Главная Фотогалерея Рефераты Новости Видеогалерея Статьи  
 
 
Содержание
 
   

Планета Юпітер

Планета Юпітер фотоЙого величність планета Юпітер - найбільша, найпотужніша і впливова планета Сонячної системи. Це солідний цар планет, створив з навколишніх його супутників свою власну юпітеріанскую систему на зразок Сонячної системи. Це - величезний газова куля, що складається в основному з водню і гелію, що робить планету Юпітер схожою на Сонце і зірки нашої Галактики. Щільність планети Юпітер дорівнює щільності Сонця. Деякі астрономи навіть підозрювали, що Юпітер це протозвезда зразок червоного карлика. Подібність із зірками виражається також в радіовипромінюванні і потужності магнітного поля. Характерною особливістю планети Юпітера є і те, що він сам виділяє величезну кількість енергії, значно більше, ніж отримує від Сонця. Величезна планета відрізняється сильними вітрами, бурями, ураганами і грозами. З землі планету Юпітер видно як один з найяскравіших космічних об'єктів після Сонця, Місяця і Венери, особливо в фазі протистояння.

Юпітер по порядку п'ята планета від Сонця і відкриває собою ряд газових гігантів і зовнішніх планет. Він знаходиться між поясом астероїдів і планетою Сатурн на відстані 778,57 млн. км. по великій осі від Сонця. Фізичні характеристики цієї масивної планети вражають. Його маса в 2,47 рази більше ніж маса всіх планет Сонячної системи разом узятих. Один тільки екваторіальний радіус рівний 71492 км. У 11,2 рази більше Земного радіусу. В даний час астрологи порівнюють знайдені екзопланети з розмірами Юпітера, що призвело до використання його маси (Мj) і радіусу (Rj) як зручної одиниці виміру екзопланет. Юпітер став еталоном екзопланет.

Слід додати що найпотужніша планета має і найпотужніше магнітне поле, найпотужніше радіаційне випромінювання, найпотужніше полярне сяйво, найпотужнішу атмосферу і найпотужнішу гравітаційну силу в порівнянні з іншими планетами Сонячної системи.

Планета Юпітер, її орбіта і обертання.

Планета Юпітер обертається навколо Сонця на відстані близько 5,2 а.о. (в афелії 816,52.млн.км. або 5,4 а.е., і в перигеї 740,57 млн.км або 4,9 а.о.), ексцентриситет орбіти дорівнює 0,0488. Свій шлях навколо Сонця вона проходить за 11,86 років з середньою орбітальною швидкістю 13,07 км в секунду. Навколо своєї власної осі Юпітер обертається найшвидше серед планет Сонячної системи, один оборот він здійснює в середньому всього за 9 год. 50 хв 30 сек. Так як Юпітер не тверде, а газоподібне тіло, швидкість руху на екваторі відрізняється від швидкості на широтах ближче до полюсів. Через таку велику швидкість обертання полярний радіус дорівнюється 66 854 км., і значно менше екваторіального рівного 71492 км., полярне стиснення складає 0,06487. Площина екватора дуже близька до площини орбіти (нахил щодо сонячного екватора дорівнює 6 градусів), тому зміни пір року, як у нас на Землі, практично немає.

Атмосфера планети Юпітер

Атмосфера планети Юпітер графікСама величезна в Сонячній системі планета має і саму величезну атмосферу. Юпітер можна сказати майже суцільна атмосфера, яка невідомо на яких глибинах через величезний атмосферний тиск плавно переходить в рідкий стан, а потім в металевий стан. Твердої поверхні немає. Підігріті зверху Сонцем, а із середини своїм теплом, від гравітаційного стиснення, атмосферні утворення постійно пересуваються, конденсують і вирують утворюючи величезні ураганні вітри, вихори і бурі з потужними блискавками і випадають в осад хімічними елементами. Хімічний склад атмосфери визначає хімічний склад всієї планети і вперше був визначений за допомогою космічного апарату «Галілео». Основними базовими елементами є молекулярний водень приблизно 88% і гелій 11%. Інші елементи знаходяться в порівняно невеликих кількостях: аміак, метан, етан, ацетилен, фосфор, сірка, можливо водяні пари і незначна кількість інших елементів, які все в сумі не перевищують 1%. Як вже говорилося вище в атмосфері Юпітера постійно присутні вітри величезної сили іноді до 650 км в секунду. Із Землі вже в невеликі телескопи видно, що верхні видимі шари розподілені смугами паралельно екватору. Цей рух верхніх хмар атмосфери має різний колір і різний рівень глибини. Вчені поділили малюнок верхнього шару атмосфери планети на смуги і зони. Смуги це темніші ділянки, а зони значно світліше і холодніше. Така відмінність забарвлення відбувається через різну прозорость хмар, наявності аміачного льоду в них або інших хімічних елементів і різного рівня хмар, які гонять сильні вітри. На Юпітері утворення вітрів складніше ніж на Землі, так як тут для їх утворення додається ще й генерування тепла самим Юпітером і величезна швидкість обертання планети навколо своєї осі. На поверхневому шарі хмар присутній паралельний «стрічковий» характер вітру. Він в поясах і зонах дме в протилежних напрямках, а на кордонах між ними виникають зональні потоки зі швидкостями до 100 м / сек, часто у вигляді білих завитків, і називаються вони струменями.

Вся територія диска Юпітера в залежності від темних поясів і світлих зон умовно розділена на регіони зі своїм позначенням. Наприклад ЕZ - це найширша екваторіальна зона. Вона найстійкіша, але все-таки зрідка змінюється і іноді всередині неї виділяється екваторіальна смуга ЕВ. Хмари і порівняно невеликі утворення рухаються щодо інших широт зі швидкістю приблизно до 400 км / год паралельно екватору. На південь і північ від екваторіальної зони відповідно розташовуються південний і північний тропічні регіони. Південний тропічний регіон включає в себе південний екваторіальний пояс (SEB) і південну тропічну зону (STropZ). Варто підкреслити, що цей регіон найбільш активний на планеті. Тут знаходиться Велика червона пляма, що представляє собою найбільший вихор планет Сонячної системи. Він піднімає атмосферу з надр планети з різними хімічними сполуками (напевно з фосфору або сірки), офарблює його в яскравий соковитий червоний колір. Південніше знаходиться овал Білої плями трохи меншого розміру. Ці утворення дуже стійкі і зберігаються століттями з незначними змінами. Далі йде Південний помірний пояс з утворення невеликих червонуватих овалів які об'єднуються, а за ним мінлива південна зона з білими овалами які з'являються і зникають. На північ від екватора знаходяться північні регіони. Починаючи від екваторіального регіону на північ майже в такому самому порядку як і на південь поперемінно розташовуються зони і пояси.

Якщо розглядати глибинні шари атмосфери Юпітера, то всю атмосферу можна умовно розділити на найнижчий тропосферу, потім стратосфера, термосфера і самий верхній екзосфера. Мезосфера у Юпітера просто відсутня. Оскільки найнижчий рівень межі тропосфери визначити практично неможливо, то умовно рівень з тиском в 10 бар і температурою 340 К вважається її основою. Тиск в 1 бар вибрано нульовою точкою поверхні Юпітера. Структура хмар тропосфери дуже складна. На самому верху хмари з аміачних крупинок льоду, який поступово опускається вниз, тане, конденсується і повторює свій цикл кругообігу. Але крім аміаку присутні і інші компоненти, як наприклад сульфід амонію, метан. Водяні хмари якщо вони там є, то формують самий щільний шар. Хмари мають товщину до 50 км, білі з аміаку і темніші це ті які піднялися з глибоких шарів. Нижче під хмарами знаходиться водень і гелій. З глибиною поступово підвищуються температура і тиск. Кордон між тропосферою і стратосферою називається тропопаузою. Це приблизно вище хмар на 50 км з температурою 110 К і тиском 0.1 бар.

Стратосфера Юпітера - шар атмосфери, де немає хмар, може бути тільки туман, особливо внизу. Тут міститься велика кількість важкого вуглеводню або гідразину. Під впливом сонячної радіації на молекули вуглеводню, відбувається виділення теплоти до 200 К і з висотою шару температура збільшується, тиск знижується. Стратосфера вище термосфери приблизно на 300 км і доходить до 1000 км.

Термосфера Юпітера характеризується подальшим зниженням тиску з 1 мікробар - 1 нанобара і сильним підвищенням температури приблизно 800-1000 К. Чому відбувається такий високий стрибок температури, вчені 100% поки пояснити це не можуть, цілком можливо що із-за впливу Сонця, магнітного поля самої планети і спрямованих вгору гравітаційних хвиль. Приблизно на рівні тиску 1 мікробар термосфера починає світитися. Тут властиві такі явища як полярне сяйво і рентгенівські випромінювання. Щільність електронів сильно збільшується і формується іоносфера. Північний полярний полюс відрізняється найпотужнішим і яскравим сяйвом, що складається з декількох циліндричних кіл і яскравих плям всередині. Полярне сяйво Юпітера це не епізодичне явище як на Землі, а постійне явище. У термосфері виявлений трьохатомний іон, що викликає сильну емісію на довгих хвилях в інфрачервоній зоні спектра. Н3 + грає роль охолоджувача для термосфери.

Самий зовнішній шар атмосфери Юпітера - екзосфера. Цей шар розташований на кордоні з космічним вакуумом де атмосфера плавно розсіюється і зливається з безмежним космосом.

