Юпитер является пятой по счету планетой Солнечной системы и относится к группе газовых гигантов. Название свое он получил от римского бога Юпитера, аналогом которого в греческой мифологии является Зевс. В статье приводится информация о параметрах Солнечной системы, о периоде обращения Юпитера вокруг Солнца и о других характеристиках этого гиганта.
Прежде чем рассматривать вопрос о том, сколько составляет звездный период обращения Юпитера вокруг Солнца, охарактеризуем систему, в которой находится этот газовый гигант.
Солнечная система представляет собой совокупность главной звезды и 8 планет, которые вращаются вокруг этой звезды. Эта система находится в одном из рукавов галактики Млечный Путь на расстоянии 33 000 световых лет от ее центра. Помимо планет, в состав Солнечной системы также входят малые планеты-карлики, астероиды, кометы, метеориты и другие небольшие космические тела.
Согласно одной из распространенных гипотез, рассматриваемая космическая система образовалась из гигантского облака газа и пыли приблизительно 4,7 млрд лет назад благодаря процессам фрагментации и коллапса.
Планеты Солнечной системы
До 24 августа 2006 года считалось, что в Солнечной системе существует 9 планет, однако после введения Международным астрономическим союзом специального класса "планеты карлики", Плутон перешел в их число и количество планет сократилось до 8.
Планеты представляют собой космические тела округлой формы, которые вращаются вокруг звезды Солнце по эллиптическим орбитам и вокруг собственной оси. Расстояние от планеты до звезды называется радиусом ее орбиты, а поскольку орбита имеет эллиптическую форму, то таких радиуса два: большой и малый. Как правило, расстояние до каждой следующей планеты от Солнца в 2 раза больше, чем до предыдущей. Все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Венеры, обладают спутниками, то есть космическими телами, вращающимися вокруг них. Самым известным из таких спутников является Луна.
Самые близкие к Солнцу планеты называются внутренними, их 4 (Меркурий, Венера, Земля и Марс). Все эти планеты характеризуются небольшими размерами, высокой плотностью образующей их материи (твердое тело), небольшой скоростью вращения вокруг собственной оси, а также наличием незначительного количества естественных спутников. Планеты, расположенные на периферии Солнечной системы, называются гигантами. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Для них характерна низкая плотность вещества (газ), быстрое вращение вокруг оси и большое количество спутников. Кроме того, период обращения вокруг Солнца планет Юпитер, Сатурн и других гигантов значительно больше периода внутренних планет.
Юпитер является самой большой планетой рассматриваемой системы, а Меркурий - самой маленькой. Венера по размеру и массе близка Земле, а Марс имеет в 2 раза меньшую массу, чем Земля.
Помимо описанных планет и их спутников, в Солнечной системе много астероидов и комет. Большое количество астероидов вращается между орбитами Марса и Юпитера (астероидный пояс).
Что представляет собой планета Юпитер?
Юпитер - это самая яркая планета нашего небосвода. Кроме того, по размерам он занимает второе место после самого Солнца. Если сложить все массы планет Солнечной системы, то масса Юпитера будет почти в 2 раза больше. Масса этого гиганта в 318 раз больше земной, а его объем в 1317 раз больше размеров нашей планеты. Некоторые ученые полагают, что Юпитеру больше лет, чем самому Солнцу.
Юпитер состоит в основном из гелия и водорода, которые находятся в газообразном состоянии. Среди его главных особенностей атмосферы можно назвать большое красное пятно (огромный антициклон, расположенный в тропической зоне планеты), структуру его облаков, которые имеют вид темных и светлых лент, а также высокую динамику его атмосферы, в которой дуют ветра со скоростью до 500 км/ч.
Юпитер обращается вокруг своей оси быстрее, чем за 10 часов, что является рекордным значением для Солнечной системы. Прежде чем говорить о периоде обращения Юпитера вокруг Солнца в земных сутках, следует отметить, что средний радиус его орбиты составляет 778 млн км, что приблизительно равно 5 расстояниям от нашей звезды до нашей планеты.
Теории образования Юпитера
Существует две теории образования этой планеты-гиганта:
- Планета сформировалась из ледяной как 10 планет Земля, которая постепенно собрала газ вокруг себя из околокосмического пространства.
- Планета образовалась благодаря гравитационному коллапсу, который подобен таковому при образовании звезд.
