Какой планетой является юпитер. Строение планеты Юпитер. Физические условия на Юпитере. Магнитное поле планеты Юпитер. Магнитосфера Юпитера

13 марта 1781 года английский астроном Уильям Гершель открыл седьмую планету Солнечной системы - Уран. А 13 марта 1930 года американский астроном Клайд Томбо открыл девятую планету Солнечной системы - Плутон. К началу XXI века считалось, что в Солнечную систему входят девять планет. Однако в 2006 году Международный астрономический союз решил лишить Плутон этого статуса.

Известно уже 60 естественных спутников Сатурна, большая часть из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда. Крупнейший спутник - Титан, открытый в 1655 году Христианом Гюйгенсом, - по своей величине превосходит планету Меркурий. Диаметр Титана около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней. Титан - единственный спутник, обладающий очень плотной атмосферой , в 1,5 раза больше Земной, и состоящей в основном из 90% азота, с умеренным содержанием метана.

Международный астрономический союз официально признал Плутон планетой в мае 1930 года. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, но позже было установлено, что масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны. Масса Плутона 1,2 на 10 в22 степени кг (0,22 массы Земли). Среднее расстояние Плутона от Солнца 39,44 а.е. (5,9 на 10 в12 степени км), радиус около 1,65 тысяч км. Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Состав Плутона предположительно включает в себя камень и лед; планета имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. У Плутона есть три спутника: Харон, Гидра и Никта.

В конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Стало очевидным, что Плутон - лишь один из наиболее крупных известных до настоящего времени объектов пояса Койпера. Более того, по крайней мере один из объектов пояса - Эрида - является более крупным телом, чем Плутон и на 27% тяжелее его. В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету . 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было принято решение впредь называть Плутон не "планетой", а "карликовой планетой".

На конференции было выработано новое определение планеты, согласно которому планетами считаются тела, вращающиеся вокруг звезды (и сами не являющиеся звездой), имеющие гидростатически равновесную форму и "расчистившие" область в районе своей орбиты от других, более мелких, объектов. Карликовыми планетами будут считаться объекты, вращающиеся вокруг звезды, имеющие гидростатически равновесную форму, но не "расчистившие" близлежащее пространство и не являющиеся спутниками. Планеты и карликовые планеты - это два разных класса объектов Солнечной системы. Все прочие объекты, вращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, будут называться малыми телами Солнечной системы.

Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет : Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.

11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия "плутоид" . Плутоидами решено называть небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбите, радиус которой больше радиуса орбиты Нептуна, масса которых достаточна, чтобы гравитационные силы придавали им почти сферическую форму, и которые не расчищают пространство вокруг своей орбиты (то есть, вокруг них обращается множество мелких объектов).

Поскольку для таких далеких объектов, как плутоиды, определить форму и тем самым отношение к классу карликовых планет пока затруднительно, ученые рекомендовали временно относить к плутоидам все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в одну астрономическую единицу) ярче +1. Если позднее выяснится, что отнесенный к плутоидам объект карликовой планетой не является, его этого статуса лишат, хотя присвоенное имя оставят. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида . В июле 2008 года в эту категорию был включен Макемаке. 17 сентября 2008 в список добавили Хаумеа.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

> > > Размеры Юпитера

Узнайте размеры Юпитера – самой большой планеты Солнечной системы. Сравнение с Солнцем, Землей, планетами системы, Бетельгейзе, Сириусом, Альдебараном на фото.

Перед вами самая большая планета в Солнечной системе. Если сгруппировать все солнечные планеты в единый объект, то он все равно будет вдвое меньше по размеру Юпитера. На нижнем фото можно внимательно изучить размеры Юпитера и Земли.

Размеры Юпитера в числах

По радиусу размер Юпитера в 10 раз проигрывает Солнцу и составляет 69.911 км. Но из-за стремительного вращения (9.8 часов) планета расширяться в экваториальной линии (142984 км) и уменьшаться на полюсах (133708 км).

Если бы вы решили облететь Юпитер, то пришлось преодолеть 439264 км. Это в 10 раз больше дистанции вокруг центральной земной линии.

Юпитер сформировался из газа, поэтому поверхность однородная. Это означает, что там не найдешь выпуклостей или углублений, как на скалистых объектах. Посмотрите на фото, где сравниваются размеры солнечных планет, Юпитера, Солнца и известных больших звезд, вроде Сириуса, Альдебарана и Бетельгейзе.

Сравнительные размеры Юпитера

Следует узнать о главных параметрах планеты. Атмосфера Юпитера состоит из водорода и гелия, а по массе достигает 1.9 х 10 27 кг. И хотя он намного массивней Земли, но в плане плотности занимает лишь 5 место, потому что сделан из газов, а не камня (1.326 г/см 3).

Объем – 1431 281 810 739 360 км 3 (в 1321 раз больше земного).

Площадь – 6.1419 х 10 10 км 2 (в 120 раз больше земной).

Если говорить о структуре, то она напоминает солнечную. Но чтобы активировать водород, подпитывающий звезду, масса планеты должна превосходить нынешнюю в 75 раз. Вот так выглядит размер планеты Юпитер.

Название «Юпитер» носит самая крупная из восьми планет Солнечной системы. Известный с самой глубокой древности, Юпитер и сейчас представляет огромный интерес для человечества. Изучение планеты, её спутников и связанных с ними процессов активно происходит в наше время, и не будет прекращено в будущем.

Происхождение названия

Своё название Юпитер получил в честь одноименно божества древнеримского пантеона. В мифологии римлян Юпитер был верховным богом, владыкой неба и всего мира. Наряду со своими братьями Плутоном и Нептуном он относился к группе главных богов, которые были наиболее могущественными. Прообразом Юпитера был Зевс – главный из олимпийских богов в верованиях древних греков.

Названия в других культурах

В древнем мире планета Юпитер была известна не только римлянам. Например, жители Вавилонского царства отождествляли её со своим верховным богом – Мардуком – и называли «Мулу Баббар», что означало «белая звезда». Греки, как уже ясно, связывали Юпитер с Зевсом, в Греции планета носила название «звезда Зевса». Астрономы из Китая называли Юпитер «Суй Син», то есть «Звезда года».

Интересен тот факт, что наблюдения за Юпитером вели и индейские племена. К примеру, инки называли гигантскую планету «Пирва», что означало «склад, амбар» на языке кечуа. Вероятно, выбранное название было связано с тем, что индейцы наблюдали не только саму планету, но и некоторые из её спутников.

О характеристиках

Юпитер является пятой планетой от Солнца, его «соседями» являются Сатурн и Марс. Планета относится к группе газовых гигантов, которые, в отличие от планет земной группы состоят в основном из газовых элементов, и поэтому имеют низкую плотность и более быстрое суточное вращение.

Размеры Юпитера делают его настоящим исполином.Радиус его экватора составляет 71 400 километров, что больше радиуса Земли в 11 раз. Масса Юпитера равняется 1,8986 х 1027 килограмм, чтопревосходит даже общую массу остальных планет.

Структура

К настоящему времени существует несколько моделей возможного строения Юпитера, но наиболее признанная трёхслойная модель выглядит следующим образом:

• Атмосфера. Состоит их трёх слоёв: внешний водородный; средний водородно-гелиевый; нижний водородно-гелиевый с другими примесями. Интересен тот факт, что под слоем непрозрачных облаков Юпитера находится водородный слой (от 7 000 до 25 000 километров), который постепенно переходит из газообразного состояния в жидкое, при этом растут его давление и температура. Чётких границ перехода из газа в жидкость не существует, то есть, происходит что-то вроде постоянного «кипения» океана из водорода.
• Слой металлического водорода. Приблизительная толщина – от 42 до 26 тысяч километров. Металлический водород – это продукт, который образуется при большом давлении (около 1000 000 Ат) и высокой температуре.
• Ядро. Предполагаемый размер превышает диаметр Земли в 1.5 раза, а масса больше земной в 10 раз. О массе и размерах ядра позволяет судить изучение инерционных моментов планеты.

