Движение планеты юпитер. Период обращения Юпитера вокруг Солнца: основные понятия, параметры Солнечной системы и основы астрологии

Волга - одна из важных рек мира. Она несет свои воды через европейскую часть России и впадает в Каспийское море. Промышленное значение реки велико, на ней построено 8 гидроэлектростанций, отлично развито судоходство, рыболовство. В 1980-х годах через Волгу был возведен мост, который считается самым длинным в России. Ее общая протяженность от истока до устья составляет около 3600 км. Но из-за того, что не принято брать в расчет те места, которые относятся к водохранилищам, официальная длина реки Волги равняется 3530 км. Среди всех водных потоков Европы она является самым длинным. На ней расположены такие крупные города, как Волгоград, Казань. Та часть России, которая прилегает к центральной артерии страны, называется Поволжьем. Чуть больше 1 миллиона км 2 составляет бассейн реки. Волгазанимает треть европейской части РФ.

Кратко о реке

Питание Волги происходит за счет снеговых, грунтовых и дождевых вод. Для нее характерно весеннее половодье и осенние паводки, а также малая водность летом и зимой.

Замерзает исток и устье которой покрываются льдами практически одновременно, в октябре-ноябре, а в марте-апреле она начинает оттаивать.

Ранее, еще в древних веках, она называлась Ра. Уже в Средневековье появились упоминания Волги под именем Итиль. Нынешнее название водного потока произошло от слова на праславянском языке, которое на русский переводится как «влага». Существуют также и другие версии возникновения названия Волги, но подтвердить их или опровергнуть пока что невозможно.

Исток Волги

Волга, исток которой берет свое начало в Тверской области, начинается на высоте 230 м. В деревне Волговерховье имеются несколько родников, которые были объединены в водоем. Один из них является началом реки. В своем верхнем течении она протекает через небольшие озера, а спустя несколько метров проходит уже через Верхневолжские (Пено, Вселуг, Волго и Стерж), на данный момент объединенные в водохранилище.

Крошечное болото, которое своим внешним видом вряд ли привлекает туристов, - это исток Волги. Карта, даже самая точная, не будет иметь конкретные данные о начале водного потока.

Устье Волги

Устьем Волги является Каспийское море. Оно разбито на сотни рукавов, благодаря чему образуется широкая дельта, площадь которой составляет около 19 000 км 2 . Из-за большого количества водных ресурсов этот район является самым богатым растениями и животными. То, что устье реки занимает первое место в мире по количеству осетровых, уже говорит о многом. Эта река имеет достаточное влияние на климатические условия, которые благотворно сказываются на растительном и животном мире, а также и на человеке. Природа данного района завораживает и помогает приятно провести время. Рыбачить здесь лучше всего с апреля по ноябрь. Погода и количество видов рыб никогда не позволят вернуться с пустыми руками.

Растительный мир

В водах Волги растут такие виды растений:

• земноводные (сусак, тростник, рогоз, лотос);
• водные погруженные (наяда, роголистник, элодея, лютик);
• водные с плавающими листьями (кувшинка, ряска, рдест, орех);
• водоросли (хари, кладофора, хары).

Наибольшее количество растений представлено в устье Волги. Чаще всего встречаются осока, полынь, рдест, молочай, солянка, астрагал. На лугах в больших количествах растут полынь, щавель, вейник и подмаренник.

Дельта реки под названием Волга, исток которой тоже не особо богат на растения, насчитывает 500 различных видов. Здесь не являются редкостью осока, молочай, алтея, полынь и мята. Можно найти заросли ежевики и тростников. На берегах водного потока растут луга. Полосами располагается лес. Из деревьев чаще всего встречаются ивы, ясени и тополя.

Животный мир

Волга богата рыбой. В ней обитает множество водных животных, отличающихся друг от друга образом существования. Всего насчитывается около 70 видов, из которых 40 - промысловые. Одна из мельчайших рыб бассейна - пуголовка, длина которой не превышает 3 см. Ее даже можно перепутать с головастиком. А вот самая крупная - белуга. Ее размеры могут достигать 4 м. Она является рыбой-легендой: способна прожить до 100 лет и весить больше 1 тонны. Самыми важными являются вобла, сом, щука, стерлядь, сазан, судак, осетр, лещ. Такое богатство не только обеспечивает продукцией близлежащие районы, но и успешно экспортируется в другие страны.

Стерлядь, щука, лещ, сазан, сом, ерш, окунь, налим, жерех - все эти представители рыб обитают в вводном потоке, и постоянным их местом жительства по праву считается река Волга. Исток, к сожалению, не может похвастаться столь богатым разнообразием. В местах, где водный поток спокойный и имеет небольшую глубину, обитает южная колюшка - единственный представитель колюшкообразных. А в тех зонах, где Волга больше всего имеет растительности, можно встретить сазана, предпочитающего тихие воды. Севрюга, сельдь, осетр, минога, белуга заходят в реку из Каспийского моря. Еще с давних времен река считается лучшей для рыбалки.

Можно встретить также лягушек, птиц, насекомых и змей. На берегах очень часто располагаются кудрявые пеликаны, фазаны, белые цапли, лебеди и орланы-белохвосты. Все эти представители являются довольно-таки редкими и занесены в Красную книгу. На берегах Волги множество заповедных зон, именно они помогают защитить от вымирания. Здесь гнездятся гуси, утки, чирки и кряквы. В живут дикие кабаны, а в близлежащих степях - сайгаки. Очень часто на взморье можно встретить которые достаточно вольготно расположились у воды.

Значение Волги для России

Волга, исток которой находится в деревне Тверской области, протекает по всей России. Своим водным путем река соединяется с Балтийским, Азовским, Черным и Белым морями, а также Тихвинской и Вышневолоцкой системами. В бассейне Волги можно встретить крупные леса, а также богатые прилежащие поля, засеянные различными техническими и зерновыми культурами. Земли в этих районах плодородные, что поспособствовало развитию садоводства и бахчеводства. Нужно уточнить, что в Волго-Уральской зоне есть залежи газа и нефти, а возле Соликамска и Поволжья - месторождения соли.

Нельзя поспорить с тем, что Волга имеет большую и богатую историю. Она является участником многих важных политических событий. А еще играет огромную экономическую роль, являясь главной водной артерией России, тем самым объединяя в одно целое несколько регионов. На ней располагаются административные и промышленные центры, несколько городов-миллионеров. Именно поэтому этот водный поток называется великой русской рекой.

Юпитер — самая крупная планета Солнечной системы. Расположена она на пятой орбите от Солнца.
Относится к категории газовых гигантов и в полной мере оправдывает правильность такой классификации.

Юпитер получил своё название в честь древнего верховного бога-громовержца. Вероятно, из-за того, что известна планета была с давних времён и иногда встречалась в мифологии.

Масса и размер.
Если сопоставить размеры Юпитера и Земли — можно понять, насколько сильно они отличаются. Юпитер превосходит по радиусу нашу планету более чем в 11 раз.
При этом масса Юпитера больше массы Земли в 318 раз! И это ещё сказывается маленькая плотность гиганта (уступает земной почти в 5 раз).

Строение и состав.
Ядро планеты, что весьма интересно, является каменным. Его диаметр около 20 тысяч километров.
Затем следует слой металлического водорода, имеющий вдвое больший диаметр, нежели ядро. Температура этого слоя колеблется от 6 до 20 тысяч градусов.
Следующий слой составляет субстанция из водорода, гелия, аммиака, воды и другого. Её толщина также около 20 тысяч километров. Что интересно, у поверхности этот слой имеет газообразную форму, но потом постепенно переходит в жидкую.
Ну и последний, внешний слой — состоит, по большей части, из водорода. Также есть некоторая часть гелия и чуть меньше — других элементов. Этот слой газообразный.

Орбита и вращение.
Скорость движения Юпитера по орбите не очень велика. Полный оборот вокруг центральной звезды планета совершает почти за 12 лет.
А вот скорость вращения вокруг своей оси, наоборот, высока. И даже более — самая высокая среди всех планет системы. Оборот занимает чуть меньше 10 часов.

Информация о планете Юпитер

Атмосфера.
Атмосфера Юпитера состоит примерно на 89% из водорода и 8-10% из гелия. Оставшиеся крохи приходятся на метан, аммоний, воду и другое.
При наблюдении издалека, хорошо видны полосы Юпитера — различные по составу, температуре и давлению слои атмосферы. Они даже цвет имеют разные — одни светлее, другие темнее. Иногда они движутся вокруг планеты в различных направлениях и почти всегда — с различной скоростью, что весьма красиво.

В атмосфере Юпитера происходят ярко выраженные явления: молнии, штормы и другие. Они имеют куда большие масштабы, нежели на нашей планете.

Температура.
Несмотря на удалённость от Солнца, температуры на планете весьма высокие.
В атмосферы — примерно от -110 °C до +1000 °C. Ну а с уменьшением расстояния до центра планеты, растёт и температура.
Но происходит это вовсе не равномерно. Особенно для его атмосферы — изменение температуры в разных её слоях происходит довольно неожиданным образом. Пока что не удаётся объяснить все такие изменения.

— Из-за быстрого вращения вокруг своей оси, Юпитер немного вытянут в высоту. Так, экваториальный его радиус превосходит полярный почти на 5 тысяч километров (71,5 тысяч км и 66,8 тысяч км соответственно).

— Диаметр Юпитера максимально приближен к пределу для планет подобного типа строения. При теоретическом дальнейшем увеличении планеты — она стала бы сжиматься, а её диаметром при этом оставался бы почти неизменным. Таким, который она имеет и сейчас.
Такое сжатие привело бы к появлению новой Звезды.

— В атмосфере Юпитера находится гигантский непрекращающийся ураган — так называемое Красное пятно Юпитера (из-за его цвета при наблюдении). Размеры этого пятна превышает несколько диаметров Земли! 15 на 30 тысяч километров — примерно таковы его размеры (и это он ещё уменьшился в 2 раза за последние 100 лет).

— Планета имеет 3 очень тонких и незаметных кольца.

— На Юпитере идут дожди из алмазов.

— Юпитер имеет самое большое количество спутников среди всех планет Солнечной системы — 67.
На одном из этих спутников, Европе, находится глобальный океан, достигающий глубины 90 километров. Объём воды в этом океане больше объёма океанов Земли (хотя по размерам спутник заметно уступает Земле). Возможно, в этом океане есть живые организмы.

Юпитер — пятая от Солнца планета в Солнечной системе. Это – планета гигант. Экваториальный диаметр Юпитера почти в 11 раз больше земного. Масса Юпитера превосходит массу Земли в 318 раз.

Планета Юпитер была известна людям с древних времён: как и Меркурий, Венеру, Марс, Сатурн, его можно увидеть на ночном небе невооруженным глазом. Когда в конце 16 века в Европе стали распространяться первые несовершенные подзорные трубы — телескопы, итальянский учёный Галилео Галилей решил сделать такой прибор для себя. Он же догадался использовать его на пользу астрономии. В 1610 г. Галилей увидел в телескоп крошечные «звёздочки», обращающиеся вокруг Юпитера. Эти четыре спутника, открытые Галилеем (галилеевы спутники) получили названия Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.

