Особенности движения юпитера. Юпитер - самая большая планета солнечной системы

Характеристики планеты:

• Расстояние от Солнца: ~ 778.3 млн км
• Диаметр планеты: 143 000 км *
• Сутки на планете: 9ч 50мин 30с **
• Год на планете: 11,86 лет ***
• t° на поверхности: -150°C
• Атмосфера: 82% водород; 18% гелий и незначительные следы других элементов
• Спутники: 16

* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

Юпитер - пятая от Солнца планета. Расположена она на расстоянии 5,2 астрономических лет от Солнца, это примерно 775 млн км. Планеты Солнечной системы разделяются астрономами на две условные группы: планеты земного типа и газовые гиганты. Самой крупной планетой из группы газовых гигантов является Юпитер.

Презентация: планета Юпитер

Размеры Юпитера превышают размеры Земли в 318 раз, и будь он ещё больше примерно раз в 60, то имел бы все шансы стать звездой за счёт спонтанной термоядерной реакции. Атмосфера планеты примерно на 85% состоит из водорода. Остальные 15% - это в основном гелий с примесями аммиака и соединений серы и фосфора. Также в атмосфере Юпитера содержится метан.

С помощью спектрального анализа было установлено, что кислорода на планете нет, следовательно, отсутствует вода - основа жизни. По другой гипотезе лёд в атмосфере Юпитера всё-таки имеется. Пожалуй, ни одна планета нашей системы не вызывает столько споров в научном мире. Особенно много гипотез связано с внутренним строением Юпитера. Последние исследования планеты с помощью космических аппаратов позволили создать модель, позволяющую с высокой степенью достоверности судить о ее строении.

Внутреннее строение

Планета представляет собой сфероид, достаточно сильно сжатый с полюсов. Она обладает сильным магнитным полем, которое уходит на миллионы километров за орбиту. Атмосфера представляет собой чередование слоёв с различными физическими свойствами. Учёные предполагают наличие у Юпитера твёрдого ядра размером 1 - 1,5 диаметра Земли, но гораздо более плотного. Его наличие пока не доказано, но и не опровергнуто.

Атмосфера и поверхность

Верхний слой атмосферы Юпитера состоит из смеси газов водорода и гелия и имеет толщину 8 - 20 тыс. км. В следующем слое, толщина которого 50 - 60 тыс. км, из-за повышения давления газовая смесь переходит в жидкое состояние. В этом слое температура может достигать 20 000 С. Ещё ниже (на глубине 60 - 65 тыс. км.) водород переходит в металлическое состояние. Этот процесс сопровождается увеличением температуры до 200 000 С. При этом давление достигает фантастических величин в 5 000 000 атмосфер. Металлический водород - это гипотетическое вещество, характеризующееся наличием свободных электронов и проводящее электрический ток, как это свойственно металлам.

Спутники планеты Юпитер

У самой большой планеты в Солнечной системе есть 16 естественных спутников. Четыре из них, о которые говорил еще Галилей имеют свой уникальный мир. Один из них спутник Ио имеет удивительный пейзажи скалистых пород с настоящими вулканами на которых, изучавший спутники аппарат "Галилео" запечатлел извержение вулкана. Самый крупный в Солнечной системе спутник Ганимед, хоть и уступает в диаметре спутникам Сатурна Титану и Нептуна Тритону имеет ледяную кору, которая покрывает поверхность спутника толщиной 100 км. Есть предположение, что под толстым слоем льда находится вода. Также, о существовании подземного океана выдвигается гипотеза и на спутнике Европа, который тоже состоит из толстого слоя льда, на снимках отчетливо прослеживаются разломы, словно от айсбергов. А самый древний обитатель Солнечной системы может считаться по праву спутник Юпитера Калисто, на его поверхности кратеров больше, чем на любой другой поверхности других объектов Солнечной системы, да и поверхность не сильно претерпела изменений за последний миллиард лет.