Кольца

Сатурн оказался не единственным обладателей колец. Позже они были обнаружены у Урана, а затем и у Юпитера. Кольца Юпитера делятся на:

1. Главное. Ширина: 6 500 км. Радиус: от 122 500 до 129 000 км. Толщина: от 30 до 300 км.
2. Паутинные. Ширина: 53 000 (кольцо Амальтеи) и 97 000 (кольцо Фивы) км. Радиус: от 129 000 до 182 000 (кольцо Амальтеи) и 129 000 до 226 000 (кольцо Фивы) км. Толщина: 2000 (кольцо Аматери) и 8400 (кольцо Фивы) км.
3. Гало. Ширина: 30 500 км. Радиус: от 92 000 до 122 500 км. Толщина: 12 500 км.

Впервые о наличие у Юпитера колец сделали предположения советские астрономы, но воочию их обнаружил космический зонд «Вояджер-1» в 1979 году.

История возникновения и эволюции

Сегодня наука располагает двумя теориями возникновения и эволюции газового гиганта.

Теория контракции

За основу этой гипотезы было взято сходство химического состава Юпитера и Солнца. Суть теории: когда Солнечная система только начинала формироваться, в протопланетном диске образовались крупные сгустки, которые затем превратились в Солнце и планеты.

Теория аккреции

Суть теории: формирование Юпитера происходило в течение двух периодов. В первый период происходило формирование твёрдых планет, таких, как планеты земного типа. Во время второго периода имел место процесс аккреции (то есть притяжения) газа этими космическими телами, таким образом образовались планеты Юпитер и Сатурн.

Краткая история изучения

Как становится ясно, впервые Юпитер был замечен ещё народами древнего мира, которые вели за ним наблюдения. Однако, по-настоящему серьёзные исследования планеты-гиганта начались в 17 веке. Именно в это время Галилео Галилей изобрёл свой телескоп и приступил к изучению Юпитера, в ходе которого ему удалось обнаружить четыре самых крупных спутника планеты.

Следующим стал Джованни Кассини, франко-итальянский инженер и астроном. Он впервые заметил на Юпитере полосы и пятна.

В 17 века Оле Рёмер изучил затмение спутников планеты, что позволило ему рассчитать точное положение её спутников и, в конце концов, установить величину скорости света.

Позже появление мощных телескопов и космических аппаратов сделало изучение Юпитера очень активным. Ведущую роль на себя взяло аэрокосмическое агенство США «НАСА», которое осуществило запуск огромного количества космических станций, зондов и других аппаратов. С помощью каждого из них были получены важнейшие данные, которые позволили изучить происходящие на Юпитере и его спутниках процессы и понять механизмы их протекания

Некоторые сведения о спутниках

Сегодня науке известно 63 спутника Юпитера – больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. 55 из них относятся к внешним, 8 – к внутренним.Однако, учёные предполагают, что общее число всех спутников газового гиганта может превышать сотню.

Самыми крупными и известными являются так называемые «Галилеевые» спутники. Как понятно из названия, их первооткрывателем стал Галилео Галилей. К ним относятся: Ганимед, Каллисто, Ио и Европа.

Вопрос жизни

В конце 20 века астрофизики из США допустили возможность существования жизни на Юпитере. По их мнению, её образованию могли способствовать аммиак и водяной пар, которые присутствуют в атмосфере планеты.

Однако, серьёзно говорить о жизни на гигантской планете не приходится. Газообразное состояние Юпитера, низкий уровень содержания в атмосфере воды и многие другие факторы делают подобные предположения совершенно голословными.

• По яркости Юпитер уступает только Луне и Венере.
• Человек весом 100 килограмм весил бы на Юпитере 250 килограмм за счёт высокой гравитации.
• Алхимики отождествляли Юпитер с одним из главных элементов - оловом.
• Астрология считает Юпитер покровителем остальных планет.
• Цикл вращения Юпитера занимает всего десять часов.
• Вокруг Солнца Юпитер обращается за двенадцать лет.
• Многие спутники планеты названы именами любовниц бога Юпитера.
• В объём Юпитера поместилось бы более тысячи планет типа Земли.
• На планете нет смены времён года.

планета Юпитер

Общие сведения о планете Юпитер. Планета-гигант

Рис.1 Юпитер. Снимок аппарата Cassini от 8 октября 2000г. Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Ближайшей к Земле планетой-гигантом и крупнейшим, после Солнца космическим телом Солнечной системы, является Юпитер. Название своё Юпитер получил в честь верховного римского бога. И это справедливо. Фактически планета Юпитер формирует своего рода миниатюрную Солнечную систему: более 60 спутников, 4 из которых превышают по размеру Плутон, а Ганимед - Меркурий, обращаются вокруг гигантской планеты, которая по химическому составу, плотности, походит скорее на звезду, чем планету. И будь Юпитер приблизительно в восемьдесят раз более массивнее, мы относили бы его к звёздам!

В настоящее время планету Юпитер посетили 8 космических аппаратов и запланированы полёты ещё двух. Составлены карты планеты, сделаны многочисленные фотоснимки, проведены исследования атмосферы и магнитосферы. Но вопросов у учёных меньше не становится.

Возьмём к примеру самую заметную деталь юпитерианской атмосферы - Большое Красное Пятно, существующее уже более 350 лет. С чем связана его столь длительный срок жизни не знает никто.

Или возможность существования жизни в подлёдных океанах спутников планеты. Вопрос безусловно чрезвычайно интересный и важный. Ответить на него может уже в ближайшие пятнадцать лет программа Europa Jupiter System Mission.

Ещё одним вопросом является эволюция и формирование самой большой планеты Солнечной системы.

В данной главе описаны практически все известные факторы итере, изучив которые вы сможете сами попытаться ответить на перечисленные вопросы.

Наблюдения планеты Юпитер с Земли

Людям планета Юпитер известна очень давно. Её знали все астрономы древности: в Перу, Египте, Древней Греции и Риме... Ведь на ночном небе Юпитер - один из самых ярких объектов, уступающий в блеске только Солнцу, Луне, Венере, и, иногда, Марсу, во время великого противостояния последнего. Угловой диаметр Юпитера - около 40". Альбедо в обычных условиях составляет 0,52.

Во время противостояний, когда Юпитер подходит к Земле на расстояние всего 588 млн. км. (обычно он лежит на 200 млн. км. дальше), он виден как чуть желтоватая звезда -2,6 звёздной величины, блеск которой достигает почти -3m. В это время Юпитер самая яркая после Луны и Венеры звезда на ночном небосводе. Противостояния происходят раз в 13 месяцев. А раз в 12 лет происходят т.н. великие противостояния, когда Юпитер находится в точке перигелия, а его угловой диаметр составляет 50".

При наблюдениях Юпитера в телескоп или бинокль видны также кольца планеты и галилеевы спутники: Ганимед, Европа, Ио и Каллисто.

История исследования планеты Юпитер

Юпитер является одной из планет видимых невооруженным взглядом. Людям он известен очень давно: на ночном небе его наблюдали ещё жители Древнего Египта, Месопотамии и Китая. У каждого из народов планета называлась по разному: в месопотамской культуре - Мулу-баббар, т.е. «белая звезда», в вавилонской - Мардук (в честь верховного бога и покровителя Вавилона), в китайской - Суй-син или звезда года, в греческой - Фаэтон и позже - Зевс, в римской - Юпитер. В английском языке слово четверг буквально переводится как "день Тора", т.е. день бога грома и молнии в германо-скандинавской мифологии, который был связан с планетой Юпитер.

Уже в то далёкое время жители Вавилона вели целенаправленные наблюдения за движением планеты и пытались это движение объяснить. Китайские астрономы описывали двенадцатилетний цикл движения Юпитера.

рис.2 Галилео Галилей

Гораздо больше сведений о планете было получено в Средние века с помощью наблюдений в телескопы.

Так в 17 веке итальянский астроном Галилео Галилей с помощью изобретённого им телескопа открыл 4 крупнейших спутника Юпитера, впоследствии названных галилеевыми. Наблюдение послужило подтверждением гелиоцентрической системы Коперника, утверждавшего, что у Вселенной нет центра.

В 60-х годах 17 века Джованни Кассини в телескоп наблюдал на поверхности планеты пятна и полосы, по вращению которых смог вычислить период вращения Юпитера. Выяснилось также, что Юпитер сжат у полюсов. В 1690 году Кассини обнаружил, что разные области атмосферы планеты-гиганта вращаются с разной скоростью.

В 1671 году датский астроном Оле Рёмер, являющийся ещё и коллегой Кассини по Парижской обсерватории, обнаружил при наблюдении затмений спутников Юпитера, что истинное положение спутников отличается от рассчитанного на 22 минуты. Астроном установил, что наибольшей величины отклонение достигает когда Юпитер и Земля находятся по разные стороны от Солнца, на основании чего предположил, что свет проходит диаметр земной орбиты за 22 минуты и в результате вычислил скорость света. Рассчитанная Оле Рёмером величина - 215 тыс.км/с на 85 тыс.км отличается от действительной скорости света.

С 17 века астрономам известен и крупнейший атмосферный вихрь Солнечной системы - Большое Красное Пятно. Первыми его наблюдали английский астроном Роберт Гук в 1664 году и Джованни Кассини в 1665-ом.

В 1831 году наблюдения за красным пятном вёл немецкий астроном Генрих Швабе.

Однако, официальной датой обнаружения Большого Красного Пятна считается 1878 год.

В 1892 году американский астроном Эдвард Эмерсон Барнард обнаружил пятый спутник Юпитера - Амальтею. В течении следующих 87 лет с помощью наблюдений с Земли были открыты ещё 8 спутников планеты: Гималия, Элара, Пасифе, Синопе, Лиситея, Карме, Ананке и Леда.

В 1932 году германский астроном Руперт Вильдт по изображениям планеты Юпитер в инфракрасном диапазоне определил линии поглощения аммиака и метана в спектре планеты, которые в небольших количествах присутствуют в её атмосфере.

В 1938 г. в атмосфере планеты были обнаружены 3 долгоживущих антициклона, известных сегодня под названием "белое пятно". Несмотря на то, что пятна часто приближались друг к другу, лишь в 1998 году они стали сливаться, а затем поглотили третье пятно, став после Большого Красного Пятна самой заметной деталью атмосферы Юпитера.

В 1955 году американцы Бернард Берк и Кеннет Франклин при картографировании неба в диапазоне 22,2 МГц обратили внимание на помехи неизвестной природы, искажавшие сильный радиоисточник в Крабовидной туманности. Как оказалось, сигнал перебивался радиоизлучением Юпитера. Радиоизлучение оказалось состоящим из отдельных всплесков разной продолжительности и мощности: L-всплесков длительностью до нескольких секунд и S-всплесков длительностью в десятые доли секунды.

В 1959 году было обнаружено дециметровое излучение Юпитера, связанное с тороидальным поясом вокруг экватора планеты.

Спустя 5 лет было установлено влияние на радиоизлучение планеты её спутника Ио, многочисленные вулканы которого выбрасывают в космическое пространство проводящее ток вещество. Вещество под воздействием магнитного поля Юпитера излучает радиоволны в дециметровом диапазоне, которые и засекли в 1959 году.

рис.3 Космический аппарат «Пионер-10». Credit: NSSDC

2 марта 1972 года с мыса Кеннеди (сегодня называется мыс Канаверал) носителем «Атлас-Центавр» был запущен космический аппарат «Пионер-10». Спустя 1 год 10 месяцев - 3 декабря 1973 года «Пионер-10» пролетел на расстоянии в 130 тыс.км от Юпитера, сфотографировав планету и установил существование у неё интенсивных радиационных поясов. Мощное магнитное поле позволило учёным сделать вывод о существовании в недрах Юпитера проводящей ток жидкости.

Было также установлено, что количество энергии, излучаемой Юпитером в космическое пространство, в 2,5 раза превосходит количество энергии, получаемой им от Солнца, а также измерена масса спутников планеты.

13 июня 1983 года «Пионер-10» миновал орбиту Плутона, продолжая изучать солнечный ветер и космические лучи. В настоящее время сигналы от аппарата уже не поступают. Последний из сигналов был принят 23 января 2003 года, когда «Пионер-10» преодолел расстояние в 11 световых лет (7,6 млрд.км). Попытки связаться с аппаратом предпринимались 7 февраля 2003 года и 3 марта 2006 года, но они окончились неудачей.

Спустя год после запуска «Пионера-10» аналогичным носителем был запущен космический аппарат «Пионер-11», отличие которого от предыдущего аппарата состояло лишь в наличии индукционного магнитометра для измерения интенсивных магнитных полей вблизи планет. 2 декабря 1974 года аппарат приблизился к Юпитеру на расстояние 43 тыс.км. В результате установленного на борту «Пионера-11» оборудования были сфотографированы Большое Красное Пятно и полярные регионы Юпитера, измерена масса спутника планеты Каллисто. На основании снимков с аппарата учёными впервые были выдвинуты предположения о существовании у Юпитера системы колец.

30 сентября 1995 года, когда «Пионер-11» удалился на расстояние 6,5 млрд.км от Земли, его миссия в связи с исчерпанием энергии была завершена. кратковременные сигналы от аппарата приходили до ноября того же года, однако связаться с ним не удалось.

Сегодня космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11» вышли за пределы Солнечной системы: первый из них направляется в сторону Альдебарана (созвездие Тельца), второй - в направлении созвездия Щит.

рис.4 «Вояджер-2». Credit: NASA

рис.5 «Вояджер-1». Credit: NASA

В 1977 году с разницей в 16 дней к Юпитеру направились космические аппараты программы «Вояджер». Первоначально программа создавалась для изучения планет Юпитера и Сатурна, а также их спутников, но в связи с успехом достижения всех целей миссия была продолжена. На сегодняшний день аппаратами кроме изучения 2-ух представленных выше планет-гигантов сфотографированы Уран, Нептун, 48 их спутников, исследована магнитосфера планет и их кольца.

Первым 20 августа 77 года с космодрома Космического центра Кеннеди носителем «Титан-Центавр» был запущен «Вояджер-2». 9 июля аппарат подошёл к Юпитеру на расстояние в 570 тыс.км. от верхней границы облаков.

С помощью установленного на аппарате оборудования были изучены циклоны в атмосфере Юпитера, сфотографирована поверхность спутников планеты Европы и Ганимеда. В результате выяснилось, что под поверхностью Европы возможно существование жидкого океана (по-видимому водного), а поверхность Ганимеда покрыта грязным водяным льдом.

Вторым был запущен аппарат «Вояджер-1» - 5 сентября 1977 года. К планете Юпитер он подлетел 5 марта 1979 года и сделал серию снимков планеты с расстояния 207 тыс.км. Были сделаны детальные снимки спутников Юпитера, получены данные о температуре верхних атмосферных слоёв Юпитера и химическом составе атмосферы.

В настоящее время «Вояджеры» удаляются от Солнца, изучая солнечный ветер и внешние области Солнечной системы. Скорость «Вояджера-1» составляет 17 км/с, это наивысшая скорость среди всех космических аппаратов, запущенных с Земли, достигнутая за счёт нескольких гравитационных манёвров. Скорость «Вояджера-2» несколько ниже. Как предполагают учёные связь с аппаратами будет ещё по крайней мере в течении одного десятилетия, что позволит получать важные данные о границах Солнечной системы.

рис.6 Космический аппарат «Галилео». Credit: NASA

18 октября 1989 года с космодрома Космического центра Кеннеди стартовал многоразовый транспортный космический корабль «Атлантис», одной из задач которого был запуск космического аппарата «Галилео». Миссия аппарата «Галилео» заключалась в подробном исследовании Юпитера и его спутников.

Целых 6 лет аппарат путешествовал по ближним областям Солнечной системы: 10 февраля 1990 года прошёл на расстоянии 16 тыс.км от Венеры, затем 8 октября того же года для совершения гравитационного манёвра вернулся к Земле, после чего отправился к астероиду Гаспра, пройдя от него на расстоянии в 1600 км 29 октября 1991 году. На этом путь корабля к Юпитеру не закончился: 8 декабря 1992 года он снова вернулся к Земле, чтобы затем отправится к астероиду Ида, изучив который «Галилео» в июле 1995 года наконец вошёл в пределы системы Юпитера.

