Юпитер

Пятая от Солнца планета - Юпитер, - самая большая из всех, также в 2,5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых.

 

Юпитер с тенью от Европы (маленькая черная точка)

Юпитер с тенью от Европы (маленькая черная точка).

 

Содержание

  1. Краткая характеристика Юпитера
  2. Описание и особенности Юпитера
  3. Металлический океан
  4. Пояса и зоны
  5. В гостях на Юпитере
  6. Юпитер атакован

 

Это изображение Большого Красного Пятна было составлено из данных, переданных космическим зондом НАСА «Юнона»

Это изображение Большого Красного Пятна было составлено из данных, переданных космическим зондом НАСА «Юнона».

 

Краткая характеристика Юпитера

  • Первооткрыватель: неизвестен
  • Время открытия: доисторический период
  • Назван в честь: древнеримского верховного бога-громовержца
  • Масса: 317,82 земной
  • Объем: 1321,34 земной
  • Средний радиус: 69 911 км
  • Эффективная температура: -148 °С
  • Продолжительность дня: 9,92 часа
  • Год: 11,86 земного года
  • Количество естественных спутников: 79
  • Система колец: есть

 

Описание и особенности Юпитера

При взгляде в телескоп открывается прекрасная картина: рой окружающих Юпитер спутников и чередующиеся цветные полосы, покрывающие его изображение. На Юпитере - первом из газовых гигантов, ярко проявляются необычные черты, характерные для всех внешних планет Солнечной системы. Во-первых, как и у всех остальных газовых гигантов, у Юпитера нет того, что можно назвать поверхностью. Падение в атмосферу Юпитера можно сравнить с погружением в молочный коктейль, при котором по мере продвижения к центру с ростом плотности окружающего вещества газ сначала сменяется жидкостью, а потом — слякотью.

 

В отличие от внутренних планет Солнечной системы, Юпитер не имеет твердой поверхности, покрытой кратерами, горами или долинами. Его неспокойная атмосфера, имеющая сложную структуру, меняется с течением времени.

 

Атмосфера Юпитера состоит из несмешивающихся облаков двух типов:

 

  • светлых (холодных и легких);
  • темных (горячих и тяжелых).

 

Там, где эти потоки воздушных масс на границе своего взаимодействия сталкиваются друг с другом, образуются зоны турбулентности, приводящие к возникновению мощных ураганов, которые с большими скоростями обращаются вокруг планеты. В отличие от земных, эти ураганы устойчивы и могут бушевать в атмосфере Юпитера, не разрушаясь, десятки и даже сотни лет.

 

Магнитосфера Юпитера - магнитное поле, окружающее планету, хотя и похожа по структуре на земную, но в действительности в 20 000 раз мощнее. Она захватывает заряженные частицы солнечного ветра, формируя гигантские радиационные пояса неимоверно высокой интенсивности. Любой незащищенный от воздействия радиации объект очень быстро получит в магнитосфере Юпитера разрушительную для себя дозу.

 

Более светлые зоны в атмосфере Юпитера холоднее своего окружения и состоят из восходящих газовых потоков высокого давления.

 

Большое Красное Пятно (БКП) - это мощный юпитерианский ураган, способный вместить в себя три планеты Земля. В то время как на нашей планете шторма есть результат поднятия воздушных потоков низкого давления, БКП сформировался в из-за погружения обладающих высоким давлением масс газа. Движимый внутренним теплом массивной планеты, не встречая на своем пути твердых тел, способных разрушить его, этот ураган так и бушует как минимум с тех пор, как прошли первые наблюдения планеты-гиганта в телескоп, то есть более 400 лет.

 

Кликните по картинке, она откроется в новом окне и ее можно будет увеличить

Описание и особенности Юпитера

 

На пути к своей цели, планете Сатурн, космический аппарат НАСА «Кассини» создал эту детальную мозаику изображений Юпитера. Из-за высокой скорости вращения планеты, газовые массы, окружающие ее, сплюснуты у полюсов и вытянуты на экваторе. Ветра беспрепятственно обтекают планету со скоростями, намного превышающими скорости движения воздушных потоков на Земле. Несмешивающиеся, чередующиеся друг с другом облака двух типов: светлые (холодные и легкие) и темные (горячие и тяжелые), делают изображение Юпитера полосатым. На границе взаимодействия этих полос образуются титанические шторма, длящиеся веками.

 

Второе, что стоит иметь в виду, говоря о газовых гигантах, это огромное давление в центрах этих планет. При таком давлении хорошо знакомые нам вещества могут находиться в весьма необычных состояниях, а это значит, что центральные области планет-гигантов не похожи ни на что, привычное нам. Не является исключением и температура: она лежит в диапазоне от 148 °С на поверхности облачного слоя Юпитера до приблизительно 24 000 °С в ядре газового гиганта, что превышает температуру на поверхности Солнца.

