Юпитер — самая большая планета в Солнечной системе — Про космос

Основные астрономические данные планеты Юпитер

Планета Юпитер имеет экваториальный диаметр около 143000 км и вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 778 миллионов км. Особый интерес представляет низкая средняя плотность планеты 1,33 г / см³ — в отличие от Земли 5,52 г / см³. Низкая плотность и большая масса указывают на то, что состав и структура Юпитера полностью отличаются от состава и строения Земли и других внутренних планет. Это подтверждают подробные исследования атмосферы и недр планеты-гиганта.

Планета Юпитер не имеет твердой поверхности; переход от газовой атмосферы к внутренней жидкости происходит постепенно на больших глубинах.

Возраст

На данный момент точный возраст планеты Юпитер неизвестен. Сложность определения этого заключается в том, что ученые еще не знают, как образовался Юпитер. Согласно одной из гипотез, Юпитер, как и другие планеты, образовался из солнечной туманности около 4,6 миллиарда лет назад, но это только гипотеза.

Облака и большое красное пятно на планете Юпитер

Цветная мозаика части северного полушария Юпитера, сделанная по снимкам космического корабля «Галилео» 3 апреля 1997 года. Север вверху. Наиболее примечательные особенности включают чередующиеся восточные и западные полосы облаков, белые овалы, темные пятна и турбулентные водовороты. Это изображение является одним из первых, на котором показаны различные слои атмосферы Юпитера: дымка над облаками в верхних слоях атмосферы темно-фиолетовая, высокие тонкие облака синие, высокие и плотные облака белые, а облака под ними в атмосфере присутствуют красноватые оттенки.

Даже скромный телескоп может раскрыть множество деталей о планете Юпитер. Область атмосферы планеты, видимая с Земли, содержит несколько типов облаков, разделенных как по вертикали, так и по горизонтали. Изменения в этих облачных системах могут занять несколько часов, но основная структура широтных течений остается стабильной на протяжении десятилетий. Внешний вид планеты чередуется между темными полосами, называемыми поясами, и яркими полосами, называемыми зонами. Основные токи более стабильны. Например, южный экваториальный пояс несколько раз исчезал (последний раз в 2010 г.), но снова появлялся спустя месяцы или годы.

Планета Юпитер не имеет твердой поверхности и поэтому не имеет крупномасштабной циркуляции. Отсутствие твердой поверхности с физическими границами и областями с различной теплоемкостью делает устойчивость этих токов и связанных с ними облачных структур еще более заметной. Например, Большое Красное Пятно движется по долготе относительно всех трех систем вращения планет, но не по широте. Белые овалы, обнаруженные на южной широте Большого Красного Пятна, демонстрируют аналогичное поведение; белые овалы такого размера не встречаются больше нигде на планете. Темно-коричневые облака, очевидно, дыры в красноватом облачном слое, встречаются почти исключительно в районе 18 ° северной широты. Самое сильное тепловое излучение обнаруживают сине-серые или пурпурные области в экваториальной области планеты. Наблюдения Юноны показали, что полюса накрыли штормы размером с Землю.

Природа Большого Красного Пятна

Цветное изображение Большого Красного Пятна Юпитера с космического корабля «Юнона».

Истинная природа единственного красного пятна Юпитера на рубеже 21-го века все еще была неизвестна, несмотря на обширные наблюдения с космических кораблей «Вояджер», «Галилей» и «Юнона». На планете, где продолжительность жизни облаков часто измеряется днями, Большое красное пятно наблюдается непрерывно с 1878 года и может даже быть тем же штормом, который наблюдался с 1665 по 1713 год. При максимальной длине около 48000 км пятно уменьшалось в конце 19 века, а с 2012 года некогда явно овальное пятно стало более округлым и сжимается с ускоренной скоростью 900 км в год. Его нынешний размер составляет примерно 16 350 км в ширину, и он легко может вместить Землю.

Состав облаков Юпитера

Облака Юпитера образуются на разной высоте в атмосфере планеты. Самые высокие белые облака с температурой около -150 ° C. Эти облака состоят из замороженных кристаллов аммиака и похожи на ледяные перистые облака воды в атмосфере Земли. Красноватые облака, которые разбросаны по всей планете, находятся на более низких уровнях. Они образуются при температуре около -70 ° C, что позволяет предположить, что они состоят из конденсированного гидросульфида аммония, а их цвет может быть вызван другими соединениями аммиака и серы, такими как полисульфиды аммония. Соединения серы называются правдоподобными красителями, потому что серы в космосе относительно много.