Спустя 5 месяцев - 7 декабря 1995 года в атмосферу планеты на скорости сто шесть тысяч километров в час вошёл спускаемый зонд, который проработав 58 минут собрал данные о давлении и температуре юпитерианской атмосферы, которые затем посредством главного аппарата были переданы на Землю. Выяснилось, что внешние облака Юпитера имеют температуру в -80°C и давление в 1,6 атмосфер, тогда как с глубиной температура и давление повышаются: на глубине 130 км температура возросла до +150°C, а давление до 24 атмосфер. Ниже зонд не опустился: расплавился от сильной жары.

Сам аппарат продолжил изучать динамику атмосферы Юпитера и делать высококачественные снимки его поверхности. Для этого «Галилео» с помощью главного двигателя был выведен на орбиту вокруг планеты. За 8 лет нахождения аппарата на орбите он сделал 35 оборотов вокруг Юпитера, передав на Землю свыше 30 гигабайт информации: 14 тысяч изображений планеты и спутников, а также данные о динамике атмосферы, и это несмотря на то, что главная антенна аппарата не раскрылась и поток данных составил лишь 1% от потенциально возможного. Атмосфера, как выяснилось, в разных местах содержит разное количество водяного пара: где-то его содержание в 100 раз ниже чем в среднем в атмосфере, где-то немного выше. Подобные сухие пятна находятся всегда в одних и тех же местах, со временем уменьшаясь или увеличиваясь. В атмосфере были обнаружены грозы и очень мощные электрические разряды, в 1000 раз более мощные чем на Земле.

При исследовании спутников Юпитера было обнаружено, что: у Ио есть собственное магнитное поле, под поверхностью Европы с большой вероятностью имеется водный океан, существование которого было выдвинуто на основании наблюдений «Вояджера-2», наличие жидкой воды в недрах возможно и у спутников Ганимеда и Каллисто.

21 сентября 2003 года миссия аппарата была завершена: «Галилео» со скоростью 50 км/с вошёл в атмосферу Юпитера и сгорел в её верхних слоях.

Кроме рассмотренных выше аппаратов, чьей миссией было всестороннее изучение Юпитера и его спутников, мимо планеты в разные годы пролетали: космический аппарат «Улисс», который 8 февраля 1992 года осуществил в окрестностях планеты гравитационный манёвр перед выходом на околосолнечную полярную орбиту, попутно исследовав магнитосферу; космический аппарат «Кассини-Гюгенс» 30 декабря 2000 года совершавший гравитационный манёвр на расстоянии в 10 млн.км от Юпитера и передавший на Землю снимки высокого разрешения, проведший уникальный эксперимент по измерению магнитного поля планеты сразу с 2-ух точек и обнаруживший ряд интересных явлений; аппарат «Новые горизонты», осуществивший 28 февраля 2007 года в окрестностях Юпитера гравитационный манёвр по пути к Плутону и передавший на Землю качественные фотографии планеты и её спутников, общим объёмом в 33 гигабайт.

Изучение планеты Юпитер идёт и с помощью космического телескопа «Хаббл», который первым сфотографировал полярные сияния на планете, сделал снимки столкновения с планетой обломков кометы Шумейкеров-Леви 9 в июле 1994 года, снимки атмосферных вихрей.

В настоящее время НАСА разрабатывается проект автоматической межпланетной станции «Юнона», запуск которой намечен на август 2011 года. Миссия аппарата очень обширна: после выхода на полярную орбиту «Юнона» займётся изучением магнитного поля планеты и составлением трехмерной карты магнитосферы, исследованием глубоких атмосферных слоёв, структуры и состава атмосферы, построением карты ветров.

На 2020 год запланирован старт программы Europa Jupiter System Mission. Программа, реализуемая при участии NASA, ESA, JAXA и Роскосмоса, предназначена для изучения 4 галилеевых спутников Юпитера и магнитосферы самой планеты, посредством нескольких космических аппаратов: «Jupiter Europa Orbiter» (NASA), предназначенного для исследования Европы и Ио, «Jupiter Ganymede Orbiter» (ESA) для исследования Ганимеда и Каллисто, «Jupiter Magnetospheric Orbiter» (JAXA) с помощью которого будет исследоваться магнитосфера Юпитера, «Jupiter Europa Lander» (Роскосмос), представляющего собой спускаемый зонд для изучения поверхности Европы. В настоящий момент основными являются первые 2 программы: JEO и JGO. Вся программа Europa Jupiter System Mission рассчитана на 9 лет: запуск аппаратов в 2020 году, прилёт к планете в 2026-ом и непосредственно работа аппаратов сроком 3 года.

Орбитальное движение и вращение планеты Юпитер

рис.7 Расстояние от планет до Солнца. Credit: Lunar and Planetary Institute

Вокруг Солнца планета Юпитер движется по близкой к круговой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 1°304". Эксцентриситет орбиты составляет 0,0489. Но, несмотря на небольшой эксцентриситет расстояние до Солнца меняется весьма в широких пределах: от 4,95 а.е. в перигелии, до 5,45 а.е. в афелии, в среднем составляя - 5,203 а.е. или 780 млн. км.

Эксцентриситет Юпитера непостоянен, на него действуют 2 рода возмущений Сатурна: вековое и резонансное.

При первом, действующем в масштабе 70 тысяч лет эксцентриситет орбиты планеты меняется в пределах от 0,2 до 0,06, а наклон оси от 1° до 2°.

Второе возмущение связанно с орбитальным резонансом 2-ух крупнейших планет Солнечной системы: период орбитального движения Юпитера составляет 2/5 периода движения по орбите Сатурна.

Двигаясь вокруг Солнца со средней скоростью 13,06 км/с Юпитер совершает один оборот за 11,862 земных года (4332 дня).

Полный оборот планеты вокруг своей оси происходит за гораздо меньший промежуток времени - всего 9 часов 55 минут. По этому показателю Юпитер является быстрейшим в Солнечной системе. В связи с тем, что самая большая планета в Солнечной системе не имеет твёрдой поверхности, фактически представляя собой огромный газовый шар, экваториальные области верхних областей атмосферы вращаются на 5 мин 11 с быстрее полярных и на 4 мин 25 с быстрее вращения всей планеты. Из-за большой скорости вращения Юпитер сильно сжат: коэффициент сжатия больше 6 %. Таким образом планета имеет форму сжатого сфероида.

Ось вращения Юпитера наклонена под углом 3°5" к плоскости орбиты, из-за чего сезонные изменения на планете выражены весьма слабо.

Строение планеты Юпитер. Физические условия на Юпитере

Планета Юпитер не имеет твёрдой поверхности, поэтому, говоря о его размерах, указывают радиус верхней границы облаков, где давление порядка 10 КПа. Исходя из измерений получается, что радиус Юпитера на экваторе равен 71492 км (в 11,2 раза больше земного). Полярный радиус заметно меньше экваториального и равен 66854 км, т.е. сжатие планеты e = 1/16 (Земля у полюсов сжата примерно на 1/298 своего диаметра). Точность, с которой определен радиус Юпитера, невелика.

рис.8 Сравнение планет Солнечной системы. Credit: сайт

Масса Юпитера равняется 1,899 10 27 кг., в 317,8 раз превосходя массу Земли. По этому показателю Юпитер - планета-чемпион, содержащая в себе более 2/3 всех планет Солнечной системы. Несмотря на такую колоссальную массу плотность планеты невелика и составляет всего 1,33 г./см 3 , т.е. в 4 раза ниже плотности Земли и сравнимо с плотностью воды.

Столь низкая плотность - результат химического состава Юпитера, который отличен от земного. Если на Земле преобладающими химическими элементами являются железо, кислород, кремний и магний, то на Юпитере - водород и гелий, с небольшой примесью метана, молекул воды, аммиака, следами ацетилена, этана, угарного газа, синильной кислоты, гидрида германия, фосфина и пропана. Как видим - это всё газы, поэтому атмосфера как таковая у Юпитера отсутствует, а сама планета представляет собой гигантский газовый шар. По-видимому, элементный состав всей планеты в целом не отличается от солнечного (около 90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжёлых элементов).