Те, кто хотя бы раз вечером внимательно наблюдал за звездами, не мог не заметить яркую точку, которая своим блеском и размерами выделяется на фоне остальных. Это не далекая звезда, свет которой идет к нам миллионы лет. Это сияет Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Во времена максимального сближения с Землей это небесное светило становится наиболее заметным, уступая по яркости нашим другими космическим спутницам — Венере и Луне .

Крупнейшая из планет нашей Солнечной системы стала известна людям еще много тысяч лет назад. Уже одно название планеты говорит о ее значимости для человеческой цивилизации: из уважения к размерам небесного светила древние римляне дали ему имя в честь главного античного божества — Юпитера.

Планета-гигант, ее главные особенности

Изучая Солнечную систему в пределах зоны видимости, человек сразу отметил присутствие в ночном небе огромного космического объекта. Первоначально считалось, что один из самых ярких объектов на ночном небе — это блуждающая звезда, однако со временем стала ясна иная природа этого небесного светила. Высокая яркость Юпитера объясняется его колоссальными размерами и достигает максимальных значений во время сближения планеты с Землей. Свет планеты – гиганта составляет -2,94 m видимой звездной величины, проигрывая по яркости только блеску Луны и Венеры.

Первое описание Юпитера, крупнейшей планеты Солнечной системы датируется VIII-VII веком до н. э. Еще древние вавилоняне наблюдали яркую звезду в небе, олицетворяя ее с верховным богом Мардук, покровителем Вавилона. В более поздние времена, древние греки, а затем и римляне считали Юпитер вместе с Венерой одним из главных светил небесной сферы. Германские племена наделили гигантскую планету мистической божественной силой, дав ей имя в честь своего главного бога Донара. Более того, практически все астрологи, звездочеты и предсказатели древности всегда в своих предсказаниях и отчетах учитывали положение Юпитера, яркость его света. В более поздние времена, когда уровень технического оснащения позволил точнее вести наблюдения за космосом, оказалось что Юпитер явно выделяется в сравнении с другими планетами Солнечной системы.

Реальный размер небольшой яркой точки на нашем ночном имеет колоссальные значения. Радиус Юпитера в экваториальной зоне составляет 71490 км. В сравнении с Землей, диаметр газового гиганта составляет чуть меньше 140 тыс. км. Это в 11 раз больше диаметра нашей планеты. Таким грандиозным размера соответствует и масса. Гигант имеет массу 1,8986х1027кг и весит в 2,47 раз больше, чем общая масса оставшихся семи планет, комет и астероидов, принадлежащих Солнечной системе.

Масса Земли составляет 5,97219х1024 кг, что в 315 раз меньше массы Юпитера.

Однако «царь планет», не по всем параметрам является самой крупной планетой. Несмотря на свои размеры и огромную массу, Юпитер по плотности уступает в 4,16 раз нашей планете, 1326 кг/м3 и 5515 кг/м3 соответственно. Это объясняется тем, что наша планета представляет собой каменный шар с тяжелым внутренним ядром. Юпитер является плотным скоплением газов, плотность которых соответственно меньше плотности любого твердого тела.

Интересен и другой факт. При достаточно невысокой плотности сила тяжести на поверхности газового гиганта в 2,4 раза превышает земные параметры. Ускорение свободного падения на Юпитере будет составлять 24,79 м/с2 (аналогичная величина на Земле составляет 9,8 м/с2). Все представленные астрофизические параметры планеты определяются ее составом и структурой. В отличие от первых четырех планет, Меркурия, Венеры, Земли и Марса, относящихся к объектам земной группы, Юпитер возглавляет когорту газовых гигантов. Как и Сатурн, Уран и Нептун, самая крупная из известных нам планет не имеет земной тверди.

Существующая на сегодняшний день трехслойная модель планеты дает представление о том, чем является Юпитер на самом деле. За внешней газообразной оболочкой, составляющей атмосферу газового гиганта, идет слой водяного льда. На этом прозрачная и видимая для оптических приборов прозрачная часть планеты заканчивается. Определить какого цвета поверхность планеты технически невозможно. Даже при помощи космического телескопа Хаббл ученым удалось рассмотреть только верхний слой атмосферы огромного газового шара.

