Юпітер - п'ята і найбільша планета Сонячної системи

Юпітер - п'ята і найбільшавелика планета Сонячної системи.

Юпітер, п'ята і найбільшавелика планета Сонячної системи, більш ніж в два рази важче, ніж всі іншіпланети разом узяті і майже в 318 разів важча за Землю. Володіючи"Сонячним" хімічним складом, найбільша планета Сонячноїсистеми має масу в 70 - 80 разів менше тієї, при якій небесне тіло можестати зіркою. Тим не менш, в надрах Юпітера відбуваються процеси з доситьпотужною енергетикою: теплове випромінювання планети, еквівалентне 4х10 17 Вт, приблизно в два рази перевищує енергію, одержувану цією планетою від Сонця.

Атмосфера Юпітераводнево-гелієва (за обсягом співвідношення цих газів складають 89% водню і11% гелію). Вся видима поверхня Юпітера - це щільні хмари, розташованіна висоті близько 1000 км над "поверхнею", де газоподібнийстан змінюється на рідкий і утворюють численні верстви жовто-коричневих,червоних і голубуватих відтінків. Інфрачервоний радіометр показав, що температуразовнішнього хмарного покриву складає -133 В° С. Конвективні потоки, що виносятьвнутрішнє тепло до поверхні, зовні виявляються у вигляді світлих зон і темнихпоясів. В області світлих зон відзначається підвищений тиск, відповідневисхідним потокам. Хмари, що утворюють зони, розташовуються на більш високомурівні (приблизно 20 км.), а їх світла забарвлення пояснюється підвищеноюконцентрацією яскраво-білих кристалів аміаку. Розташовуються нижче темні хмарипоясів складаються в основному з червоно-коричневих кристалів гідросульфіду амоніюі мають більш високу температуру. Ці структури представляють областінизхідних потоків. Зони і пояси мають різну швидкість руху в напрямкуобертання Юпітера. Період обертання коливається від 9 час.49 хв на широті 23градуса до 9 час.56 хв. на широті 18 градусів пн.ш. Це призводить доіснуванню стійких зональних течій або вітрів, постійно дуютьпаралельні екватору в одному напрямку. Швидкості в цій глобальній системідосягають від 50 до 150 м/с На кордонах поясів і зон спостерігається сильнатурбулентність, яка приводять до утворення численних вихровихструктур. Найбільш відомим таким утворенням є Велика червона пляма,спостерігається на поверхні Юпітера протягом останніх 300 років.

Велика Червона Пляма -це овальне утворення, що змінюються розмірів, розташоване в південнійтропічній зоні. В даний час воно має розміри 15х30 тис. км, а сто роківтому спостерігачі відзначали в 2 рази більші розміри. Іноді воно буває не дужечітко видимим. Велика Червона Пляма - це довгоживучий вільний вихор(Антициклон) в атмосфері Юпітера, що здійснює повний оборот за 6 земних діб іхарактеризується, як і світлі зони, висхідними течіями в атмосфері.Хмари в ньому розташовані вище, а температура їх нижче, ніж у сусідніх областяхпоясів.

Космічний апарат"Вояджер 1" в березні 1979 р вперше сфотографував систему слабкихкілець, шириною близько 1000 км і товщиною не більше 30 км, обертаються навколоЮпітера на відстані 57000 км від хмарного покриву планети. На відміну від кілецьСатурна, кільця Юпітера темні (альбедо (відбивна здатність) - 0,05). і,ймовірно, складаються з дуже невеликих твердих частинок метеорної природи. Частинкикілець Юпітера, швидше за все, не залишаються в них довго (через перешкоди,створюваних атмосферою і магнітним полем). Отже, раз кільця постійні,то вони повинні безупинно поповнюватися. Невеликі супутник Метис і Адрастея, чиїорбіти лежать у межах кілець, - очевидні джерела таких поповнень. Із Землікільця Юпітера можуть бути помічені при спостереженні тільки в ІЧ-діапазоні.

Юпітер має величезнемагнітне поле, що складається з двох компонетних полів : дипольного (якполе Землі), яке простягається до 1,5 млн км. від Юпітера, і недіпольного,займає іншу частину магнітосфери. Напруженість магнітного поля уповерхні планети 10-15 ерстед, тобто в 20 разів більше, ніж на Землі.Магнітосфера Юпітера простирається на 650 млн. км (за орбіту Сатурна!). Але внапрямку Сонця воно майже в 40 разів менше. Навіть на такій відстані від себеСонце показує, хто в домі господар. Магнітне поле захоплює зарядженічастки, що летять від Сонця (цей потік називають сонячним вітром), утворюючи навідстані 177000 км від планети радіаційний пояс, приблизно в 10 разівмогутніше земного, розташований між кільцем Юпітера і самими верхнімиатмосферними шарами.