Древние римляне отожествили многих своих богов с греческими. Юпитер – верховный римский бог тождественен верховному богу Олимпа – Зевсу. Спутникам Юпитера дали имена персонажей из окружения Зевса. Ио – одна из его многочисленных возлюбленных. Европа – прекрасная финикиянка, которую Зевс похитил, преобразившись в могучего быка. Ганимед – красавец юноша-виночерпий, прислуживающий Зевсу. Нимфу Каллисто из ревности супруга Зевса Гера превратила в медведицу. Зевс поместил её на небе в виде созвездия Большой Медведицы.

В течение почти трёх веков только галилеевы спутники оставались известными науке спутниками Юпитера. В 1892 г. был открыт пятый спутник Юпитера – Амальтея. Амальтея – божественная коза, вскормившая своим молоком Зевса, когда его мать вынуждена была укрывать новорождённого сына от необузданного гнева его отца – бога Кроноса. Рог Амальтеи стал сказочным рогом изобилия. После Амальтеи открытия спутников Юпитера посыпались как из рога изобилия. На настоящее время известны 63 спутника Юпитера.

Юпитер и его спутники изучаются учёными не только с Земли с использованием современных научных методов, но и были обследованы с более близкого расстояния с помощью космических автоматов. Американская межпланетная автоматическая станция «Пионер-10» впервые подошла на относительно близкое расстояние к Юпитеру в 1973 г., «Пионер-11» — год спустя. В 1979 г. к Юпитеру приблизились американские аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». В 2000 г. автоматическая межпланетная станция «Кассини» прошла мимо Юпитера, передав на Землю фотографии и уникальную информацию о планете и её спутниках. С 1995 по 2003 годы в пределах системы Юпитера работал космический аппарат «Галилео», миссия которого заключалась в подробном исследовании Юпитера и его спутников. Космические аппараты не только помогли собрать большой объём информации о Юпитере и его многочисленных спутниках, но и обнаружить вокруг Юпитера кольцо, состоящее из мелких твёрдых частиц.

Весь рой спутников Юпитера можно разделить на две группы. Одна из них – внутренние (расположены ближе к Юпитеру), куда входят четыре галилеевых спутника и Амальтея. Все они, кроме относительно маленькой Амальтеи, крупные космические тела. Диаметр самого маленького из галилеевых спутников — Европы составляет приблизительно 0,9 от диаметра нашей Луны. Диаметр самого большого – Ганимеда в 1,5 раз больше диаметра Луны. Все эти спутники движутся по своим почти круговым орбитам в плоскости экватора Юпитера в направлении вращения планеты. Как и наша Луна, галилеевы спутники Юпитера всегда повёрнуты к своей планете одной и той же стороной: время обращения каждого спутника вокруг своей оси и вокруг планеты одинаково. Большинство учёных считают, что эти пять спутников Юпитера сформировались вместе со своей планетой.

Огромное количество внешних спутников Юпитера – небольшие космические тела. Внешние спутники в своём движении не придерживаются плоскости юпитерианского экватора. Большинство внешних спутников обращаются вокруг Юпитера в направлении противоположном направлению вращения планеты. Скорее всего, все они «чужаки» в мире Юпитера. Возможно, они представляют собой обломки столкнувшихся в окрестностях Юпитера больших космических тел, или одного развалившего на части в сильном гравитационном поле прародителя.

На настоящее время о планете Юпитер и его спутниках учёные собрали большой объём информации, космические аппараты передали на землю огромное количество фотографий, сделанных с относительно близких расстояний. Но настоящей сенсацией, сломавшей существующие ранее представления учёных о спутниках планет, стал факт, что на спутнике Юпитера Ио происходят извержения вулканов. Небольшие космические тела за время своего существования остывают в космическом пространстве, в их недрах не должно сохраняться огромной температуры, необходимой для поддержания вулканической деятельности.

Ио же не просто тело, ещё сохранившее некоторые следы активности недр, а самое активное вулканическое тело в Солнечной системе, известное в нынешнее время. Извержения вулканов на Ио можно считать почти непрерывными. И по своей силе они во много раз превосходят извержения земных вулканов.

Характеристики Юпитера

Что же даёт «жизнь» небольшому космическому телу, которое давно должно было превратиться в мёртвую глыбу. Учёные считают, что тело планеты постоянно разогревается за счет трения в породах, образующих спутник, под действием огромной силы гравитации Юпитера и сил притяжения со стороны Европы и Ганимеда. За каждый оборот Ио дважды изменяет орбиту, смещаясь радиально на 10 км к Юпитеру и от него. Периодически сжимаясь и разжимаясь, тело Ио разогревается подобно тому, как нагревается изгибаемая проволока.

Заинтересуйте детей известными фактами и нераскрытыми пока тайнами Юпитера и членов его многочисленного семейства. Интернет предоставляет возможность удовлетворить интерес по этой теме.

4.14. Юпитер

4.14.1. Физические характеристики

Юпитер (газовый гигант) – пятая планета Солнечной системы.
Экваториальный радиус: 71492 ± 4 км, полярный радиус: 66854 ± 10 км.
Масса: 1,8986 × 10 27 кг или 317.8 массы Земли.
Средняя плотность: 1.326 г/см³.
Сферическое альбедо Юпитера равно 0,54.

Поток внутреннего тепла на единицу площади «поверхности» Юпитера примерно равен потоку, получаемому от Солнца. В этом отношении Юпитер ближе к звёздам, чем к планетам земной группы. Однако источником внутренней энергии Юпитера, очевидно, не являются ядерные реакции. Излучается запас энергии, накопленной при гравитационном сжатии планеты.

4.14.2. Элементы орбиты и особенности движения

Среднее расстояние Юпитера от Солнца составляет 778,55 млн. км (5.204 а. е.). Эксцентриситет орбиты равен e = 0,04877. Период обращения вокруг Солнца равен 11.859 года (4331,572 суток); средняя орбитальная скорость – 13.07 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 1.305°. Наклон оси вращения: 3,13°. Поскольку экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, то на Юпитере не бывает смен времён года.

Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы, причём угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. Период вращения равен 9,925 часов. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 6,5%.

Юпитер обладает наибольшей среди планет Солнечной системы атмосферой, которая простирается на глубину более 5000 км. Поскольку Юпитер не имеет твёрдой поверхности, внутренняя граница атмосферы соответствует глубине, на которой давление равно 10 бар (т. е. примерно 10 атм).

Атмосфера Юпитера в основном состоит из молекулярного водорода H 2 (примерно 90%) и гелия He (около 10%). Атмосфера содержит также простые молекулярные соединения: воду, метан, сероводород, аммиак, и фосфин и др. Обнаружены также следы простейших углеводородов – этана, бензола и других соединений.

Атмосфера имеет ярко выраженную полосатую структуру, состоящую из светлых зон и тёмных поясов, которые являются результатом проявления конвективных потоков, выносящих внутреннее тепло к поверхности.

В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне, а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией аммиака NH 3 и гидросульфида аммония NH 4 HS.

Располагающиеся ниже тёмные облака поясов предположительно содержат соединения фосфора и серы, а также некоторые простейшие углеводороды. Эти, в обычных условиях бесцветные, соединения в результате воздействия УФ излучения Солнца приобретают тёмную окраску. Облака тёмные поясов имеют более высокую температуру, чем светлых зон и представляют собой области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера.

На границах поясов и зон, где наблюдается сильная турбулентность, возникают вихревые структуры, наиболее ярким примером которых является Большое Красное Пятно (БКП) – гигантский циклон в атмосфере Юпитера, существующий уже более 350 лет. Газ в БКП вращается против часовой стрелки с периодом оборота около 6 земных суток. Скорость ветра внутри пятна превышает 500 км/ч. Ярко-оранжевый цвет пятна, видимо, связан с наличием серы и фосфора в атмосфере.

Юпитер - самая массивная планета

Длина БКП составляет около 30 тыс. км в длину, ширина – 13 тыс. км (существенно больше Земли). Размеры пятна постоянно изменяются, причём наблюдается тенденция к его уменьшению, поскольку 100 лет назад БКП было примерно в 2 раза больше. Пятно перемещается параллельно экватору планеты.

4.14.4. Внутреннее строение

В настоящее время предполагается, что в центре Юпитера находится твёрдое ядро, затем следует слой жидкого металлического водорода с небольшой примесью гелия, и внешний слой, состоящий, в основном, из молекулярного водорода. Несмотря на общую, в целом сформированную концепцию, она содержит, тем не менее, ещё много неопределённых и неясных деталей.

Для описания ядра чаще всего используется модель каменной сердцевины планеты, однако ни свойства вещества при экстремальных давлениях и температурах, достигаемых в ядре (не менее 3000–4500 ГПа и 36000 К), ни его детальный состав неизвестны. Наличие твёрдого ядра массой от 12 до 45 масс Земли (или 3–15% массы Юпитера) следует из измерений гравитационного поля Юпитера. Кроме этого, твёрдый (ледяной или каменный) зародыш прото-Юпитера для последующей аккреции лёгких водорода и гелия является необходимым элементом в современных моделях происхождения планетных систем (см. раздел 4.6).

Ядро окружено слоем металлического водорода с примесью конденсированных в капли гелия и неона. Эта оболочка простирается примерно на 78% радиуса планеты. Для достижения состояния жидкого металлического водорода необходимы (по оценкам) давление не менее 200 ГПа и температура около 10000 К.

Выше слоя металлического водорода лежит оболочка, состоящая из газожидкого (находящегося в сверхкритическом состоянии) водорода с примесью гелия. Верхняя часть этой оболочки плавно переходит во внешний слой – атмосферу Юпитера.

В рамках этой простой трёхслойной модели чёткой границы между основными слоями не существует, однако и области фазовых переходов имеют малую толщину. Следовательно, можно предположить, что почти все процессы локализованы, что и позволяет рассматривать каждый слой по отдельности.

Юпитер обладает мощным магнитным полем. Напряжённость поля на уровне видимой поверхности облаков равна 14 эрстед у северного полюса и 10,7 эрстед у южного. Ось диполя наклонена к оси вращения на 10°, а полярность обратна полярности земного магнитного поля. Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах Юпитера металлического водорода, который, являясь хорошим проводником, вращающимся с большой скоростью, создаёт магнитные поля.

Юпитер окружён мощной магнитосферой, которая на дневной стороне простирается на расстояние 50–100 радиусов планеты, а на ночной стороне протягивается за орбиту Сатурна. Если бы магнитосферу Юпитера можно было бы видеть с поверхности Земли, то её угловые размеры превышали бы размеры Луны.

По сравнению с магнитосферой Земли магнитосфера Юпитера обладает не только большими размерами и мощностью, но и несколько иной формой, а также, наряду с дипольной, обладает ярко выраженными квадрупольной и октупольной составляющими. Форма магнитосферы Юпитера обусловлена двумя дополнительными факторами, отсутствующими в случае Земли, – быстрое вращение Юпитера и наличие близкого и мощного источника магнитосферной плазмы – спутника Юпитера Ио.