Движение

Юпитер имеет не только гигантские размеры, но и атмосферу. Это 90% водород и 10% гелий. Поскольку этот объект является газовым гигантом, атмосфера и остальная планета не разделены. Более того, по мере того, как они опускаются к центру, водород и гелий изменяют температуру и плотность. Благодаря чему атмосфера Юпитера делится на четыре части:

• тропосфера;
• стратосфера;
• термосфера;
• экзосфера.

Поскольку обычная твердая поверхность Юпитера отсутствует, в науке принято рассматривать нижний атмосферный предел как таковой в точке, где давление составляет один бар. С уменьшением высоты температура атмосферы также понижается, упав до минимума. Тропосфера и стратосфера Юпитера разделены тропопаузой, которая находится на расстоянии 50 километров над так называемой «поверхностью» планеты.

В атмосфере гиганта присутствует небольшое количество метана, аммиака, воды, сероводорода. Эти соединения являются причиной образования очень живописных облаков, которые можно увидеть с поверхности Земли в телескопы. Точно определить цвет Юпитера не представляется возможным. Но с художественной точки зрения это красный и белый со светлой и темной полосой.

Видимые параллельные полосы Юпитера — это облака аммиака. Ученые называют темные полосы полюсами, а светлые — зонами. И они чередуются друг с другом. Кроме того, только темные полосы полностью состоят из аммиака. И еще не установлено, какое вещество или соединение отвечает за светлый тон.

Время Юпитера, как и все на этой планете, можно описать только в превосходной степени. Поверхность планеты представляет собой гигантский шторм, не прекращающийся ни на секунду, постоянно меняющий форму, способный за несколько часов увеличиться до тысяч километров. Ветры на Юпитере дуют со скоростью чуть более 350 километров в час.

Самый величественный шторм во Вселенной также присутствует на Юпитере. Это Большое красное пятно. Он не останавливался уже несколько сотен земных лет, а его ветры разгоняются до 432 километров в час. Размер шторма может вместить три Земли, они такие огромные.

Период вращения по орбите

Юпитер совершает полный оборот вокруг Солнца за 4331 день, поэтому он движется со скоростью 13 км / с. Орбита гиганта наклонена на 6 градусов к экватору Солнца, а также из-за внушительных размеров планета имеет центр масс со звездой, которая находится за пределами звезды.

Поскольку Юпитер имеет небольшой наклон оси всего на 3,13 градуса, на нем нет смены сезона.

Рельеф

Поверхность Юпитера — неправильное название. Водородно-гелиевая атмосфера плавно переходит в мантию, представляющую собой океан металлического водорода. Мантия продолжается до глубины 45 000 км, затем следует за ядром, в десятки раз тяжелее Земли и в несколько раз горячее Солнца.

Температура и давление на планете Юпитер

Помимо измерения состава атмосферы, космический корабль «Галилео» имел инструменты для измерения температуры и давления при его спуске в атмосферу Юпитера. Этот профиль показан на рисунке, который включает расположение различных слоев облаков, если они возникли там, где ожидалось. Следует отметить, что температуры выше точки замерзания воды (0 ° C) были измерены при давлениях, в несколько раз превышающих давление на уровне моря на Земле (около одного бара). Это в первую очередь следствие внутреннего источника энергии Юпитера, хотя некоторое потепление произойдет только за счет захвата инфракрасного излучения атмосферой посредством процесса, сравнимого с парниковым эффектом Земли.

Профиль атмосферы Юпитера по данным акселерометра и прямых измерений с космического корабля «Галилео». Базовая высота установлена ​​на уровне одного бара (давление на уровне моря на Земле). Облака на графике указывают приблизительное положение ожидаемых слоев облаков (см. Текст).

