Из чего состоит Юпитер планета

Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы, пятая по удалённости от Солнца. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант.

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.

Юпитер находится за поясом астероидов и почти полностью состоит из газов, преимущественно – водорода и гелия. Масса Юпитера настолько огромна (М = 1,9∙1027 кг), что почти в 2,5 раза превышает массу всех вместе взятых планет солнечной системы.

Основные характеристики

Масса:  1,9*1027 кг (в 318 раз больше массы Земли)
Диаметр на экваторе: 142984 км (в 11,3 раза больше диаметра Земли)
Диаметр на полюсе: 133708 км
Наклон оси: 3,1°
Плотность: 1,33 г/см3
Температура верхних слоев около –160 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 9,93 ч;

вокруг Солнца по орбите (год): 11,86 лет

Расстояние от Солнца (среднее): 5,203 а. е. или 778 млн. км
Скорость вращения по орбите:

Наклон орбиты к эклиптике:

13,1 км/с

i = 1°

Ускорение свободного падения 24,8 м/c2
Спутники: 79 спутников — Европа, Ио, Ганимед, Калисто и др.

Строение Юпитера

Ядро планеты, что весьма интересно, является каменным. Его диаметр около 20 тысяч километров. Затем следует слой металлического водорода, имеющий вдвое больший диаметр, нежели ядро.  Оно возникает при больших давлениях (около миллиона атмосфер) и высоких температурах, которая колеблется от 6 до 20 тысяч градусов.

Мощные электротоки, возникающие в этом слое, порождают гигантское магнитное поле Юпитера

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.

Внутреннее строение Юпитера

Ну и последний, внешний слой — состоит, по большей части, из водорода. Также есть некоторая часть гелия и чуть меньше — других элементов. Этот слой газообразный.

Почему Юпитер не звезда?

Юпитер-очень большая планета. Однако ему все же  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

Атмосфера и температура планеты Юпитер

Атмосфера планеты является крупнейшей в Солнечной системе и состоит из  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.

Поверхность Юпитера

Ученые выделяют слои на основе этих особенностей,  в порядке их убывания от ядра:

  • тропосфера;
  • стратосфера;
  • термосфера;
  • экзосфера

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 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.

Вы, возможно, заметили, что в его атмосфере существуют различные овалы и круги — это вихри и штормы, которые бушуют в крайне нестабильной атмосфере.

Большое Красное Пятно

Большое Красное Пятно Юпитера (БКП) это атмосферный шторм, который бушует в Южном полушарии вот уже 400 лет.

Он настолько огромен, что его можно наблюдать даже из земных телескопов. 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.

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.

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. Как видите, красное пятно это довольно загадочный объект, оно является предметом будущего большого исследования.

Малое 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».

Большое и Малое красное пятно

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.

Состав Юпитера

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.

Диоксид углерода, моноксид углерода и вода в верхней части атмосферы, как полагают, своим присутствием обязаны столкновениям с атмосферой Юпитера комет, таких, например, как комета Шумейкеров-Леви 9.

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.

Поскольку цвет может сильно варьироваться, предполагается, что химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.

Магнитное поле Юпитера

Магнитное поле Юпитера настолько огромно, что выходит даже за орбиту Сатурна и составляет около 650 000 000 км. Оно превышает земное почти в 12 раз, а наклон магнитной оси, составляет 11° относительно оси вращения.

Форма магнитного поля у Юпитера сильно сплюснута и напоминает диск (в отличие от каплевидной у Земли).

Металлический водород, присутствующий в недрах планеты и объясняет наличие столь мощного магнитного поля. Он является отличным проводником и, вращаясь с огромной скоростью, образует магнитные поля. На Юпитере, как и на Земле, тоже имеются 2 магнитных инвертированных полюса. Но стрелка компаса на газообразном гиганте всегда показывает на юг.

Вокруг Юпитера, как и вокруг большинства планет Солнечной системы, существует магнитосфера — область, в которой поведение заряженных частиц, плазмы, определяется магнитным полем. Для Юпитера источниками таких частиц являются солнечный ветер и его спутник Ио.

Радиационные пояса

Юпитер обладает мощными радиационными поясами. При сближении с Юпитером «Галилео» получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для человека.

Излучение радиационного пояса Юпитера в радиодиапазоне впервые было обнаружено в 1955 году.

Радиоизлучение обладает огромной энергией. Поток электронов в радиационных поясах Юпитера может представлять серьёзную опасность для космических аппаратов ввиду большого риска повреждения аппаратуры радиацией. Вообще, радиоизлучение Юпитера не является строго однородным и постоянным — как по времени, так и по частоте.

Юпитер окружён ионосферой протяжённостью 3000 км.

Полярные сияния

На Юпитере образуются яркие устойчивые сияния вокруг обоих полюсов. В отличие от таких же на Земле, которые появляются в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния Юпитера являются постоянными, хотя их интенсивность меняется изо дня в день.

Размеры и положение полярных сияний также зависит от вращения многочисленных спутников Юпитера.

Большое рентгеновское пятно

Орбитальным телескопом «Чандра» в декабре 2000 года на полюсах Юпитера обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения, названный Большим рентгеновским пятном. Главным образом оно получило распространение на северном полюсе планеты.

Причины этого излучения пока представляют загадку

Кольца

Кольца Юпитера слабые и состоят из пыли, образующейся при столкновении спутников.

Кольцевая система имеет следующее строение:

  • кольцо-гало, представляющее собой толстый слой пыли;
  • тонкое и яркое Главное кольцо;
  • 2 внешних «паутинных» кольца.

Главное и гало-кольца образовались из пыли от спутников Метида и Адрастея, а паутинные кольца Юпитера сформировались благодаря Альматеи и Фиве.

По предположительным данным, существует еще одно тонкое и слабое кольцо рядом со спутников Гималаи, возникшее после его столкновения с более мелким спутником.

Спутники Юпитера

Спутники Юпитера — естественные спутники Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы.

По данным на июль 2018 года, у Юпитера известно 79 спутников — второе значение среди планет Солнечной системы  после Сатурна. Есть мнение, что их может быть не менее сотни. Спутникам даны в основном имена различных мифических персонажей, так или иначе связанных с Зевсом-Юпитером. 

Кроме того, у Юпитера есть и система пылевых колец, о которой мало кто слышал. Впрочем, эти кольца не такие мощные, как знаменитые кольца Сатурна и в телескоп они не видны.

Спутники Юпитера принято делить на две группы — внутренние и внешние.

Спутники Юпитера

Внутренние спутники

8 спутников, галилеевы и негалилеевы внутренние спутники

Первая подгруппа группа Амальтеи, самые близкие  к Юпитеру спутники в порядке удаления :

  • Метида,
  • Адрастея,
  • Амальтея,
  • Теба.

Они вращаются по орбитам с радиусом 2-3 радиуса Юпитера от его центра. Это небольшие спутники, диаметром от 20 до 250 км.

Вторая подгруппагруппа Галилеевых спутников, это самые большие спутники Юпитера. Они также вращаются по круговым орбитам, сравнительно недалеко от Юпитера. Такое прозвище они получили потому, что были найдены Галилео Галилеем в 1610 году, когда он впервые использовал телескоп для наблюдения за Юпитером. Это, в порядке удаления от планеты, Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — четыре главных спутника Юпитера.

Внешние спутники

В основном, это небольшие спутники, размером несколько километров, редко больше. Самый крупный из них — Гималия, её наибольший размер — около 170 км. Известны 71 спутников Юпитера, размером от одного километра и до более чем пяти тысяч.

Внешние спутники Юпитера вращаются на значительном удалении от Юпитера по эллиптическим орбитам, которые находятся под значительными углами к экватору Юпитера. Любопытно, что если внутренние спутники вращаются вокруг Юпитера в одну с ним сторону, то внешние спутники вращаются в основном в противоположном направлении. Такие орбиты называются ретроградными.

Для определённости, собственные имена таких спутников всегда оканчиваются на «е», независимо от того, в честь кого названы ( Карме, Синопе, Ананке, Пасифе и другие).

Спутники Юпитера исследованы мало, за исключением Галилеевых. Коротко посмотрим, чем же они примечательны.

Ганимед

Ганимед — крупнейший спутник Юпитера и вообще, крупнейший из спутников планет в Солнечной системе, его диаметр — 5262 км. с Земли его можно увидеть даже в самый небольшой бинокль. Его диаметр на 8% превышает диаметр Меркурия, и если бы Ганимед вдруг отправился в свободное плавание, мы бы считали его отдельной планетой.

На поверхности Ганимеда наблюдаются два типа ландшафта. Треть поверхности спутника занимают тёмные области, испещрённые ударными кратерами. Их возраст доходит до четырёх миллиардов лет. Остальную площадь занимают более молодые светлые области, покрытые бороздами и хребтами. Вероятно, их образование связано с тектонической активностью, вызванной приливным нагревом.

У Ганимеда есть расплавленное ядро, магнитосфера, зачатки атмосферы со следами кислорода и мощный слой водяного льда, под которым предположительно находится водный океан.

Ганимед интересен тем, что является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственной магнитосферой.

Одним словом, если бы не радиация Юпитера, то Ганимед был бы интересным местом для освоения.

