Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

Девять планет

Юпитер

Приносящий Веселье

Юпитер пятая от Солнца и самая большая планета. Юпитер более чем в два раза массивнее чем все другие планеты вместе взятые (в 318 раз тяжелее Земли).
        орбита:    778,330,000 км (5.20а.е.) от Солнца
        диаметр:       142,984 км (экваториальный)
        масса:        1.900e27 кг

Юпитер ((Джуп - Jove) в римской мифологии, Зевс у греков) был королем Богов, правителем Олимпа и покровителем Римского государства. Зевс был сыном Кроноса (Cronus, он же Сатурн).

Юпитер четвертый по яркости объект на небе (после Солнца, Луны и Венеры; правда иногда еще Марс бывает ярче его). Он известен с доисторических времен. Открытие в 1610 году Галилеем четыре больших спутника Юпитера: Ио (Io), Европу (Europa), Ганимед (Ganymede) и Калисто (Callisto) (теперь их еще называют Галлилеевы спутники) было первым открытием центра движения, которые не совпадал с Землей. Это был очень важный аргумент в пользу гелиоцентрической теории движения планет Коперника. Открытая поддержка Галилеем теории Коперника послужила поводом для его ареста Инквизицией. Галилей был посажен в тюрьму, где его сильно пытали, заставляя отречься от своих убеждений.

Первым космическим аппаратом, полетевшим к Юпитеру в 1973 году был Пионер 10 (Pioneer 10), позже были Пионер 11, Вояджер 1 (Voyager 1), Вояджер 2и Улисс (Ulisses). Космический аппарат Галилео (Galileo), находящийся сейчас на орбите Юпитера, будет присылать данные о планете на протяжении по крайней мере двух следующих лет.

У газовых планет (газовых гигантов) нет твердой поверхности, газ из которого они состоят просто становится плотнее с глубиной (радиусы и диаметры для этих планет отсчитывается от уровня "поверхности", соответствующего давлению в 1 атмосферу). То что мы принимаем за поверхность, когда смотрим на эти планеты, оказывается вершинами облаков в верхних слоях их атмосфер (слегка выше уровень, где давление равно одной атмосфере).

Юпитере состоит примерно на 90% из водорода и на 10% из гелия (по числу атомов, отношение по массе -- 75%/25%). Обнаружены следы метана, воды, аммиака и "горных пород". Этот состав очень близок к составу первичной прото-Солнечной Туманности из которой сформировалась вся Солнечная Система. Сатурна имеет похожий химический состав, но в Уране и Нептуне гораздо меньше водорода и гелия.

Наши знания о внутреннем строении Юпитера (и других газовых планет) очень неполные и, вероятно, останутся такими еще некоторое время. (Данные с атмосферного зонда космического аппарата Галилео (Galileo) относятся к слоям атмосферы только примерно на 150 км ниже вершин облаков.)

Возможно у Юпитера есть ядро из горных пород весом от 10 до 15 масс Земли.

Над ядром находится основной объем планеты, состоящий из жидкого металлического водорода. Эта необычная форма наиболее распространенного во Вселенной элемента возможна только при давлении выше 4 миллионов бар, которое достигается внутри Юпитера (и Сатурна). Жидкий металлический водород состоит из ионизированных протонов и электронов (подобно плазме внутри Солнца, но только с при гораздо более низких температурах). При температурах и давлениях, которые достигаются внутри Юпитера, водород является жидкостью, а не газом. Он является проводником электричества, а текущие в нем электрические токи создают магнитное поле планеты. Вероятно, в этих слях также присутствует в небольших количествах гелий и следы различных "льдов" (замороженных газов).

Внешние слои планеты состоят главным образом из обыкновенного молекулярного водорода и гелия, которые находятся в жидком состоянии ближе к центру планеты и в газообразном состоянии снаружи. Атмосфера, которую мы видим -- только верхняя часть этих глубоких слоев. Вода, углекислый газ, метан и другие простые молекулы также присутствуют там, но в очень малых количествах.

Современные эксперименты показывают, что водород не меняет своего фазового состояния внезапно. Следовательно, различные слои внутри Юпитера имеют нечеткие границы между собой.

На Юпитере, по-видимому, существуют три слоя облаков различно природы -- состоящих из аммиачного льда, гидросульфита аммония и из смеси льда и воды. Однако, предварительные результаты зонда Галилео дают неполную об облачном слое (один из приборов видит самые верхние слои, в то время как другой может регистрировать следующий). Но точка входа зонда в атмосферу (слева) обладала необычными свойствами -- наблюдения в телескоп с Земли и более поздние наблюдения с орбитального блока Галилео подтвердили, что точка входа зонда в атмосферу была наиболее теплой и наименее облачной областью на Юпитере в тот момент.