Далее, если двигаться к поверхности наступает мрачный и горячий мир, который состоит из кристаллов аммиака и плотного металлического водорода. Здесь господствуют высокие температуры (6000-21000 К) и огромное давление, превышающее отметку в 4000Гпа. Единственным твердым элементом структуры планеты является каменное ядро. Наличие каменного ядра, которое в сравнении с размерами планеты имеет небольшой диаметр, наделяет планету гидродинамическим равновесием. Именно благодаря ему на Юпитере действуют законы сохранения масс и энергии, удерживая гиганта на орбите и заставляя вращаться вокруг собственной оси. У этого гиганта нет четко прослеживаемой границы между атмосферой и центральной, остальной частью планеты. В ученой среде принято считать условную поверхность планеты, где давление составляет 1 бар.

Давление в верхних слоях атмосферы Юпитера невысокое и составляет всего 1 атм. Зато здесь царит царство холода, так как температура не опускается ниже отметки – 130°С.

Атмосфера Юпитера содержит огромное количество водорода, который немного разбавлен гелием и примесями аммиака и метана. Этим объясняется красочность облаков, плотно покрывающих планету. Ученые полагают, что такое скопление водорода произошло в процессе формирования Солнечной системы. Более твердое космическое вещество под влиянием центробежных сил пошло на образование планет земной группы, тогда как более легкие свободные молекулы газов под воздействием тех же физических законов стали скапливаться в сгустки. Эти частицы газа и стали строительным материалом, из которого состоят все четыре планеты – гиганты.

Наличие на планете в таком количестве водорода, который является основообразующим элементом воды, наталкивает на мысль о существовании в огромных количествах водных ресурсов на Юпитере. На практике оказывается, что резкие перепады температур и физические условия на планете не позволяют молекулам воды перейти из газообразного и твердого состояния в жидкость.

Астрофизические параметры Юпитера

Пятая по счету планета интересна и своими астрофизическими параметрами. Находясь за поясом астероидов, Юпитер условно делит Солнечную систему на две части, оказывая сильнейшее влияние на все космические объекты, находящиеся в сфере его влияния. Ближайшей планетой к Юпитеру является Марс, который постоянно находится в сфере влияния магнитного поля и силы притяжения огромной планеты. Орбита Юпитера имеет форму правильного эллипса и незначительный эксцентриситет, всего 0,0488. В связи с этим Юпитер практически все время пребывает от нашей звезды на одном и том же расстоянии. В перигелии планета находится центра Солнечной системы на расстоянии 740,5 млн. км., а в афелии Юпитер находится на расстоянии от Солнца 816,5 млн. км.

Вокруг Солнца гигант двигается достаточно медленно. Его скорость составляет всего 13 км/с, тогда как у Земли этот параметр почти втрое больше (29,78 км/с). Весь путь вокруг нашего центрального светила Юпитер совершает за 12 лет. На скорость движения планеты вокруг собственной оси и на скорость движения планеты по орбите сильное влияние оказывает сосед Юпитера — громадный Сатурн.

Удивительно с точки зрения астрофизики и положение оси планеты. Экваториальная плоскость Юпитера отклонена от орбитальной оси всего на 3,13°. На нашей Земле осевое отклонение от плоскости орбиты составляет 23,45°. Планета словно лежит на боку. Несмотря на это, вращение Юпитера вокруг собственной оси происходит с огромной скоростью, что приводит к естественному сжатию планеты. По этому показателю газовый гигант быстрее всех в нашей звездной системе. Вокруг собственной оси Юпитер вращается чуть менее 10 часов. Если быть точнее, космические сутки на поверхности газового гиганта составляют 9 часов 55 минут, тогда как юпитерианский год длится 10475 земных дня. Ввиду таких особенностей расположения оси вращения, на Юпитере отсутствуют смены времен года.