Благодаря вулканической активности Ио, находящаяся на расстоянии всего около 4.9R J от верхнего слоя планеты, ежесекундно поставляет в магнитосферу Юпитера до 1 тонны нейтрального газа, богатого серой, двуокисью серы, кислородом, натрием. Этот газ частично ионизируется и образует вблизи орбиты Ио плазменный тор.

В результате совместного действия быстрого вращения и внутримагнитосферного образования плазмы создаётся дополнительный источник магнитного поля – магнитодиск Юпитера. Плазма концентрируется в сердцевине магнитосферы в низкоширотной области, формируя магнитодиск – тонкий токовый слой, величина азимутального тока в котором убывает пропорционально расстоянию от планеты. Полный ток в магнитодиске достигает величины около 100 млн. ампер.

Электроны, движущиеся в радиационных поясах Юпитера, являются источником мощного некогерентного синхротронного излучения магнитосферы в радиодиапазоне.

4.14.6. Общая характеристика спутников и колец Юпитера

В настоящее время известно, что Юпитер обладает 63 естественными спутниками и системой колец. Все спутники подразделяются на две категории: регулярные и нерегулярные.

Восемь регулярных спутников обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения по практически круговым орбитам. Регулярные спутники, в свою очередь, делятся на внутренние (спутники группы Амальтеи) и главные (или галилеевы).

Спутники-пастухи. Четыре внутренних спутника Юпитера – Метида (размеры 60×40×34 км), Адрастея (20×16×14 км), Амальтея (250×146×128 км) и Теба (116×98×84 км) – имеют неправильную форму и играют роль т. н. лун-пастухов, удерживающих кольца Юпитера от распада.

Кольца Юпитера. У Юпитера имеются слабые кольца, которые находятся на высоте 55000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Главная часть колец имеет радиус 123–129 тыс. км. Толщина колец - около 30 км. К земному наблюдателю кольца почти всегда обращены ребром, из-за чего они долгое время оставались незамеченными. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких каменных частиц, плохо отражающих солнечные лучи, и поэтому они плохо различимы.

Галилеевы спутники. Четыре галилеевых спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) – одни из крупнейших лун Солнечной системы. Суммарная масса галилеевых спутников составляет 99,999% всех объектов, обращающихся вокруг Юпитера (более подробно о галилеевых спутниках см. далее в разделе 4.14.7).

Нерегулярные спутники. Нерегулярными принято называть такие спутники, орбиты которых обладают большими эксцентриситетами; либо спутники, которые движутся по орбите в обратном направлении; либо спутники, орбиты которых характеризуются большими наклонами к экваториальной плоскости. Нерегулярные спутники – это, по всей видимости, астероиды, захваченные из числа «троянцев» или «греков».

Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения:
Фемисто (не образует семейства);
группа Гималии (Леда, Гималия, Лисития, Элара, S/2000 J 11);
Карпо (не образует семейства).

Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в обратном направлении:
S/2003 J 12 (не образует семейства);
группа Карме (13 спутников);
группа Ананке (16 спутников);
группа Пасифе (17 спутников);
S/2003 J 2 (не образует семейства).

4.14.7. Галилеевы спутники: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто

Галилеевы спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) открыты Галилео Галилеем (в честь которого и получили название) 8 января 1610 года.

Галилеевы спутники вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной (т. е. находятся в спин-орбитальном резонансе 1:1) вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Кроме этого, Ио, Европа и Ганимед находятся в орбитальном резонансе – их орбитальные периоды относятся как 1:2:4. Стабильность орбитальных резонансов галилеевых спутников наблюдается с момента открытия, т. е. на протяжении 400 земных лет и более 20 тысяч «спутниковых» (Ганимеда) лет (период обращения Ганимеда равен 7,155 земных суток).

Ио (средний диаметр – 3640 км, масса – 8,93 × 10 22 кг или 0,015 массы Земли, средняя плотность – 3,528 г/см 3) находится ближе других галилеевых спутников к Юпитеру (в среднем на расстоянии 4.9R J от его поверхности), чем, видимо, и обусловлена её вулканическая активность – самая высокая в Солнечной системе. Одновременно на поверхности Ио могут извергаться более 10 вулканов. В результате этого рельеф Ио полностью изменяется в течение нескольких сотен лет. Крупнейшие извержения ионических вулканов выбрасывают вещество со скоростью 1 км/с на высоту до 300 км. Подобно земным вулканам, вулканы на Ио выбрасывают серу и диоксид серы.Ударные кратеры на Ио практически отсутствуют, так как уничтожаются постоянными извержениями и потоками лавы. В дополнение к вулканам на Ио имеются невулканические горы, озёра расплавленной серы, вязкие лавовые потоки длиной в сотни километров. В отличие от других галилеевых спутников, на Ио нет воды или льда.

Европа (диаметр – 3122 км, масса – 4,80 × 10 22 кг или 0,008 массы Земли, средняя плотность – 3,01 г/см 3) в среднем находится на расстоянии 8.4R J от поверхности Юпитера. Европа полностью покрыта слоем воды толщиной предположительно около 100 км (частью – в виде ледяной поверхностной коры толщиной 10–30 км; частью, как полагают, – в виде подповерхностного жидкого океана). Далее залегают горные породы, а в центре предположительно находится небольшое металлическое ядро. Глубина океана – до 90 км, а его объём превышает объём мирового океана Земли. Тепло, необходимое для поддержания его в жидком состоянии, предположительно вырабатывается за счёт приливных взаимодействий (в частности, приливы поднимают поверхность спутника на высоту до 30 метров). Поверхность Европы очень ровная, лишь немногие образования, напоминающие холмы, имеют высоту несколько сот метров. Высокое альбедо (0,67) спутника свидетельствует о том, что поверхностный лёд довольно чистый. Количество кратеров невелико, имеется только три кратера диаметром больше 5 км.

Сильное магнитное поле Юпитера вызывает электротоки в солёном океане Европы, которые и формируют её необычное магнитное поле.

Магнитные полюса расположены вблизи экватора спутника и постоянно смещаются. Изменения мощности и ориентации поля коррелируют с прохождением Европы через магнитное поле Юпитера. Предполагается, что в океане Европы может существовать жизнь.

На поверхности Ганимеда имеется, в основном, два типа регионов: очень старые, сильно кратерированные тёмные области и более «молодые» (но тоже древние) светлые области, отмеченные протяжёнными рядами гряд и выемок. Происхождение светлых регионов связано, очевидно, с тектоническими процессами. Многочисленные ударные кратеры имеются на обоих типах поверхности Ганимеда, что говорит об их древности – до 3–3,5 млрд. лет (подобно лунной поверхности).

Каллисто (диаметр – 4821 км, масса – 1,08 × 10 23 кг или 0,018 массы Земли, средняя плотность – 1,83 г/см 3) в среднем находится на расстоянии 25.3R J от поверхности Юпитера. Каллисто – одно из самых кратерированных тел в Солнечной системе. Следовательно, поверхность спутника очень старая (около 4 млрд. лет), а его геологическая активность крайне низкая. Каллисто имеет наименьшую плотность из всех галилеевых спутников (наблюдается тенденция: чем дальше спутник от Юпитера – тем ниже его плотность) и состоит, вероятно, на 60% изо льда и воды и на 40% из горных пород и железа. Предполагается, что Каллисто покрыт ледяной корой толщиной 200 км, под которой находится слой воды толщиной около 10 км. Более глубокие слои состоят, по-видимому, из спрессованных горных пород и льда с постепенным возрастанием горных пород и железа к центру.

Дополнительная литература:

Т. Оуэн, С. Атрейа, Х. Ниман. «Внезапная догадка»: первые результаты зондирования атмосферы Титана космическим аппаратом «Гюйгенс»

Основные данные

Крупнейшие спутники планет

обр — вращается в направлении, обратном движению по орбите

Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, его диаметр в 11 раз превосходит диаметр Земли, а масса в 318 раз больше массы Земли. Путь Юпитера по орбите вокруг Солнца занимает 12 лет, при этом среднее расстояние до Солнца равно 800 млн км. Пояса облаков в атмосфере и Большое Красное пятно делают Юпитер весьма живописной планетой.

Юпитер — не твердая планета. В отличие от четырех твердых планет, ближе других расположенных к Солнцу, Юпитер представляет собой огромный газовый шар. Есть и еще три газовых гиганта, которые еще более удалены от Солнца: Сатурн, Уран и Нептун. По своему химическому составу эти газовые планеты очень похожи па Солнце и сильно отличаются от твердых внутренних планет Солнечной системы. Атмосфера Юпитера, например, на 85 процентов состоит из водорода и примерно на 14 процентов — из гелия. Хотя сквозь облака Юпитера мы не можем видеть никакой твердой, каменистой поверхности, но глубоко внутри планеты водород находится под таким давлением, что приобретает некоторые черты металла.

Юпитер вращается вокруг своей оси исключительно быстро — он делает один оборот за 10 часов. Скорость вращения настолько высока, что планета выпячивается вдоль экватора. Такое быстрое вращение является, кроме того, причиной очень сильных ветров в верхних слоях атмосферы, где облака вытягиваются длинными красочными лентами. Разные части атмосферы вращаются с несколько различными скоростями, и именно это различие порождает полосы облаков. Облака над Юпитером неоднородные, бурные, поэтому внешний вид облачных полос может измениться всего за несколько дней. В облаках Юпитера имеется, кроме того, очень большое количество вихрей и крупных пятен. Самое большое из них — так называемое Большое Красное пятно, превосходящее но своим размерам Землю. Его можно увидеть даже через небольшой телескоп. Большое Красное пятно представляет собой огромного размера бурю в атмосфере Юпитера, которую наблюдают пот уже 300 лет. По орбитам вокруг Юпитера летает не менее 16 лун. Одна из
них, является самым большим спутником и нашей Солнечной системе; он превосходит по размеру планету Меркурий.

Путешествия к Юпитеру

К Юпитеру уже было послано пять космических кораблей. Пятый из них, «Галилей», был отправлен в шестилетнее путешествие в октябре 1989 г. Космические корабли «Пионер-10» и «Пионер-11» впервые произвели измерения. За ними последовали два корабля «Вояджер», которые в 1979 г. сделали фотографии крупным планом, от которых просто захватывает дух. После 1991 г. фотографировать Юпитер па-чал космический телескоп «Хаббл», и эти снимки по качеству не уступают тем, что были сделаны «Вояджерами». К тому же космический телескоп «Хаббл» будет делать фотографии в течение нескольких лет, в то время как в распоряжении «Вояджеров» был лишь короткий промежуток времени, пока они пролетали мимо Юпитера.

Облака ядовитого газа

Темные, красноватые полосы на Юпитере называются поясами, а более светлые полосы — зонами. Фотографии, сделанные космическими кораблями и космическим телескопом «Хаббл», покалывают, что всего за несколько педель в поясах и попах происходят заметные изменения. Это связано с тем, что видимые для нас характерные черты Юпитера в действительности являются цветными и белыми облаками верхних слоях атмосферы. Вблизи Большого Красного пятна облака образуют красивые картины с вихрями и волнами. Крутящиеся в вихрях облака сдуваются вдоль полос сильнейшими ветрами, скорость которых превышает 500 км/ч.

Большая часть атмосферы Юпитера оказалась бы губительной для людей. В дополнение к преобладающим газам — водороду и гелию — там содержится также метан, ядовитый аммиак, водяные пары и ацетилен. Тебе такое место показалось бы зловонным. Этот газовый состав похож на солнечный.

В белых облаках содержатся кристаллы замерзшего аммиака и водяного льда. Коричневые, красные и синие облака, возможно, обязаны своим цветом химическим веществам, подобным нашим красителям, или сере. Через наружные слои атмосферы бывают видны грозовые молнии.

Активный облачный слой довольно тонок, он составляет менее одной сотой радиуса планеты. Ниже облаков температура постепенно повышается. И хотя на поверхности облачного слоя она равна -160°С, опустившись сквозь атмосферу всего на 60 км, мы обнаружили бы такую же температуру, как на поверхности Земли. А еще немного глубже температура уже достигает точки кипения воды.

Необычное вещество

В глубине Юпитера материя начинает нести себя весьма необычным образом. Хотя нельзя исключить, что в центре планеты имеется небольшое железное ядро, но все же наибольшая часть глубинной области состоит из водорода. Внутри планеты под огромным давлением водород из газа превращается в жидкость. На более и более глубоких уровнях давление продолжает попытаться из-за колоссального веса вышележащих слоев атмосферы.

На глубине около 100 км расположен безбрежный океан жидкого водорода. Ниже 17 000 км водород оказывается сжат настолько сильно, что его атомы разрушаются. И тогда он начинает вести себя, как металл; в этом состоянии он легко проводит электричество. Электрический ток, протекающий и металлическом водороде, создает вокруг Юпитера сильное магнитное поле.

Металлический водород и глубинах Юпитера — это пример необычного вида материи, который астрономы могут изучать, по который практически невозможно воспроизвести и лабораторных условиях.

Почти звезда

Юпитер выделяет больше анергии, чем получает ее от Солнца. Измерения, произведенные космическими кораблями, показали, что Юпитер излучает примерно па 60 процентов больше тепловой энергии, чем получает от солнечного излучения.

Считается, что дополнительное тепло поступает из трех источников: из запасов тепла, оставшихся еще со времени образования Юпитера; ил энергии, высвобождающейся и процессе медленного сжатия, сокращения планеты; и, наконец, из энергии радиоактивного распада.

Планета Юпитер

Это тепло, однако, не возникает с результате прекращения водорода в гелий, как бывает в звездах. В действительности даже самые маленькие из звезд, использующих энергию такого прекращения, примерно в 80 раз массивнее Юпитера. Это означает, что в других «солнечных системах» могут быть планеты и побольше Юпитера, хотя и меньше, чем звезда.

Радиостанция Юпитер

Юпитер является природной радиостанцией. Никакого смысла из радиосигналов Юпитера извлечь нельзя, так как они целиком состоят из шума. Эти радиосигналы создаются электронами, проносящимися через очень сильное магнитное ноле Юпитера. Мощные бури и разряды молний накладываются па беспорядочный радиогрохот. У Юпитера сильное магнитное иоле, которое простирается на 50 диаметров планеты во все стороны. Никакая другая планета Солнечной системы не обладает таким сильным магнетизмом и не создает такого мощного радиоизлучения.

Луны Юпитера

Семейство 16 лун Юпитера представляет собой как бы Солнечную систему в миниатюре, где Юпитер выполняет роль Солнца, а его лупы — роль планет. Самая большая луна — Ганимед, ее диаметр равен 5262 км. Она покрыта толстой коркой льда, лежащей поверх каменистого ядра. Имеются многочисленные следы метеоритных бомбардировок, а также свидетельства столкновения с гигантским астероидом 4 миллиарда лет назад.

Каллисто но величине почти не уступает Ганимеду, и вся ее поверхность густо усеяна кратерами. У Европы самая светлая поверхность. На одну пятую Европа состоит из воды, которая образует на ней ледяной панцирь толщиной в 100 км. Это ледяное покрытие так же сильно отражает свет, как облака Венеры.

Из всех луп наиболее живописна Ио, которая вращается в наибольшей близости к Юпитеру. Цист Ио совершенно необыкновенный — это смесь черного, красного и желтого. Такая удивительная окраска объясняется тем, что из недр Ио было извергнуто большое количество серы. Съемочные камеры «Вояджера» показали па Ио несколько действующих вулканов; они выбрасывают фонтаны серы па 200 км ввысь над поверхностью. Серная лава вылетает наружу со скоростью 1000 м и секунду. Некоторое количество этого лавового вещества вырывается из ноля тяготения Ио и образует кольцо, опоясывающее Юпитер.

Поверхность Ио молола. Мы можем сулить об этом потому, что на ней почти нот метеоритных кратеров. Орбита Ио проходит менее чей в 400 000 км от Юпитера. Поэтому Ио подвергается действию огромных приливных сил. Постоянное чередование растягивающих и сжимающих приливов внутри Ио порождает интенсивное внутреннее трение. Благодаря этому внутренние области остаются горячими и расплавленными, несмотря на огромное удаление Ио от Солнца.

Кроме четырех больших лун, у Юпитера имеются еще и маленькие «лупки». Четыре из них летают ниже над поверхностью Юпитера, чем Ио, и ученые считают их просто большими обломками других спутников, которые уже перестали существовать.

Визуальное сравнение Юпитера, Земли и Большого Красного Пятна

1. Юпитер имеет, по меньшей мере, 79 спутников, самые крупные из которых - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Они были открыты Галилео Галилеем в 1610 году.

2. Экваториальный радиус Юпитера равен 71,4 тыс. километров — это в 11,2 раза больше нашей Земли.

3. Масса Юпитера в 317,8 раз превышает массу , и в 2,47 раза — суммарную массу всех остальных планет .

4. Расстояние между Юпитером и Землёй меняется в пределах от 588 до 967 миллионов километров.

5. На Юпитере не бывает смены времён года, поскольку ось вращения планеты почти перпендикулярна его орбите.

6. Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы — период вращения у экватора составляет 9 часов 50 минут 30 секунд.

7. Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 километров в час. Ветры Юпитера управляются главным образом его внутренним теплом, а не солнечным, как на 3емле.

8. Наибольший интерес среди спутников Юпитера представляет Европа. Главной её особенностью является наличие воды — сверху она полностью покрыта толстым слоем льда. Исследования показали, что океан простирается вглубь на 90 километров, а его объём превосходит объём земного Мирового океана.

9. Юпитер излучает на 60 % больше энергии, чем получает от . За счёт процессов, приводящих к выработке этой энергии, Юпитер уменьшается приблизительно на 2 сантиметров в год.

10. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,86 лет.

11. По своему составу Юпитер похож на Солнце — 89% его атмосферы приходится на водород и 11% — на гелий.

12. В центре ураганов на Юпитере астрономы наблюдают колоссальных размеров вспышки молний, простирающиеся на тысячи километров. Мощность таких молний в три раза превышает земные.

13. Интересная особенность Юпитера — наличие Большого Красного Пятна. Оно представляет собой гигантский ураган размером 15×30 тысяч километров, что существенно больше размеров Земли. Красный цвет этого пятна пока ещё не нашёл однозначного объяснения. Возможно, такой цвет придают химические соединения, включающие фосфор.

14. Ученые полагают, что Юпитер имеет твердое ядро размером в полтора диаметра Земли, но в 10-30 раз более плотное. Если даже на Юпитере и имелась бы твердая поверхность, то стоять на ней было бы нельзя без опасения быть раздавленным весом выше лежащей атмосферы.

15. Первым аппаратом, который вышел на орбиту Юпитера, стал «Галилео». Аппарат был запущен в 1989 году, в 1995 году он вышел на орбиту Юпитера, проработав до 2003 года. За время работы «Галилео» передал 14 тысяч изображений планеты и спутников, а также уникальную информацию об атмосфере Юпитера.

16. Сатурн — не единственная планета с кольцами. У Юпитера имеются слабые кольца, но они очень тонкие и их сложно увидеть при помощи обычного телескопа.

17. По мере погружения в океан Юпитера, состоящего из водорода, быстро увеличиваются давление и температура. На расстоянии 46 тысяч километров от центра Юпитера температура достигает 11 тысяч градусов. Тогда как на верхнем уровне непрозрачных облаков Юпитера наблюдается температура −107 °C.

18. Один из спутников Юпитера, Ио, является самым геологически активным телом Солнечной системы. На нём находится более 400 действующих вулканов. У некоторых вулканов выбросы настолько сильны, что поднимаются на высоту 500 километров.

19. Сила тяжести на Юпитере превосходит земную почти в 2,5 раза: объект, весом 100 килограмм на Земле, весил бы 250 килограмм на Юпитере.

20. В 1970-х годах американский астроном Карл Саган совместно с Э. Э. Солпитером, проделав вычисления в области химии и физики, описали три воображаемые формы жизни, которые гипотетически могли бы существовать в верхних слоях атмосферы Юпитера. Это синкеры — крошечные организмы; флоатеры — гигантские (величиной с земной город) организмы, и хантеры - хищники, охотники на флоатеров.

Источники:

1 ru.wikipedia.org

2 galspace.spb.ru

3 ru.wikipedia.org

4 ru.wikipedia.org

Оценить статью:

Также читайте нас на нашем канале в Яндекс.Дзене

20 фактов о Меркурии — ближайшей к Солнцу планете

Юпитер является пятой планетой по удаленности от Солнца и самой крупной в Солнечной системе. Так же, как и Уран, Нептун и Сатурн, Юпитер относится к газовым гигантам. Про него человечество знало уже давно. Довольно часто встречаются упоминания о Юпитере в религиозных верованиях и мифологии. В современности планета получила свое имя в честь древнеримского бога.

По масштабам на Юпитере атмосферные явления намного превосходят земные. Самым примечательным образованием на планете считается Большое красное пятно, которое является гигантским штормом, известным нам еще с 17 века.

Примерное число спутников – 67, из которых самыми крупными являются: Европа, Ио, Каллисто и Ганимед. Первым их открыл Г. Галилей в 1610 году.

Все исследования планеты проводятся при помощи орбитальных и наземных телескопов. Начиная с 70-х годов к Юпитеру отправили 8 аппаратов НАСА. Во время великих противостояний планета была видна невооруженным глазом. Юпитер относится к самым ярким объектам неба после Венеры и Луны. А спутники и сам диск считаются самыми популярными для наблюдателей.

Наблюдения за Юпитером

Оптический диапазон

Если рассматривать объект в инфракрасной области спектра, можно обратить внимание на молекулы Не и Н2, точно так же становятся заметными линии остальных элементов. Количество Н говорит о происхождении планеты, а про внутреннюю эволюцию можно узнать благодаря качественному и количественному составу других элементов. Но молекулы гелия и водорода не обладают дипольным моментом, а это означает, что их абсорбционные линии не заметны до момента поглощения ударной ионизацией. Также данные линии появляются в верхних слоях атмосферы, откуда они не способны нести данные про более глубокие слои. Исходя из этого, самую достоверную информацию о количестве водорода и гелия на Юпитере можно получить, используя аппарат «Галилео».

Касательно остальных элементов, их анализ и интерпретация сильно затруднительны. Полной достоверности о происходящих процессах в атмосфере планеты сказать никак нельзя. Также под большим вопросом химический состав. Но, по мнению большинства астрономов, все процессы, которые могут влиять на элементы, локальны и ограничены. Из этого выходит, что они не несут особых изменений в распределение веществ.

Юпитер излучает энергии на 60% больше, чем потребляет от Солнца. Данные процессы влияют на размеры планеты. В год Юпитер уменьшается на 2 см. П. Боденхеймер в 1974 году выдвинул мнение, что в момент формирования планета была в 2 раза больше, нежели сейчас, а температура была значительно выше.

Гамма-диапазон

Изучение планеты в гамма-диапазоне касается полярного сияния и изучения диска. Космическая лаборатория Эйнштейна зарегистрировала это в 1979 году. С Земли области полярного сияния в ультрафиолете и рентгене совпадают, но к Юпитеру это не относится. Более ранние наблюдения установили пульсацию излучения с периодичностью в 40 минут, но поздние наблюдения эту зависимость проявили намного хуже.

Астрономы надеялись, что при помощи рентгеновского спектра авроральное сияние на Юпитере будет похоже на сияние комет, но наблюдения с Chandra опровергли эту надежду.

По данным космической обсерватории XMM-Newton, выходит, что излучение диска в спектре гамма – это солнечное рентгеновское отражение излучения. По сравнению с полярным сиянием нет никакой периодичности интенсивности излучения.

Радионаблюдения

Юпитер относится к самым мощным радиоисточникам Солнечной системы в метровом-дециметровом диапазонах. Радиоизлучение обладает спорадическим характером. Подобные всплески происходят в диапазоне от 5 до 43 МГц, со средней шириной – 1 МГц. Продолжительность всплеска сильно мала – 0,1-1 сек. Излучение поляризовано, а по кругу может достигать 100%.

Радиоизлучение планеты в короткосантиметровом-миллиметровом диапазонах обладает чисто тепловым характером, хоть в отличие от равновесной температуры яркостная значительно выше. Эта особенность говорит о потоке тепла из недр Юпитера.

Вычисления гравитационного потенциала

Анализ траекторий космических аппаратов и наблюдения движений естественных спутников показывают гравитационное поле Юпитера. Обладает сильными отличиями в сравнении со сферически симметричным. Как правило, гравитационный потенциал представлен в разложенном виде по полиномам Лежандра.

Аппараты «Пионер-10», «Пионер-11», «Галилео», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини» использовали для вычисления гравитационного потенциала насколько измерений: 1) передавали изображения, чтобы определить их местоположение; 2) эффект Доплера; 3) радиоинтерферометрия. Некоторым из них при измерениях приходилось учитывать гравитационное присутствие Большого красного пятна.

Помимо этого, обрабатывая данные, приходится постулировать теорию движения спутников Галилея, обращающихся вокруг центра планеты. Огромной проблемой для точных вычислений считается учет ускорения, у которого негравитационный характер.

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%.

Вращение и орбита Юпитера

Юпитер с Земли имеет видимую величину в 2,94m, что делает планету третьим объектом по яркости, которые видны невооруженным взглядом после Венеры и Луны. Максимально отдалившись от нас, видимый размер планеты равен 1,61m. Минимальное расстояние от Земли к Юпитеру равно 588 миллионов километров, а максимальное - 967 миллионов километров.

Противостояние между планетами происходит каждые 13 месяцев. Нужно отметить, что раз в 12 лет проходит великое противостояние Юпитера, в данный момент планета находится возле перигелия собственной орбиты, при этом угловой размер объекта с Земли равен 50 угловым секундам.

Юпитер удален от Солнца на 778,5 миллионов километров, при этом полный оборот вокруг Солнца планета делает за 11,8 земных года. Наибольшее возмущение на движение Юпитера по собственной орбите делает Сатурн. Существует два вида возмещения:

Вековое – оно действует на протяжении 70 тысяч лет. При этом меняется эксцентриситет орбиты планеты.

Резонансное - проявляется за счет соотношения близости 2:5.

Особенностью планеты можно назвать то, что она имеет большую близость между плоскостью орбиты и плоскостью планеты. На планете Юпитер не бывает смены сезонов года, за счет того, что ось вращения планеты наклонена 3,13°, для сравнения можно добавить, что наклон оси Земли равен 23,45°.

Вращение планеты вокруг своей оси является самым быстрым среди всех планет, которые входят в Солнечную систему. Таким образом, в районе экватора Юпитер делает оборот вокруг оси за 9 часов 50 минут и 30 секунд, а средние широты этот оборот делают на 5 минут и 10 дольше. В силу такого вращения радиус планеты на экваторе на 6,5% больше чем в средних широтах.

Теории о существовании жизни на Юпитере

Огромное количество исследований за все время говорит о том, что условия Юпитера не способствуют зарождению жизни. Прежде всего, это объясняется низким содержанием воды в составе атмосферы планеты и отсутствием твердой основы планеты. Нужно отметить, что в 70-х годах прошлого века была выдвинута теория о том, что в верхних слоях атмосферы Юпитера возможно существование живых организмов, которые живут на основе аммиака. В поддержку данной гипотезы можно сказать, что атмосфера планеты даже на небольших глубинах имеет высокую температуру и большую плотность, а это способствует химическим эволюционным процессам. Данная теория была высказана Карлом Саганом, после чего совместно с Э.Э. Солпитером ученые проделали ряд вычислений, которые позволили вывести три предполагаемых формы жизни на планете:

• Флотеры – должны были выступать как огромные организмы, размером как большой город на Земле. Они подобны к воздушному шару, поскольку занимаются откачкой с атмосферы гелия и оставляя водород. Живут в верхних слоях атмосферы и вырабатывают молекулы для питания самостоятельно.
• Синкеры – микроорганизмы, которые способны очень быстро размножаться, что и позволяет выжить виду.
• Ханнтеры – хищники, которые питаются флотерами.

Но это только гипотезы, которые не подтверждены научными фактами.

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

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

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

Вторая половина XX века ознаменовалась активным изучением космических объектов, среди которых особого внимания заслуживает Юпитер. Эту планету исследовали с помощью мощных наземных телескопов и радиотелескопов, но самые большие достижения в этой отрасли были получены за счет применения телескопа «Хаббла» и запуска большого количества зондов к Юпитеру. Исследования активно продолжаются и на данный момент, поскольку Юпитер хранит еще много тайн и загадок.

Юпитер, большое красное пятно чуть ниже центра.

Юпитер как и все гиганты состоит в основном из смеси газов. Газовый гигант в 2,5 раза более массивный, чем все планеты вместе взятые или в 317 раз больше Земли. Есть много других интересных фактов про планету и мы постараемся их рассказать.

Юпитер с расстояния 600 млн. км. от Земли. Внизу виден след от падения астероида.

Как вы знаете, Юпитер в Солнечной системе самый большой, и у него 79 спутников. Около планеты побывало несколько космических зондов, которые изучали его с пролетной траектории. А космический аппарат Галилео, выйдя на его орбиту, изучал его в течение нескольких лет. Самым последним был зонд «Новые Горизонты». После пролета планеты, зонд получил дополнительное ускорение и направился к своей конечной цели — Плутону.

У Юпитера есть кольца. Они не такие большие и красивые как у Сатурна, потому что тоньше и слабее. Большое красное пятно — это гигантский шторм, который бушует уже больше трехсот лет! Несмотря на то, что планета Юпитер размер имеет поистине огромный, ему не хватило массы, чтобы стать полноценной звездой.

Атмосфера

Атмосфера планеты огромна, ее химический состав это 90% водорода и 10% гелия. В отличие от Земли, Юпитер — газовый гигант и не имеет четкой границы между атмосферой и остальной частью планеты. Если бы вы смогли опуститься вниз, к центру планеты, то плотность и температура водорода и гелия стали бы изменяться. Ученые выделяют слои на основе этих особенностей. Слои атмосферы в порядке их убывания от ядра: тропосфера, стратосфера, термосфера и экзосфера.

Анимация вращения атмосферы Юпитера собранная из 58 кадров

У Юпитера нет твердой поверхности, поэтому за некую условную «поверхность» ученые определяют нижнюю границу его атмосферы в точке, где давление составляет 1 бар. Температура атмосферы в этой точке, как и у Земли, уменьшается с высотой, пока не достигнет минимума. Тропопауза определяет границу между тропосферой и стратосферой — это около 50 км над условной «поверхностью» планеты.

Стратосфера

Стратосфера поднимается на высоту 320 км, и давление продолжает снижаться, в то время как температура возрастает. Эта высота отмечает границу между стратосферой и термосферой. Температура термосферы поднимается до 1000 К на высоте 1000 км.

Все облака и штормы, которые мы можем видеть, расположены в нижней части тропосферы и формируются из аммиака, сероводорода и воды. По сути, видимый рельеф поверхности формирует нижний слой облачности. Верхний слой облаков содержит лед из аммиака. Нижние облака состоят из гидросульфида аммония. Вода образует облака расположенные ниже плотных слоев облаков. Атмосфера постепенно и плавно переходит в океан, который перетекает в металлический водород.

Атмосфера планеты является крупнейшей в Солнечной системе и состоит в основном из водорода и гелия.

Состав

Юпитер содержит небольшие количества таких соединений как метан, аммиак, сероводород, и вода. Эта смесь химических соединений и элементов, вносит свой вклад в формирование красочных облаков, которые мы можем наблюдать в телескопы. Однозначно сказать какого цвета Юпитер нельзя, но примерно он рыже-белый в полоску.

Облака аммиака, которые видны в атмосфере планеты, образуют совокупность параллельных полос. Темные полосы называют поясами и чередуются с светлым, которые известны как зоны. Это зоны, как считается, состоят из аммиака. Пока не известно, что вызывает темный цвет полос.

Большое красное пятно

Вы, возможно, заметили, что в его атмосфере существуют различные овалы и круги, крупнейшим из которых является Большое Красное Пятно. Это вихри и штормы, которые бушуют в крайне нестабильной атмосфере. Вихрь может быть циклонический или антициклонический. Циклонические вихри обычно имеют центры, в которых давление более низкое, чем снаружи. Антициклонические это те, у которых есть центры с более высоким давлением, чем снаружи вихря.

Большое Красное Пятно Юпитера (БКП) это атмосферный шторм, который бушует в Южном полушарии вот уже 400 лет. Многие считают, что Джованни Кассини впервые наблюдал его в конце 1600-х годов, но ученые сомневаются, что он сформировался в то время.

Около 100 лет назад, эта буря имела размер более 40000 км в поперечнике. В настоящее время его размер сокращается. При нынешних темпах сокращения, оно может стать круговым к 2040 году. Ученые сомневаются, что это произойдет, потому что влияние соседних струйных течений может полностью изменить картину. Пока не известно, как долго будет длиться изменение его размера.

Что такое БКП?