 

Металлический океан

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

 

Юпитер в разрезе

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

 

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

 

Пояса и зоны

Верхним слоем юпитерианской атмосферы является то, что мы видим при взгляде на планету в телескоп. Внешний ее слой состоит практически полностью из водорода и гелия (75% к 24% по весу). По одной из версий, цветные полосы есть результат конвекции в атмосфере Юпитера, возникающей из-за подогрева и, как следствие, поднятия одних слоев и охлаждения и опускания вниз других. Светлые облака, относящиеся к восходящим потокам, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их окраска скорее всего объясняется повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже темные облака поясов состоят, предположительно, из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония, имеют более высокую температуру и являются к нисходящими. Самые глубокие слои, видимые лишь время от времени, голубые.

 

Надо заметить, что господствующие воздушные потоки на Земле дуют на разных широтах в разных направлениях. Круглогодичные ветра между тропиками (пассаты) дуют на запад в Северном полушарии с северо-востока, а в Южном с юго-восточного направления. В зонах умеренных широт воздушные массы движутся с запада на восток. Аналогичную картину можно наблюдать и на Юпитере, но из-за быстрого вращения гиганта вокруг своей оси (продолжительность юпитерианского дня составляет всего около 10 часов) и огромных размеров планеты на нем образуется гораздо больше полос циркуляции атмосферы, чем на Земле. Противонаправленные течения воздушных масс в атмосфере Юпитера, солнечное тепло, нагревающее их, и физико-химические процессы в облаках газового гиганта и являются причиной появления цветных полос в его атмосфере.

 

На роль короля планет Солнечной системы Юпитер претендует еще и потому, что обладает сильным магнитным полем оно сильнее земного в 20 000 раз. Его наличие и величина предположительно обусловлены движением проводящего вещества в жидком металлическом ядре планеты. Это сверхсильное поле приводит к возникновению головной ударной волны области взаимодействия между магнитосферой гиганта и солнечным ветром. Орбиты четырех самых больших спутников Юпитера располагаются внутри ее.

 

Можно сказать, что самой выдающейся особенностью Юпитера является Большое Красное Пятно - мощный ураган в южном полушарии гиганта. Это самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе, который наблюдается как минимум с момента его обнаружения Джованни Кассини в 1665 году. Но по-настоящему открыто БКП было после 1830 года, когда начались его непрерывные наблюдения. Пятно настолько велико, что Земля может свободно провалиться в него, но его размеры с 1930-х гг. постоянно уменьшаются: в начале наблюдений поперечник БКП вдоль большой оси составлял порядка 40 тысяч км, а к 2014 году сократился до 16 500 км. В 2006 году один из соседних с БКП вихрей начал менять свою окраску с белой на красную, за что и получил новое название, «Малое Красное Пятно».

 

Снимок границы Большого Красного Пятна

Снимок границы Большого Красного Пятна, составленный из данных аппарата «Джуно», демонстрирует турбулентность атмосферы Юпитера.

 

В гостях на Юпитере

Юпитер является одним из самых ярких объектов ночного неба. Галилео Галилей был первым, кто наблюдал его в телескоп в 1610 году, и первым, кто документально засвидетельствовал наличие у планеты спутников. Множество космических аппаратов пролетало мимо Юпитера на пути следования к заданным целям. Автоматическая межпланетная станция «Вояджер» в 1979 году обнаружила, что Юпитер, как и остальные планеты-гиганты, обладает системой колец. В случае Юпитера это три слабых кольца, источником которых предположительно является пыль, выброшенная ближайшими к ним спутниками гиганта.

 

Главной юпитерианской миссией является «Галилей», запущенный в 1989 году и вышедший на орбиту планеты в 1995 году. В том же 1995 году он сбросил спускаемый зонд в атмосферу гиганта. Этот зонд собирал и передавал данные около часа до того момента, как был раздавлен давлением атмосферы на глубине 153 км. За семь с лишним лет работы на орбите «Галилео» собрал большое количество информации о Юпитере и его естественных спутниках. В 2003 году космический аппарат был послан в атмосферу Юпитера со скоростью около 50 км/с и расплавился в ее верхних слоях. Цель данного шага была в том, чтобы избежать возможности занесения микроорганизмов с Земли на спутники Юпитера, в первую очередь Европы, на которой, как мы увидим позже, ученые предполагают обнаружить жизнь.

 

В августе 2011 года НАСА запустило к Юпитеру автоматическую межпланетную станцию «Джуно» (англ. Juno, Jupiter Polar Orbiter). Выход аппарата на полярную орбиту состоялся в июле 2016 года. Целью миссии является изучение гравитационного и магнитного полей планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твердого ядра. Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты, определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров, которые могут достигать на Юпитере скорости в 618 км/ч. Завершить работу спутника в июле 2021 года планируется путем сведения его с орбиты в атмосферу Юпитера и дальнейшего уничтожения. Цель та же, что у его предшественника «Галилея»: защитить спутники Юпитера от возможного загрязнения земными микроорганизмами.

 

Юпитер атакован

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

 

Юпитер атакован кометой

 

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

 

Первый удар вызвал в атмосфере Юпитера мощную вспышку и «вспенил» область его атмосферы размером с радиус Земли. В ней были замечены сера и, вопреки ожиданиям, лишь следы воды. Ученые до сих пор изучают и анализируют данные, полученные во время столкновения, совершенствуя теории строения недр самой большой планеты Солнечной системы.