Атмосфера юпитера

Юпитер: то ли планета, то ли звезда

Имея такую огромную массу (в три раза больше массы всех планет Солнечной системы, вместе взятых), Юпитер вполне мог бы быть центром нашей системы. Если бы Солнце вдруг исчезло, планеты стали бы вращаться вокруг Юпитера, так как он стал бы самым крупным и самым тяжелым объектом в Солнечной системе.

Юпитер с полосами облаков и Большим Красным Пятном

Юпитер и сам мог бы стать Солнцем, вернее, настоящей звездой. Для этого нужно лишь, чтобы его масса увеличилась в 80 раз, тогда температура и давление в его центре достигли бы величин, необходимых для начала ядерного синтеза. По всем остальным характеристикам он вполне подходит на роль светила.

Планета представляет собой гигантский шар из газа, который вращается с очень высокой скоростью: сутки Юпитера длятся около 10 часов. Из-за такого быстрого вращения над его поверхностью постоянно образуются полосы из облаков, которые можно наблюдать в телескоп. На самом деле, из-за этих облаков саму планету практически не видно: астрономы наблюдают верхний облачный слой, а не поверхность.

К югу от середины планеты располагается образование, загадавшее астрономам немало загадок, — Большое Красное Пятно. Это гигантский ураган, размером с нашу Землю, который вращается против часовой стрелки. Пятно было открыто в 1664 году, с тех пор его размеры и форма немного изменились. По поводу него существует немало гипотез и теорий; согласно одной из них, красный цвет — это соединения, содержащие фосфор.

Из Юпитера можно было бы изготовить 1300 шаров такого объема, как наша Земля. Самые большие спутники Юпитера по размеру близки к Меркурию

По последним данным, у Юпитера обнаружено 67 спутников, но их может быть и больше, просто не все еще открыты. Наиболее известны самые крупные из спутников: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. У Юпитера, как и у Сатурна, есть кольца. Но они тусклые и увидеть их с Земли, даже в телескоп, очень с ложно.

Юпитер в культуре

Вполне понятно, что такое впечатляющее небесное тело с давних времён вызывало у древних народов культ почитания и поклонения. С планетой связывали своего бога – Тай-Суй, китайцы, в семитской мифологии ей соответствовало божество Гада, ответственное за успех и удачу. Вавилоняне ассоциировали Юпитер с главой своего пантеона богов Мардуком. В его честь индусы совершали паломничества к своим святыням в рамках религиозного обряда Кумбха-мела.

В греческой мифологии Юпитеру соответствует верховное божество Зевс – властелин неба, грома и молний, символом которого выступает царская птица – орёл. Скандинавская мифология связала планету с одним из своих богов-асов Тором. Вообще, индоевропейские народности увидели в Юпитере своего верховного бога-громовержца, чьим днём недели является четверг, название которого в их языках связано именем божества отождествляемого с планетой.

Не имеющим логичного научного объяснения представляется факт глубоких астрономических познаний у представителей африканского племени догонов, обладающих сведениями о самом Юпитере и 4-х его спутниках, рассмотреть которые без телескопа не представляется возможным.

Символические фигуры связанных с космосом представителей племени догонов

Юпитер – один из основных символов астрологии, указывающих на силу, мощь, успех, процветание и удачу. Также планета нашла своё отражение в литературе, киноискусстве, изобразительном искусстве, целом ряде достаточно известных и популярных комиксов.

Современные исследования

Последние глубокие исследования газового гиганта были сделаны 8 лет назад космическими аппаратами Galileo (NASA) и Cassini (совместная американо-итальянская разработка). Именно эти зонды дали максимум известной сейчас информации о внутренних слоях и составе атмосферы Юпитера.

В 2011 году американскими учеными был запущен зонд Юнона, который спустя 5 лет, в 2016 году, вышел на орбиту планеты и находится там по сей день. В 2021 году Юноне удалось сфотографировать с расстояния 1000 км спутник Юпитера – Ганимед. Интересно что данные снимки были сделаны случайно, и на данный момент Юнона продолжает выполнять свою основную задачу – изучение характеристик Юпитера.