В точке максимального сближения Юпитер находится на расстоянии от нашей планеты в 740 млн. км. Этот путь современные космические зонды, летящие в космическом пространстве со скоростью 40000 километров в час, преодолевают по-разному. Первый космический аппарат в сторону Юпитера «Пионер 10» был запущен в марте 1972 года. Последним из аппаратов, запущенных в сторону Юпитера, стал автоматический зонд «Юнона». Космический зонд был запущен 5 августа 2011 года и только через пять лет летом 2020 года достиг орбиты «царь-планеты». За время полета аппаратом «Юнона» был проделан путь длиной 2,8 млрд. км.

Спутники планеты Юпитер: почему их так много?

Не трудно догадаться, что столь впечатляющие размеры планеты обуславливают наличие у нее большой свиты. По количеству естественных спутников Юпитеру нет равных. Их насчитывается 69 штук. В этом наборе присутствуют и настоящие гиганты, сравнимые по размерам с полноценной планетой и совсем маленькие, едва заметные с помощью телескопов. Есть у Юпитера и свои кольца, схожие с системой колец Сатурна. Кольцами у Юпитера стали мельчайшие элементы частиц, захваченные магнитным полем планеты непосредственно из космоса в период формирования планеты.

Такое большое количество спутников объясняется тем, что Юпитер имеет самое сильное магнитное поле, оказывающее огромное влияние на все соседние объекты. Сила притяжения газового гиганта настолько велика, что позволяет Юпитеру удерживать вокруг себя столь обширное семейство спутников. К тому же действия магнитного поля планеты вполне хватает для притягивания к себе всех странствующих космических объектов. Юпитер выполняет в Солнечной системе функцию космического щита, отлавливая из открытого космоса кометы и крупные астероиды. Относительно спокойное существование внутренних планет объясняется именно этим фактором. Магнитосфера огромной планеты мощнее, чем магнитное поле Земли в несколько раз.

Впервые со спутниками газового гиганта в 1610 году познакомился Галилео Галилей. В свой телескоп ученый увидел сразу четыре спутника, совершающие движение вокруг огромной планеты. Этим фактом и была подтверждена идея о гелиоцентрической модели Солнечной системы.

Поражают размеры этих спутников, которые могут конкурировать даже с некоторыми планетами Солнечной системы. К примеру, спутник Ганимед больше в размерах Меркурия — самой маленькой планеты Солнечной системы. Немногим Меркурию уступает и другой спутник-гигант — Каллисто. Отличительной чертой спутниковой системы Юпитера является то, что все вращающиеся вокруг газового гиганта планеты имеют твердую структуру.

Размеры самых известных спутников Юпитера следующие:

• Ганимед имеет диаметр 5260 км (диаметр Меркурия составляет 4879 км);
• Каллисто имеет диаметр 4820 км;
• диаметр Ио равен 3642 км;
• диаметр Европы составляет 3122 км.

Одни спутники находятся ближе к материнской планете, другие — дальше. История появления столь крупных естественных спутников пока не раскрыта. Вероятно, мы имеем дело с малыми планетами, которые некогда вращались с Юпитером по соседству. Мелкие спутники являются фрагментами разрушенных комет, прилетающих в Солнечную систему из облака Оорта. Примером может служить падение на Юпитер кометы Шумейкера-Леви, наблюдаемое в 1994 году.

Именно спутники Юпитера представляют собой интересующие ученых объекты, так как являются более доступными и схожими по своему строению с планетами земной группы. Сам газовый гигант представляет враждебную для человечества среду, где невообразимо предположить существование каких-либо известных форм жизни.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

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.

| |

Юпитер – самая большая планета Солнечной системы: интересные факты, размер, масса, орбита, состав, описание поверхности, спутники, исследования с фото Юпитера.

Юпитер - пятая планета от Солнца и самый большой объект в Солнечной системе.

Юпитер очаровал наблюдателей еще 400 лет назад, когда его удалось разглядеть в первые телескопы. Это прекрасный газовый гигант с закрученными облаками, загадочным пятном, семейством спутников и множеством особенностей.

Больше всего впечатляют его масштабы. По показателям массы, объема и площади планета занимает почетное первое место в Солнечной системе. О его существовании знали еще древние люди, поэтому Юпитер отметился во многих культурах.