Обе теории имеют право на существование, однако невозможно объяснить некоторые факты о Юпитере. Например, почему планета имеет такие большие размеры, так же неясно, как невозможно объяснить насыщенность атмосферы этого гиганта благородными газами. Изучение внутренней структуры планеты должно внести ясность в эти и другие вопросы.
Период обращения Юпитера вокруг Солнца
Как уже выше было сказано, Юпитер находится на расстоянии 5,2 астрономические единицы (АЕ) от Солнца, то есть в 5,2 раза дальше, чем Земля. Согласно измеренным данным, период обращения Юпитера вокруг Солнца - 12 лет, за это время Земля успевает сделать почти 12 оборотов вокруг Солнца. Более точное значение периода Юпитера - 11,86 земного года.
Выше было отмечено, что форма орбиты любой планеты Солнечной системы является эллипсом, однако у Юпитера она является практически круглой. Доказать это можно простым способом. Средний радиус орбиты этого гиганта составляет R = 778412026 км. Если найти длину окружности орбиты планеты (2*pi*R, где pi = 3,14) и поделить ее на среднюю скорость движения гиганта по своей орбите v = 13,0697 км/с, то можно получить значение периода обращения Юпитера равное 11,86 года, что точно совпадает с измеренным экспериментально значением.
Справедливости ради отметим, что во время своего орбитального вращения Юпитер приближается к звезде на минимальное расстояние 4,95 АЕ, а удаляется на максимальное расстояние 5,46 АЕ, это означает, что форма его орбиты отличается от идеальной окружности приблизительно на 4,8 %.
Если выразить период обращения Юпитера вокруг Солнца в земных сутках, тогда это число составит 11 лет 315 суток и 1,1 час или 4334 суток с учетом високосных лет.
Особенность вращения планеты-гиганта по своей орбите
Раскрывая вопрос о том, какой период обращения Юпитера вокруг Солнца в сутках, следует рассказать об одном любопытном факте. Мы привыкли думать, что Юпитер, подобно остальным планетам, вращается вокруг нашей звезды, однако это не совсем так. Всему виной масса газового гиганта, которая всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Для сравнения отметим, что масса нашей голубой планеты в 330 тысяч раз меньше массы Солнца, а - второй по размерам планеты Солнечной системы - в 3500 раз меньше солнечной.
В то же время из физики известно, что два тела, которые вращаются друг вокруг друга, в действительности вращаются вокруг общего центра тяжести или барицентра. Если одно из этих двух тел имеет намного большую массу, чем второе тело, то барицентр практически совпадает с центром массы первого массивного тела. Последняя ситуация наблюдается, если рассматривать вращение любой планеты вокруг Солнца.
Если же речь идет о вращении Юпитера, то в реальности, благодаря влиянию сильной гравитации этого гиганта, наша звезда также вращается по некоторой небольшой орбите, радиус которой равен 1,068 радиуса Солнца. Описанное явление приведено ниже на рисунке, где словом Jupiter обозначен Юпитер.
Где можно увидеть Юпитер на небосводе?
Поскольку Юпитер находится дальше от Солнца, чем наша планета, и период обращения Юпитера вокруг Солнца значительно больше, чем это значение для Земли, гиганта можно увидеть в любой точке эклиптики, причем могут существовать и его затмения Солнцем. Отметим, что планеты Венера и Меркурий находятся ближе к нашей звезде, чем Земля, поэтому их увидеть можно только в направлении Солнца.
Юпитер является второй по счету самой яркой планетой (первая Венера), которую можно увидеть на небосводе невооруженным взглядом. Планета имеет бело-желтый цвет. С помощью телескопа видны атмосфера и спутники этого гиганта.
С астрономическими параметрами и движением тел в Солнечной системе тесно связана наука астрология, которая основывается на существовании корреляции между небесными и земными событиями. В настоящее время выделяют два основных вида астрологии: западная (популярна в Европе и Америке) и восточная (Китай, Индия).
В западной астрологии существует 12 созвездий, образующих зодиакальный круг, который Солнце, если смотреть с Земли, проходит в течение 1-го земного года. Линия, по которой наша звезда совершает свое годовое движение, называется эклиптикой. Все созвездия зодиака, при их рассмотрении с Земли, образуют полосу шириной 30 o , посередине этой полосы проходит линия эклиптики.