Также в начале 2021 года английские ученые в журнале Science Advances опубликовали результаты изучения вспышек рентгеновских лучей. Данные исследования активно велись последние 40 лет. Открытие также стало возможным благодаря работе Юноны, и показало, что периодические колебания в магнитном поле создают плазменные волны, внутри которых активно заряженные ионы «врезаются» в атмосферу и освобождают энергию, являющуюся рентгеновскими лучами.

Интересные факты

Самые ранние упоминания о Юпитере находят в 7-8 веках до н.э. Древние вавилоняне были первыми, кто отобразил планету в своей культуре.
Гигант берет текущее название в честь верховного божества и отца всех богов древнеримского пантеона. Ближайшим эквивалентом является бог громовержец Зевс в древнегреческой мифологии, благодаря которому планету и прозвали «сияющей» и «блестящей» звездой Зевса. Языческие племена германцев отождествляли планету с богом Донаром, известным как Тор в скандинавской мифологии.
Сделанное Галилеем открытие четырех спутников Юпитера натолкнуло итальянского астронома на мысль об ошибочности геоцентрической системы мира. Дальнейшие наблюдения исследователя за движением тел, лишний раз подтвердили гелиоцентрическую систему Коперника

Но пристальное внимание церкви и вмешательство инквизиции не дали разработать теорию до конца.
В научной среде существовала долгое время гипотеза о наличии неизвестной планеты между Марсом и Юпитером. В настоящее время этот промежуток заполнен скоплением астероидов, которые являются продуктом распада некогда существовавшей планеты.
Обладая высокой скоростью вращения вокруг оси, титан приобрел слегка сплюснутую форму

Из-за такой скорости на планете самый короткий день среди всех планет Солнечной системы. Продолжительность дня составляет всего 9 часов и 50 минут.
Оборот Юпитера вокруг солнечной орбиты составляет 4 332,589 дня. То есть Юпитерианский год равен 11,86 годам на Земле. А чтобы пройти путь от одного созвездия к другому, гиганту потребуются месяцы. Если наблюдать за планетой с Земли, то можно заметить, что скорость Юпитера крайне мала. Расстояние от Юпитера до Земли — 775,55 млн. км.
На 2018 год список спутников на орбите Юпитера насчитывает 79 известных и открытых объектов.
Юпитер – четвертое по яркости небесное тело в Солнечной системе. Благодаря этому Юпитер знают еще с древних времен. Ярче газового гиганта Солнце, Луна и Венера.

Происхождение названия планеты

Благодаря своей яркости, гигант обладает отличной видимостью на звездном небе. Расстояние до Юпитера от Земли составляет 775,55 млн. км.

Еще с древнейших времен, после захода Солнца, люди могли наблюдать за такими объектами как Венера, Сатурн, Марс и Юпитер. Независимо от особенностей культуры, религии и восприятия мира, народы древности находили в этих планетах нечто удивительное

Уже тогда исследователи обращали внимание на характерное движение объектов относительно других звезд. В пределах узоров зодиакальных созвездий, они двигались по конкретным законам и правилам

Из-за характерных черт, древнегреческие астрономы обозначили данные планеты названием «блуждающие звезды», которое впоследствии заменили термином «планета».

Примечательно то, какое место занимал Юпитер в древней культуре. Древние цивилизации, не зная особенностей и размеров небесного тела, давали точное обозначение планеты среди других.

Так, текущее название планета получила в честь древнеримского верховного божества, небесного царя над прочими богами. Юпитер соответствует древнегреческому громовержцу Зевсу, а греки в свою очередь называли планету – «звезда Зевса». С Юпитером также связаны различные культы поклонения в семитской, индуисткой, месопотамской культурах.

Однако Юпитер не является самым ярким небесным телом. Такой рекорд установила Венера. Дело в разных траекториях движения по небу данных объектов. Венера — это внутренняя планета, расположенная близко к Солнцу. Увидеть ее можно только после заката, как вечернюю звезду, или до восхода, как утреннюю.

Газовый гигант – внешняя планета. Юпитер путешествует по небосклону и хорошо виден. Астрономы древности заметили «блестящую» звезду и охарактеризовали как ярчайшую. Поэтому она получила высокое звание царя среди планет.