рис.9 Внутреннее строение Юпитера. Credit: Lunar and Planetary Institute

В толще атмосферы водород и гелий находятся в сверхкритическом состоянии: плотность достигает 0,6-0,7 г/см 3 и свойства вещества скорее напоминают жидкость, способную проводить электрический ток (температура этой жидкости -140°C). Слой жидкого молекулярного водорода имеет толщину 10000 км. Что лежит ниже этого слоя - точно неизвестно; на счёт внутреннего строения Юпитера существуют лишь гипотезы, которых на данный момент всего две.

По одной из них под слоем жидкого молекулярного водорода нет твёрдой массы: большая температура и давление в центре Юпитера сжимают небольшое жидкое ядро из расплавленных металлов и силикатов, окружённое водно-аммиачной жидкой оболочкой. Диаметр ядра ~25 000 км, температура - 23 000 К при давлении ~8000 ГПа.

По другой гипотезе на глубине 10000 км. давление достигает 300 ГПа, температура 11000 К, и водород переходит в вырожденное или металлическое состояние (электроны оторваны от протонов), т.е. становится подобным жидкому металлу. Слой жидкого металлического водорода имеет толщину около 42000 км. Внутри него располагается небольшое железно-силикатное твёрдое ядро радиусом 4000 км, с температурой близкой к 30000 К. Масса ядра около 13 масс земного шара.

Слой металлического водорода способен проводить электрический ток и по всей видимости является источником существования обширного магнитного поля планеты.

В отличие от простого газообразного водорода, жидкий металлический водород способен проводить электрический ток. Устойчивый радиошум и сильное магнитное поле Юпитера излучаются как раз этим слоем металлической жидкости.

В атмосфере Юпитера отчётливо просматриваются параллельные экватору плоскости, слои, или зоны, вращающиеся вокруг оси планеты с различными угловыми скоростями. Быстрее всего вращается экваториальная зона - период её обращения 9 ч 50 мин 30 с, что на 5 мин 11 с меньше периода обращения полярных зон. Каждая точка экватора движется со скоростью 45 тысяч километров в час.

рис.10 Карта поверхности Юпитера составленная по фотоснимкам аппарата «Кассини-Гюгенс» сделанным 11-12 декабря 2000 г. Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

В связи с тем, что разные точки планеты вращаются с разной скоростью у Юпитера, в отличии, например, от Земли, 3 системы координат. Первая из них - система долгот для точек, лежащих в пределах от 10° с.ш. до 10° ю.ш. Вторая система долгот применяется для точек всех остальных широт, период обращения которых составляет 9 часов 55 минут 40,6 секунд. В принципе она соответствует скорости вращения самой заметной детали в атмосфере Юпитера - Большого Красного Пятна, однако же вращение последнего непостоянно и испытывает вековые смещения неправильного характера. Система долгот под номером три связана с периодичностью спорадического радиоизлучения Юпитера.

Диск Юпитера имеет полосатую структуру, являющуюся следствием преимущественно зонального (т.е. ориентированного вдоль параллелей) направления ветра в атмосфере Юпитера. Ветры, кстати, здесь очень сильные - до 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.

Разница в количестве тепла на полюсах и экваторе вызывает возникновение гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении силой Кориолиса. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые наиболее интенсивны на границах между гидродинамическими потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх красный фосфор, серу, и, возможно, органику, возникающие благодаря наличию конвективных движений в области, где давление порядка 100 КПа, а температура составляет около 160 К. В области тёмных полос конвективные движения наиболее сильны, и это объясняет их более интенсивную окраску. Тёмные полосы (коричневые и оранжевые) имеют аэрозольную природу и состоят из частиц диаметром 0,2-0,3 мкм. Белые же полосы - это высокие облака, состоящие из ледяных кристаллов, с температурой -130°C. Синеватые области, лежащие только к северу и к югу от экватора, являются зонами с малым покрытием облаками, что позволяет заглянуть в глубь атмосферы. Облака же в пределах синеватых структур самые высокие.

Облачный слой планеты Юпитер имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристалликов NН 3 (аммиака), ниже расположены кристаллы сероводорода аммония и метана, облака из кристаллов льда и капелек воды. Некоторые модели допускают наличие четвёртого яруса облаков из жидкого аммиака. Толщина всего облачного слоя Юпитера около 50 км. Кроме того у планеты имеется водородная и гелиевая короны, и ионосфера, протяжённость которой по высоте - порядка 3000 км.

рис.11 Большое Красное Пятно в атмосфере Юпитера. Credit: Voyager 1/NASA

В умеренных южных широтах Юпитера медленно перемещается овальное Большое Красное Пятно, поперечные размеры которого 15 на 25 тыс. км. Большое Красное Пятно, занимавшее по долготе 30°, было обнаружено в 1878 г. на широте -20°. Впоследствии оно уменьшало свою интенсивность, затем несколько увеличивало, но всегда оставалось более слабым, чем в момент открытия. Его можно видеть и сейчас, а просмотр старых зарисовок показал что его наблюдал ещё в 1664 году английский естествоиспытатель Роберт Гук, не обращая на него особого внимания. За сто лет оно совершает примерно 3 оборота, двигаясь в западном направлении. Природа этого феномена до конца неясна. По-видимому, это долгоживущий атмосферный вихрь - антициклон. По наблюдениям космической станции «Galileo» внешние области Большого Красного Пятна вращаются с большой скоростью против часовой стрелки, делая один оборот за 4-6 дней, в то время как внутренние медленно вращаются в противоположном направлении.

По краям Большого Красного Пятна располагаются облака, состоящие из аммиака. Облака эти также вращаются и порой исчезают: тогда вокруг Большого Красного Пятна образуется тёмная область.

Кроме Большого Красного в атмосфере Юпитера также обнаружены: белое пятно, размером более 10 тысяч км., которое образовалось в 30-х годах 20 века к югу от Большого Красного Пятна и множество других меньших атмосферных вихрей, которые по размерам превышают крупнейшие ураганы Земли в десятки раз. Иногда атмосферные вихри сталкиваются: так в 2002 году произошло столкновение Большого Красного и Большого Белого пятен, продолжавшееся целый месяц. Вращение Белого Пятна в результате столкновения замедлилось.

Магнитное поле планеты Юпитер. Магнитосфера Юпитера

На Юпитере имеется магнитное поле. Его магнитный дипольный момент почти в 12000 раз превосходит дипольный момент Земли, но так как напряжённость магнитного поля обратно пропорциональна кубу радиуса, а он у Юпитера на два порядка больше, чем у Земли, то напряжённость у поверхности Юпитера выше, по сравнению с Землей, только в 5-6 раз. Магнитная ось наклонена к оси вращения на 10,2 ± 0,6°. Дипольная структура магнитного поля доминирует до расстояний порядка 15 радиусов планеты, причём зона наиболее интенсивной радиации зарегистрирована на расстоянии 177 тысяч километров от поверхности Юпитера, где уровень радиации в 10 тыс. раз выше чем в радиационных поясах Земли.

Далее начинается недипольная магнитосфера, которая больше земной примерно в 100 раз. Простирается она на 750 миллионов километров (за орбиту Сатурна!). В направлении Солнца протяжённость магнитосферы в 200 раз меньше - до 100 радиусов планеты.

Некоторые из ионов в пределах магнитосферы присоединяют электроны, образуя нейтральные атомы, которые, развивая скорости в сотни тысяч километров в час, покидают магнитосферу, и вторгаются в межпланетное пространство.

рис.12 Потоки заряженных частиц от спутника Ио. Снимки получены Hubble Space Telescope. Credit: JPL/NASA/STScI

Генерацию мощного магнитного поля Юпитера связывают с быстрым вращением центральных областей планеты, содержащих металлический водород и проводящих ток. Магнитосфера же связана с действием солнечного ветра, под действием которого образуются радиационные пояса, и с потоками заряженных частиц, выносящихся под действием магнитного поля планеты из плазменного тора (поверхности вращения) спутника Юпитера - Ио. Источником этих частиц являются вулканы Ио, которые поставляют в пределы плазменного тора до 1 тонны материала в секунду.