В астрологии считается, что когда Солнце расположено вблизи определенного созвездия зодиака, то люди, родившиеся в это время, будут обладать определенными качествами. Но эти качества определяются не только временем года, когда родился человек, но и положением планет в Солнечной системе.
Юпитер в астрологии
В астрологии эта планета представляет собой коммуникабельность человека. Она связана с путешествиями, философией и религиозными верованиями. В соответствии с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, планете нужен почти 1 земной год, чтобы пройти весь зодиакальный круг. Юпитер считается планетой-покровителем для знаков зодиака Стрелец и Рыбы.
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 2018 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
268,057°
0,52 (геом.альбедо)
Планета была известна людям с глубокой древности, нашла своё отражение в мифологии и религиозных верованиях многих культур.
Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Скорее всего, в центре планеты имеется каменное ядро из более тяжёлых элементов под высоким давлением. Из-за быстрого вращения форма Юпитера - сплюснутый сфероид (он обладает значительной выпуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметный результат этого - Большое Красное Пятно , гигантский шторм, который известен с XVII века . По данным спускаемого аппарата «Галилео », давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут. Юпитер обладает мощной магнитосферой .
Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 спутников , включая 4 больших спутника, называемые также «галилеевыми », которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году . Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия . Под поверхностью Европы обнаружен глобальный океан, а Ио известен тем, что на нём действуют самые мощные в Солнечной системе вулканы. У Юпитера имеются слабые планетарные кольца .
Юпитер исследовался восемью межпланетными станциями НАСА . Наибольшее значение имели исследования с помощью аппаратов «Пионер » и «Вояджер », и позднее «Галилео », сбросившим зонд в атмосферу планеты. Последним аппаратом, посетившим Юпитер, был зонд «Новые горизонты », направляющийся к Плутону .
Наблюдение
Параметры планеты
Юпитер - самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли .
Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет солнечной системы, в 318 раз - массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 60 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли.
Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.
Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (то есть на 6,5 %).
Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере - это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности.
Юпитер выделяет в 2-3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты.
Большинство из известных на настоящее время экзопланет сопоставимы по массе и размерам с Юпитером, поэтому его масса (M J ) и радиус (R J ) широко используются в качестве удобных единиц измерения для указания их параметров.
Внутреннее строение
Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7-25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Модель внутренней структуры Юпитера: каменистое ядро, окружённое толстым слоем металлического водорода.
Под жидким водородом находится слой жидкого металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера.
Учёные полагают, что Юпитер имеет твёрдое каменное ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры - 15-30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура на границе ядра планеты - порядка 30 000 K , а давление - 30-100 млн атмосфер.
Измерения, сделанные как с Земли, так и зондами, позволили обнаружить, что выделяемая Юпитером энергия, в основном в виде инфракрасного излучения, приблизительно в 1,5 раза больше получаемой им от Солнца. Отсюда ясно, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при образовании планеты. В целом считается, что в юпитерианских недрах всё ещё очень жарко - около 30 000 К.
Атмосфера
Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан , водяной пар , аммиак ; имеются также следы органических соединений, этана , сероводорода , неона , кислорода , фосфина , серы . Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака.
Облака, находящиеся на разной высоте, имеют свой цвет. Самые высокие из них красные, чуть пониже находятся белые, ещё ниже коричневые, а в самом нижнем слое - синеватые.
Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода. Поскольку цвет может сильно варьироваться, следовательно, химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара.
Температура внешнего слоя облаков - около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео », на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление - 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя - около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.
Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно.
Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно , наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.
В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния . Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра » обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку.
Большое красное пятно
Большое красное пятно - овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно - это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях.
Магнитное поле и магнитосфера
Жизнь на Юпитере
В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным ввиду низкой концентрации воды в атмосфере и отсутствия твёрдой поверхности. В 1970-х годах американский астроном Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака . Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки, и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водно-углеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара слое атмосферы температура и давление также весьма благоприятны.
Комета Шумейкеров-Леви
След от одного из обломков кометы.
В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета . Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году , при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью - около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью Космического телескопа «Хаббл» , инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео» . Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например, полярными сияниями , чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.
Пятно в районе Южного полюса Юпитера.