Данные атмосферного зонда Галилео также показали, что там гораздо меньше воды, чем считалось ранее. Предполагалось, что атмосфера Юпитера должна состоять вдвое больше кислорода (из которого при реакции с водородом получается вода), чем Солнце. Но теперь ясно, что на самом деле концентрация кислорода гораздо ниже, чем на Солнце. Сюрпризом также оказались высокая температура и плотность верхних слоев Юпитерианской атмосферы.

На Юпитере, как и на других газовых планетах дуют очень сильные ветры, которые бушуют практически на всех широтах. В соседних полосах ветры дуют в противоположных. Небольшая разница в температуре и химическом составе между этим полосами отвечает за различие их цветов, что видно при наблюдении планеты. Светлые полосы называются зонами, темные -- поясами. О существовании полос на Юпитере было известно уже давно, но сложные вихревые процессы, происходящие на границах полос, были впервые зафиксированы только Вояджером. Данные зонда Галилео указывают, что скорость ветров еще выше, чем предполагалось (более чем 600 км/час), и что они распространяются вглубь планеты настолько далеко, насколько зонд мог их наблюдать, может быть на тысячи километров в глубину. Было также обнаружено, что атмосфера Юпитера полностью турбулентна. Это указывает, то ветры на Юпитере вызываются сильным внутренним нагревом, а не из-за Солнечного тепла, как на Земле.

Яркие цвета наблюдаемых на Юпитере облаков это, вероятно, результат слабых химических реакции рассеянных в атмосфере Юпитера веществ, возможно, сложных кислот, продукты которых обладают самыми разными цветами. Детали этих процессов мы пока не знаем.

Цвета облаков изменяются с высотой: нижние облака голубые, потом идут коричневые и белые, и, наконец, красные -- самые верхние. Иногда можно увидеть более низкие слои через дыры в верхних.

Большое Красное Пятно (БКП - Great Red Spot) впервые увидели с Земли более 300 лет назад (его открытие обычно приписывается Кассини (Cassini) или Роберту Хуку (Robert Hooke) в 17 веке). БКП имеет овальную форму примерно 12,000 на 25,000 км, его величина достаточна для того, что бы вместить две Земли. Спустя несколько десятилетий было обнаружено похожее маленькое пятно. Инфракрасные наблюдения и направление его вращения показали, что БКП это область повышенного давления, где вершины облаков значительно выше и холоднее чем в окружающих областях атмосферы. Подобная структура наблюдается у Сатурна и Нептуна. Непонятно, как такие образования могут сохраняться так долго.

Юпитер излучает в космическое пространство больше энергии, чем получает от Солнца. Внутренние части Юпитера очень горячие: температура ядра, возможно, около 20,000 K. Тепло вырабатывается механизмом Кельвина-Гельмгольца, из-за медленного гравитационного сжатия планеты. (Юпитер НЕ ПРОИЗВОДИТ энергию при помощи ядерного горения, как Солнце, он слишком маленький и его внутренние части слишком холодны для поддержания ядерной реакции.) Этот внутренний нагрев является, вероятно, причиной конвекции внутренних жидких слоев Юпитера и, возможно, отвечает за сложное движение вершин облаков, которое мы видим. Сатурн и Нептун подобны Юпитеру в этом отношении, а вот Уран почему-то нет.

Юпитер настолько велик в размере, как только может быть велика газовая планета. Если добавить к нему еще вещества, то оно бы сжалось под действием гравитации, так что радиус планеты только бы слегка увеличился. Звезда может быть больше, потому что у нее есть внутренний (ядерный) источник тепла (энергии). (Но Юпитер должен быть по крайней мере в 80 раз массивнее, что бы стать звездой.)

У Юпитера сильнейшее магнитное поле, гораздо сильнее, чем у Земли. Его магнитосфера распространяется более чем на 650 миллионов км (за орбиту Сатурна!). (Заметим, что форма магнитосферы Юпитера далека от сферической - она распространяется "только" на несколько миллионов километров в направлении к Солнцу.) Поэтому спутники Юпитера находятся внутри его магнитосферы, это факт, который может частично объяснить некоторую активность на Ио. К сожалению для будущих космических путешествий и настоящих интересов конструкторов космических аппаратов Вояджер и Галилео, среда вокруг Юпитера содержит высокое число заряженных частиц, захваченных его магнитным полем. Такая "радиация" подобна зарегистрированной внутри Земных радиационных поясов Ван Аллена, только более интенсивна. Это грозило бы немедленной смертью для незащищенного человека.
Атмосферный зонд Галилео обнаружил новый интенсивный радиационный пояс, расположенный между кольцами Юпитера и верхними слоями его атмосферы. Этот новый пояс приблизительно в 10 раз мощнее, чем Земные радиационные пояса Ван Аллена. Удивительно, обнаружено, что этот новый пояс содержит высоко энергичные ионы гелия неизвестного происхождения.

