Размеры и масса планеты Юпитер

Планета Юпитер — газовый гигант, пятая по счету планета от Солнца, получила имя в честь древнеримского Юпитера (Зевса) — царя Богов. Название это не случайно — Юпитер и правда не имеет равных в Солнечной системе, являясь её вторым по величине (после Солнца) объектом.

Размеры этой планеты поражают воображение: Юпитер в 2 раза тяжелее, чем все другие планеты вместе взятые, и в 318 раз тяжелее Земли, масса этой планеты составляет 1,9х1027 кг. Его линейные размеры также огромны — экваториальный диаметр составляет 143 тыс. км, что в 11 раз превышает земной.

Размеры и масса планеты Юпитер в сравнении с Землей

Планета Земля на фоне планеты Юпитера. Да-да, больше в 318 раз!

Благодаря этому, Юпитер очень любят все, кто коротает время в наблюдениях за звездами — даже в самый простой телескоп в атмосфере космического гиганта можно различить облака, а сама планета заметна и невооруженным глазом, достигая в периоды противостояний звездной величины -3М (для сравнения, максимум «соседней» Венеры: -4,6М).

Да что там планета — даже 4 её крупнейших спутника («Галилеевы спутники»: Ганимед, Калисто, Ио, Европа) были бы заметны, если бы их не затмевало сияние «хозяина».

Основные характеристики и параметры Юпитера

Расстояние от Юпитера до Солнца составляет 778,3 млн. км (5,2 астрономических единицы), вокруг своей оси он, в среднем, обращается за 10 часов. Так как Юпитер не является твердым телом, а состоит из газа и жидкости, то экваториальные его части вращаются быстрее, чем приполярные области. Это же наблюдается у Солнца и других планет — газовых гигантов. По той же причине Юпитер заметно сплюснут у полюсов.

Ось вращения планеты почти перпендикулярна орбите. Следовательно, на Юпитере нет смены времен года. Один оборот вокруг Солнца, Юпитер делает за 12 лет.

Атмосфера его изобилует молниями и гигантскими вихрями, такими как Большое Красное Пятно. Этот вихрь существует, по крайней мере, 300 лет. Примерно столько прошло времени со дня его открытия.

Магнитное поле Юпитера огромно, даже в сравнении с величиной самой планеты — оно простирается на миллионы километров. Если бы его магнитосфера была видимой, то при её рассмотрении с Земли, она была бы размером с Луну. Так как на магнитное поле оказывает влияние солнечный ветер, у Юпитера, как и у других планет оно не круглое, а вытянутое в сторону от Солнца. Здесь магнитосфера Юпитера простирается на 650 млн. км, то есть за орбиту Сатурна! В направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше.



Большое Красное Пятно Юпитера - характеристики и размеры

Снова Земля, на этот раз на фоне Большого Красного Пятна Юпитера

В строении, Юпитер имеет больше общего не с планетой вроде Земли, а с небольшой звездой, в пользу этого говорят и гигантское внутреннее давление в недрах планеты, достигающее 100 миллионов атмосфер, и схожий со «звездным» химический состав. Однако до звания звезды даже такой гигант как Юпитер не дотягивает по «весовым» характеристикам: масса Юпитера составляет всего лишь одну восьмидесятую долю от того, чтобы в его недрах запустилась «звездная» термоядерная реакция.

Впрочем, даже «не дотягивая» до звезды, Юпитер со своей гигантской системой состоящей из 79(!) спутников, со стороны очень напоминает «действующую модель» Солнечной системы.

Огромное количество спутников Юпитера объясняется его чудовищной гравитацией. Этот газовый гигант иногда даже называют «стражем внутренней Солнечной системы» или «космическим пылесосом», из-за того, что своей гигантской массой, он словно магнит притягивает множество комет, метеоритов и других малых тел, залетевших в Солнечную систему извне и потенциально несущих угрозу Земле. К счастью, львиная доля подобного космического мусора бесследно исчезает под толстым слоем облаков газового гиганта.

Атмосфера, химический состав и условия на Юпитере

Юпитер является одной из планет первой генерации и появился около 4,5 млрд. лет тому назад, когда Солнечная система только формировалась из вращающегося облака газов и пыли. Ядро Юпитера, вероятно, зарождалось из льда и камней общей массой, превышающей в 15 раз земную.

Давление солнечного света выталкивало атомы легких газов (водорода и гелия) из внутренней по отношению к орбите Юпитера части Солнечной системы, а притяжение больших ледяных ядер нашего гиганта и зарождавшегося по соседству Сатурна постаралось собрать эти атомы возле себя.

Из гелия и водорода, в основном, и состоит атмосфера Юпитера сегодня. Юпитер «оброс» самой большой атмосферой среди всех планет, так как центральное внутреннее ядро его раньше достигло необходимой массы.

К сожалению, гигантская гравитация Юпитера и чудовищное давление не оставляют нам шансов заглянуть хотя бы под верхний слой облаков, поэтому всё что мы можем увидеть визуально — верхние слои атмосферы планеты.

Впрочем, благодаря спектральным анализам, мы достаточно точно можем определить из чего состоит ближайший к нам газовый гигант.

Если не считать ядра, Юпитер на 90% — водород и на 10% — гелий по количеству атомов, и в соотношении 3 к 1 по массе. В атмосфере планеты обнаружены метан, вода, аммиак и многие другие вещества.

Облака Юпитера имеют три слоя:

  • Облака из оледеневшего аммиака. Его температура составляет около −145 °C, давление — около 1 атмосферы.
  • Облака кристаллов сероводорода аммония
  • Водяной лед и, возможно, жидкая вода. Его температура составляет около −130 °C, давление — около 1 атмосферы.

Что находится под облаками? Тут факты у нас почти заканчиваются и начинаются гипотезы.

Известно, что огромная атмосфера Юпитера создает и огромное давление, которое увеличивается при приближении к центру планеты. В таких экстремальных условиях газы в атмосфере находятся в необычных состояниях. Находящийся достаточно глубоко водород под давлением атмосферы, возможно, сформировал слой в жидком металлическом состоянии.

Это и не «земная твердь», и не океан, и не атмосфера. Такой слой водорода должен иметь свойства, которые не укладываются в наше привычное понимание. 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.

Что находится в «сердце» Юпитера и из чего состоит его ядро — мы не знаем. Известно лишь, что но твердое и имеет диаметр около 20 тыс. км.

Внутренний состав Юпитера, схема

Внутренний состав Юпитера. На самом деле о том, что представляют себе недра этого газового гиганта, мы можем только догадываться

Ветры на Юпитере

Ветры на Юпитере достигают скорости 600 км в час, причем ветры существуют как в высоких, так и в низких слоях атмосферы, из чего может быть сделан только один вывод — они провоцируются и управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты (как не вспомнить о неудавшейся «карьере звезды» Юпитера!), в то время как на Земле все происходит наоборот.

Юпитер действительно излучает больше энергии в пространство, чем получает от Солнца. Недра Юпитера, вероятно, разогреты до 20 000 K. Тепло создается не в результате ядерных реакций, а благодаря медленному гравитационному сжатию планеты.

Благодаря колоссальному выделению энергии, в атмосфере Юпитера возникают чудовищные бури и вихри, одним из которых является Большое Красное Пятно, впервые замеченное с Земли более 300 лет назад.

Большое Красное Пятно — атмосферный вихрь Юпитера имеющий просто невероятные размеры — 12 000 на 25 000 км, т.е. легко вместивший бы сразу две Земли. Большое Красное Пятно — область высокого давления, то есть антициклон. Облака составляющие Пятно расположены значительно выше и более холодны, чем облака вокруг. Схожие структуры обнаружены на Сатурне и Нептуне.

До сих пор неизвестно, как они могут существовать так долго, как формируются и отчего возникают. Ученые полагают, что появления их обусловлены потоками разогретых газов из недр планеты. Цвета этих потоков и других облаков, вероятно, вызваны только их химическим составом.

Кольца Юпитера

Всем известно, что Сатурн — вторая по величине планета Солнечной системы, имеет кольца. Однако свои кольца есть и у Юпитера, правда по яркости и красоте они заметно уступают кольцам Сатурна.

С Земли они не видны (точнее видны только в инфракрасном диапазоне) и были открыты во время пролета мимо планеты исследовательский станции «Вояджер-1».

В отличие от ярких колец Сатурна, кольца Юпитера темные (альбедо — 0,05) и, вероятно, состоят из очень небольших твердых частиц метеорной природы, в то время как частицы колец Сатурна — ледяные.

Из-за препятствий, создаваемых атмосферой и магнитным полем планеты, частицы колец вряд ли остаются в них долго.

Вероятность того, что наблюдаемые в настоящее время кольца — остатки некогда более внушительной системы, крайне невелика. Слишком много времени прошло с тех пор, как возникла планета. Это значит, что кольца должны непрерывно пополняться материалом.

Небольшие спутник Метис и Адрастея, чьи орбиты лежат в пределах колец, — очевидные источники таких пополнений.

Юпитер — третья планета, у которой открыли кольца.

Юпитер и его 79 спутников

Юпитер имеет самую большую в Солнечной системе «семью» из 79 спутников.

История исследований Юпитера

Юпитер виден с Земли невооруженным глазом и потому планета-газовый гигант была известна с глубокой древности.

В 1610-м году, итальянский астроном Галилео Галилей обнаружил четыре самых больших спутника планеты: Ио, Европу, Ганимед, и Каллисто, известные также как Галилеевы спутники. Это было одно из самых ранних астрономических открытий, сделанных с телескопом. Оно сыграло свою роль, добавив уверенности сторонникам гелиоцентрической системы мира.

В течение последующих лет, с улучшением телескопов, становились известными и размер планеты, и существование Большого Красного Пятна, которое представлялось, по началу, островом в гигантском море на поверхности Юпитера.