Большое Красное Пятно является бурей антициклонического типа и с тех пор как мы его наблюдаем, он сохраняет свою форму вот уже несколько столетий. Он настолько огромен, что его можно наблюдать даже из земных телескопов. Ученым еще предстоит выяснить, что вызывает его красноватый цвет.

Маленькое Красное Пятно

Другое крупное красное пятно было найдено в 2000 году и с тех пор неуклонно растет. Как и Большое Красное Пятно, оно также антициклоническое. Из-за своего сходства с БКП, это красное пятно (которое носит официальное имя Овал) часто называют «Маленькое Красное Пятно» или «Little Red Spot».

В отличие от вихрей, которые сохраняются в течение длительного времени, бури более кратковременны. Многие из них могут существовать в течение нескольких месяцев, но, в среднем, они длятся в течение 4 дней. Возникновение бурь в атмосфере достигает кульминации каждые 15-17 лет. Бури сопровождаются молниями, так же, как и на Земле.

Вращение БКП

БКП вращается против часовой стрелки и делает полный оборот каждые шесть земных суток. Период вращения пятна уменьшился. Некоторые считают, что это результат его сжатия. Ветры на самом краю бури достигают скорости 432 км/ч. Пятно достаточно большое, чтобы поглотить три Земли. Инфракрасные данные показывают, что БКП холоднее и находится на большей высоте, чем большинство других облаков. Края бури поднимаются примерно в 8 км выше окружающих вершин облаков. Его позиция смещается к востоку и западу довольно часто. Пятно пересекало пояса планеты по крайней мере 10 раз с начала 19 века. И скорость его дрейфа резко изменилось за эти годы, это было связано с Южным экваториальным поясом.

Цвет БКП

БКП снимок Вояджера

Не известно точно, что вызывает такой цвет Большого Красного Пятна. Наиболее популярная теория, которую поддерживают лабораторные эксперименты, гласит, что цвет может быть вызван сложными органическими молекулами, например, красным фосфором или соединениями серы. БКП сильно варьируется в цвете от почти кирпично-красного до светло-красного и белого. Красная центральная область на 4 градуса теплее, чем окружающая среда, это считается доказательством того, что на цвет влияют факторы окружающей среды.

Как видите, красное пятно это довольно загадочный объект, оно является предметом будущего большого исследования. Ученые надеются, что они смогут лучше понять нашего гигантского соседа, ведь планета Юпитер и Большое Красное Пятно это одни из величайших загадок нашей Солнечной системы.

Почему Юпитер не звезда

Ему не хватает массы и тепла, необходимого для начала слияния атомов водорода в гелий, поэтому он не может стать звездой. Ученые подсчитали, что Юпитер должен увеличить свою текущую массу, примерно, в 80 раз для того, чтобы зажечь термоядерный синтез. Но тем не менее, планета выделяет тепло за счет гравитационного сжатия. Это сокращение объема, в конечном итоге и нагревает планету.

Механизм Кельвина-Гельмгольца

Эта выработка тепла сверх того, что он поглощает от Солнца, называется механизмом Кельвина-Гельмгольца. Этот механизм имеет место, когда поверхность планеты охлаждается, что вызывает падение давления и тело сжимается. Сжатие (сокращение) разогревает ядро. Ученые подсчитали, что Юпитер излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Сатурн показывает тот же механизм своего нагрева, но не так сильно. Звезды коричневые карлики также показывают механизм Кельвина-Гельмгольца. Механизм был первоначально предложен Кельвином и Гельмгольцем для объяснения энергии Солнца. Одним из следствий этого закона является то, что Солнце должно иметь источник энергии, который позволяет ему светить больше, чем несколько миллионов лет. В то время ядерные реакции не были известны, так что источником Солнечной энергии считалось гравитационное сжатие. Так было до 1930-х годов, когда Ганс Бете доказал, что энергия Солнца, получается из ядерного синтеза и длится миллиарды лет.

С этим связан вопрос, который часто задают: может ли Юпитер приобрести достаточную массу в ближайшем будущем, чтобы стать звездой. Все планеты, карликовые планеты и астероиды в Солнечной системе не могут дать ему необходимое количество массы, даже если он поглотит все в Солнечной системе кроме Солнца. Таким образом, он никогда не станет звездой.

Будем надеяться, что миссия JUNO (Юнона), которая прибудет к планете к 2016 году, даст конкретные сведения о планете по большинству интересующих ученых вопросам.

Вес на Юпитере

Если вы беспокоитесь о своем весе, то учтите, что Юпитер массу имеет гораздо большую чем Земля и его гравитация гораздо сильнее. Кстати, на планете Юпитер сила тяжести в 2,528 раза более интенсивная чем на Земле. Это означает, что если вы весите 100 кг на Земле, то ваш вес на газовом гиганте будет 252,8 кг.

Поскольку его гравитация настолько интенсивная, у него довольно много лун, а точнее целых 67 спутников и их число может измениться в любой момент.

Вращение

Анимация вращения атмосферы сделанная из снимков Вояджера

Наш газовый гигант — самая быстро вращающаяся планета из всех в Солнечной системе, он совершает один оборот вокруг своей оси каждые 9,9 часа. В отличие от внутренних планет Земной группы, Юпитер представляет собой шар, состоящий почти полностью из водорода и гелия. В отличие от Марса или Меркурия, он не имеет поверхности, которую можно отслеживать для измерения скорости вращения, у него нет ни кратеров ни гор, которые появляются в поле зрения после определенного количества времени.

Влияние вращения на размер планеты

Быстрое вращение приводит к разнице экваториального и полярного радиусов. Вместо того чтобы быть похожим на сферу, из-за быстрого вращения, планета выглядит как раздавленный мяч. Выпуклость экватора видна даже в небольшие любительские телескопы.

Полярный радиус планеты равен 66,800 км, а экваториальный составляет 71,500 км. Иными словами, экваториальный радиус планеты на 4700 км больше полярного.

Характеристики вращения

Несмотря на то, что планета представляет собой шар из газа, он вращается дифференциально. То есть вращение занимает разное количество времени в зависимости от того, где вы. Вращение на его полюсах занимает на 5 минут дольше, чем на экваторе. Поэтому часто упоминаемый период вращения 9,9 часов, на самом деле, средняя сумма для всей планеты.

Системы отсчета вращения

Ученые фактически используют три различные системы для расчета вращения планеты. Первая система для широты 10 градусов к северу и к югу от экватора — вращение за 9 часов 50 минут. Вторая, для широт севернее и южнее этого региона, где скорость вращения составляет 9 часов 55 минут. Эти показатели измеряются для конкретной бури, которая находится в поле зрения. Третья система измеряет скорость вращения магнитосферы и, как правило, считается официальной скоростью вращения.

Гравитация планеты и комета

В 1990-х гравитация Юпитера разорвала комету Шумейкеров-Леви 9 и ее осколки упали на планету. Это был первый случай, когда мы имели возможность наблюдать столкновение двух внеземных тел Солнечной системы. Почему Юпитер притянул к себе комету Шумейкеров-Леви 9 спросите вы?

Комета имела неосторожность пролететь в непосредственной близости от гиганта, и его мощная гравитация притянула ее к себе из-за того, что в Солнечной системе Юпитер самый массивный. Планета захватила комету примерно за 20-30 лет до столкновения, и она вращалась по орбите гиганта с тех пор. В 1992 году комета Шумейкеров-Леви 9 вошла в предел Роша и была разорвана на части приливными силами планеты. Комета напоминала нитку жемчуга, когда ее фрагменты врезались в облачный слой планеты 16-22 июля 1994 года. Фрагменты размерами до 2 км каждый вошли в атмосферу со скоростью 60 км/с. Это столкновение позволило астрономам сделать несколько новых открытий о планете.

Что дало столкновение с планетой

Астрономы, благодаря столкновению, обнаружили несколько химических веществ в атмосфере, о которых не было известно до воздействия. Двухатомные сера и сероуглерод были самыми интересными. Это был всего лишь второй раз, когда двухатомная серы была обнаружена на небесных телах. Именно тогда аммиак и сероводород впервые были обнаружены на газовом гиганте. Снимки с Вояджера 1 показали гиганта в совершенно новом свете, т.к. сведения с Пионера 10 и 11 не были столь информативны, а все последующие миссии строились на основе данных полученных Вояджерами.

Столкновение астероида с планетой

Краткое описание

Влияние Юпитера на все планеты проявляется в той или иной форме. Он достаточно силен, чтобы разорвать астероиды и удерживать 79 спутников. Некоторые ученые считают, что столь большая планета могла разрушить многие небесные объекты в прошлом, а также предотвратила формирование других планет.

Юпитер требует более тщательного исследования, чем ученые могут себе позволить и она интересует астрономов по многим причинам. Его спутники являются главной жемчужиной для исследователей. Планета имеет 79 спутников, что фактически 40% от всех спутников нашей Солнечной системы. Некоторые из этих лун больше, чем некоторые карликовые планеты и содержат в себе подземные океаны.

Строение

Внутреннее строение

Юпитер имеет ядро, которое содержит некоторое количество скальных пород и металлический водород, который принимает эту необычную форму под чудовищным давлением.

Последние данные указывают на то, что гигант содержит плотное ядро, которое, как считается, окружено слоем жидкого металлического водорода и гелия, а в наружном слое преобладает молекулярный водород. Гравитационные измерения указывают массу ядра от 12 до 45 масс Земли. Это значит, что ядро планеты составляет около 3-15% от общей массы планеты.

Формирование гиганта

В ранней истории развития Юпитер должен был сформироваться полностью из скалистых пород и льда с достаточной массой для того, чтобы захватить большинство газов в ранней Солнечной туманности. Поэтому его состав полностью повторяют смесь газов протосолнечной туманности.

Современная теория считает, что основной слой плотного металлического водорода простирается на 78 процентов радиуса планеты. Прямо над слоем металлического водорода простирается внутренняя атмосфера из водорода. В ней водород находится при такой температуре, когда нет четкой жидкой и газовой фаз, фактически он находится в сверхкритическом состоянии жидкости. Температура и давление неуклонно растет по мере приближения к ядру. В области, где водород становится металлическим, считается, что температура равняется 10,000 К, а давление 200 ГПа. Максимальная температура на границе ядра оценивается в 36,000 K с соответствующим давлением от 3000 до 4500 ГПа.

Температура

Его температура, учитывая, как далеко находится он от Солнца, гораздо ниже чем на Земле.

Внешние края атмосферы Юпитера намного холоднее, чем в центральной области. Температура в атмосфере равняется -145 градусов по Цельсию, а интенсивное атмосферное давление способствуют повышению температуры, по мере спуска. Погрузившись на несколько сотен километров вглубь планеты – водород становится главным ее компонентом, он достаточно горяч, чтобы превратиться в жидкость (т.к. давление большое). Температура в этот момент, как полагают, более 9,700 C. Слой плотного металлического водорода простирается до 78% от радиуса планеты. Возле самого центра планеты, ученые полагают, что температура может достигать 35,500 C. Между холодными облаками и расплавленными нижними отделами находится внутренняя атмосфера из водорода. Во внутренней атмосфере температура водорода такова, что границы между жидкой и газовой фазами у него нет.