Интересные факты о планете Юпитер

На 4-м месте по яркости

• По уровню яркости планету опережают Солнце, Луна и Венера. Входит в пятерку планет, которые можно найти без использования инструментов.

Первые записи принадлежат вавилонянам

• Упоминания о Юпитере начинаются еще в 7-8 вв. до н.э. Получил имя в честь верховного божества в пантеоне (у греков – Зевс). В Месопотамии это был Мардук, а у германских племен – Тор.

Обладает самым коротким днем

• Выполняет осевой оборот всего за 9 часов и 55 минут. Из-за стремительного вращения происходит сплющивание на полюсах и расширение экваториальной линии.

Год длится 11.8 лет

• С позиции земного наблюдения его движение кажется невероятно медленным.

Есть примечательные облачные формирования

• Верхний атмосферный слой делится на облачные пояса и зоны. Представлены кристаллами аммиака, серы и их смеси.

Есть крупнейший шторм

• На снимках запечатлено Большое Красное Пятно – масштабный шторм, не прекращающийся уже 350 лет. Он настолько огромен, что способен поглотить три Земли.

В структуру входят каменные, металлические и водородные соединения

• Под атмосферным слоем скрываются слои газообразного и жидкого водорода, а также ядро изо льда, камня и металлов.

Ганимед – крупнейший спутник в системе

• Среди спутников наибольшими выступают Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Первый в диаметре охватывает 5268 км, что больше Меркурия.

Есть кольцевая система

• Кольца тонкие и представлены пылевыми частичками, выбрасываемые лунами во время столкновения с кометами или астероидами. Начинаются с удаленности в 92000 км и простираются на 225000 км от Юпитера. Толщина – 2000-12500 км.

Отправлено 8 миссий

• Это аппараты Пионеры-10 и 11, Вояджеры-1 и 2, Галилео, Кассини, Уиллис и Новые Горизонты. Будущие могут сосредоточиться на спутниках.

Размер, масса и орбита планеты Юпитер

Масса – 1.8981 x 10 27 кг, объем – 1.43128 x 10 15 км 3 , площадь поверхности – 6.1419 x 10 10 км 2 , а средняя окружность достигает 4.39264 x 10 5 км. Чтобы вы понимали, по диаметру планета в 11 раз крупнее нашей и 2.5 раз массивнее всех солнечных планет.

Это газовый гигант, поэтому его плотность – 1.326 г/см 3 (меньше ¼ земной). Низкая плотность – подсказка для исследователей, что объект представлен газами, но все еще продолжаются споры о составе ядра.

Планета отдалена от Солнца в среднем на 778 299 000 км, но эта дистанция может меняться от 740 550 000 км до 816 040 000 км. На проход орбитального пути уходит 11.8618 лет, то есть один год длится 4332.59 дней.

Но у Юпитера наблюдается одно из самых быстрых осевых вращений – 9 часов, 55 минут и 30 секунд. Из-за этого в солнечных днях год занимает 10475.8.

Состав и поверхность планеты Юпитер

Представлен газообразным и жидким веществом. Это крупнейший из газовых гигантов, разделенный на внешний атмосферный слой и внутреннее пространство. Атмосфера представлена водородом (88-92%) и гелием (8-12%).

Заметны также следы метана, водного пара, кремния, аммиака и бензола. В небольших количествах можно отыскать сероводород, углерод, неон, этан, кислород, серу и фосфин.

Внутренняя часть вмещает плотные материалы, поэтому состоит из водорода (71%), гелия (24%) и прочих элементов (5%). Ядро – плотная смесь из металлического водорода в жидком состоянии с гелием и внешний слой из молекулярного водорода. Считают, что ядро может быть скалистым, но точных данных нет.

О наличие ядра заговорили в 1997 году, когда вычислили гравитацию. Данные намекали, что оно может достигать 12-45 земных масс и охватывать 4-14% массы Юпитера. Присутствие ядра также подкрепляется планетарными моделями, которые говорят, что планеты нуждались в скалистом или ледяном сердечнике. Но конвекционные токи, а также раскаленный жидкий водород могли сократить размер ядра.