У Юпитера такие же кольца, как и у Сатурна, только гораздо меньше и слабее (справа). О существовании колец никто не подозревал, и они были открыты только тогда, когда двое ученых из группы, следившей за Вояджером 1, настояли на том, что раз аппарат уже пролетел 1 миллиард км, имело бы смысл взглянуть не ли так каких-либо колец. Многие полагали, что шанс найти там что-нибудь практически равен нулю, но кольца там все же были. Это было крупное открытие. С тех пор кольца были зарегистрированы зарегистрированы в инфракрасном свете с Земли телескопов и с аппарата Галилео.

В отличие от колец Сатурна кольца Юпитера очень темные (альбедо около 0.05). Они, вероятно, состоят из очень маленьких каменных частиц. В отличие от Сатурна они, по-видимому, не содержат льда.

Частицы в кольцах Юпитера, вероятно, не находятся там долго (из-за воздействия атмосферы и магнитного). Космический аппарат Галилео обнаружил указания на то, что кольца постоянно пополняются пылью, образующейся из-за столкновений микрометеоритов с четырьмя внутренними лунами. Эти столкновения очень энергичны из-за сильного гравитационного поля Юпитера. Внутренние кольца расширяются под действием магнитного поля Юпитера.

В июле 1994 года, комета Шумейкеров-Леви 9 (Shoemaker-Levy 9) столкнулась с Юпитером с ошеломляющим результатом (слева). Эти эффекты были ясно видны даже с помощью любительских телескопов. Последствия столкновения были видны еще около года с помощью Телескопа имени Хаббла (HST).

В ночное время Юпитер часто бывает самой яркой "звездой" на небе (второй после Венеры, которую редко видно глубокой ночью). Четыре Галилеевых спутника легко можно увидеть с помощью бинокля; некоторые полосы и Большое Красное Пятно можно увидеть в маленький астрономический телескоп. Существует несколько Веб сайтов, которые показывают текущее положение Юпитера (и других планет) на небе. Более детальные настраиваемые карты могут быть созданы с помощью программ-планетариев, таких как Звездная Ночь (Starry Night).

Спутники Юпитера

У Юпитера 16 известных спутников, из них 4 больших Галилеевых спутника и 12 маленьких (плюс один еще более маленький открытый недавно, но это открытие не подтверждено).
                          Расстояние  Радиус   Масса
         Спутник           (1000 км)   (км)    (кг)    Кем открыт           Когда
    ---------------------- ---------  ------  -------  -------------------  -----
 1. Метис    (Metis)           128      20    9.56e16  Синнот (Synnott)      1979
 2. Адрастея (Adrastea)        129      10    1.91e16  Джевит (Jewitt)       1979
 3. Амальтея (Amalthea)        181      98    7.17e18  Барнард (Barnard)     1892
 4. Феба     (Thebe)           222      50    7.77e17  Синнот (Synnott)      1979
 5. Ио       (Io)              422    1815    8.94e22  Галилей               1610
 6. Европа   (Europa)          671    1569    4.80e22  Галилей               1610
 7. Ганимед  (Ganymede)       1070    2631    1.48e23  Галилей               1610
 8. Каллисто (Callisto)       1883    2400    1.08e23  Галилей               1610
 9. Леда     (Leda)          11094       8    5.68e15  Коваль(Kowal)         1974
10. Гималия  (Himalia)       11480      93    9.56e18  Перрине (Perrine)     1904
11. Лизитея  (Lysithea)      11720      18    7.77e16  Никольсон (Nicholson) 1938
12. Элара    (Elara)         11737      38    7.77e17  Перрине (Perrine)     1905
13. Ананке   (Ananke)        21200      15    3.82e16  Никольсон (Nicholson) 1951
14. Карме    (Carme)         22600      20    9.56e16  Никольсон (Nicholson) 1938
15. Пасифая  (Pasiphae)      23500      25    1.91e17  Мелотт  (Melotte)     1908
16. Синопа   (Sinope)        23700      18    7.77e16  Никольсон (Nicholson) 1914
Величины для малых спутников даны приблизительно.

Кольца Юпитера

                Расстояние  Ширина Масса
      Кольцо       (км)      (км)   (кг)
      ---------  --------   -----  ------
      Гало        100000     22800   ?
      Основное    122800      6400  1e13
      Внутреннее  129200    214200   ?  
      оно же "Паутинка" - Gossamer
(расстояние дано от центра Юпитера до внутреннего края кольца)

Подробнее о Юпитере и его спутниках

Нерешенные Вопросы


Путешествие к Ио

Contents ... Солнце ... Марс ... Деймос ... Юпитер ... Метис ... Сатурн ... Data Astronet

Оригинальный сайт Девять Планет;   автор Вильям А. Арнетт; последнее обновление: 17 июня 2001 года

Публикации с ключевыми словами: космические аппараты - солнечная система - планеты - малые тела
Публикации со словами: космические аппараты - солнечная система - планеты - малые тела
См. также:
Все публикации на ту же тему >>

Мнения читателей [14]
Оценка: 3.7 [голосов: 241]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце


Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования