Юпитер – пятая планета от Солнца. Газовый гигант является самым большим объектом в нашей системе и регулярно получает массу внимания со стороны астрономов. К Юпитеру регулярно летают зонды, собирающие всевозможные сведения о небесном теле. С момента открытия люди уже успели достаточно изучить его и составить полное представление.
Общие сведения о Юпитере
Юпитер является пятой планетой от Солнца и относится к группе газовых гигантов. Свое название объект получил в честь древнеримского бога, который правит небом и остальными божествами.
За время своего существования планета успела обзавестись большим количеством спутников. На данный момент их число составляет 79. Из-за внушительных размеров Юпитер был замечен еще древними людьми: в греции его называли “Звездой Зевса”, а астрономы из Китая подробно описали траекторию движения гиганта на протяжении двенадцати лет.
Между Юпитером находятся Сатурн и Марс. Строение планеты состоит из атмосферы, нескольких слоев и ядра. А магнитное поле небесного тела имеет форму сплющенного диска.
В 1979 году с помощью зонда Вояджер-1 было установлено, что Юпитер имеет кольца, просто разглядеть их можно лишь на близком расстоянии.
Размер
Радиус Юпитера составляет 69 911 км, что делает его самой большой планетой в Солнечной системе. Для сравнения, у второго по габаритам небесного тела – Сатурна данный параметр равен 57 350 км.
Ученые объясняют большой размер Юпитера тем, что это первая планета, которая начала формироваться в близости от Солнца. Она вобрала в себя большую часть вещества и газа, которые находились вокруг светила миллиарды лет назад. Позже солнечный ветер начал рассеивать все вокруг, но Юпитер сумел удержать возле себя определенные объекты.
Благодаря своим размерам Юпитер хорошо заметен на небе. Его поверхность отражает солнечные лучи, из-за чего ночью его можно увидеть в виде белого пятна. Древние цивилизации ошибочно принимали его за звезду из-за яркого свечения.
В состав гиганта входит большое количество веществ, причем многие из них встречаются и на других объектах Солнечной системы. Это еще раз намекает на то, что Юпитер может быть первой планетой. Также на его поверхностях и в недрах происходит множество процессов, которые можно встретить на других небесных телах.
Орбита Юпитера
Планета вращается вокруг Солнца по овальной траектории. Полный оборот вокруг Солнца она совершает почти за 12 земных лет. Среднее расстояние до звезды составляет 778 млн км. Ее скорость движения в пространстве равна 46 800 км/ч, а вектор направления совпадает с большинством планет системы. Лишь Венера и Уран движутся в противоположную сторону.
Физические характеристики Юпитера
Поскольку Юпитер вобрал в себя свойства множества планет, он может похвастаться довольно интересными физическими характеристиками:
- верхний слой облаков планеты имеет давление в одну атмосферу, температура на их поверхности составляет -107 градусов Цельсия; при углублении на 146 км давление увеличивается до 22 атмосфер, а температура возрастает до +156 градусов Цельсия;
- средний диаметр планеты равен 139 822 км, что составляет одиннадцать земных;
- площадь поверхности равна 62,18 млрд кв. км;
- поскольку Юпитер является газовым гигантом, его плотность довольно невысока: 1,33 гр/куб.см;
- из-за высокой силы притяжения ускорение свободного падения равно 24,8 м/с;
- масса планеты равна 1898*E24, что превосходит земную в 318 раз.
По многим параметрам Юпитер является лидером среди планет Солнечной системы.
Состав, поверхность и строение
Юпитер представляет собой смесь из жидких и газообразных веществ. Атмосферный слой гиганта выполнен преимущественно из водорода (92%), остальная часть приходится на гелий (8%). Также незначительную долю веществ над поверхностью составляют фосфин, сера, этан, углерод, неон, сероводород и метан.
Под атмосферой находится слой газообразного водорода, в котором также растворен гелий и другие вещества. При углублении внутрь Юпитера можно наткнуться на следующий слой планеты, состоящий из жидкого водорода с аналогичными примесями. А под ним находится уровень металлического водорода. Фактически, газовый гигант представляет собой слои водорода в разных состояниях с наличием в них других веществ.
В самом центре небесного тела находится ядро, причем ученые до сих пор не могут прийти к окончательному выводу, является ли оно идеально круглым или имеет скалистую форму. Его наличие было доказано в 1997-ом году, когда на Юпитере открыли гравитацию. По предварительной оценке, оно состоит из жидкого металлического водорода и гелия, а его масса может составлять от 4 до 14% от всей планеты.
Также предполагается, что в центре Юпитера температура равна 35 700 градусов Цельсия, а давление – 4 500 ГПа. Для сравнения, считается, что на поверхности температура – 67 градусов Цельсия, а давление – 10 бар. Нужно пояснить, что это лишь теоретические данные, и на деле параметры могут быть совершенно иными. Эти значения получены лишь на основе поверхностных исследований и изучении планеты с большого расстояния, поскольку современные зонды не в состоянии подобраться вплотную к верхнему слою из-за большой радиации.
Атмосфера Юпитера
Газовый гигант обладает атмосферой в 1000 км, в которой давление варьируется от 20 до 220 кПА, что является довольно высоким показателем. Большую часть от веществ, находящихся над поверхностью, составляет водород (90%), второй по преобладанию компонент – гелий (10%). Также малая доля приходится на другие вещества.
Астрономы разделяют атмосферу на следующие слои (от верхнего к нижнему):
- экзосфера;
- термосфера;
- стратосфера;
- тропопауза;
- тропосфера.
Состав уровней практически не меняется, отличаются лишь температура и давление. Причем если первый параметр постепенно увеличивается, то второй снижается. Отдельно можно выделить слой тропосферы, где из-за большой потери тепла появляются полярные сияния.
Из-за изменения температуры, преобладания водорода и высокого давления учеными периодически наблюдаются полярные сияния на обоих полюсах.
Погода на Юпитере
На поверхности Юпитера постоянно гуляют ураганы и шторма, которые могут перемещаться по планете со скоростью до 600 км/ч. Причем их положение и форма могут существенно меняться даже в течение пары часов. Наглядным олицетворением всего буйства, что может твориться на планете, является Красное пятно – гигантская буря, которая отлично заметна в без сильного приближения. По оценкам, она длится уже несколько земных веков.
Большая часть планеты покрыта густыми облаками белого и коричневого цветов. Они представляют собой протяженные полосы с четкими границами и движутся с индивидуальными скоростями. Астрономы называют их тропическими районами. Образование полос появляется из-за хаотичных направлений воздуха, расположенных на разной высоте.
На газовом гиганте имеются участки, где воздушные потоки опускаются вниз. Такие области имеют темно-коричневый цвет и называются поясами. Также из-за особенностей воздуха имеются белые участки, называемые зонами.
Фактически, погода на Юпитере представляет собой бесконечные шторма из непроглядных облаков, которые имеют определенные размер, температуру и давление.
Температура планеты Юпитер
Каждый слой планеты обладает определенной температурой. Также этот параметр может сильно варьироваться и в рамках одного уровня, в зависимости от условий. Причем из-за невозможности детального изучения Юпитера в связи с большой радиацией, иногда ученым остается лишь предполагать, какие термические условия находятся в определенной области.
Считается, что ядро газового гиганта сильно раскалено, и внутри него температура может доходить до 35 700 градусов Цельсия. Вокруг него находится толстый слой жидкого металлического водорода. Астрономы до сих пор не могут хорошо изучить его. Однако имеющихся данных хватает для того, чтобы спрогнозировать возможную температуру на этом уровне. Для перехода металлического водорода из твердого в жидкое состояние требуется большая температура, но из-за высокого давления, которое присутствует на Юпитере, достаточно поддерживать данный параметр в диапазоне от 6 000 до 21 000 градусов Цельсия.
На поверхности гиганта преобладает отрицательная температура, которая может достигать до -170 градусов. Нижние слои атмосферы по температуре не сильно отличаются, и ее средний параметр составляет -145.
На верхних слоях облаков, начиная с высоты в 320 км, термические свойства начинают возрастать. И на границе термосферы и экзосферы (примерно 1000 км) температура уже может достигать 600 градусов Цельсия. Ученые до сих пор не могут объяснить, почему по мере поднятия с поверхности климатические условия в атмосфере Юпитера становятся более жаркими. По всем прогнозам, температура верхних слоев должна снижаться или сохранять такие же показатели, как в тропопаузе.
Спутники Юпитера
Юпитер имеет 79 спутников, что является самым большим показателем среди планет Солнечной системы. Первые из них открыл Галилей в 1610 году с помощью изобретенного им телескопа. Наблюдая планету сквозь линзы, он практически сразу заметил четыре яркие точки, расположенные вблизи от гиганта. Что удивительно, они находились на одной линии, но постепенно двигались вокруг планеты.
Первые четыре спутника прозвали “галилеевскими”, в их состав входят:
- Ио. Ближайшее небесное тело к Юпитеру, имеет диаметр 3 642 км. Из-за высокого содержания серы его поверхность имеет желтый цвет, также на ней находится более 400 активных вулканов, что является рекордным показателем среди всех объектов Солнечной системы.
- Европа. Данный спутник знаменит своей гладкой поверхностью. Небесное тело обладает диаметром в 3 120 км, и на нем практически отсутствуют кратеры. Зато присутствуют трещины и полосы, из-за чего Европа имеет серо-коричневый окрас.
- Ганимед. Является самым крупным спутником в Солнечной системе: его диаметр равен 5 268 км. Поверхность состоит из участков, усеянных кратерами, а также из скалистых областей. Внешне Ганимед серого цвета из-за силикатных пород и ледяных озер. Есть предположение, что подо льдом находится вода в жидком состоянии.
- Каллисто. Диаметр спутника равен 4 820 км, а сам он состоит из льда и горных пород. Поскольку вокруг него отсутствует сильный радиационный фон, люди не исключают в будущем установки станции для изучения Юпитера.
Вслед за четырьмя спутниками, открытыми Галилеем, в их список постепенно начали добавляться новые. Астрономы активно изучали пятую планету и обнаруживали тела, находящиеся под влиянием ее притяжения.
Большое красное пятно
Из-за того, что Юпитер слишком быстро вращается вокруг своей оси, на его поверхности регулярно появляются ураганы, которые легко отличить по индивидуальным цветам облаков. Они представляют собой длинные полосы и прочие участки, которые движутся с большой скоростью.
В 1664-ом году астрономы нашли на поверхности гиганта Большое красное пятно. Оно является штормом больших размеров, который до сих пор никак не прекратится.
Однако длительные наблюдения показали, что начиная с 1930-го года ураган начал постепенно уменьшаться. Причем с каждым годом сжатие пятна происходит все быстрее. Возможно, через несколько десятков лет его будет тяжело различить без сильного увеличения.
Радиация
Из-за большого давления внутри планеты, водород, являющийся основным компонентом, находится в жидком состоянии. Его электроны прекрасно проводят электричество, что в сумме с быстрым вращением гиганта порождает мощнейшее магнитное поле. Оно притягивает заряженные частицы, которые содержатся в солнечных ветрах и спутниках Юпитера. Часть из них порождает полярные сияния на полюсах планеты, а остальные разгоняются до высоких скоростей, создавая радиоактивные пояса. Излучение в них является самым мощным в Солнечной системе.
Кольца Юпитера
Юпитер имеет кольца, правда они не так заметны, как у Сатурна. Они состоят преимущественно из пыли и мелкой крошки, которая удерживается за счет силы притяжения газового гиганта.
Считается, что кольца Юпитера образовались из-за частого столкновения его спутников с астероидами. От удара небольшие объекты улетали в открытый космос и притягивались планетой, а ее стремительная скорость вращения сформировала из них кольца.
Расстояние до Солнца и Земли
Минимальное расстояние до звезды (перигелий) составляет 740,57 млн км, а максимальное (афелий) – 816,52 млн км. К Земле гигант приближается на расстояние в 588 млн км, а отдаляется до 967 млн км. Лучшее время для наблюдения за гигантом случается каждые 13 месяцев. Например, в 2019 году он ближе всего подошел к Земле 10 июня, а в 2020-ом году Юпитер окажется близко 10 июля.
Период вращения по орбите
Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 4 331 день, для этого он движется со скоростью 13 км/с. Орбита гиганта наклонена на 6 градусов относительно экватора Солнца. Причем из-за внушительных размеров планета имеет со светилом центр масс, который находится за пределами звезды.
Поскольку Юпитер обладает небольшим наклоном оси – всего 3,13 градусов, на нем отсутствует смена времен года.
Происхождение названия планеты
Поскольку Юпитер хорошо заметен на небе, еще в древности люди давали ему различные названия. Римляне прозвали гиганта в честь своего бога неба и грома. Даже когда на территории государства было введено христианство, древние мифы так плотно вошли в быт жителей, что их было невозможно искоренить. Такая ситуация получилась и с астрономией. До сих пор многие звезды, планеты и галактики носят имена древних богов, и Юпитер не является исключением.
Возраст планеты
Точно нельзя сказать, когда именно появился Юпитер. Поскольку планета полностью состоит из газов, а любая техника довольно быстро выходит из строя по мере приближения к поверхности, у ученых отсутствует возможность взять образцы почвы и произвести какие-либо анализы.
Считается, что Юпитер появился 4,6 млрд лет назад, когда образовалась Солнечная система. После взрыва сверхновой в пространстве, где сейчас находятся планеты, возникло облако из газа и пыли. Взрывная волна оказала на него сильное давление, из-за которого в определенных местах начали формироваться уплотнения. Постепенно они превратились в планеты.
Как образовался Юпитер
Юпитер образовался из водорода и гелия, которые находились в пространстве на ранних этапах появления Солнечной системы. Мелкие частицы постепенно сталкивались друг с другом и сливались в единое целое, пока не превратились в газового гиганта.
Поскольку планета обладает большими размерами, ученые предполагают, что она появилась раньше объектов земной группы, поскольку ей ничего не мешало поглощать газ в пространстве.
По предварительным оценкам, Юпитер формировался на протяжении нескольких миллионов лет. Газы постепенно собирались в единое целое, образуя круг гигантских размеров.
История изучения
Планета хорошо заметна с Земли, из-за чего о ее существовании знали еще в Вавилоне в VIII веке до н.э. Птолемей во II веке создал геоцентрическую модель и определил, что Юпитер делает оборот вокруг Земли за 4332 дня. Спустя триста лет математик Ариабхата повторил опыты астронома и уточнил период обращения вплоть до часов.
В 1610-ом году Галилей с помощью телескопа рассмотрел газовый гигант и открыл четыре спутника, вращающихся вокруг него. Это натолкнуло ученого на мысль, что не все небесные объекты движутся вокруг Земли. Также благодаря этому была доказана справедливость гелиоцентрической модели, которая утверждает, что планеты движутся вокруг Солнца.
В 1660-х годах к изучению Юпитера приступил астроном Кассини, который использовал улучшенную модель телескопа, позволяющую добиться большего увеличения. Через 30 лет он подробно описал вращение гиганта вокруг своей оси, а также выделил зоны в атмосфере, которые вращаются с разными скоростями.
Генрих Швабе в 1831-ом году первым обнаружил Большое красное пятно. Ученый дал урагану подробное описание, однако ему не хватило данных, чтобы точно объяснить причину образования этого явления.
В 1892-ом году был открыт пятый спутник Юпитера – Альматея. Ее в телескоп разглядел Э. Бернард. В 1955-ом за счет радиоволн и их взаимодействия с объектами в пространстве была определена точная скорость вращения газового гиганта.
Начиная со второй половины XIX века и по сей день ведется непрерывное наблюдение за Юпитером. Астрономы собирают сведения об объекте и пытаются составить полное представление о нем. Но технологиям еще предстоит сделать большой шаг вперед, прежде чем зонды смогут подобраться вплотную к поверхности Юпитера.