Расплавленные внутренние области планеты нагревают остальную часть планеты за счет конвекции, поэтому гигант выделяет больше тепла, чем получает от Солнца. Штормы и сильные ветры смешивают холодный воздух и теплый воздух как и на Земле. Космический корабль Галилео наблюдал ветра имеющие скорость свыше 600 км в час. Одно из отличий от Земли в том, что на планете существуют струйные течения, которые управляют бурями и ветрами, они приводятся в движение собственным теплом планеты.

Есть ли жизнь на планете?

Как видите из данных выше, физические условия на Юпитере довольно суровые. Некоторые задаются вопросом, обитаема ли планета Юпитер, есть ли там жизнь? Но мы вас разочаруем: без твердой поверхности, наличием огромного давления, простейшей атмосферы, радиации и низкой температуры — жизнь на планете невозможна. Другое дело подледные океаны у его спутников, но это тема уже другой статьи. Фактически планета не может поддержать жизнь или способствовать ее зарождению, по современным взглядам на этот вопрос.

Расстояние до Солнца и Земли

Расстояние до Солнца в перигелии (ближайшая точка), равно 741 млн. км, или 4,95 астрономических единиц (а.е.). В афелии (наиболее удаленной точке) — 817 млн. км, или 5,46 а.е. Из этого следует, что большая полуось равна 778 млн. км, или 5,2 а.е. с эксцентриситетом 0,048. Помните, что одна астрономическая единица (а.е.) равна среднему расстоянию от Земли до Солнца.

Период вращения по орбите

Планете необходимо 11,86 земных лет (4331 дней), чтобы завершить один оборот вокруг Солнца. Планета мчится по своей орбите со скоростью 13 км/с. Его орбита слегка наклонена (около 6,09 °) по сравнению с плоскостью эклиптики (солнечного экватора). Несмотря на то, что Юпитер довольно далеко расположен от Солнца, он является единственным небесным телом, которое имеет общий центр масс с Солнцем, находящийся вне радиуса Солнца. Газовый гигант имеет небольшой наклон оси равный 3,13 градусам, что означает, что на планете нет заметной смены сезонов.

Юпитер и Земля

Когда Юпитер и Земля находятся ближе всего друг к другу они разделены 628,74 млн. километрами космического пространства. В наиболее удаленной друг от друга точке их разделяет 928,08 млн. км. В астрономических единицах эти расстояния колеблются от 4,2 до 6,2 а.е.

Все планеты движутся по эллиптическим орбитам, когда планета находится ближе к Солнцу, этот участок орбиты называется перигелий. Когда дальше — афелий. Разница между перигелием и афелием определяет насколько эксцентрична орбита. Юпитер и Земля имеют две наименее эксцентричные орбиты в нашей Солнечной системе.

Некоторые ученые считают, Юпитер своей гравитацией создает приливные эффекты, которые могут вызвать увеличение количества пятен на Солнце. Если бы Юпитер подошел к Земле на пару сотен миллионов километров, то Земле бы пришлось не сладко под действием мощной гравитации гиганта. Легко понять, как каким образом он может вызвать приливные эффекты, если учесть, что его масса в 318 раз больше чем у Земли. Благо Юпитер находится на почтительном расстоянии от нас, не причиняя неудобства и одновременно защищая нас от комет, притягивая их к себе.

Положение на небосклоне и наблюдение

Фактически газовый гигант является третьим по яркости объектом на ночном небе после Луны и Венеры. Если вы хотите знать где находится планета Юпитер на небосклоне, то чаще всего ближе к зениту. Чтобы не перепутать его с Венерой, учтите, что она не отходит от Солнца дальше 48 градусов, поэтому не поднимается очень высоко.

Марс и Юпитер это тоже два достаточно ярких объекта, особенно в противостоянии, но Марс отдает красноватым оттенком, поэтому их трудно спутать. Они оба могут находиться в противостоянии (наиболее близкое расположение к Земле), так что либо ориентируйтесь на цвет, либо используйте бинокль. Сатурн, несмотря на сходство строения, довольно сильно отличается по яркости, из-за большого удаления, так что спутать их сложно. Имея в своем распоряжении небольшой телескоп, Юпитер предстанет вам во всей красе. При его наблюдении сразу бросаются в глаза 4 маленькие точки (Галилеевы спутники) которые окружают планету. Юпитер в телескоп выглядит как полосатый шарик, и даже в небольшой инструмент видна его овальная форма.

Нахождение на небе

Используя компьютер его найти совсем не сложно, для этих целей подойдет распространенная программа Stellarium. Если вы не знаете, что за объект вы наблюдаете, то зная стороны света, свое местоположение и время программа Stellarium вам даст ответ.

При его наблюдении мы имеем удивительную возможность увидеть такие необычные явления как прохождение теней спутников по диску планеты или затмение планетой спутника, в общем почаще смотрите в небо, там много всего интересного и удачного поиска Юпитера! Чтобы легче было ориентироваться в астрономических события используйте .

Магнитное поле

Магнитное поле Земли создается благодаря его ядру и динамо-эффекту. У Юпитера магнитное поле поистине огромной силы. Ученые уверены, что у него есть скальное/металлическое ядро и благодаря этому планета обладает магнитным полем, которое в 14 раз сильнее, чем у Земли и содержит в 20,000 раз больше энергии. Астрономы полагают, что магнитное поле порождается металлическим водородом вблизи центра планеты. Это магнитное поле служит ловушкой для ионизированных частиц солнечного ветра и ускоряет их почти до скорости света.

Напряжение магнитного поля

Магнитное поле газового гиганта является самым мощным в нашей Солнечной системе. Оно варьирует от 4,2 Гс (единица магнитной индукции равна одной десятитысячной доли тесла) на экваторе, до 14 Гс на полюсах. Магнитосфера простирается на семь миллионов км в сторону Солнца и к краю орбиты Сатурна.

Форма

Магнитное поле планеты напоминает по форме пончик (тороид) и содержит огромные эквиваленты поясов Ван Аллена на Земле. Эти пояса являются ловушкой для высокоэнергетических заряженных частиц (в основном протонов и электронов). Вращение поля соответствует вращению планеты и примерно равно 10 часам. Некоторые из спутников Юпитера взаимодействуют с магнитным полем, в частности спутник Ио.

Он имеет несколько действующих вулканов на поверхности, которые извергают газ и вулканические частицы в пространство. Эти частицы в конечном счете диффундируют в остальную часть пространства окружающего планету и становятся основным источником заряженных частиц, захваченных в магнитном поле Юпитера.

Радиационные пояса планеты представляют собой тор энергичных заряженных частиц (плазмы). Они удерживаются на месте с помощью магнитного поля. Большинство частиц, которые образуют пояса приходят из солнечного ветра и космических лучей. Пояса находятся во внутренней области магнитосферы. Есть несколько различных поясов, содержащих электроны и протоны. Кроме того, в радиационных поясах содержат меньшие количества других ядер, а так же альфа-частицы. Ремни представляют опасность для космических аппаратов, которые должны защитить свои чувствительные компоненты адекватной защитой, если их путь проходит в радиационных поясах. Вокруг Юпитера радиационные пояса очень сильные и космическому кораблю, который пролетает сквозь них необходимо дополнительная специальная защита, чтобы сберечь чувствительную электронику.

Полярные сияния на планете

Рентгеновский снимок

Магнитное поле планеты создает одни из самых зрелищных и активных сияний в Солнечной системе.

На Земле полярные сияния вызваны заряженными частицами, выбрасываемыми в результате солнечных бурь. Некоторые создаются таким же образом, но у него есть и другой способ получения сияний. Быстрое вращение планеты, интенсивное магнитное поле и обильный источник частиц от вулканической активной спутника Ио, создает огромный резервуар электронов и ионов.

Патера Тупана — вулкан на Ио

Эти заряженные частицы, захваченные магнитным полем, постоянно ускоряются и попадают в атмосферу над полярными областями, где и сталкиваются с газами. В результате таких столкновений и получаются полярные сияния, которые мы на Земле не можем наблюдать.

Магнитные поля Юпитера, как полагают, взаимодействуют почти с каждым телом в Солнечной системе.

Как вычислили продолжительность дня

Ученые вычислили продолжительность дня по скорости вращения планеты. И самые ранние попытки заключались в наблюдении за штормами. Ученые находили подходящий шторм и замерив его скорость вращения вокруг планеты получали представление о длине дня. Проблема заключалась в том, что бури на Юпитере меняются очень быстрыми темпами, что делает их неточными источниками вращения планеты. После того, как было обнаружено радиоизлучение от планеты, ученые вычислили период вращения планеты и ее скорость. В то время как в разных частях планета вращается с разной скоростью, скорость вращения магнитосферы остается неизменной и используется в качестве официальной скорости планеты.

Происхождение названия планеты

Планета была известна с древних времен и ее назвали в честь римского бога. В то время у планеты было много имен и на протяжении всей истории Римской империи ему оказывали наибольшее внимание. Римляне назвали планету именем их царя богов, Юпитера, который также был богом неба и грома.

В римской мифологии

В римском пантеоне, Юпитер был богом неба и был центральным богом в Капитолийской триаде наряду с Юноной и Минервой. Он оставался главным официальным божеством Рима на протяжении всей республиканской и императорской эпох, вплоть до того как языческая система была заменена на христианство. Он олицетворял собой божественную власть и высокие должности в Риме, внутренней организации по внешним связям: его образ в республиканском и императорском дворце очень много значил. Римские консулы присягали именно Юпитеру. Чтобы поблагодарить его за помощь и заручиться его постоянной поддержкой, они молились статуе быка с позолоченными рогами.

Как присваивают имена планетам

Снимок аппарата Кассини (слева — тень от спутника Европа)

Это обычная практика когда планетам, лунам и многим другим небесным телам, присваивают имена из греческой и римской мифологии, а также присваивают конкретный астрономический символ. Некоторые примеры: Нептун бог моря, Марс бог войны, Меркурий посланник, Сатурн Бог Времени и отец Юпитера, Уран — отец Сатурна, Венера — богиня любви, и Земли, а Земля является только планетой, это идет в разрез с греко-римской традицией. Надеемся, что происхождение названия планеты Юпитер больше не вызовет у вас вопросов.

Открытие

Было ли вам интересно узнать кем открыта планета? К сожалению, нет достоверного способа узнать, как и кем он была обнаружен. Он является одной из 5 планет, видимых невооруженным глазом. Если вы выходите на улицу и видите яркую звезду в небе, это, вероятно, он и есть т.к. его яркость больше любой звезды, ярче него только Венера. Таким образом, древние люди знали о нем в течение нескольких тысяч лет и нет никакого способа узнать, когда первый человек заметил эту планету.

Может быть, лучше задать вопрос, когда мы поняли, что Юпитер планета? В древности астрономы думали, что Земля является центром Вселенной. Это была геоцентрическая модель мира. Солнце, Луна, планеты и даже звезды все вращалось вокруг Земли. Но была одна вещь, которую было трудно объяснить это странное движение планет. Они двигались в одном направлении, а затем останавливались и двигались назад, так называемое ретроградное движение. Астрономы создавали все более и более сложные модели, чтобы объяснить эти странные движения.