магнітометричнихвимірювання показали істотні зміни магнітного поля Юпітера поблизуЄвропи і Каллісто, яке не може бути пояснено існуванням у цих супутниківвнутрішнього ядра з феромагнітної речовини, оскільки в такому випадкумагнітне поле, спадаючи назад пропорційно кубу відстані, було б ввісім разів менше спостережуваного. Одне з можливих пояснень - збудження воболонках планет вихрових електричних струмів, магнітне поле яких спотворюєполе планети-гіганта. Ці струми можуть поширюватися в провідної рідини,наприклад у воді океану, з солоністю (37.5 ‰), близької до солоності океанівЗемлі, що лежить під поверхнею небесного тіла; його існування на Європівже майже доведено. Вже в шарі води товщиною трохи більше 10 км створювалисяб вихрові струми, що забезпечують спостережувані варіації.

Магнітосфера Юпітераутримує навколишнє плазму у вузькому шарі, полутолщіна якого близько двохрадіусів планети поблизу екватора еквівалентного магнітного диполя. Плазмаобертається разом з Юпітером, періодично накриваючи його супутники. У системахвідліку, пов'язаних із супутниками, магнітне поле пульсує з амплітудами 220нТл (Європа) і 40 нТл (Каллісто), наводячи вихрові струми в провідних шарахсупутників. Ці струми генерують вихрові магнітні поля також дипольноїконфігурації, які накладаються на власні поля цих супутників. Періодизміни магнітних полів складають 11.1 і 10.1 ч для Європи і Каллістовідповідно.

Якщо наявність океану наЄвропі можна вважати досить правдоподібним, то для Каллісто більш імовірнозворотне. Хоча потужність аккреційному і радіогенних джерел тепла на супутникублизька до необхідної для виникнення рідкої фази, гравітаційні вимірювання зборти "Галілео" показали, що цей супутник складається тільки з металевоюоболонки і льоду.

Існування води підзовнішньому шарі Каллісто можливо, однак для стабілізації рідкої фази необхіднонаявність або припливів, які, за даними "Галілео", відсутні, аборозчиненої у воді солі. Більш ймовірно існування внутрішнього водногоокеану у Ганімеда, що має диференційовану структуру. Однак його сильневнутрішнє магнітне поле маскує всі наведені поля.

Крімтеплового та радіовипромінювання на хвилі 3 см, що відповідає температурі 145К,Юпітер є джерелом радіовсплесков (різких посилень потужності випромінювання)на хвилях завдовжки від 4 до 85 м., тривалістю від часток секунди до хвилин інавіть годин. Однак тривале обурення-це не окремі сплески, а серіїсплесків-своєрідні шумові бурі або грози. Відповідно до сучасних гіпотез,ці сплески пояснюються плазмовими коливаннями в іоносфері планети.

Космічні апарати вжебагато разів передавали інформацію про те, що верхні шари атмосфери Юпітеравипускають рентгенівські промені. Однак точно встановити місце розташування їхджерела вдалося лише завдяки навколоземним телескопам. Дослідивши гігантськупланету за допомогою обладнання космічної обсерваторії Чандра, вченівстановили, що випромінювання виникає на полюсах Юпітера, причому найбільшінтенсивно воно в районі північного полюса. Х-промені викидаються з верхньої частиниатмосфери планети раз в 45 хвилин - тобто приблизно з такою ж періодичністю,як і юпітеріанських радіохвилі, раніше зафіксовані апаратом Galileo. Ранішев районі цих плям спостерігалося також яскраве інфрачервоне і ультрафіолетовевипромінювання. Була висунута теорія про те, що рентгенівські промені випускають іоникисню і сірки, які вилітають з супутника Юпітера Іо і збуджуються призіткненні з атомами водню й гелію в атмосфері Юпітера.

Зараз у верхніх шарахатмосфери Юпітера над приполярних областях, виявлені пульсуючі гарячіплями Телескоп Chandra точно визначив положення плям і з'ясува...лося, щовищезгадана теорія не працює, так як іони, вилетівши з Іо, не можутьдосягти високих широт Юпітера, а саме там і спостерігається рентгенівськевипромінювання. Згідно з розрахунками, виходить, що джерело цих іонів знаходиться навідстані як мінімум 30 радіусів Юпітера, але там, як показують виміри,проведені апаратурою зонда Cassini, немає достатньої кількості іонівкисню і сірки. Можливо, магнітне поле Юпітера захоплює іони зсонячного вітру, прискорює їх і направляє до магнітного полюса. Причому ці іониможуть рухатися в магнітному полі Юпітера від одного полюса до іншого, і цимможуть пояснюватися пульсації рентгенівських плям.

