Наука | 
6
17150

Юпитер: строение , космические данные, спутники и атмосфера

Самая большая планета солнечной системы

на сайте с 26 июля 2008

Юпитер - облачный гигант

Юпитер, тысячи лет назад названный в честь царя римских богов, господствует и среди девяти планет нашей Солнечной системы, соперничая с Солнцем в своем великолепии. Самая большая планета находится далеко за основным поясом астероидов. Масса Юпитера намного превышает массу всех других планет, вместе взятых.

Юпитер – самая большая планета Солнечной системы. Большая полуось орбиты Юпитера равна 5,2 а.е., эксцентриситет орбиты е = 0,0489, период обращения по орбите – 11,867 лет. Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики – 1°18´17". Средняя скорость движения по орбите – 13,1 км/с.

Период вращения вокруг оси – 9 часов 55 минут. Каждая точка экватора движется со скоростью 45 тысяч километров в час. Из-за действия центробежных сил Юпитер заметно сплющен (коэффициент сжатия больше 6 %). Так как Юпитер – не твердый шар, а состоит из газа и жидкости, то экваториальные его части вращаются быстрее, чем приполярные области. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна его орбите, следовательно, на планете нет смен времен года.

Масса планеты равна M = 318 М = 1,9∙1027 кг, радиус R = 11,2 R = 71 492 км. Вместе с тем, Юпитер весьма разрежен: его плотность равна 1,33 г/см3, что в четыре раза меньше плотности Земли. Ускорение свободного падения на уровне облачной поверхности Юпитера составляет g = 2,53 g.

Юпитер – прекрасный объект для наблюдений. Он сияет ровным белым светом (альбедо 0,52). Уже в простейший телескоп или бинокль видны четыре гигантских спутника Юпитера, открытых еще в 1610 Галилеем.

По современным представлениям, планеты и Солнце образовались из общего газопылевого облака. На долю Юпитера пришлось 2/3 массы от всей массы планет Солнечной системы, но этого не хватило для того, чтобы в центре Юпитера начались термоядерные реакции: планета в 80 раз легче самой маленькой звезды главной последовательности. Однако Юпитер обладает собственным источником тепла, связанным с радиоактивным распадом вещества и энергией, высвобождающейся в результате сжатия. Если бы он нагревался только Солнцем, температура верхних слоев была бы равной 100 К, измерения же дают 140 К. В тепловом режиме Юпитера большую роль играют потоки внутренней энергии из центра планеты. Планета излучает больше энергии, чем получает от Солнца.

Атмосфера Юпитера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Ее протяженность 6 тысяч километров. Оранжевый цвет атмосфере придают соединения фосфора или серы. Для людей она губительна, так как содержит ядовитый аммиак и ацетилен. Читать далее

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°С). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.

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 ядра планеты — порядка 20 000°С, а давление — 30–100 млн. атмосфер. Читать далее

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.

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. Читать далее

Юпитер в интернете

Большое Красное Пятно

Большое Красное Пятно – гигантский вихрь в атмосфере Юпитера. Рядом для сравнения показана Земля. Полагают, что Юпитер имеет три слоя облаков в своей атмосфере. Наверху – облака из оледеневшего аммиака; под ним – кристаллы сероводорода аммония и метана, а в самом низком слое – водяной лед и, возможно, жидкая вода. Кроме того, Юпитер имеет водородную и гелиевую короны. Атмосферы Юпитера и других газовых планет характерны ветрами больших скоростей, дующих в пределах широких полос, параллельных экватору планеты, причем в смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп и находятся в постоянном движении. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км/ч. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют в более низких ее слоях, вплоть до тысячи километров от внешних облаков. Отсюда сделан вывод, что они управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот. Читать далее

Спутники и кольца Юпитера

По данным на декабрь 2005 года у Юпитера насчитывается 63 спутника, максимальное значение для Солнечной системы. По оценкам, спутников может быть не менее сотни. Четыре самых крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты ещё в 1610 г. Галилео Галилеем. Наибольший интерес представляет Европа, обладающая глобальным океаном, в котором не исключено наличие жизни. Ио интересен наличием мощных действующих вулканов. Все крупные спутники Юпитера вращаются синхронно, и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Остальные спутники намного меньше, и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону.

Затмение солнца спутником Ио на поверхности Юпитера

У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в 1979. С Земли кольца могут быть замечены при наблюдении в инфракрасном диапазоне. По результатам исследований «Галилео» был сделан вывод, что источником пополнения колец являются небольшие спутники Юпитера. Читать далее

Европа

Европа была открыта Галилео Галилеем в 1610 году с помощью изобретённого им телескопа. На открытие спутника претендовал также немецкий астроном Симон Мариус, который наблюдал Европу в 1609 году, но вовремя не опубликовал данные об этом.

Европа названа по имени персонажа древнегреческой мифологии — возлюбленной Зевса (Юпитера).

Название «Европа» было предложено С. Мариусом в 1614 году, однако в течение долгого времени оно практически не использовалось. Галилей назвал четыре открытые им спутника Юпитера «планетами Медичи» и дал им порядковые номера; Европу он обозначил как «второй спутник Юпитера». Лишь с середины XX века название «Европа» стало общеупотребительным.Читать далее

Ио

Ио была открыта Галилео Галилеем в 1610 с помощью сконструированного им телескопа. На открытие спутника претендовал также немецкий астроном Симон Мариус, который наблюдал Ио и другие спутники Юпитера в 1609, но вовремя не опубликовал данные об этом.