Коперник и гелиоцентрическая модель мира

В 1500-х годах Николай Коперник разработал свою модель гелиоцентрическую модель Солнечной системы, где Солнце стало центром и планеты, включая Землю, вращались вокруг него. Это красиво объяснило странные движения планет на небе.

Первый человек, который на самом деле увидел Юпитер, был Галилей, а удалось ему это с помощью первого в истории телескопа. Даже с его несовершенным телескопом, он смог увидеть полосы на планете и 4-е больших Галилеевых спутника, которые были названы в его честь.

Впоследствии используя большие телескопы, астрономы смогли увидеть более подробную информацию об облаках Юпитера и узнать больше про его спутники. Но по-настоящему ученые его изучили с началом космической эры. Космический аппарат НАСА Pioneer 10 был первым зондом который пролетел мимо Юпитера в 1973 году. Он прошел на расстоянии 34,000 км от облаков.

Масса

Масса его составляет 1,9 х 10*27 кг. Трудно в полной мере понять, насколько это большая цифра. Масса планеты в 318 раз больше массы Земли. Он в 2,5 раза массивнее, чем все другие планеты в нашей Солнечной системе вместе взятые.

Масса планеты не достаточна для устойчивого ядерного синтеза. Термоядерный синтез требует высоких температур и интенсивного гравитационного сжатия. На планете существует большое количество водорода, но планета слишком холодна и недостаточно массивна для устойчивой реакции синтеза. Ученые подсчитали, что ему необходимо в 80 раз больше массы, чтобы зажечь синтеза.

Характеристика

Объем планеты 1,43128 10*15 км3 . Этого достаточно, чтобы поместить внутрь планеты 1321 объектов размером с Землю, и еще останется немного места.

Площадь поверхности — 6,21796 на 10*10 к 2. И просто для сравнения, это в 122 раз больше площади поверхности Земли.

Поверхность

Фотография Юпитера полученная в инфракрасном диапазоне на телескопе VLT

Если бы космический корабль спускался под облака планеты то он увидел бы облачный слой состоящий из кристаллов аммиака, с примесями гидросульфида аммония. Облака эти находятся в тропопаузе и делятся по цвету на зоны и темные пояса. В атмосфере гиганта бушует ветер со скоростью свыше 360 км/ч. Вся атмосфера постоянно бомбардируется возбужденными частицами магнитосферы и веществом которое извергают вулканы на спутнике Ио. В атмосфере наблюдаются молнии. Всего в нескольких километрах ниже условной поверхности планеты, любой космический аппарат будет раздавлен чудовищным давлением.

Облачный слой простирается на 50 км в глубину, и содержит тонкий слой водяных облаков под слоем аммиака. Это предположение основано на вспышках молний. Молния вызвана различной полярностью воды, что дает возможность создавать статическое электричество, необходимое для формирования молний. Молнии могут быть в тысячу раз мощнее чем наши Земные.

Возраст планеты

Точный возраст планеты трудно определить, ведь мы не знаем точно, как Юпитер образовался. У нас нет образцов породы для химического анализа, вернее их вообще нет, т.к. планеты целиком состоит из газов. Когда возникла планета? Есть мнение среди ученых, что Юпитер, как и все планеты сформировался в солнечной туманности около 4,6 млрд лет назад.

Теория утверждает, что Большой взрыв произошел около 13,7 млрд лет назад. Ученые полагают, что наша Солнечная система была сформирована, когда облако газа и пыли в космосе было образовано в результате взрыва сверхновой. После взрыва сверхновой образовалась волна в пространстве, которая создала давление в облаках газа и пыли. Сжатие заставило облако сжиматься и чем больше оно сжималось, тем гравитация больше ускоряла этот процесс. Облако закружилось, а в его центре росло горячее и более плотное ядро.

Как он образовался

Мозаика состоящая из 27 снимков

В результате аккреции частицы начали слипаться и образовывать сгустки. Некоторые сгустки получались больше других, так как менее массивные частицы прилипали к ним, образуя планеты, спутники и другие объекты в нашей Солнечной системе. Изучая метеориты оставшиеся от ранней стадии существования Солнечной системы, ученые обнаружили, что их возраст около 4,6 миллиардов лет.

Считается что газовые гиганты сформировать первыми и имели возможность обрасти большим количество водорода и гелия. Эти газы существовали в солнечной туманности в течение первых нескольких миллионов лет, прежде чем были поглощены. Это означает, что газовые гиганты могут быть немного старше Земли. Так что сколько миллиардов лет назад возник Юпитер предстоит еще уточнять.

Цвет

Множество изображений Юпитера показывают, что он отражает многие оттенки белого, красного, оранжевого, коричневого и желтого. Цвет Юпитера изменяется вместе со штормами и ветрами в атмосфере планеты.

Цвет планеты весьма разношерстный, он создается различными химическими веществами отражающими свет Солнца. Большинство облаков атмосферы состоят из кристаллов аммиака, с примесями водяного льда и гидросульфида аммония. Мощные бури на планете формируются из-за конвекции в атмосфере. Это позволяет бурям поднимать из глубоких слоев такие вещества как фосфор, сера и углеводороды, в результате чего появляются белые, коричневые и красные пятна, которые мы видим в атмосфере.

Ученые используют цвет планеты чтобы понять принцип работы атмосферы. Будущие миссии, такие как Юнона, планируют внести более глубокое понимание процессов в газовой оболочке гиганта. Будущие миссии также собираются изучать взаимодействие вулканов Ио с водяным льдом на Европе.

Радиация

Космическое излучение является одной из самых больших проблем для исследовательских зондов изучающих многие планеты. До сих пор Юпитер является самой большой угрозой для любого корабля находящегося в пределах 300,000 км планеты.

Юпитер окружен интенсивными радиационными поясами, которые легко уничтожат всю бортовую электронику, если корабль не будет должным образом защищен. Электроны разогнанные почти до скорости света, окружают его со всех сторон. Земля имеет аналогичные пояса радиации, называемые пояса Ван Аллена.

Магнитное поле гиганта в 20,000 сильнее, чем у Земли. Космический корабль Галилео (Galileo) измерял активность радиоволн внутри магнитосферы Юпитера в течение восьми лет. По его данным, короткие радиоволны могут быть ответственны за возбуждение электронов в радиационных поясах. Коротковолновое радиоизлучение планеты возникает в результате взаимодействия вулканов на спутнике Ио в сочетании с быстрым вращением планеты. Вулканические газы ионизируются и покидают спутник под действием центробежной силы. Этот материал формирует внутренний поток частиц, которые возбуждают радиоволны, в магнитосфере планеты.

1. Планета очень массивна

Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли. И он в 2,5 раза больше массы всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых.

2. Юпитер никогда не станет звездой

Астрономы называют Юпитер не удавшейся звездой, но это не совсем уместно. Это все равно, что из вашего дома не удался небоскреб. Звезды генерируют свою энергию путем слияния атомов водорода. Их огромное давление в центре создает высокую температуру и атомы водорода сливаются вместе, создавая гелий, при этом выделяя тепло. Юпитеру потребуется более чем в 80 раз увеличить свою текущую массу, чтобы зажечь термоядерный синтез.

3. Юпитер является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе

Несмотря на все свои размеры и массу, он вращается очень быстро. Планета требуется всего лишь около 10 часов, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. Из-за этого, его форма немного выпуклая на экваторе.

Радиус планеты Юпитер на экваторе более чем 4600 км находится дальше от центра, чем на полюсах. Такое быстрое вращение также помогает генерировать мощное магнитное поле.

4. Облака на Юпитере толщиной всего 50 км.

Все эти красивые облака и штормы что вы видите на Юпитере толщиной всего лишь около 50 км. Они сделаны из кристаллов аммиака разбиты на два уровня. Более темные, считаются, состоят из соединений которые поднялись из более глубоких слоев, а затем измените цвет на Солнце. Под этими облаками простирается океан из водорода и гелия, на всем пути до слоя металлического водорода.

Большое красное пятно. Снимок композитный RBG+ИК и УФ. Обработка любительская, автор Mike Malaska.

Большое Красное Пятно является одним из его наиболее известных особенностей планеты. И, похоже, оно уже существует в течение 350-400 лет. Оно было впервые выявлено Джованни Кассини, который отметил его, что еще в 1665 году. Сто лет назад Большое Красное Пятно имело размер 40.000 км в поперечнике, но в настоящее время оно наполовину сократилось.

6. У планеты есть кольца

Кольца вокруг Юпитера были третьими по счету кольцами обнаруженными в Солнечной системе, после того, как были открыты у Сатурна (конечно же) и Урана.

Снимок кольца Юпитера сфотографированный зондом Новые Горизонты

Кольца Юпитера являются слабыми, и вероятно, состоят из вещества выброшенного с его спутников, когда те сталкивались с метеоритами и кометами.

7. Магнитное поле Юпитера в 14 раз сильнее, чем Земное

Астрономы полагают, что магнитное поле создается движением металлического водорода глубоко внутри планеты. Это магнитное поле является ловушкой для ионизированных частиц солнечного ветра и ускоряет их почти до скорости света. Эти частицы создают опасные пояса радиации вокруг Юпитера, что может привести к повреждению космических аппаратов.

8. У Юпитера 67 спутников

По состоянию на 2014 год у Юпитера в общей сложности 67 спутников. Почти все из них меньше 10 километров в диаметре и были обнаружены лишь после 1975 года, когда первый космический аппарат прибыл к планете.

Один из его спутников, Ганимед является крупнейшим спутником в Солнечной системе и имеет размер 5262 км в поперечнике.

9. Юпитер посетило 7 разных космических кораблей с Земли

Снимки Юпитера полученные шестью космическими аппаратами (отсутствует фото с Уиллиса, ввиду того что на не было фотокамер)

Юпитер впервые посетил зонд НАСА Pioneer 10 в декабре 1973 года, а затем Pioneer 11 в декабре 1974 года. После зонды Вояджер 1 и 2 в 1979 году. За ними последовал длительный перерыв, пока космический аппарат Улисс прибыл в феврале 1992 года. После межпланетная станция Кассини совершила пролет в 2000 году, на своем пути к Сатурну. И, наконец, зонд Новые горизонты (New Horizons) совершил пролет мимо гиганта в 2007 году. Следующий визит намечен на 2016 год, планету будет исследовать аппарат Юнона (Juno)

Галерея рисунков посвященных путешествию Вояджера

10. Вы можете увидеть Юпитер своими глазами

Юпитер является третьим по яркости объектом на ночном небе Земли, после Венеры и Луны. Скорее всего, вы видели газового гиганта в небе, но понятия не имели, что это Юпитер. Учтите, что если вы видите очень яркую звезду высоко в небе, скорее всего это Юпитера. По существу эти факты про Юпитер для детей, однако для большинства из нас, напрочь позабывших школьный курс астрономии эта информация о планете будет весьма кстати.

Путешествие к планете Юпитер научно-популярный фильм