Планеты-гиганты

Магнитное поле

Форма магнитного поля Юпитера торообразная, сплюснутая у полюсов. В направлении Солнца (на дневной стороне) его протяженность достигает от 50 до 100 радиусов планеты, а на противоположной (ночной) – удлиняется до 650 млн. км, далеко выходя за орбиту Сатурна. Вращение магнитного поля происходит с периодом 9 ч 55 мин., синхронно с суточным планетарным вращением.

Полярность дипольного магнитного поля Юпитера обратна полярности магнитного поля Земли. Его напряженность в зоне верхней границы облаков составляет 14 эстред – в области северного полюса и 10,7 эстред – в районе южного. Экваториальная индукция магнитного поля составляет около 428 мкТл (в 10 раз больше земной).

Магнитосфера Юпитера – в нашей системе самая большая из планетарных. Ее магнитный момент превышает земные показатели в 18 000 раз. Она включает в себя орбиты четырех крупнейших спутников, защищая их от воздействия солнечного ветра. Кроме ионов водорода, приносимых солнечным ветром, магнитосфера пятой планеты наполнена заряженными частицами серы и кислорода, захваченными из атмосферы спутника Ио, на котором происходят постоянные вулканические выбросы. Если бы магнитосфера гиганта была видимой, с Земли ее угловой диаметр был бы больше диска Луны.

Под действием мощного магнитного поля в атмосфере возникают обширные области полярного сияния, регистрируемые в инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне. Внутри экваториальных областей магнитосферы планеты сформировались несколько радиационных поясов. Потоки заряженных электронов во внешнем поясе имеют энергию свыше 20 МэВ и представляют опасность для оборудования космических аппаратов, а уровень радиации – в 25 раз превышает смертельные для человека дозы облучения.

Металлический океан

Гравитационные измерения показали, что в центре Юпитера может находиться небольшое каменистое ядро массой порядка 20-40 земных масс. Это ядро окружено слоем хорошо знакомого нам вещества, находящегося в очень необычном, т. н. вырожденном состоянии: металлического водорода. Мы знаем, что водород это газ, а при очень низких температурах жидкость. Но давление и температура в недрах Юпитера столь велики, что атомы водорода «упакованы» там очень плотно и лишены своих электронов, которые формируют свободный электронный газ, как и в металлах. Металлический водород в недрах планет-гигантов предположительно находится в жидком состоянии (тому, кому сложно представить себе жидкий металл, рекомендуется представить себе ртуть). Металлический водород, который на Земле редкость, для Юпитера является одним из основных «строительных материалов».

Юпитер в разрезе. По современным представлениям о строении планеты, Юпитер необычен, в частности, тем, что его каменистое ядро окружено слоем металлического водорода материала, который в естественном виде на нашей планете не встречается. Он существует на Юпитере по причине гигантского давления и температуры в недрах.

Над слоем металлического водорода расположен слой обычного жидкого водорода и скорее всего резкой границы между двумя этими фазами не наблюдается. Как минимум там нет ничего, что мы могли бы назвать поверхностью.

Юпитер генерирует столько же энергии, сколько получает от Солнца

Юпитер не может быть звездой, но он фактически излучает столько энергии, сколько получает от Солнца. Это один из самых удивительных фактов о Юпитере. Он генерирует свое собственное тепло через химические реакции, которые происходят глубоко в центре планеты.

Химические реакции внутри Юпитера не являются ядерным синтезом, который создает энергию в такой звезде, как наше Солнце. Однако химические реакции внутри Юпитера достаточно мощны, чтобы произвести столько энергии, сколько планета получает от Солнца!

Планеты солнечной системы

Возможно, римляне выбрали правильное название для планеты, так как бог Юпитер часто изображался в мифологии, бросая молнии. Юпитер, похоже, обладает такой же способностью передавать энергию во Вселенную.

Самая большая планета

Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер считается планетой-гигантом (их еще называют планетами Юпитерианской группы. Когда наши предки называли Юпитер в честь царя всех богов, они даже не подозревали о размерах этой планеты и о том, насколько Юпитеру действительно подходит это название.

Размер Юпитера

Юпитер является самой большой планетой в Солнечной системе — его радиус равен 69 911 км, а масса более, чем в два раза превышает общую массу всех остальных планет Солнечной системы. Для сравнения, радиус второй по величине планеты — Сатурна — составляет 58 232 км.

Во сколько раз Юпитер больше Земли?