Повышение температуры выше тропопаузы (вверху на рисунке) известно как инверсия, потому что температура обычно уменьшается с высотой. Инверсия обусловлена ​​поглощением солнечной энергии на этих высотах газами и аэрозольными частицами. Подобный разворот в атмосфере Земли вызван присутствием озона

Исследования

В период с 1972 по 74 год планету посетили два космических корабля «Пионер». Им удалось наблюдать саму планету, ее пояс астероидов, зафиксировать излучение и мощное магнитное поле, что позволило выдвинуть гипотезу о наличии внутри планеты жидкости, способной проводить электрический ток. Второй космический корабль «Пионер» вызвал у ученых «подозрения», что у Юпитера есть кольца.

«Вояджеры», запущенные в 1977 году, достигли Юпитера только два года спустя. Именно они прислали на Землю первые необычайно красивые изображения планеты, подтвердили наличие колец, а также позволили ученым утвердиться в представлении о том, что атмосферные процессы Юпитера во много раз мощнее и грандиознее земных.

В 1989 году к планете совершил полет космический корабль «Галилео». Но только в 1995 году ему удалось отправить к гиганту зонд, который начал собирать информацию об атмосфере звезды. В будущем ученые смогли продолжить систематические исследования гиганта с помощью орбитального телескопа Хаббла».

Газовый гигант генерирует настолько сильное излучение, что космический корабль «не рискует» подлететь к нему слишком близко: может выйти из строя бортовая электроника.

Спутники и кольцо Юпитера

Первыми объектами в Солнечной системе, обнаруженными с помощью телескопа — Галилео в 1610 году — были четыре самых ярких луны Юпитера, которые теперь называются галилеевыми лунами. Пятая известная луна Юпитера, Амальтея, была также открыта визуальным наблюдением Эдварда Эмерсона Барнарда в 1892 году. Все другие известные спутники были обнаружены на фотографиях или электронных изображениях, сделанных телескопами на Земле или камерами космического корабля «Вояджер». Многокомпонентное кольцо Юпитера было обнаружено на снимках космического корабля «Вояджер» в 1979 году.

Строение и атмосфера Юпитера

Предположительно, планета состоит из ядра, содержащего скалистые породы и различные расплавленные металлы.
Затем идет металлический водород, затем смесь гелия и молекулярного водорода.
Температура на Юпитере в верхнем слое атмосферы достигает минус 145 градусов по Цельсию, в ядре — 35700 градусов по Цельсию.

Почему все данные неточные? У ученых пока нет точных данных, но, основываясь на измерениях силы тяжести, есть веские основания полагать, что Юпитер лишен ядра. Поверхность планеты снова предположительно состоит из льда и воды в форме капель. Затем облака кристаллов аммония, а затем замороженный аммиак.
Как видите, у планеты нет твердой поверхности, как у всех газовых гигантов.

И атмосфера пошла дальше.
Верхний слой — это термосфера, водород.
Слой стратосферы — это гелий, около 10%, остальное — водород.
Тропосфера, ближе к центру, облака из смеси водорода, гидросульфита аммония, воды, аммиака, гелия. Газообразное состояние переходит в жидкое на высоте 900 — 1000 км. Мы можем наблюдать верхние облака аммиака на поверхности Юпитера.
На наблюдаемой поверхности планеты видны полосы разного цвета; это различие объясняется наличием соединений серы, углерода, аммиака и фосфора.

В атмосфере Юпитера происходят очень впечатляющие процессы. Непрекращающиеся бури, всегда с грозами. Длина отдельных ударов молнии может превышать тысячу километров. Вихри — циклоны и антициклоны — обычное явление на планете, где скорость ветра превышает 600 км в час. Также на экваторе ветер движется в направлении вращения планеты, а на полюсах — в противоположном направлении.
Самый известный водоворот — Большое красное пятно. Его размер настолько велик, что он может легко вместить три планеты размером с Землю. Вы можете представить себе масштаб всей планеты?

На планете Юпитер до сих пор остается много загадок, одна из которых — горячие точки, расположенные в основном в экваториальном поясе и достигающие размеров десяти тысяч километров. Хотя они имеют круглую форму, они не считаются водоворотами.

Вокруг Юпитера также есть магнитосфера. Магнитное поле имеет очень уплощенную форму, как диск. Ось магнитного поля наклонена относительно оси вращения примерно на 10 градусов.
Радиационные пояса, создаваемые магнитным полем, почти в сорок тысяч раз мощнее, чем у Земли.
И так же, как и на Земле, полярные сияния можно наблюдать на полюсах Юпитера, только здесь они постоянны.