Примечания
Ссылки
|
Спутники Юпитера
Перечисление в группах в порядке возрастания большой полуоси орбиты |
|
|---|---|
| Внутренние спутники | Метида · Адрастея · Амальтея · Фива |
| Галилеевы спутники | Ио · Европа · Ганимед · Каллисто |
| Группа Фемисто | Фемисто |
| Группа Гималии | Леда · Гималия · Лиситея · Элара · S/2000 J 11 |
| Группа Карпо | Карпо · S/2003 J 12 |
| Группа Ананке | Эвпорие · S/2003 J 3 · S/2003 J 18 · Тельксиное · Эванте · Гелике · |
Чем на обычную планету. Юпитер почти полностью состоит из газов, в основном это - водород и гелий. Это одна из пяти планет, известных с незапамятных времён. По степени освещённости Юпитер стоит после Венеры.
В религии и мифологии древних греков и римлян Юпитер у римлян и Зевс у греков – один из главных богов Олимпа. Планета носит его имя. В небольшой телескоп можно увидеть на Юпитере цветные полосы, параллельные экватору. Светлые называют зоны, тёмные – полосы, или ленты.
Разная скорость вращения вокруг своей оси
Среди всех планет Солнечной системы у Юпитера самый короткий период вращения. Юпитер – газообразная планета, поэтому скорость его вращения не одинакова на разных широтах.
Дело в том, что эта планета вращается не как твёрдое тело. Из-за быстрого движения вокруг оси Юпитер имеет сильное сжатие у полюсов. Период вращения колеблется от 9 ч 50 мин в экваториальном поясе до 9 ч 55 мин в средних широтах.
Высокая скорость вращения вызвала полярное сжатие: диаметр планеты на полюсах составляет 134 700 км, а в зоне экватора 143 00 км.
Внутреннее строение Юпитера
Ядро Юпитера каменистое, со следами льда. Частично в его состав входят сжатые водород и гелий. Ядро составляет 4% от общей массы планеты.
Далее идет слой металлического водорода, электроны движутся свободно от протонов в пространстве, где давление равно примерно 3 миллионам земных атмосфер. Следующий слой состоит из жидкой смеси гелия и молекулярного водорода. В состав атмосферы входят газы – водород и гелий, а также целый ряд других компонентов.
Где находится источник тепла?
Измерение энергии, излучаемой Юпитером в основном виде инфракрасной радиации, свидетельствует о том, что она превышает в 1,5 раза тепловую энергию, которую планета получает от Солнца. Это означает, что Юпитер имеет собственный источник тепла. Эта дополнительная энергия обязана своим происхождением потенциальной гравитационной энергии, накопленной за время процесса формирования планеты.
Температура в недрах Юпитера очень высокая: около 30 000 °К. Тепло, направляясь к внешним слоям планеты, встречает многочисленные препятствия. Они связанны со смещением, которое происходит в результате конвективного движения металлического водорода.
Магнитное поле Юпитера
Магнитное поле Юпитера почти в 12 раз превышает по интенсивности земное. Наклон магнитной оси составляет 11° по отношению к оси вращения.
Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах планеты жидкого металлического водорода. Именно он, являясь хорошим проводником и вращаясь с большой скоростью, генерирует магнитные поля. Характеристика магнитного поля Юпитера имеет много общего с земным: на Юпитере тоже имеются два магнитных полюса, причём инвертированных. Стрелка компаса на этой газообразной планете-гиганте указывала бы только на юг, а на север – нет.
Пятой и самой большой планетой в солнечной системе, известной с древнейших времен, является Юпитер. Газовый гигант получил имя в честь древнеримского бога Юпитера, аналогичному Зевсу-громовержцу у греков. 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. Вокруг оси, Юпитер вращается со скоростью 9 часов 55 минут, а орбитальная скорость равна 13 км/с. Сидерический период (период вращения по своей орбите) составляет 11,87 лет.
По степени освещенности, не считая Солнце, Юпитер уступает только Венере, поэтому является прекрасным объектом для наблюдений. Он светится белым светом с альбедо 0, 52. При хорошей погоде, даже в простейший телескоп, можно разглядеть не только саму планету, но и четыре крупнейших спутника.