Чтобы легче понять размеры Юпитера, представьте, что внутрь этой огромной планеты могло бы поместиться около 1 300 земных сфер. Вот еще одно сравнение: если бы газовый гигант был размером с баскетбольный мяч, то наша Земля была бы величиной с виноградину.

Расстояние между Землей и Юпитером

Планеты движутся вокруг Солнца по орбите, которая является эллипсом. Все космические тела перемещаются с разной скоростью. Соответственно расстояние между планетами всегда разное. Между Юпитером и нашей планетой наименьшее расстояние — 588 500 000 км (перигей). Максимальное расстояние называется апогей. В данном случае величина равна 968 600 000 км. Показатель средней удаленности примерно 780 000 000 км. Для наиболее быстрого перелета необходимо точно рассчитать период максимального сближения.

За какой период времени теоретически возможно долететь до Юпитера? В наше время однозначного ответа на поставленный вопрос не существует. К Юпитеру были отправлены ранее несколько спутников. Все они добрались к цели за разные временные периоды.

История полетов выглядит так:

• Pioneer 10 первым осуществил полет и был в пути 640 дней;
• Pioneer 11 достиг заданной цели за 606 суток;
• Voyager-1 оказался самым быстрым и долетел до самой большой планеты нашей системы за 546 дней;
• Voyager-2 для встречи с заданным объектом пришлось лететь 688 дней.

Все станции находились от газового гиганта на удаленном расстоянии.

Чтобы попасть на орбиту нужно еще больше времени. Чтобы не пролететь дальше, космическому аппарату необходимо замедлить скорость. Достичь результата и закрепиться на максимально возможной близости к планете смог космический зонд «Galileo». Долететь до Юпитера ему удалось за 2242 дня.

Намного быстрее с этим заданием справилась межпланетная автоматическая станция «Juno». Рекорд составил 1796 суток. Данный результат стал возможным благодаря наращиванию скорости вокруг нашей планеты, и мощного старта впоследствии ускорения.

В 2022 году Европейское космическое агентство планирует запуск еще одного спутника к Юпитеру, который по предварительным расчетам потратит не менее двадцати лет на достижение цели. Основное задание этого полета – изучение спутника Юпитера Европы. Именно здесь, не смотря на суровые условия, по предположениям сохранилась жизнь в океане. Интерес представляют и другие спутники космического гиганта: Ганимед – мир с таинственными углублениями, Ио – с действующими вулканами, Каллистро – с масштабными кратерированными плато.

В наши дни наука развивается стремительно. Появляются новые типы двигателей, усовершенствуются корпуса космических аппаратов, возрастает допустимая скорость перелета, но ответить конкретно на вопрос о времени, необходимом на перелет к Юпитеру, пока трудно.

Жизнь в Солнечной системе

Высказывались предположения, что жизнь в Солнечной системе когда-то существовала за пределом Земли, а может быть, существует и сейчас. Появление космической техники позволило приступить к прямой проверке этой гипотезы. Меркурий оказался слишком горяч и лишенным атмосферы и воды. На Венере тоже очень жарко – на ее поверхности плавится свинец. Возможность жизни в верхнем слое облаков Венеры, где условия гораздо мягче, пока не более чем фантазия. Луна и астероиды выглядят совершенно стерильными.

Большие надежды возлагались на Марс. Замеченные в телескоп 100 лет назад системы тонких прямых линий – «каналов» – дали тогда повод говорить об искусственных ирригационных сооружениях на поверхности Марса. Но теперь мы знаем, что условия на Марсе неблагоприятны для жизни: холодно, сухо, очень разреженный воздух и, как следствие, сильное ультрафиолетовое излучение Солнца, стерилизующее поверхность планеты.

Правда, есть признаки того, что климат Марса существенно менялся и, возможно, когда-то был более благоприятным для жизни. Известно, что в далеком прошлом на поверхности Марса была вода, поскольку на детальных изображениях планеты видны следы водной эрозии, напоминающие овраги и сухие русла рек.

Иллюстрация на тему «Есть ли жизнь на Марсе?»

Хотя в атмосферах планет-гигантов много органических молекул, трудно поверить, что при отсутствии твердой поверхности там может существовать жизнь. В этом смысле значительно интереснее спутник Сатурна Титан, у которого есть не только атмосфера с органическими компонентами, но и твердая поверхность, где могут скапливаться продукты синтеза. Правда, температура этой поверхности (90 К) скорее подходит для сжижения кислорода

Поэтому внимание биологов больше привлекает спутник Юпитера Европа, хотя и лишенная атмосферы, но, по-видимому, имеющая под своей ледяной поверхностью океан жидкой воды

Некоторые кометы почти наверняка содержат сложные органические молекулы, образовавшиеся еще в эпоху формирования Солнечной системы. Но трудно вообразить себе жизнь на комете. Итак, пока у нас нет доказательств, что жизнь в Солнечной системе существует где-либо за пределом Земли.