Планета Юпитер и луна Ио

Новая информация

На анализ информации уйдут годы, но некоторые вещи, такие как невероятно красивые новые фотографии Юпитера с высоким разрешением, доступны сегодня и могут быть просмотрены на этой странице.

Юнона собирает информацию об атмосфере, структуре и магнитосфере планеты

Следующей утвержденной миссией по исследованию Юпитера и его спутников будет Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE). Цель миссии JUICE — исследовать Ганимед как богатый водой мир, имеющий решающее значение для определения потенциальной обитаемости Солнечной системы за пределами Земли. Подготовительные этапы для СОК близятся к завершению. Ожидается, что космический корабль достигнет Юпитера в октябре 2029 года.

Размер, масса и орбита

Масса 1,8981 x 1027 кг, объем 1,43128 x 1015 км3, поверхность 6,1419 x 1010 км2, а средняя окружность достигает 4,39264 x 105 км. Чтобы вы понимали, планета в 11 раз больше в диаметре, чем наша, и в 2,5 раза массивнее, чем все солнечные планеты.

Расстояние от Юпитера до Солнца

Орбита планеты Юпитер расположена намного дальше от Солнца, чем у Земли. Если от Земли до Солнца расстояние около 150 миллионов километров или 1 астрономическая единица, то на Юпитере среднее значение составляет 778 миллионов километров, или 5,2 а.е. Орбита Юпитера не сильно отличается от круговой, разница в удалении от Солнца в ближайшей и самой дальней точке составляет 76 миллионов километров.

Год на Юпитере длится 11,86 земных лет: это время, которое требуется этой планете, чтобы сделать один оборот вокруг Солнца. При этом, раз в 13 месяцев Юпитер находится на одной линии с Землей и расстояние между ними.. Он минимален — это называется противодействием. Это лучшее время для наблюдения за Юпитером.

Раз в 13 лет происходит Великое противостояние Юпитера, когда эта планета, к тому же, обращена не только к Земле, но и в ближайшей точке своей орбиты. Это лучшее время для любого астронома, будь то профессионал или любитель, направить свой телескоп на эту планету.

Планета Юпитер имеет очень небольшой наклон, всего около 3 градусов, и времена года там не меняются.

Физические характеристики

Основные параметры второго по величине объекта Солнечной системы:

• Средний радиус Юпитера — 69,9 тыс. Км.
• Вес — 1,9 * 1027 кг.
• Средняя плотность составляет 1,33 г / см 3, что примерно равно плотности Солнца.
• Ускорение свободного падения на экваторе — 24,8 м / с2. Это означает, что гравитация Юпитера почти в 2,5 раза больше земной.

Юпитер и космический туризм

Первая научная миссия с участием людей, по неподтвержденным данным, ожидается не ранее 2040 года. При нынешних темпах развития технологий частных космических путешествий, согласно самым оптимистичным прогнозам доступности спутников Юпитера для космического пространства туристов, можно предположить, что это станет возможным не ранее конца века.

Фото

Ловец комет

Если бы не Юпитер, мы бы вряд ли сейчас прочитали эти строки. В течение миллиардов лет, благодаря своему гигантскому гравитационному полю, он захватывает или прерывает траекторию комет и астероидов, летящих к Солнцу. Последний инцидент произошел совсем недавно, в 1994 году, когда этот планетарный защитник прикрыл нас грудью от другой потенциальной опасности. Гравитация Юпитера разбила комету Шумейкера-Леви, как молот, хрупкий камешек.

Взрывы от падающих более крупных осколков превышали мощность взрыва 100-мегатонной водородной бомбы в 10 000 раз. Но увидеть это не удалось, все события происходили в ночной части планеты.

История изучения

Несмотря на то, что планета была известна людям с древних времен, ее изучение продолжается и по сей день.
В частности, есть много упоминаний в мифологии разных народов. Считается, что это имя было дано в честь верховного бога неба и древнеримского бога грома.

Скульптура бога Юпитера

Но в конце 20 века планету Юпитер начали исследовать не только телескопами, но и космическими кораблями. Например, телескоп Хаббл, AMS Pioneer 10 и 11, Voyageromi, Ulysses, Galileo, Cassini и другие зонды.
В 21 веке наряду с наблюдениями за самой планетой начали изучать спутниковые объекты. Благодаря этому было собрано и обработано множество изображений, материалов и информации.
Однако исследования продолжаются и по сей день, разработаны и запланированы проекты и миссии по исследованию всей системы Юпитера. Возможно, они помогут ответить на многие вопросы, касающиеся планеты и ее спутников. Собственно, узнаем в будущем.

Магнитное поле и радиационные пояса

Как оказалось, поле имеет сильно приплюснутую форму и выглядит как диск.
Между тем вокруг планеты есть магнитосфера. Кроме того, на его орбите находится тор, определяющий поведение магнитосферы.

Тор — это поверхность вращения, которая образуется, когда круг вращается вдоль оси в плоскости данного круга, но не пересекает его.

Фактически, Юпитер имеет самые мощные области магнитосферы, в которых накапливаются и удерживаются протоны и электроны высоких энергий. Другими словами, он имеет очень высокий уровень радиации, который намного превышает смертельную дозу для человека.

Интересные факты про Юпитер

• это единственная планета, центр масс которой находится за пределами солнечной области (примерно на 7% от Солнца).
• Он имеет три слабых и тонких кольца, контактирующих друг с другом. Один из них — главный, другой — паутина, а третий — нимб.
• Кроме того, они обнаружили группу астероидов, названных троянскими астероидами. Этот набор астероидов вращается вокруг Солнца так же, как и планета.
• Наконец, на планете есть постоянные полярные сияния. Правда, напряжение меняется.
• Большое рентгеновское пятно расположено в значительной степени на полюсах (особенно северном) и является пульсирующим источником рентгеновского излучения. Фактически, это одно из загадочных явлений Юпитера, потому что причина для этого образования неизвестно.
• Фактически, видимая величина может упасть до -2,94 (во время противостояния). Таким образом, планета является четвертым по яркости объектом на небе после Солнца, Луны и Венеры. У нас, с Земли, это видно невооруженным глазом. А на максимальном расстоянии видимое значение падает до -1,61.
• Кстати, поединки носят периодический характер. Они происходят каждые 13 месяцев. И раз в году происходит большое противостояние. В это время Юпитер находится в области перигелия своей орбиты.
• Есть интересная теория, согласно которой Юпитер — неудавшаяся звезда, потому что у него так много спутников.

Смертельная радиация

Электромагнитная ловушка Юпитера собирает и притягивает ионы, протоны и частицы плазмы. Основными источниками заряженных элементов являются солнечные ветры, галилеевы луны и вулканические выбросы с его луны Ио.

Микрочастицы движутся с большой скоростью и образуют полярные сияния на полюсах. Они регулярные, меняется только интенсивность. Постоянные сияния в сотни раз ярче временных сияний Земли.

Но у такой красоты есть и обратная сторона. Частицы, оставшиеся в магнитном поле, создают радиационные пояса. Доза облучения превышает смертельную для организма человека в 25 раз. В таких условиях жизнь на Юпитере невозможна, а его излучение — самое опасное в Солнечной системе.

Северное сияние

Карта поверхности

Происхождение названия планеты

Римский бог Юпитер

Поскольку Юпитер хорошо виден на небе, в древности люди давали ему разные имена. Римляне назвали гиганта своим богом неба и грома. Даже когда христианство было введено на территорию государства, древние мифы настолько прочно вошли в жизнь жителей, что искоренить их было невозможно. То же самое произошло и с астрономией. До сих пор многие звезды, планеты и галактики носят имена древних богов, и Юпитер не исключение.

Роковой магнетизм

Из всех планет Солнечной системы у Юпитера самое сильное магнитное поле. Его полюса характеризуются силой магнитосферы, которая превышает магнитное поле Земли в 20 000 раз. Его зона покрытия простирается на миллионы километров и достигает колец Сатурна.

Генерирующая сила магнитного поля — это концентрация металлического водорода в сердце Юпитера. Высокое давление и высокая температура в центре гиганта создают слой металлического водорода, который становится жидким. Эти условия делают металлический водород отличным проводником электричества.

оказалось, что толщина металлического слоя водорода колеблется в районе — 44000 км. В этом слое и при быстром вращении Юпитера возникают сильные электрические токи, которые создают мощное магнитное поле.

Магнитное поле