С приходом радиоастрономии в науку, в 1955-м году, мы обнаружили, что Юпитер — источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность в недрах космического гиганта. Излучение Юпитера фиксируется во всех длинах волн.

В марте 1972-го года была запущена автоматическая космическая станция «Пионер-10», для наблюдения пояса астероидов и Юпитера. Долетев до Юпитера в декабре 1973-го года, «Пионер 10» обнаружил интенсивное излучение, исходящее от Юпитера, огромное магнитное поле, предполагающее наличие проводящей ток жидкости в недрах планеты.

Годом позже, в 1973 г. однотипный космический аппарат «Пионер-11», пролетал мимо Юпитера по пути к Сатурну и передал даже более подробные изображения гигантской планеты. Изучая данные, полученные этим аппаратом, ученые впервые заподозрили наличие у Юпитера колец.

В августе и сентябре 1977-го года, были запущенны «Вояждер-1» и «Вояждер-2» для изучения внешней части Солнечной системы.

Оба «Вояждера» побывали возле Юпитера в 1979-м году, подарив нам поразительные, красивые изображения царя планет, обнаружив тысячи деталей, до тех пор неизвестные. «Вояджеры» поведали нам, что процессы в атмосфере Юпитера — несоизмеримо более грандиозные подобия тех же явлений земной атмосферы. «Вояджеры» подтвердили догадки о кольцах планеты.

Запущенный в октябре 1989-го года с основной задачей изучения Юпитера, космический аппарат «Галилео» вернулся к Земле 8 декабря 1990-го года для совершения обычного гравитационного маневра. После он направился к астероиду Гаспра, потом повстречался с другим астероидом — Идой, откуда уже попал в систему Юпитера.

«Галилео» был нацелен на самые разнообразные исследования как самой планеты, так и ее спутников. В 1995-м году от аппарата отделился специальный зонд, предназначенный для изучения атмосферы Юпитера. Спускаемый аппарат впервые изучил атмосферу газовой планеты изнутри. Множество снимков с высоким разрешением и данные других измерений позволили подробно изучить динамику атмосферных процессов Юпитера, а также сделать новые открытия, касающиеся его спутников.

Миссия «Галилео»  закончилась в 2003 году.

В 2000 году мимо Юпитера пролетел космический зонд «Кассини». Он сделал ряд фотографий планеты с рекордным разрешением и получил новые данные о плазменном торе Ио. По снимкам «Кассини» были составлены самые подробные на сегодняшний день цветные «карты» Юпитера, на которых размер самых мелких деталей составляет 120 км. При этом были обнаружены некоторые непонятные явления, как, например, загадочное тёмное пятно в северных приполярных районах Юпитера, видимое только в ультрафиолетовом свете.

Также было обнаружено огромное облако газа вулканического происхождения, протянувшееся от Ио в открытый космос на расстояние порядка 1 а. е. (150 млн км). Также, был поставлен уникальный эксперимент по измерению магнитного поля планеты одновременно с двух точек («Кассини» и «Галилео»).

28 февраля 2007 года по пути к Плутону в окрестностях Юпитера совершил гравитационный манёвр аппарат «Новые горизонты»,которым была поведена съёмка Юпитера и его спутников, а на землю были отправлены 33 гигабайт информации.

Наконец, в августе 2011 года к Юпитеру был запущен космический аппарат «Юнона», который вышел на полярную орбиту Юпитера в июле 2016 года и до сих пор выполняет исследовательскую миссию (до 2021 г.).Орбита не вдоль экватора планеты, а от полюса к полюсу — позволит, как предполагают учёные, лучше изучить природу полярных сияний на Юпитере.

Космическая исследовательская станция «Юнона» на фоне Юпитера

Космическая исследовательская станция «Юнона» на фоне Юпитера

На 2020 год запланировано осуществление силами НАСА и ЕКА межпланетной миссии по изучению галилеевых спутников Europa Jupiter System Mission (EJSM). В её рамках NASA планирует построить аппарат, который предназначен для исследований планеты-гиганта и её спутников Европы и Ио — Jupiter Europa Orbiter.

ЕКА также собирается отправить к Юпитеру другую станцию для исследования его спутников Ганимеда и Каллисто — Jupiter Ganymede Orbiter. Запуск обоих космических роботов спланирован на 2020 год, с достижением Юпитера в 2026 году и работой на три года. Оба аппарата будут запущены в рамках проекта Europa Jupiter System Mission.

Кроме того, в миссии EJSM возможно участие Японии с аппаратом Jupiter Magnetospheric Orbiter (JMO) для исследований магнитосферы Юпитера. Также в рамках миссии EJSM Россия и ЕКА планируют ещё один аппарат (Лаплас — Европа П) для посадки на Европу.

Правда на данный момент (2019 г) все эти проекты из-за дороговизны и постоянных откладываний, находятся в подвешенном состоянии.


Список источников литературы