Название «Ио» было предложено именно Мариусом в 1614, однако в течение долгого времени оно практически не использовалось. Галилей назвал четыре открытые им спутника «планетами Медичи» и присвоил им порядковые номера; Ио обозначалась как «первый спутник Юпитера». Лишь с середины XX века название «Ио» стало общеупотребительным.

Ио названа по имени персонажа древнегреческой мифологии прекрасной девушки Ио, возлюбленной Зевса (Юпитера).Читать далее

Ганимед

Ганимед был открыт Галилео Галилеем в 1610 с помощью его первого в истории телескопа. На открытие спутника претендовал также немецкий астроном Симон Мариус, который наблюдал Ганимед в 1609, и вовремя не опубликовал данные об этом. Но ещё задолго до этого Ганимед наблюдали в Древнем Египте и Древнем Вавилоне.

Название «Ганимед» было предложено именно Мариусом в 1614, однако в течение долгого времени оно практически не использовалось. Галилей присвоил четырём открытым им спутникам порядковые номера и Ганимед обозначался как «третий спутник Юпитера». Лишь с середины XX века название «Ганимед» стало общеупотребительным.

Ганимед назван по имени персонажа древнегреческой мифологии (Ганимед, виночерпий богов).Читать далее

Калисто

Каллисто была открыта Галилео Галилеем в 1610 с помощью его первого в истории телескопа. На открытие спутника претендовал также немецкий астроном Симон Мариус, который наблюдал Каллисто в 1609, но вовремя не опубликовал данные об этом.

Название «Каллисто» было предложено именно Мариусом в 1614, однако в течение долгого времени оно практически не использовалось. Галилей присвоил четырём открытым им спутникам порядковые номера и Каллисто обозначалась как «четвертый спутник Юпитера». Лишь с середины XX века название «Каллисто» стало общеупотребительным.

Каллисто названа по имени персонажа древнегреческой мифологии, возлюбленной Зевса (Юпитера).Читать далее

О Юпитере и его спутниках

Поглощение Юпитером кометы Шумейкер-Леви 9

В 1993 году около Юпитера была открыта необычная цепочка кусочков кометы, которая распалась под действием гравитационных сил планеты - гиганта. Было просчитано что они вскоре столкнутся с Юпитером и ученые стали с нетерпением ожидать этого невероятного события (ведь раньше ни кто подобного не наблюдал). И вот в июле 1994 года куски кометы Шумейкера-Леви 9, известной также под названием "нить жемчуга", столкнулись с Юпитером. Что происходит, когда комета сталкивается с планетой? Если планета имеет каменную поверхность, то на ней образуется огромный ударный кратер. Однако планеты типа Юпитера не имеют твердой поверхности, а состоят преимущественно из газа. Когда комета Шумейкера-Леви-9 сталкивалась с Юпитером в 1994 году, каждый кусочек кометы поглощался обширной атмосферой Юпитера. На картинке изображена последовательность
Падение кометы Шумейкер-Леви 9

снимков, на которых показано столкновение
Падение кометы Шумейкер-Леви 9
с Юпитером двух фрагментов кометы. По мере того, как фрагменты погружались в атмосферу, образовывались темные следы, которые
постепенно исчезали. Под верхними облаками Юпитера находится газ с высокой температурой, поэтому фрагменты кометы быстро расплавлялись, не успев нырнуть глубоко в атмосферу Юпитера. Так как Юпитер намного массивнее любой кометы, орбита этой планеты вокруг Солнца не может заметно измениться от такого соударения.
Редчайшее астрономическое явление - столкновение кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером - вызвало необычайный интерес широкой общественности в связи с разнообразием проблем, связанных с этим явлением. Традиционные научные проблемы – это, во-первых, новое о самой комете, например о химическом составе ее ядра, особенностях пылевой компоненты, вспышечной активности и т. д.; во-вторых, это уникальная возможность прямого изучения химического состава поверхностных слоев Юпитера. Здесь были получены неожиданные результаты: наблюдатели зарегистрировали сильное излучение линий металлов, которых никак не предполагалось найти в поверхностных слоях Юпитера в таком количестве; также было обнаружено значительное количество серы как в виде самой молекулы S2, так и в виде других серосодержащих молекул. Третья научная проблема – это исследование эффектов, связанных непосредственно со взрывами при падении осколков на Юпитер. К ним относятся энерговыделение самих взрывов, распространение ударных волн, а также исследование фотохимических реакций, протекающих в процессе взрыва и распространения ударной волны. Ученые зарегистрировали многократное превышение концентрации ряда веществ в местах падения осколков кометы по сравнению с тем, что ожидалось найти в поверхностных слоях Юпитера, например серы, окиси углерода СО, а также молекул CS2 и CS. В каждом месте падения самых крупных кометных осколков ученые обнаружили 100 млн т окиси углерода, 3 млн т сульфида углерода CS2 и 300 тыс т моносульфида углерода CS, что во много тысяч раз больше нормального содержания этих веществ. Читать далее

Столкновение с кометой Шумейкеров–Леви

Звук Юпитера

Девушка с Юпитера

Девушка с Юпитера
Книга
Автор:
Борис Зотов
Цена:
414.00 руб.
Вес:
490 г
развернуть
В сборник вошли избранные произведения Бориса Зотова в жанре фантастики и приключений - уже издававшиеся в различных альманахах и сборниках. Книга может быть рекомендо...

Комментарии

18 ноября 2012 в 12:44
 
Хорошие статьи , многое пригодится спасибо.

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter