 и 2009 годах.
Будущие миссии
Программа «Europa Jupiter System Mission» является совместным проектом НАСА/ESA, нацеленным на изучение Юпитера и его спутников. В феврале 2009 г. было анонсировано, что проект Europa Jupiter System Mission стал более приоритетным по сравнению с Titan Saturn System Mission. В объявлении было сказано, что приблизительно запланированная дата запуска — 2020 г. Миссия будет состоять из управляемого НАСА Jupiter Europa Orbiter для исследований планеты-гиганта и её спутников Европы и Ио и управляемого ESA Jupiter Ganymede Orbiter для исследования его спутников Ганимеда и Каллисто. Финансирование проекта со стороны ЕКА будет по прежнему конкурировать с остальными его проектами. В 2010 г. приоритетным был объявлен проект Titan Saturn System Mission, однако миссия EJSM не отменена. Кроме того, в миссии EJSM возможно участие Японии с аппаратом Jupiter Magnetospheric Orbiter (JMO) для исследований магнитосферы Юпитера. Также в рамках миссии EJSM Россия с участием ЕКА планируют ещё один аппарат Лаплас — Европа П для посадки на Европу.
В мае 2012 года было объявлено, что ЕSА будет проводить комплексную европейско-российскую миссию Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) по изучению Юпитера и его спутников с предполагаемым океаном под поверхностью (Ганимеда, Каллисто, Европы) c запуском в 2022 году и прибытием в систему Юпитера в 2030 году, в ходе которой российский аппарат совершит посадку на Ганимед.
Земля
Земля — это планета, которая находится третьей от Солнца. Земля — единственная планета, которая заселена живыми существами. Земля имеет атмосферу, состоящую из азота, кислорода, углекислого газа и водяного пара.
Атмосфера защищает живое от ультрафиолетовых лучей, которые опасны для жизни Атмосфера защищает Землю от излучения, идущего от небесных объектов, которые находятся близко к Земле. Кроме того, атмосфера также поддерживает температуру Земли, чтобы оставаться в соответствии с потребностями живых существ.
Если смотреть с неба, то Земля выглядит голубой со слоем атмосферы белого круга. У Земли есть спутник, а именно Луна. Луна вращается всегда повернувшись одной стороной вокруг Земли и одновременно вокруг Солнца вместе с Землей. Расстояние до Солнца (150 млн.км) свет преодолевает за 500 секунд.
Планета | Расстояние от планеты до Солнца(млн. км) | Диаметр(км) | Температура поверхности(ºC) | |
от | до | |||
Земля | 150 | 12.750 | -90 | +53 |
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 |