Формирование Солнца и остальных планет началось миллиарды лет назад из общего газопылевого облака. Так вот Юпитеру досталось 2/3 массы от массы всех планет в солнечной системе. Но, так как планета легче самой маленькой звезды в 80 раз, термоядерные реакции так и не начались. Однако планета выделяет в 1,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Собственный источник тепла, связан в первую очередь с радиоактивными распадами энергии и вещества, которое высвобождается в процессе сжатия. Все дело в то, что Юпитер не твердое тело, а газообразная планета. Поэтому скорость вращения на разных широтах неодинакова. У полюсов, планета имеет сильное сжатие, из-за быстрого вращения вокруг оси. Скорость ветров превышает 600км/ч.
Современная наука полагает, что масса ядра Юпитера на данный момент составляет 10 масс Земли или 4% от общей массы планеты, а размер – 1,5 ее диаметра. Оно каменистое, со следами льда.
Состав атмосферы Юпитера на 89,8% состоит из водорода (H2) и на 10% из гелия (Не). Менее 1% составляют метан, аммоний, этан, вода и другие компоненты. Под этой короной, планеты-гиганта имеется 3 слоя облаков. Верхний слой – оледеневший аммиак с давлением около 1 атм., в среднем слое – кристаллы метана и аммония, а нижний слой состоит из водяного льда или мельчайших жидких капель воды. Оранжевый цвет атмосфере Юпитера придает соединение серы и фосфора. Оно содержит ацетилен и аммиак, поэтому такой состав атмосферы, губителен для людей.
Полосы, которые тянуться вдоль экватора Юпитера, известны всем уже давно. Но никто пока не мог толком объяснить их происхождение. Основной теорией, была теория конвекции – опускание более холодных газов к поверхности, и подъему более нагретых. Но в 2010 году, было выдвинуто предположение, о влиянии спутников (лун) Юпитера, на формирование полос. Якобы они, своим притяжением сформировали некие «столбы» веществ, которые тоже вращаются и просматриваются как полосы. Теория подтверждена в лабораторных условиях, экспериментальным путем и теперь представляется наиболее вероятно.
Пожалуй, самым загадочным и длительным наблюдением, описанным в характеристиках планеты, можно считать знаменитое Большое Красное Пятно на Юпитере. Его открыл Роберт Гук в 1664 году, следовательно, за ним наблюдают уже почти 350 лет. Это огромное образование, постоянно меняющееся в размерах. Скорее всего, это долгоживущий, гигантский атмосферный вихрь, его размеры 15х30 тыс. км, для сравнения – диаметр Земли составляет около 12,6 тыс. км.
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. 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.
На сегодняшний день, в описании Юпитера можно встретить около 70 спутников, хотя предположительно их около сотни. Первые и самые большие спутники Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто – открыл Галилео Галилей еще в 1610 году.
Больше всего внимания ученых приковывает к себе спутник Европа. По возможности наличия существования жизни, он следует за спутником Сатурна – Энцелада и занимает второе место. Они полагают, что на нем может быть жизнь. Прежде всего, из-за наличия глубокого (до 90 км) подледного океана, объем которого превосходит даже земной океан!
Ганимед, просто самый большой спутник в солнечной системе. Пока, интерес к его строению и характеристикам, является минимальным.
Ио – вулканически активный спутник, большая часть его поверхности покрыта вулканами и залита лавой.
Предположительно, на спутнике Каллисто, тоже есть океан. Скорей всего он находится под поверхностью, о чем свидетельствует его магнитное поле.
Плотность галиеевых спутников, определятся их удаленностью от планеты. Например: плотность самого удаленно из крупных спутников – Каллисто p = 1,83 г/см³, далее по мере приближения, плотность возрастает: у Ганимеда p = 1,94 г/см³, у Европы p = 2,99 г/см³, у Ио p = 3,53 г/см³. Все большие спутники, всегда обращены к Юпитеру одной стороной и вращаются синхронно.
Остальные были открыты значительно позднее. Некоторые из них вращаются в обратную сторону, в сравнении с большинством и представляют собой некие тела-метеориты, различной формы.
Характеристики Юпитера
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
Расстояние от Солнца (среднее): 5,203 а. е. или 778 млн. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 11,86 лет
Скорость вращения по орбите: 13,1 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,049
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1°
Ускорение свободного падения: 24,8 м/c2
Спутники: есть 70шт