Юпитер на звездном небе

Из чего состоит Юпитер?

У Юпитера нет твердой поверхности; его атмосфера становится плотнее ближе к центру планеты, превращаясь в жидкий слой, который окружает ядро. Проще говоря, это означает, что атмосфера Юпитера составляет почти всю планету. Она состоит на 90% из водорода и на 10% из гелия — такой состав очень напоминает Солнце.

Формирование и возврат Юпитера

Как и другие планеты Солнечной системы, Юпитер сформировался около 4,5 млрд лет назад путем гравитационного сжатия газопылевого облака. Планета получила большую часть вещества, которое осталось после формирования Солнца — именно поэтому масса Юпитера теперь более, чем в два раза превышает массу остальных планет Солнечной системы. Примерно 4 млрд лет назад Юпитер занял свое нынешнее положение пятой от Солнца планеты.

Строение Юпитера

Ученые до сих пор не знают, как именно выглядит ядро Юпитера. Предполагают, что оно может состоять из твердых веществ или из густой и очень горячей жидкости, которая напоминает лаву. Однако сейчас известно, что ядро Юпитера окружает слой из жидкого металлического водорода. Он простирается на 90% от радиуса планеты.

Поверхность Юпитера

У газового гиганта нет твердой поверхности, которая так привычна нам на Земле. Юпитер в основном состоит из газа и жидкости. Космический аппарат не может сесть или пролететь сквозь планету из-за экстремального давления и высоких температур, которые разрушат или расплавят его.

Что такое Большое красное пятно?

Большое красное пятно — это гигантский атмосферный вихрь в Южном полушарии Юпитера. Газ внутри него вращается против часовой стрелки, а его скорость превышает скорость любого земного шторма.

Первые официальные наблюдения этого урагана датируются 1878 годом, однако Джованни Доменико Кассини в 1665 году упоминал некий “постоянный шторм”, который вполне мог быть Большим красным пятном. Такое продолжительное существование этого вихря можно объяснить отсутствием твердой поверхности на Юпитере. Ураганы на нашей планете исчезают после столкновения с землей, но у Большого красного пятна просто нет такой возможности.

По неизвестным причинам Большое красное пятно со временем уменьшилось в размерах: в 1879 году его длина составляла 40 000 км, а в 2021 уже 15 000 км.

Спутники и кольца

Крупные спутники Юпитера и их поверхности

См. полную статью Спутники Юпитера

По данным на декабрь 2005 года у Юпитера насчитывается 63 спутника, максимальное значение для Солнечной системы. По оценкам, спутников может быть не менее сотни. Четыре самых крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты ещё в г. Галилео Галилеем. Наибольший интерес представляет Европа, обладающая глобальным океаном, в котором не исключено наличие жизни. Все крупные спутники Юпитера вращаются синхронно, и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Остальные спутники намного меньше, и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону.

Файл:JupiterandIo.jpg

Затмение солнца спутником Ио на поверхности Юпитера

У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в . С Земли кольца могут быть замечены при наблюдении в инфракрасном диапазоне. По результатам исследований «Галилео» был сделан вывод, что источником пополнения колец являются небольшие спутники Юпитера.

Второе пятно, видимое на фотографии поверхности Юпитера

На поверхности Юпитера при рассмотрении фотографий также можно увидеть другое, более маленькое, чем красное пятно, явление. Так, в атмосфере газового гиганта на протяжении многих лет бушует ещё один шторм, официальное международное название которого – Овал ВА. Он, в отличие от красного пятна, появился намного позже, а размеры его в разы меньше.

Многие современные астрономы предполагают, что впервые шторм на поверхности Юпитера образовался в конце 1990 года. Он был образован по причине слияния трёх других пятен. Впервые астрономы застали Овал ВА, когда он был белого оттенка, но затем многое стало меняться. Так, в 2006 году при наблюдении за атмосферой Юпитера ученые заметили, что маленькое пятно тоже стало красного цвета.

Отмечается, что спустя несколько лет после данного события маленькое пятно на поверхности Юпитера стало снова приобретать изначальный, белый цвет. Новые же снимки данной планеты снова показали, что шторм приобретает другой оттенок. Современные астрономы ещё не смогли определить, что становится причиной таких постоянных перемен, однако специалисты над этим усердно работают.

Красное пятно и белый овал

Поверхность Юпитера нельзя наблюдать непосредственно из-за плотного слоя облаков, представляющих собой картину чередующихся темных полос и ярких зон. Различия в цвете полос объясняются небольшими химическими и температурными различиями. Положения и размеры полос и зон постепенно изменяются со временем. Яркие цвета, которые видны в облаках Юпитера, вероятно, результат искусных химических реакций примесей элементов в его атмосфере, возможно, включающих серу, чьи соединения создают широкое разнообразие цветов. Темные полосы и светлые зоны облачной структуры Юпитера, скорость которых иногда достигает 500 км/час, и самим существованием, и своей формой обязаны ураганным ветрам, опоясывающим планету в меридиональном направлении. На Земле ветры создаются большим различием в температуре более чем в 40° Цельсия между полюсом и экватором. А вот и полюс, и экватор Юпитера имеют примерно одну и ту же температуру (130°C), по крайней мере, у основания облаков. Очевидно, ветры Юпитера управляются главным образом его внутренним теплом, а не солнечным, как на Земле.

Атмосфера Юпитера состоит примерно из 81% водорода и 18% гелия. Кроме водорода и гелия в атмосфере Юпитера найдены в виде примесей незначительное количество метана, аммиака, фосфора, водяного пара и разнообразных гидрокарбонатов. В целом же химический состав атмосферы всей планеты существенно не отличается от солнечного и имеет сходство с небольшой звездой.

Наиболее поразительной особенностью юпитерианской атмосферы является Большое Красное Пятно колоссальный атмосферный вихрь, который был обнаружен земными наблюдателями более 150 лет назад. Большое Красное Пятно овал размером 12 000 х 25 000 км (то есть два земных диска). Вещество в Большом Красном Пятне перемещается против часовой стрелки, делая полный оборот за 7 земных суток. Пятно смещается относительно среднего положения то в одну, то в другую сторону. Исследования показывают, что 100 лет назад его размеры были вдвое больше.

В 1938 году было зафиксировано формирование и развитие трех больших белых овалов вблизи 30° южной широты. Наблюдатели также отмечали серию маленьких белых овалов, которые также представляют собой вихри. Поэтому можно полагать, что Красное Пятно является не уникальным образованием, но самым мощным членом из семейства штормов. Исторические записи не обнаруживают подобных долго существующих систем в средних северных широтах. Имеются большие темные овалы вблизи 15° северной широты, но почему-то условия, необходимые для возникновения вихрей и последующего их превращения в устойчивые системы, подобные Красному Пятну, существуют только в Южном полушарии.

Иногда на Юпитере происходят столкновения таких больших циклонических систем. Одно из них имело место в 1975 году, в результате чего красный цвет Пятна поблек на несколько лет. И в настоящее время может произойти аналогичное столкновение Большого Красного Пятна и Большого Белого Овала. Белый Овал является частью пояса облаков, с периодом обращения меньшим, чем у Большого Красного Пятна. Овал начал тормозиться Большим Красным Пятном в конце февраля текущего года, и столкновение продолжалось целый месяц. Скорее всего, овал уцелеет, но нельзя исключить и того, что он будет или разрушен, или поглощен. Красный цвет Большого Красного Пятна загадка для ученых, возможной причиной его могут служить химикалии, включающие фосфор. Фактически цвета и механизмы, создающие вид всей юпитерианской атмосферы, до сих пор еще плохо поняты и могут быть объяснены только при прямых измерениях ее параметров.

На мозаичном изображении, сделанном в июле 1979 года с расстояния 2,633,003 км, видна метеорологическая схожесть Большого Красного Пятна и Белого Овала. Внутренняя структура этих пятен совпадает, поскольку оба они вращаются как антициклоны.

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.

Спутники Юпитера

В начале 17 века знаменитый ученый и астроном Галилео Галилей долго и внимательно наблюдал за Юпитером. Со временем он смог заметить 4 яркие точки на его орбите, которые выстраивались в одну линию по обе стороны планеты.

Вскоре он описал свои наблюдения в книге, с удивительной точностью объяснив движение обнаруженных им объектов. В будущем именно эти выводы помогут ему доказать то, что все объекты вращаются не вокруг Земли, а вокруг Солнца.

Четыре спутника обнаруженные Галилеем назывались: Каллисто, Ио, Ганимед и Европа. После этого астрономы продолжали открывать все новые и новые спутники Юпитера (см. интересные факты о спутниках).

На сегодняшний день их количество достигло уже 79. Интересно, что ни одна другая планета не обладает таким количеством спутников.

Как далеко находится Юпитер?

Юпитер — пятая планета от Солнца: их разделяют Меркурий, Венера, Земля и Марс. Кроме того, между орбитами Марса и Юпитера расположен пояс астероидов.

Расстояние от Юпитера до Солнца

Газовый гигант находится на расстоянии 5,2 а.е. от Солнца или 778 млн км. Для сравнения, Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, находится от него на расстоянии в 0,4 а.е., что примерно равно 58 млн км. Если вы вдруг забыли, то напоминаем: одна астрономическая единица (а.е.) равна расстоянию между Солнцем и Землей.

Расстояние от Юпитера до Земли

По мере того как планеты перемещаются по своим орбитам, расстояние между ними постоянно меняется. При максимальном приближении к Земле, Юпитер находится от нас на расстоянии 588 млн км, а во время наибольшего удаления дистанция составляет 989 млн км.

Сколько нужно времени, чтобы добраться до Юпитера?

Если вы планируете пролететь мимо планеты и не задерживаться на ней, то, в среднем, вам потребуется 550-650 дней. У “Вояджера-1”, например, ушло 546 дней, а “Вояджер-2” добрался до Юпитера за 688 дней. Однако, если вы планируете попасть на орбиту, то вам понадобится гораздо больше времени — чтобы не пролететь мимо, космическому аппарату необходимо замедлиться. Так “Галилео”, аппарат НАСА, потратил 2 242 дня, чтобы долететь до газового гиганта.

Большое Красное Пятно

Газовый гигант называют «полосатой» планетой, поэтому среди вполне четких полос огромное красное пятно заметно сразу. На самом деле это ни что иное как устойчивый антициклонный шторм, который расположился на 22° южнее экватора. Ученые не знают точно сколько лет Красному Пятну. По имеющимся подсчетам «возраст» образования варьируется от 180 до 340 лет. Одно известно точно: красное пятно со временем становится заметно меньше. Так, с 1996 по 2006 год оно уменьшилось на 15%. Красное пятно имеет форму овала 25-40 тыс. км шириной и 12-14 тыс. высотой. Период вращения данного антициклона также уменьшается, ученые связывают это с сокращением размеров.

Исходя из темпов сокращения размеров БКП, ученые предполагают, что к 2045 году оно может стать круглым. Однако, так как природа его сокращений на сегодняшний день неизвестна, это, по большей части, предположения. Соседние полосы при движении планеты постоянно искажают овал красного пятна.

Инфракрасные снимки показывают, что Большое Красное Пятно располагается выше облаков, и вращается против часовой стрелки (поэтому считается антициклонным). Ветры на внешних кругах завихрений достигают 120 м/с (примерно 430 км/ч), а сама структура БКП, согласно инфракрасным исследованиям, неоднородная, что говорит о разностях температур и давления внутри антициклона.

Точный состав БКП неизвестен, поэтому до конца непонятно, что придает ему цвет. По мнению ученых, это могут быть соединения серы и красного фосфора, так как они присутствуют в атмосфере планеты, а градиент цветовой гаммы варьируется от насыщенного красного до почти белого.

«Пионеры»

Американский космический аппарат «Пионер-10», снабженный большим количеством специальной аппаратуры, стал первым космическим кораблем, в декабре 1973 года пересекшим пояс астероидов и достигшим окрестностей Юпитера, пройдя от него на расстоянии 130 300 км. Им были переданы на Землю первые, сделанные вблизи Юпитера, снимки его облачного покрова и поверхностей его лун, исследована его магнитосфера, радиационные пояса и атмосфера. В декабре 1974 года космический аппарат «Пионер-11» подошел к Юпитеру на расстояние 43 тыс. км, передал изображения высокого разрешения, выполнил измерения магнитного поля Юпитера и его взаимодействий с солнечным ветром и солнечной магнитосферой и представил данные об атмосфере планеты и поверхностях некоторых ее лун.