Юпитер атакован

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

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

Галилей обнаружил спутники Юпитера в 1610 году

Мы установили факты о Юпитере, которые показывают, насколько велика планета Юпитер. Из-за его огромных размеров люди смогли увидеть Юпитер с Земли еще до изобретения телескопов. Когда были изобретены телескопы, стало известно больше фактов о Юпитере, и астрономы почувствовали сильное интерес к этой планете с ее огромной гравитацией.

Галилей был одним из первых астрономов, увлекшихся Юпитером. Галилей определил и назвал некоторые из спутников Юпитера в 1610 году. Считается, что это было впервые, когда кто-то смотрел на другие спутники, кроме луны Земли, через телескоп.

В 1660-х годах Кассини использовал свой телескоп, чтобы посмотреть на Юпитер, и обнаружил больше фактов о Юпитере. Кассини, возможно, был первым, кто увидел Большое Красное Пятно Юпитера. В 1660-х годах другой астроном, Роберт Гук, возможно, также видел гигантское красное пятно, когда он наблюдал за Юпитером.

Галилей

Юпитер играл важную роль в астрономии много раз на протяжении всей истории. Кассини и другой астроном, Джованни Борелли, сделали очень точные наблюдения за спутниками Юпитера. В 1670-х годах выяснилось, что спутники Юпитера появлялись и начинали движение спустя 17 минут после того, как Солнце занимало позицию между Землей и Юпитером. Эти наблюдения были позже использованы для оценки скорости света.

Многие космические корабли, запущенные с Земли для исследования Солнечной системы, пролетели над Юпитером. Пионер 10, Пионер 11, Вояджер I, Вояджер II, Улисс, Кассини и космические корабли «Новые горизонты» — все пролетали над Юпитером, пытаясь обнаружить больше фактов об этой планете.

Юпитер занимает большое место в сердцах и умах астрономов и людей всего мира. Это одна из планет, которую можно увидеть невооруженным глазом. Он более массивен, чем все остальные планеты вместе взятые.

Возможно, огромный размер Юпитера объясняет, почему люди очарованы фактами о Юпитере.

3. Рождение и соседи

Примерно 4,6 млрд. лет назад в невообразимом по размерам газопылевом облаке на окраине нашей галактики начались процессы конденсации. Итогом этого стало формирование так называемой солнечной туманности, из которой со временем возникли Солнце и планеты, а также более мелкие тела Солнечной системы. Планеты, расположенные ближе к звезде, под воздействием высоких температур и так называемого «ветра Пельца» вскоре утратили лёгкие элементы, такие как водород и гелий; внешние же планеты, в том числе и Юпитер, изменились с тех пор довольно незначительно и представляют собой, по сути, видоизменившиеся осколки той первичной туманности.

Сегодня науке известны 67 обращающихся вокруг этого гиганта спутников (это больше, чем у любой другой планеты). Самый крупный спутник — Ганимед диаметром  5 268 км, что больше чем у Меркурия и почти вполовину меньше диаметра Земли. С такими показателями Ганимед мог бы считаться отдельной планетой, если бы, конечно, не обращался вокруг Юпитера.

Спутники Юпитера

Юпитер и его многочисленные спутники напоминают миниатюрную Солнечную систему и представляют особый интерес для ученых по всему миру.

Сколько спутников у Юпитера?

У Юпитера 79 спутников: 53 из них уже имеют собственных названия. Большинство спутников достаточно маленькие, около 60 из них не превышают 10 км в диаметре. Количество обнаруженных спутников постоянных растет: в 2003 году астрономы открыли 23 новых спутника, а затем, в 2018, еще 12. На 2021 год Юпитер проигрывает Сатурну по количеству спутников; согласно данным НАСА, у Сатурна их 82.

Галилеевы спутники Юпитера

Четыре крупнейших спутника Юпитера — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Их также называют Галлиеевыми спутниками в честь их первооткрывателя.

Самый крупный спутник, Ганимед, превосходит размерами Меркурий и является самым большим спутником Солнечной системы. У него даже есть собственное магнитное поле! Другой спутник Юпитера, Европа — один из главных претендентов на обитаемость. Ученые считают, что под его ледяной поверхностью скрыты огромные запасы воды, которые в два раза превышают количество воды на Земле. Ио, в свою очередь, самое геологически активное тело Солнечной системы — на его поверхности насчитывают десятки вулканов.

Каллисто, диаметр которого составляет 99% диаметра Меркурия — третий по величине спутник в Солнечной системе. На первый взгляд он может показаться не таким интересным, как три других спутника. Однако, в 90-х годах прошлого века космический аппарат “Галилео” обнаружил, что под поверхностью Каллисто может находиться океан с соленой водой.

Факты о Юпитере

• Юпитер является четвертым по яркости объектом в Солнечной системе.
  Ярче него только Солнце, Луна и Венера. Это одна из пяти планет, видимых невооруженным глазом с Земли.
• Древние вавилоняне были первыми, кто сделал запись своих наблюдений Юпитера.
  Это был 7-8-ой век до нашей эры. Юпитер назван в честь короля римских богов. Греки сравнивали Юпитер с Зевсом – богом грома. Месопотамцы видели в Юпитере бога и покровителя города Вавилона – Мардука. Германские племена представляли эту планету Донаром или Тором.
• Юпитер имеет самый короткий день из всех планет в Солнечной системе.
  Планета делает полный оборот вокруг своей оси за 9 часов 55 минут. Быстрое вращение слегка выравнивает Юпитер, придавая ему сплюснутую форму.
• Юпитер делает полный оборот вокруг Солнца за 11,8 земных лет.
  С Земли кажется, что планета медленно движется по небу. Пройдут месяцы, прежде чем Юпитер перейдёт от одного созвездия к другому.
• Юпитер обладает уникальными облаками.
  Верхняя атмосфера Юпитера делится на облачные пояса и зоны. В основном они состоят из кристаллов аммиака, серы и смесей этих двух соединений.
• Большое Красное Пятно – крупнейший шторм Солнечной системы на Юпитере.
  Возможно, он бушует уже более 350 лет. Этот шторм настолько велик, что в нём могли бы поместиться три Земли.
• Внутри Юпитер состоит из камня, металла и соединений водорода.
  Под массивной атмосферой Юпитера (которая в основном состоит из водорода) находятся слои сжатого газообразного водорода, жидкого металлического водорода, а также твёрдое ядро с ледяной корой, которое состоит из камня и металлов.
• Спутник Юпитера Ганимед – самый большой спутник Солнечной системы.
  На 2019 год известно о 79 спутниках Юпитера, крупнейшими из которых являются: Ганимед, Каллисто Ио и Европа. Ширина Ганимеда составляет 5 268 км, что делает его больше, чем Меркурий.
• Юпитер имеет тонкую кольцевую систему.
  Его кольца состоят в основном из частиц пыли, выброшенных в результате столкновений некоторых небольших спутников планеты с кометами и астероидами. начинается на высоте около 92 000 км над облачными вершинами Юпитера и простирается на расстояние до 225 000 км. Кольца также имеют толщину от 2000 до 12500 километров.
• Всего 9 космических аппаратов посетили Юпитер.
  Пионер-10 и 11, миссии Вояджер-1 и 2, Галилео, Кассини, Улисс и Новые горизонты. На момент 2020 года на орбите Юпитера находится космический аппарат Юнона, он достиг планеты в июле 2016 года. Другие будущие миссии могут быть сосредоточены на спутниках Юпитера: Европе, Ганимеде, Каллисте, а также на их подземных океанах.

Размер Юпитера по сравнению с Землёй

Расстояние от Юпитера до Солнца и эксцентриситет орбиты

Сравнение диаметров

В среднем диаметр этого небесного тела составляет 139822 км, что почти в 11 раз больше аналогичного параметра Земли. Знаменитый ураган, движущийся вокруг планеты, — БКП — имел в разные годы длину от 24000 до 40000 км. Наша планета со средним радиусом 6371 км просто утонула бы в этом атмосферном образовании.

В космосе существует как минимум 1 объект, который больше Юпитера. Это открытая в середине 2000-х гг., находящаяся в созвездии Геркулеса экзопланета TrES-4. Тоже газовый гигант, и он превосходит по своим размерам нашего «великана» в 1,8 раз. Но в Солнечной системе Юпитер не является наибольшим космическим телом — по радиусу он уступает Солнцу в 10 раз.