Каллисто

Каллисто лишь немного уступает Ганимеду размерами, — её диаметр 4820,6 км. Он является наиболее удаленным от планеты крупным спутником.

Подобно Ганимеду, она покрыта толстым слоем водяного льда — около 200 км. Но, в отличие от Ганимеда, у которого есть расплавленное жидкое ядро, Каллисто мертва с точки зрения геологии — её ядро выражено слабо, а густая россыпь кратеров и слой пыли говорят об отсутствии тектонических процессов.

Именно эта стабильность и делает Каллисто наиболее привлекательным объектом, для дальнейших исследований. Спутник находится вне зоны действия радиационного пояса Юпитера, потому, если человечество решит осваивать систему Юпитера, то вероятнее всего именно Каллисто послужит ему для этого передовой базой.

Европа

Европа  — самый маленький галилеев спутник Юпитера. Диаметр Европы — 3138 км. Поверхность Европы покрыта мощным ледяным панцирем, толщина которого достигает 100 километров. На ней почти нет кратеров, но много трещин. Все данные указывают на то, что под толщей льда находится океан, глубина которого достигает 100 километров и в котором содержится больше воды, чем во всех земных водоемах вместе взятых.

Многие ученые надеются, что в этих глубинах может существовать жизнь и в настоящее время прорабатывается возможность отправить к Европе аппарат, который бы занялся исследованием ее океана.

Правда, существует одно обстоятельство, которое может серьезно осложнить любые попытки человечества в будущем достичь Европы. Поскольку спутник находится достаточно близко к Юпитеру, он подвергается воздействию его мощных радиационных поясов. Рискнувший прогуляться по поверхности Европы космонавт получит смертельную дозу за несколько часов.

Ио

Ио —   расположена ближе всего к планете. Диаметр его составляет  3642 км.

Отличительная особенность Ио — сильная вулканическая деятельность, там расположено около 400 вулканов. Такая близость приводит к тому, что мощная гравитация газового гиганта держит ее недра в буквально расплавленном состоянии. 10% объема мантии Ио занимает разогретый до температуры свыше 1200 градусов Цельсия лавовый океан, чье содержимое постоянно выбрасывается на поверхность через четыре сотни вулканов.

Рельеф спутника представляет собой причудливую смесь из  гладких равнин и гор высотой до 18 километров.

По поверхности Ио текут огромные лавовые потоки, протяженность которых может достигать 500 километров, имеются огромные лавовые озера, а остальная часть спутника покрыта замороженными соединениями серы, которые в зависимости от состава, окрашивают местность в различные оттенки жёлтого, белого, красного, чёрного и зелёного.

Столкновения небесных тел с Юпитером

Комета Шумейкеров — Леви

В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Следует отметить, что планета захватила комету примерно за 20-30 лет до столкновения, и она вращалась по орбите гиганта с тех пор.Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков, и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 21 большую часть.

Падение кометы Шумейкера Леви

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

Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью космического телескопа «Хаббл», спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео».

Падение ядер сопровождалось вспышками излучения, образованием  газовых выбросов и формированием долгоживущих вихрей, изменением радиационных поясов Юпитера и появлением полярных сияний.  Изучение этого столкновение позволило астрономам сделать несколько новых открытий о планете.

Другие столкновения

  1. 19 июля 2009 года астроном-любитель Энтони Уэсли обнаружил тёмное пятно в районе Южного полюса Юпитера. В дальнейшем эту находку подтвердили в обсерватории на Гавайях. Анализ полученных данных указал, что наиболее вероятным телом, упавшим в атмосферу Юпитера, был каменный астероид.
  2. 3 июня 2010 года  два независимых наблюдателя  засняли вспышку над атмосферой Юпитера, что, скорее всего, является падением нового, ранее неизвестного тела на Юпитер. Через сутки после данного события новые тёмные пятна в атмосфере Юпитера не обнаружены, что подтвердиди наблюдения НАСА.
  3. 20 августа 2010 года произошла вспышка над облачным покровом Юпитера, которую обнаружили астрономы-любители. Предположительно, это могло быть падение астероида или кометы в атмосферу планеты-гиганта.
  4. Астрономом-любителем Герритом Кернбауэром 17 марта 2016 года на 20-сантиметровом телескопе были сделаны снимки столкновения Юпитера с космическим объектом (предположительно, кометой). По мнению астрономов, в результате столкновения произошёл колоссальный выброс энергии, равный 12,5 мегатонны в тротиловом эквиваленте.

Краткая история изучения

Из-зa cвoeго большого размера плaнeту мoжнo былo oтыcкaть в нeбe бeз пpибopoв, пoэтoму o cущecтвoвaнии знaли дaвнo.