Чем ближе к ядру, тем выше температурные показатели и давление. Полагают, что на поверхности мы отметим 67°С и 10 бар, в фазовом переходе – 9700°С и 200 ГПа, а возле ядра – 35700°С и 3000-4500 ГПа.

Спутники Юпитера

Сейчас мы знаем, что рядом с планетой существует семья из 79 спутников (на 2019 год). Четыре из них самые крупные и именуются галилейскими, потому что были обнаружены Галилео Галилеем: Ио (сплошные активные вулканы), Европа (массивный подповерхностный океан), Ганимед (крупнейший спутник в системе) и Каллисто (подземный океан и старые поверхностные материалы).

Есть еще группа Амальтеи, где присутствует 4 спутника с диаметром меньше 200 км. Они удалены на 200000 км, а орбитальный наклон составляет 0.5 градусов. Это Метис, Адрастея, Амальтея и Фива.

Также остается целая куча нерегулярных лун, уступающих по размеру и обладающих более эксцентричными орбитальными проходами. Они делятся на семьи, которые сходятся по размерам, составу и орбите.

Атмосфера и температура планеты Юпитер

Можно заметить на северных и южных полюсах знакомые нам полярные сияния. Но на Юпитере их интенсивность намного выше, и они редко прекращаются. Это великолепное шоу формируется мощным излучением, магнитным полем и выбросами вулканов Ио.

Отмечают и удивительные погодные условия. Ветер ускоряется до 100 м/с и способен разогнаться на 620 км/ч. Всего за несколько часов может появиться масштабный шторм, охватывающий в диаметре тысячи км. Большое Красное пятно обнаружили еще в 1600-х гг., и оно продолжает функционировать, но сокращается.

Планета скрыта за облаками аммиака и гидросульфата аммония. Они занимают позицию в тропопаузе, а эти территории называются тропическими районами. Слой способен простираться на 50 км. Может быть и слой из водных облаков, на что намекают вспышки молний, которые по мощности в 1000 раз превосходят наши.

История изучения планеты Юпитер

Из-за своей масштабности планету можно было отыскать в небе без приборов, поэтому о существовании знали давно. Первые упоминания появились в Вавилоне в 7-8 веке до н.э. Птолемей во 2-м веке создал свою геоцентрическую модель, где вывел орбитальный период вокруг нас – 4332.38 дней. Этой моделью в 499 году воспользовался математик Ариабхата, и получил результат в 4332.2722 дней.

В 1610 году Галилео Галилей использовал свой инструмент и впервые сумел рассмотреть газового гиганта. Рядом с ним заметил 4 крупнейших спутника. Это был важный момент, так как свидетельствовал в пользу гелиоцентрической модели.

Новым телескопом в 1660-х гг. пользовался Кассини, который хотел изучить пятна и яркие полосы на планете. Он обнаружил, что перед нами приплюснутый сфероид. В 1690-м ему удалось определить период вращения и дифференциальное вращение атмосферы. Детали Большого Красного Пятна впервые изобразил Генрих Швабе в 1831 году.

В 1892 году за пятой луной наблюдал Э. Э. Бернард. Это была Альматея, которая стала последним спутником, открытым в визуальном обзоре. Полосы впитывания аммиака и метана изучил Руперт Вильдт в 1932 году, а в 1938-м отслеживал три длительные «белые овалы». Многие годы они оставались отдельными формированиями, но в 1998 году двое слились в единый объект, а в 2000-м поглотили третий.

Радиотелескопический обзор стартовал в 1950-х гг. Первые сигналы уловили в 1955-м году. Это были всплески радиоволн, соответствующих планетарному вращению, что позволило вычислить скорость.

Позже исследователи сумели вывести три разновидности сигналов: декаметрические, дециметровые и тепловые излучения. Первые меняются вместе с вращением и основываются на контакте Ио с планетарным магнитным полем. Дециметровые появляются из торообразного экваториального пояса и создаются циклонными излучениями электронов. А вот последнее формируется атмосферным теплом.

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

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.