Спутники Юпитера

Галилеевы спутники Юпитера: Европа, Ганимед, Ио и Каллисто

В 2017 году было известно 69 спутников Юпитера (на конец 1983 года — 15). Четыре самых крупных (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) открыты в 1610 году Галилеем и называют галилеевыми. В либрационных точках орбиты Юпитера движутся астероиды (9 впереди и 5 позади Юпитера) — «троянцы». Юпитер оказывает сильное возмущающее воздействие на периодические кометы, движущиеся по вытянутым орбитам между Солнцем и внешними областями Солнечной системы. У Юпитера обнаружено кольцо, внешний край которого находится на расстоянии 55 тыс. км от верхней границы облаков. Ширина кольца ~6 тыс. км, толщина ~1 км; оно состоит из частиц, обладающих низким альбедо, диапазон размеров которых оценивается от нескольких микрометров до нескольких метров.

По результатам пролётов космических аппаратов получены следующие отношения масс галилеевых спутников к массе Юпитера и значений их диаметров:

Спутник	Отношение массы к массе Юпитера	Диаметр, км
Ио	(4,684 ±0,022)×10–5	3640 ±30
Европа	(2,523 ± 0,025)×10–5	3130 ±30
Ганимед	(7,803 ± 0,030)×10–5	5280 ±30
Каллисто	(5,661 ± 0,019)×10–5	4840 ±30

Плотности спутников последовательно убывают с ростом расстояния от Юпитера: 3530 кг/м3 (Ио), 3030 кг/м3 (Европа), 1930 кг/м3 (Ганимед), 1790 кг/м3 (Каллисто). Это отражает особенности их внутреннего строения: Ио целиком состоит из «скальных» пород, в то время как Европа на 20%, Ганимед на 40% и Каллисто почти наполовину состоят из водяного льда. На Ио открыта сильная вулканическая деятельность. Современный активный вулканизм, вероятно, объясняется приливной диссипацией энергии из-за наличия соизмеримостей в движении галилеевых спутников в гравитационном поле Юпитера. Зарегистрированы мощные выбросы серы из вулканов (на высоту до 250 км со скоростью 1 км/с); толстый (в несколько километров) слой серы и двуокиси серы предположительно покрывает поверхность Ио, придавая ему красно-оранжевую окраску. Поверхность Европы ледяная, выровненная, с многочисленными широкими протяжёнными трещинами. Поверхности Ганимеда и Каллисто также в основном ледяные, с обширными отложениями и выходами тёмного материала, сильно кратерированные (особенно Каллисто); в формировании наблюдаемых структур значительную роль, по-видимому, играла в прошлом тектоническая деятельность.

У Ио обнаружены атмосфера и ионосфера, состоящая в основном из ионов серы и натрия, а вдоль орбиты спутника образуется газовый тор. Ионосфера, очевидно, создаётся за счёт ударной ионизации атмосферных атомов, заряженных частицами магнитосферы Юпитера. В свою очередь, сами спутники вносят заметное возмущение в магнитосферу: ионосфера Ио вызывает модуляцию радиоизлучения Юпитера. Между тором Ио и магнитосферой Юпитера в полярных областях образуются сильные электрические поля, приводящие к ускорению заряженных частиц и их высыпанию в атмосферу Юпитера с возникновением полярных сияний, сопровождаемых мощными водородными эмиссиями.

Циркуляция воздушных масс

Движение атмосферных масс определяется высокой скоростью вращения вокруг своей оси. Планета делает полный оборот за 10 часов, а поэтому восходящие воздушные потоки очень сильные, и на экваторе воздушные массы двигаются со скоростью свыше 140 м/с. На полюсах ветра более умеренные.

Циркуляция воздушных потоков на Юпитере

В атмосферных зонах воздушные потоки восходящие, а у полюсов – нисходящие, поэтому в местах «встречи» зон и полюсов, происходят сильные турбулентности, что порождает мощные вихревые потоки.

Вихревые образования Юпитера, как и Земли, называются циклонами и антициклонами. Циклоны – это вращение воздушных масс в одном направлении с планетой, антициклоны вращаются в противоположную сторону. Диаметр вихрей превышает 2000км, и 90% из них – антициклоны.

Температура на Юпитере колеблется от 24000 °С в ядре до -145°С на вершине облаков в районе «аммиачных льдов». Средняя температура Юпитера днем в районе стратосферы достигает 21°С, что ученые в шутку называют «комнатной температурой», ночью показатель падает до минусовой отметки. Поэтому погода на Юпитере считается крайне нестабильной.

Слои атмосферы

Атмосфера Юпитера разделена на слои:

1. Тропосфера.Расположена сразу у поверхности со средним давлением 1 бар (почти как на Земле на уровне моря) и температурой примерно -110°С.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Характеристики

Планета имеет следующие физические характеристики:

1. Радиус экватора — 71 492 километра (погрешность 4 километра).
2. Радиус полюсов — 66 854 километра (погрешность 10 километров).
3. Площадь поверхности — 6,21796⋅1010 км².
4. Масса — 1,8986⋅1027 кг.
5. Объем — 1,43128⋅1015 км³.
6. Вращательный период — 9,925 часов.
7. 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.

Зоны и пояса

На фотографиях атмосферы Юпитера отчетливо видны полосы облаков, параллельные экватору. Из-за огромной скорости вращения вокруг своей оси и вертикальных потоков в атмосфере планеты облака полос находятся в постоянном движении. У экватора облака движутся со скоростью около 130 м/с, по мере приближения к полюсам скорость их движения падает до полной остановки.

Светлые полосы называются зоны. Содержание аммиачного льда позволяет облакам подниматься выше, поэтому зоны выглядят светлее. Их температура ниже, чем на поясах. Градиент ветра — антициклон. Зоны — это области с восходящими потоками.

• Темные полосы — пояса. Облака значительно тоньше и находятся ближе к планете. Пояса теплее зон.
• Градиент ветра — циклон. Потоки поясов движутся вниз.

Мнение эксперта
Мартынов Алексей
Астроном любитель

Зоны и пояса разделяются струями. Если считать от экватора, между зоной и поясом струи движутся в западном обратном направлении, а между поясом и зоной — в прямом. Прямые струи движутся быстрее, чем обратные.

Зоны и пояса Юпитера имеют свои названия. Экваториальную зону окружают северный и южный экваториальные пояса. Далее к полюсам следуют северный и южный тропический регионы, включающие в себя зону и пояс. После них в обе стороны располагаются северный и южный умеренные регионы, за ними идут северо-северный и юго-южный умеренные регионы. И заканчиваются пояса северной и южной шапкой.

Польза от Большого Красного Пятна

Вот представьте себе такую ситуацию. Совершенно случайно, нажав на какую-то кнопку устройства, что держал в руке босой человек, который утверждал, что он инопланетянин, Вы оказываетесь на совершенно незнакомой планете. Ку.

И вот к Вам подходят они, инопланетяне. И один из них спрашивает ласковым голосом: «Откуда ты прилетел, дружок? Мы можем отправить тебя обратно. Назови номер твоей планеты в тентуре и все». Однако Вы, как назло, его забыли. И начинаете вспоминать, что же такого особенного есть в Солнечной системе. Так. Стоп. Точно! Пятно это дурацкое на Юпитере! «Товарище инопланетяне! У нас там это, пятая от звезды планета, большая такая, у нее пятно чуть ниже экватора. Красное!» — кричите Вы гуманоиду, который почему-то подозрительно напоминает Вам соседку Машу из квартиры напротив.

Инопланетянин достает нечто, похожее на смартфон, подносит его к губам, говорит «окей» и что-то там еще. Потом заваривает вдруг откуда-то взявшийся «Доширак», садится в маленький истребитель и улетает. Истребитель при этом машет крыльями и превращается в воздухе в огромный металлический сейф. Который падает на Вас, и делает Вашу жизнь невыносимой. И тут Вы просыпаетесь. Приснится же такое.