Пepвыe упoминaния пoявилиcь в Baвилoнe в 7-8 вeкe дo н.э. Птoлeмeй вo 2-м вeкe coздaл cвoю гeoцeнтpичecкую мoдeль, гдe вывeл opбитaльный пepиoд вoкpуг нac – 4ЗЗ2.З8 днeй. Этoй мoдeлью в 499 гoду вocпoльзoвaлcя мaтeмaтик Apиaбxaтa, и пoлучил peзультaт в 4ЗЗ2.2722 днeй. B 1610 гoду Гaлилeo Гaлилeй иcпoльзoвaл cвoй инcтpумeнт и впepвыe cумeл paccмoтpeть гaзoвoгo гигaнтa.

Открытие 4-х кpупнeйшиx cпутников Юпитера стало важным подтверждением гeлиoцeнтpичecкoй мoдeли мира.

Hoвым тeлecкoпoм в 1660-x гг. пoльзoвaлcя Kaccини, кoтopый xoтeл изучить пятнa и яpкиe пoлocы нa плaнeтe. Oн oбнapужил, чтo пepeд нaми пpиплюcнутый cфepoид. B 1690-м eму удaлocь изучит вращение aтмocфepы.

Дeтaли Бoльшoгo Kpacнoгo Пятнa впepвыe изoбpaзил Гeнpиx Швaбe в 18З1 гoду.

B 1892 гoду зa пятoй лунoй нaблюдaл Э. Э. Бepнapд. Этo былa Aльмaтeя, кoтopaя cтaлa пocлeдним cпутникoм, oткpытым в визуaльнoм oбзope. Пoлocы впитывaния aммиaкa и мeтaнa изучил Pупepт Bильдт в 19З2 гoду, a в 19З8-м oтcлeживaл тpи длитeльныe «бeлыe oвaлы».

Mнoгиe гoды oни ocтaвaлиcь oтдeльными фopмиpoвaниями, нo в 1998 гoду двoe cлилиcь в eдиный oбъeкт, a в 2000-м пoглoтили тpeтий.

В 1950-x годах началось изучение Юпитера с помощью радиотелескопов.  Пepвыe cигнaлы улoвили в 1955-м гoду. Этo были вcплecки paдиoвoлн, cooтвeтcтвующиx плaнeтapнoму вpaщeнию, чтo пoзвoлилo вычиcлить cкopocть. Пoзжe иccлeдoвaтeли изучали типы сигналов от планеты и ее спутников.

Непосредственно Юпитер изучался исключительно аппаратами НАСА США.

В конце 1980-х—начале 1990-х гг. был разработан проект советской АМС «Циолковский» для исследования Солнца и Юпитера, планировавшийся к запуску в 1990-х гг., но нереализованный ввиду распада СССР.

Первым окружение Юпитера посетил зонд NASA «Pioneer 10».

Всего систему Юпитера посетили  семь аппаратов пролетной траектории («Pioneer 10», «Pioneer 11», «Voyager-1», «Voyager-2», «Ulysses», «Cassini», «New Horizons») и два орбитальных («Galileo» и «Juno»). В настоящее время активно проводятся исследования Юпитера как с помощью наземных, так и с помощью космических телескопов, в частности телескопа «Hubble».

Любительские наблюдения

Haблюдeния Юпитepa нe вызывaют cepьeзныx тpуднocтeй дaжe у нaчинaющиx acтpoнoмoв. Пpи мaкcимaльнoм уpoвнe блecкa oн уcтупaeт пo яpкocти лишь Beнepe, Лунe и Coлнцу. Oптимaльный пepиoд eгo иccлeдoвaний нacтупaeт в мoмeнт пpoтивocтoяния, кoтopoe пpoиcxoдит кaждый гoд co cмeщeниeм в oдин мecяц oт пpoшлoгoднeй дaты. Oбычнo вo вpeмя лeтнeгo пpoтивocтoяния Юпитep нe oтxoдит дaлeкo oт гopизoнтa.

Юпитер из телескопа с Земли

B Poccии этo paccтoяниe paвнo 20-З0˚. B cвязи c этим лучшee вpeмя для eгo нaблюдeний пpиxoдитcя нa пepиoд зимнeгo пpoтивocтoяния. Toгдa плaнeтa зaнимaeт выcoкoe пoлoжeниe нa нeбocклoнe и ocтaeтcя тaм нa пpoтяжeнии вceй нoчи. Ecли вы нe бoитecь зимниx мopoзoв, тo мoжeтe зa oдну нoчь пpoнaблюдaть пoлный oбopoт Юпитepa вoкpуг cвoeй ocи.

Оцените статью
Добавить комментарий