Радиационные пояса Юпитера состоят из заряженных частиц - электронов, с огромной энергией, составляющей около 20 МэВ. Впервые радиоизлучение у планеты - одно из самых сильных в дециметровом диапазоне (l > 10 м), было обнаружено в 1955 году. Излучение сильно поляризовано, особенно по кругу, а степень поляризации достигает 100 %. Оно имеет спорадический характер, т.е. состоит из отдельных всплесков разной интенсивности.

Всплески происходят в диапазоне частот от 5 до 43 МГц, в среднем - около 18 МГц. Ширина всплесков достигает 1 МГц. Как правило длительность всплесков составляет десятые доли секунды, лишь иногда доходя до 15 секунд.

В появлении кратковременных радиовсплесков наблюдается определённая периодичность. Период вращения, вычисленный из наблюдений спорадического радиоизлучения, равен 9 часов 55 минут 29 секунд. Он близок к периоду системы II (система долгот для средних широт Юпитера), но отличается от него вполне заметно. Для анализа радионаблюдений в связи с этим была предложена система долгот III, соответствующая периодичности спорадического радиоизлучения.

Природа спорадического радиоизлучения Юпитера остаётся пока не раскрытой. Высказывалось предположение, что источником его могут служить мощные грозовые разряды, однако спектр радиоизлучения земных грозовых разрядов не обрывается резко со стороны высоких частот. В качестве механизма генерации предлагаются плазменные колебания в ионосфере Юпитера (аналогично спорадическому радиоизлучению Солнца), но как они возбуждаются и почему источники локализованы на определённых долготах - не ясно.

Кольца Юпитера

Кроме обширной магнитосферы и стабильного радиоизлучения, у Юпитера установлено существование огромного плоского кольца из пыли и некрупных камней.

Кольцо Юпитера впервые было обнаружено американским космическим кораблём «Voyager-1» в марте 1979 года, который был специально запрограммирован на поиск слабых планетных колец. Впоследствии к Юпитеру был направлен «Voyager-2», целью которого было детальное фотографирование кольца с выяснением его строения. И эта цель была достигнута. Выяснилось, что колец у Юпитера три: внутреннее гало, главное и внешнее паутинное.

рис.13 Строение системы колец Юпитера. Credit: NASA/JPL/Cornell University

Внутреннее кольцо Юпитера, лежащее выше 92000 километров от планеты, и имеющее ширину 30500 километров сформировано из мельчайших частиц пыли, которые, падая из внутреннего просвета главного кольца к поверхности планеты, подхватываются магнитными потоками.

Главное кольцо Юпитера, шириной 6400 км, имеет резко выраженную внешнюю границу на высоте 129200 км от планеты. Внутренняя же граница главного кольца постепенно сливается с внутренним кольцом, образуя ореол, шириной 22800 км. Масса главного кольца составляет 10 13 кг. Состоит главное кольцо из частиц пыли, меньше 10 микронов в диаметре (такой размер имеют частицы сигаретного дыма), что подтверждено наблюдениями прямого рассеяния излучения в оптическом диапазоне. Время существования отдельных пылинок в главном кольце Юпитера из-за сильных негравитационных возмущений, невелико - около одной тысячи лет, поэтому должен быть источник их постоянного пополнения. Им по-видимому являются 2 спутника планеты - Адрастея и Метис, орбиты которых лежат в пределах главного кольца. При столкновении с микрометеоритами с поверхности спутников поднимаются миллиарды микрочастиц, которые затем рассеиваются по орбите вокруг планеты.

Паутинное кольцо Юпитера, шириной более 85 тыс. км., простирается от верхней границы главного кольца и орбиты спутника Адрастеи, до орбиты другого спутника - Фивы. Оно очень слабое и широкое. Паутинное кольцо, как выяснилось после полёта космического корабля «Galileo», двойное, причём одно кольцо вложено в другое.

Внутреннее кольцо - паутинное Амальтея, простирается от орбиты Адрастеи до орбиты Амальтеи, т.е. на 52 тыс. км. Внешнее кольцо - паутинное Фивы, простирается от орбиты Амальтеи приблизительно до орбиты Фивы, лежащей в 221900 километрах от поверхности Юпитера. Источниками пополнения пылевых частиц, размер которых такой же как и для главного кольца, для внутреннего паутинного кольца является Амальтея, для внешнего - Фива.

Кольца Юпитера существуют в пределах интенсивного пояса электронов и ионов, "пойманных" в магнитном поле планеты. Кольца плоские (ширина в районе 10 км) и весьма разряженные. Альбедо колец невелико - 0,015. При наблюдении с Земли их можно заметить только при фазовых углах, близких к 180 градусам, при которых яркость колец возрастает в 100 раз, а тёмная ночная сторона Юпитера не оставляет засветки. Главное и паутинное кольца Юпитера в этом случае имеют красноватый цвет, а кольцо гало - нейтральный или синий.

Спутники Юпитера

Наряду с системой колец в настоящее время известно 63 спутника Юпитера.

Первые из них наблюдал в 1609 году немецкий астроном Симон Марий. Однако астроном не опубликовал результаты своих наблюдений, поэтому датой открытия первых спутников Юпитера считается 1610 г. а открывателем итальянский астроном Галилео Галилей. Направив свой телескоп на планету Юпитер 7 января, Галилей заметил «три слабых источника света», и поначалу принял их за звёзды. Однако же «звёзды» были выстроены на одной прямой линии с Юпитером и тем самым вызвали интерес астронома. Галилей продолжил свои наблюдения, и спустя 4 дня обнаружил ещё одну «звезду». После наблюдения открытых «звёзд» в течении нескольких недель, Галилео сделал вывод, что это вовсе не звёзды, а планеты, вращающиеся вокруг Юпитера. Свои результаты астроном опубликовал в книге «Звёздный вестник» («Siderius Nuncius»), вышедшей в марте того же года. Так были открыты 4 самых больших спутника самой большой планеты - Ио, Ганимед, Каллисто и Европа, которые, в честь своего первооткрывателя, были названы галилеевыми.

рис.14 Галилеевы спутники Юпитера. Слева направо: Ганимед, Каллисто, Ио, Европа. Credit: NASA/JPL/DLR

Ио - самый вулканически активный космический объект в Солнечной системе. Каждую секунду действующие вулканы спутника выбрасывают более 100 тыс. тонн породы со скоростью до одного километра в секунду, состав которой до конца неизвестен. Порода растекается по поверхности, заполняя все неровности и пустоты: котлованы, некоторые из которых более километра в глубину, трещины, метеоритные кратеры. Т.е. поверхность Ио - очень изменчива, и, вероятно, является самой молодой в Солнечной системе (моложе 1 млн. лет).

Шлейфа от вулканических извержений протягиваются на сотни километров от спутника и являются источником частиц, которые затем заряжаются магнитным полем Юпитера, формируя протяжённые радиационные пояса.

В настоящее время учёные считают, что высокая вулканическая активность спутника Юпитера Ио связана с воздействием 2-ух ближайших спутников Европы и Ганимеда, с которыми Ио находится в орбитальном резонансе - их орбитальные периоды относятся как 1:2:4. Приливное воздействие, формирующее выпуклости на поверхности спутника до 100 метров высотой (данный механизм сходен с земными приливами) разогревает его недра, результат которого в виде сверх интенсивного вулканизма и наблюдают космические аппараты.

Ганимед - самый большой спутник в Солнечной системе, превышающий по размерам Меркурий и Плутон и к тому же единственный спутник планеты у которого установлено наличие собственного магнитного поля. В отличии от только что рассмотренной Ио спутник Юпитера Ганимед в тектоническом отношении спутник спокойный. Хотя в прошлом здесь также извергались вулканы и текли потоки лавы, случались землетрясения. Следами тех далёких катаклизмов являются горные хребты, тянущиеся на тысячи километров и лавовые плато. Установлено на Ганимеде и наличие воды: в виде льда, лежащего на поверхности, и в виде жидкого солёного океана, который, как предполагают специалисты из Калифорнийского университета, существует на глубине 150-200 км., между двумя слоями водяного льда.

В этом отношении на Ганимед похож другой спутник Юпитера - Европа, поверхность которой также покрыта слоем водяного льда, под поверхностью которого предполагается наличие водяного океана с глубинами до 50 км.. На наличие океана указывают трещины в ледяной коре и незначительные - менее сотен метров - перепады высот на Европе. По предположению ряда учёных есть все основания предполагать наличие жизни в этом огромном водном океане, по объёму превосходящем Мировой океан на Земле в 2 раза.

Четвёртый из галилеевых спутников, и самый дальний от Юпитера - Каллисто. Поверхность этого спутника чрезвычайно плотно покрыта ударными кратерами, в то же время вулканические кратеры отсутствуют, как и следы какой-либо тектонической деятельности. Поэтому неудивительно, что именно поверхность Каллисто считается самой древней в пределах Солнечной системы с возрастом 4 млрд. лет..

Галилеевы спутники имеют слоистую структуру, подобную земной; здесь также выделяются ядро, мантия и кора, состав которых, однако, сильно различается. Так ядра Ио, Европы и Ганимеда состоят из железа, ядро Каллисто - из скальных пород, с небольшой примесью водяного льда. Над поверхностью металлических ядер Ио и Европы лежит мантия из силикатных пород, ядер Ганимеда и Каллисто - мантия из водяного льда. Кору же Ио образует смесь серы и её солей, остальных галилеевых спутников - водный лёд с примесью скальных пород на Ганимеде...

Несмотря на то, что по размерам галилеевы спутники примерно такие же, как Луна, вследствие большого расстояния от нас их диски (порядка 1") различаются лишь на пределе, являясь объектами 5-6m.

В очень хороших атмосферных условиях опытные наблюдатели видели отдельные пятна па дисках галилеевых спутников, и им удалось составить карты основных деталей на их поверхности. На основании этих наблюдений было также установлено, что галилеевы спутники вращаются вокруг оси синхронно с движением вокруг Юпитера и обращены к нему всё время одной стороной.

Каждый день они расположены по-разному: то два справа, два слева; то три с одной стороны, а один - с другой; то все четыре станут цепочкой по одну сторону от Юпитера. А бывает и так, что какой- нибудь из них спрячется за шар Юпитера или станет перед ним и исчезнет на его фоне, либо же попадёт в тень от Юпитера. Во всех этих случаях спутник становится невидим.

Галилеевы спутники относятся к так называемым регулярным спутникам Юпитера, вместе с Метисом, Адрастеей, Амальтеей и Тебой. Регулярные спутники имеют маленькие орбиты, близкие к круговым и лежат в экваториальной плоскости Юпитера. Сформировались они, вероятно, в раннем протопланетном диске газа и пыли вокруг Юпитера на ранних этапах его формирования.

Остальные спутники Юпитера называются иррегулярными и их большинство. Они гораздо слабее чем регулярные: от 13m до 18m, имеют небольшие размеры и большие орбиты. Примерно четверть из них обращаются вокруг Юпитера в направлениях, обратных направлению его собственного вращения. Полагают, что это захваченные планетой астероиды.

Однако, непосредственно захватить проходящие астероиды с гелиоцентрической орбиты - не легко. Часть начальной энергии объектов должна быть рассеяна так, чтобы Юпитер «мог держаться за них». В настоящее же время не имеется никакого видимого источника, способного рассеивать энергию для захвата спутников с гелиоцентрических орбит. Однако на ранних этапах своего развития Юпитер, по- видимому, имел обширную атмосферу, которая простиралась гораздо выше чем сегодняшняя. Трение с этой атмосферой могло приводить к захвату астероидов, и превращению их в иррегулярные спутники. В качестве подтверждения этой гипотезы можно привести следующий факт: большинство иррегулярных спутников объединены в динамические группы или «семейства» с похожими полуглавными осями и углами наклона. Возможно эти семейства были сформированы, когда некие массивные небесные тела разбились на захвате из- за давления, проявленного воздействием с расширенной атмосферой.

Семейств иррегулярных спутников пока выделено всего четыре. Первое из них, расположенное ближе всего к планете - семейство Гималии, включающее 5 иррегулярных спутников с орбитальным радиусом в 150 радиусов Юпитера (11 млн. км) и углом наклона 30°.

Второе из семейств - семейство Ананке, образуют сразу 11 спутников с орбитальным радиусом в 300 радиусов Юпитера (20 млн. км.) и углом наклона от 145° до 152°.

Следом за ними - в 23 млн. км. от поверхности Юпитера вращаются спутники семейства Карме, которых известно 12. Они имеют значительный угол наклона - 165°, малые размеры - 2- 5 км. (лишь у Карме, по имени которого названо семейство диаметр достигает 46 км.) и вытянутые орбиты.

Примерно на таком же расстоянии от Юпитера вращаются спутники другого семейства - семейства Пасифе. Орбиты их ещё более вытянутые, хотя углы наклона меньше - до 158,5°.

Следует отметить, что семейств или групп иррегулярных спутников, видимо гораздо больше. Если просмотреть предварительные обзоры, составленные с использованием современных CCD датчиков, оказывается, что вокруг Юпитера вращаются сотни (!) иррегулярных спутников с диаметром более 1 км.. Так, в 2003 году, астрономы обнаружили сразу 23 новых спутника, используя самые современные телескопы, расположенные на вершине вулкана Мауна-Кеа (Гавайи). Техника постоянно совершенствуется, поэтому неудивительно, если в этом году откроют ещё несколько десятков маленьких спутников, расстояние от которых до планеты Юпитер измеряется десятками миллионов километров...

Если вы посмотрите на северо-западную часть неба после захода Солнца (юго-западную в северном полушарии), то вы обнаружите одну яркую точку света, которая легко выделяется по отношению ко всему, что находится вокруг нее. Это и есть планета , сияющая интенсивным и ровным светом.

Сегодня люди могут изучить этот газовый гигант как никогда. После путешествия длинной в пять лет и десятилетий проведенных в планировании, космический аппарат NASA под названием Juno наконец-то достиг орбиты Юпитера.

Таким образом, человечество становится свидетелем вступления в новый этап исследования самого большого из газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Но что мы знаем о Юпитере и с какой базой должны вступить в эту новую научную веху?

Размер имеет значение

Юпитер - это не только один из самых ярких объектов в ночном небе, но и самая большая планета в Солнечной системе. Именно благодаря размерам Юпитер и является столь ярким. Более того, масса газового гиганта превышает более чем в два раза массу всех других планет, лун, комет и астероидов в нашей системе вместе взятых.

Огромный размер Юпитера позволяет предположить, что он мог быть самой первой планетой, сформировавшейся на орбите Солнца. Считается, что планеты возникли из обломков, оставшихся после того, как межзвездное облако газа и пыли объединялось во время формирования Солнца. В начале своей жизни наша, тогда еще молодая звезда, породила ветер, который сдул большую часть оставшегося межзвездного облака, однако Юпитер был в состоянии частично удержать его.

Более того, в Юпитере заключен рецепт того, из чего сделана сама Солнечная система - его компоненты соответствуют содержанию других планет и малых тел, а процессы, которые происходят на планете являются основополагающими примерами синтеза материалов для формирования столь удивительных и разнообразных миров, как планеты Солнечной системы.

Царь планет

Учитывая отличную видимость, Юпитер, наряду с , и , люди наблюдали в ночном небе еще с древнейших времен. Независимо от культуры и вероисповедания, человечество считало эти объекты уникальными. Уже тогда наблюдатели отмечали, что они не остаются неподвижными в пределах узоров созвездий, подобно звездам, а движутся по определенным законам и правилам. Поэтому древнегреческие астрономы причисляли эти планеты к так называемым «блуждающим звездам», а позже от этого названия появился сам термин «планета».

Примечательно то, насколько точно древние цивилизации обозначили Юпитер. Не зная тогда еще, что он является самой крупной и самой массивной из планет, они назвали эту планету в честь римского царя богов, который также являлся богом неба. В древнегреческой мифологии аналогом Юпитера является Зевс - верховное божество Древней Греции.

Однако Юпитер — не самая яркая из планет, этот рекорд принадлежит Венере. Существуют сильные отличия в траекториях движения Юпитера и Венеры по небу и ученые уже объяснили чем это обусловлено. Оказывается, Венера, будучи внутренней планетой, расположена близко к Солнцу и появляется как вечерняя звезда после захода Солнца или утренняя звезда до восхода Солнца, тогда как Юпитер, являясь внешней планетой, способен странствовать по всему небосклону. Именно такое движение, наряду с высокой яркостью планеты, помогло древним астрономам отметить Юпитер как Царя планет.

В 1610 году, начиная с конца января и до начала марта, астроном Галилео Галилей наблюдал за Юпитером с помощью своего нового телескопа. Он легко идентифицировал и отследил первые три, а затем и четыре яркие точки света на его орбите. Они образовывали прямую линию по обе стороны от Юпитера, но их позиции постоянно и неуклонно менялись по отношению к планете.

В своем труде, который называется Sidereus Nuncius («Толкование Звезд», лат. 1610 г.) Галилей уверенно и совершенно правильно объяснил движение объектов, находящихся на орбите вокруг Юпитера. Позже именно его выводы стали доказательством того, что все объекты на небе вращаются не по орбите , что и привело к конфликту астронома с католической церковью.

Итак, Галилею удалось обнаружить четыре основных спутника Юпитера: Ио, Европу, Ганимеда и Каллисто, – спутники, которые сегодня ученые называют галилеевыми лунами Юпитера. Спустя десятилетия астрономы смогли выявить и остальные спутники, общее количество которых на данный момент составляет 67, что является самым большим количеством спутников на орбите планеты Солнечной системы.

Большое красное пятно

У Сатурна есть кольца, у Земли голубые океаны, а у Юпитера — поразительные яркие и закрученные в полосы облака, формирующиеся под влиянием очень быстрого вращения газового гиганта вокруг своей оси (каждые 10 часов). Наблюдаемые на его поверхности образования в виде пятен представляют собой формирования динамических погодных условий в облаках Юпитера.

Для ученых остается вопросом, насколько глубоко к поверхности планеты проходят эти облака. Считается, что так называемое Большое красное пятно - огромная буря на Юпитере, обнаруженная на его поверхности еще в 1664 году, постоянно сокращается и уменьшается в размерах. Но даже сейчас эта массивная штормовая система превосходит размеры Земли примерно в два раза.

Последние наблюдения космического телескопа «Хаббл» указывают на то, что начиная 1930-х, когда только началось последовательное наблюдение объекта, его размер мог уменьшиться вдвое. В настоящее время многие исследователи говорят о том, что уменьшение размеров Большого красного пятна происходит все более и более быстрыми темпами.

Радиационная опасность

Юпитер имеет самое сильное магнитное поле из всех планет. На полюсах Юпитера магнитное поле в 20 тысяч раз сильнее, чем на Земле, оно простирается на миллионы километров в космос, достигая при этом орбиты Сатурна.

Сердцем магнитного поля Юпитера считается слой жидкого водорода, скрытый глубоко внутри планеты. Водород находится под таким высоким давлением, что он переходит в жидкое состояние. Таким образом, учитывая, что электроны внутри атомов водорода способны передвигаться, он берет на себя характеристики металла и способен проводить электричество. Учитывая быстрое вращение Юпитера, такие процессы создают идеальную среду для создания мощного магнитного поля.

Магнитное поле Юпитера является самой настоящей ловушкой для заряженных частиц (электронов, протонов и ионов), некоторые из которых попадают в него из солнечных ветров, а другие от галилеевых спутников Юпитера, в частности, от вулканического Ио. Некоторые из подобных частиц движутся по направлению к полюсам Юпитера, создавая впечатляющие полярные сияния вокруг, которые в 100 раз ярче, чем сияния на Земле. Другая часть частиц, которая попадает в плен магнитного поля Юпитера, образует его радиационные пояса, превосходящие в разы любые версии поясов Ван Аллена на Земле. Магнитное поле Юпитера ускоряет эти частицы до такой степени, что они движутся в поясах почти со скоростью света, создавая самые опасные зоны радиационного излучения в Солнечной системе.

Погода на Юпитере

Погода на Юпитере, как и все остальное о планете очень величественна. Над поверхностью все время бушуют штормы, которые постоянно изменяют свою форму, разрастаются на тысячи километров буквально за несколько часов, а их ветры закручивают облака со скоростью 360 километров в час. Именно здесь присутствует так называемое Большое красное пятно, представляет собой бурю, которая длится уже несколько сотен земных лет.

Юпитер завернут в облака состоящие из кристаллов аммиака, их можно рассмотреть в виде полос желтых, коричневых и белых цветов. Облака, как правило, расположены на определенных широтах, также известных как тропические районы. Эти полосы образуются за счет подачи воздуха в различных направлениях на разных широтах. Более легкие оттенки областей, где поднимается атмосфера называются зонами. Темные регионы, где воздушные потоки опускаются — называются поясами.

GIF

Когда эти противоположные потоки взаимодействуют между собой, появляются штормы и турбулентность. Глубина облачного слоя составляет всего 50 километров. Он состоит из, по крайней мере, двух уровней облаков: нижнего, более плотного и верхнего, более тонкого. Некоторые ученые считают, что еще существует тонкий слой водяных облаков под слоем из аммиака. Молнии на Юпитере могут быть в тысячу раз мощнее, чем молнии на Земле, а хорошей погоды на планете практически не бывает.

Несмотря на то, что большинству из нас при упоминании колец вокруг планеты на ум приходит Сатурн с его ярко выраженными кольцами, у Юпитера они тоже есть. Кольца Юпитера в основном состоят из пыли, что делает их трудно различимыми. Формирование этих колец, как полагают, произошло за счет силы тяжести Юпитера, которая захватила материал, выброшенный из его спутников в результате их столкновений с астероидами и кометами.

Планета - рекордсмен

Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что Юпитер является самой крупной, самой массивной, самой быстро вращающейся, и наиболее опасной планетой Солнечной системы. Он имеет самое сильное магнитное поле и наибольшее число известных спутников. Кроме того, считается, что именно он захватил нетронутый газ из межзвездного облака, которое и породило наше Солнце.

Сильное гравитационное влияние этого газового гиганта помогло переместить материал в нашей Солнечной системе, притягивая лед, воду и органические молекулы из внешних холодных областей Солнечной системы в ее внутреннюю часть, где эти ценные материалы и могли быть захвачены гравитационным полем Земли. На это указывает и тот факт, что п ервые планеты, которые астрономы обнаруживали на орбитах других звезд, практически всегда относились к классу так называемых горячих Юпитеров - экзопланет, массы которых схожи с массой Юпитера, а расположение на орбите своих звезд является достаточно близким, что обуславливает высокую температуру поверхности.

И вот теперь, когда космический аппарат Juno уже находится на орбите этого величественного газового гиганта, у научного мира появилась возможность выяснить некоторые тайны формирования Юпитера. Будет ли подтверждена теория о том, что все началось с каменистого ядра, которое затем привлекло огромную атмосферу или же происхождение Юпитера больше похоже на образование звезды, сформировавшейся из солнечной туманности? На эти другие вопросы ученые планируют найти ответы во время следующей 18-месячной миссии Juno, посвященной детальному исследованию Царя планет.

Первое зарегистрированное упоминание Юпитера было отображено у древних вавилонян в 7-м или 8-м веке до н.э. Юпитер назван так в честь царя римских богов и бога неба. Греческим эквивалентом является Зевс, — повелитель молний и грома. У жителей Месопотамии данное божество было известно как Мардук, — покровитель города Вавилона. Германские племена называли планету как Донар, который был также известен как Тор.
Открытие Галилеем четырех спутников Юпитера в 1610 году было первым доказательством вращения небесных тел не только по орбите Земли. Данное открытие стало также дополнительным доказательством гелиоцентрической модели Солнечной системы Коперника.
Из восьми планет Солнечной системы на Юпитере самый короткий день. Планета вращается с очень большой скоростью и делает оборот вокруг своей оси каждые 9 часов и 55 минут. Такое быстрое вращение вызывает эффект уплощения планеты и именно поэтому она иногда выглядит сплюснутой.
Один оборот по орбите вокруг Солнца у Юпитера занимает 11,86 земных лет. Это означает, что если смотреть на планету с Земли, кажется что она перемещается в небе очень медленно. Юпитеру необходимы месяцы для того, чтобы перейти от одного созвездия к другому.