Внутрішня будоваЮпітера можна представити у вигляді оболонок із щільністю, зростаючої понапрямку до центру планети. На дні ущільнюється вглиб атмосфери завтовшки1500 км знаходиться шар газо-рідкого водню завтовшки близько 7000 км. На рівні0,88 радіуса планети, де тиск становить 0,69 Мбар, а температура - 6200 В°С, водень переходить в жідкомолекулярное стан і ще через 8000 км в рідкеметалеве стан. Поряд з воднем і гелієм до складу шарів входитьневелику кількість важких елементів. Внутрішнє ядро ​​діаметром 25000 км -металлосілікатное, що включає воду, аміак і метан, оточене гелієм.Температура в центрі складає 23000 градусів, а тиск 50 Мбар.

Навколо Юпітера, за данимина травень 2002-го року звертаються 39 супутників, звернених до нього, через діїприливних сил завжди однією стороною. Їх можна розділити на дві групивнутрішню, що включають по 8 супутників, і зовнішню. Супутники внутрішньої групизвертаються майже по кругових орбітах, практично збігається з площиноюекватора планети. Чотири найближчих до планети супутника Адрастея, Метіда,Амальтея і Теба діаметром від 40 до 270 км знаходяться в межах 1-3 радіусівЮпітера і різко відрізняються за розмірами від наступних за ними 4 супутників,розташованих на відстані від 6 до 26 радіусів Юпітера і мають розміри,близькі до Місяця. Вони були відкриті на самому початку сімнадцятого століття майжеодночасно Симоном Марием і Галілеєм, але прийнято їх називати галілеєвихсупутниками Юпітера, хоча перші таблиці руху цих супутників Іо, Європи,Ганімеда і Каллісто склав Марій.

Зовнішня група складається змаленьких діаметром від 10 до 180 км супутників, що рухаються по витягнутих і сильнонахиленим до екватора Юпітера орбітам, причому чотири більш близьких до Юпітерасупутника Леда, Гімалія, Лиситея, Елара рухаються по своїх орбітах в ту жсторону, що і Юпітер, а чотири самих зовнішніх супутника Ананке, Карме, Пасіфе іСинопі рухаються у зворотному напрямку.

Ще по 11 супутників буловідкрито групою астрономів з Астрономічного інституту Гавайськогоуніверситету в кінці 2000-го (діаметром 4-12 км - S/2000 J1 до S/2000 J11) і2001-го років (діаметром від 2 до 4 км. S/2001 J1 до S/2001 J11). Оцінкирозмірів отримані в припущенні, що їх альбедо (відбивна здатністьповерхні) становить 4%. Блиск супутників складає від 22 до 23 m . Всівони звертаються по помітно витягнутих еліптичних орбітах з ексцентриситетом від0,16 до 0,48, Напрямок орбітального руху всіх нових супутників зворотне(Тобто вони звертаються в напрямку, протилежному руху планет навколоСонця і великих супутників навколо Юпітера). Орбіти сильно нахилені до площиниекліптики - від 15 до 38 градусів. Періоди обертання складають від 534 до 753доби, великі півосі орбіт - від 19 до 24 млн км.

Вважається, що супутники ззворотним напрямком руху не могли утворитися в ході конденсації планет,і, по всій видимості, були захоплені Юпітером на ранніх етапах його еволюції.Однак Юпітеру, як і інших планет досить складно захопити астероїд,пролітаючий повз по геліоцентричної орбіті. Для цього необхідно, щоб учас зближення астероїд якимось чином втратив частину своєї енергії. Якимчином астероїд може втратити частину енергії на сьогодні не ясно. В данийчас таких механізмів просто не існує.

Автори відкриття допускаютьможливість, що на ранніх стадіях еволюції молодий Юпітер мав величезнуатмосферою, яка простягалася далеко за межі нинішнього хмарного шару.Тертя при русі крізь таку атмосферу могло б стати причиною захопленняастероїдів. Однак для того, щоб захоплені астероїди, продовжуючи втрачатишвидкість, не впали на планету протяжна атмосфера повинна існувати лише вПротягом досить короткого часу. Хоча подібне пояснення виглядає ненадто переконливо, іншого поки немає.