планета Юпітер велика червона плямаХарактерною особливістю видимого шару атмосфери є наявність в південній півкулі унікального Великої червоної плями (ВЧП), яка спостерігається вже майже 400 років з невеликими змінами в розмірах. Вона була відкрита ще в 1664 році і зараз має розміри величезного овалу 30 на 15 тисяч кілометрів. Це пляма представляє собою величезний ураганний вихор який обертається зі швидкістю 360 км/год , що піднімає з внутрішньої частини планети її глибинні шари атмосфери. Велика червона пляма завжди обертається проти годинникової стрілки і робить свій повний оборот обертання за шість днів.

Нещодавно за допомогою літаючої реактивної обсерваторії SOFI і її камери Faint Object infra Red, відомої як FORCAST, в ході вивчення газової циркуляції Юпітера, були отримані дані ряду цікавих особливостей. Так, холодну Червонe плямe в південному регіоні підтверджує висхідний газовий потік і сильно охолоджує атмосферу. Всі близькі до екватора пояса планети демонструють, що центральна лінія екватора в атмосфері Юпітера досить холодна, а от ближче до півночі й до півдня від неї розташовуються теплі пояса з тих, що сходять в глибину потоками газів. На північній приполярній території відзначено значне нагрівання атмосфери полярними сяйвами. Це говорить, що є присутнім етан і метан в стратосфері Юпітера.

В кінці 2016 року, отримавши дані космічного апарату Юнона, вчені відзначили сильно виділену дуже шарувату структуру глибинних внутрішніх шарів атмосфери Юпітера і порівняли її з цибулиною, де чітко відділений кожен шар. Вони підкреслили відмінність шарів за багатьма параметрами і кольором. І найголовніше - це те, що не дивлячись на присутність довгострокових атмосферних утворень, сувора атмосфера Юпітера в різному ступені постійно змінюється.

Кільця планети Юпітер

ескіз кілець планети ЮпітерКільця планети Юпітер вперше були відкриті тільки в 1979 році зондом «Вояджер». Із Землі їх можна побачити тільки в інфрачервоному діапазоні. Кільця набагато менше, слабкіше і темніше кілець Сатурна і розташовані перпендикулярно екватору на висоті близько 55 000 км за атмосферою. Передбачається що кільця утворилися з супутників і продовжують поповняться їх пилом і дрібними фракціями. Лід в кільцях Юпітера повністю відсутній. Найближче до Юпітера розташовано Гало кільце синюватого кольору. Воно складається з пилу і його товщина збільшується з наближенням до Юпітера. Товщина Гало кільця найбільша з усіх кілець і дорівнює 12500 км.

Наступним по порядку йде тонке і вузьке Головне кільце. Зате це кільце найяскравіше з червонуватим відтінком і складається не тільки з пилу, є більш великі фрагменти. Зовнішній край кільця обмежується супутником Андростея.

Далі йдуть два павутинних кільця з назвами супутників, поблизу яких вони знаходяться: спочатку кільце Амальтеї і потім кільце Фіви. Структура і яскравість цих кілець найслабша. Товщина цих кілець, особливо Амальтеї, найменша, за що вони і названі павутинними.

Супутники планети Юпітер

Планета Юпітер має свою, найбільшу систему супутників. На сьогоднішній день їх 67. У 1610 році Галілео Галілеєм за допомогою телескопа були відкриті чотири найбільших супутника: Ганімед, Європа, Іо, і Каллісто. Цю групу супутників так і називають галилеевой. Завдяки розвитку телескопобудування до 1970 року знайшли ще 13 супутників, а з телескопами нового покоління справа пішла ще швидше, з'явилася можливість визначати супутники діаметром навіть по 2-4 км. Планета гігант в своєму сімействі має і найбільші і цікаві супутники, наприклад Ганімед. Цей супутник більше навіть ніж планета Меркурій і один з найбільших супутників в Сонячній системі. Правда, щільність у нього всього в два рази більше щільності води. Вік його визначено приблизно 4 млрд. років і у нього велика кількість кратерів. Ганімед навіть має своє власне магнітне поле і красиву блакитну ауру. За допомогою космічного телескопа «Хаббл» було виявлено озон.

Супутники планети Юпітер схемаДругий за розміром супутник Галілея - оранжево-коричневий супутник Європа. Він являє собою майже гладку крижану поверхню з великою кількістю тріщин і борозен. Передбачається, що під поверхнею знаходиться величезний океан води, що підігрівається зсередини.

Супутник Юпітера Іо найближче розташований до своєї планети і характерний самою колосальною вулканічною діяльністю. Близькість супутника до Юпітера викликає вплив приливних сил з одного боку Іо, а з іншого боку йде зростання приливних сил з-за Ганімеда і Європи. Супутник як би роздирається з двох сторін, що призводить до сильного внутрішнього розігріву і вулканічної діяльності. Величезна кількість сірчистого газу і сірки фонтаном з шаленою швидкістю до 1 км/сек викидається на висоту до 300 км. На супутнику одночасно діє відразу по кілька вулканів.

Замикає четвірку галілеєвих супутників Каллісто. Він найдалі знаходиться від Юпітера і схожий на Ганімед і Європу. Приблизний вік його 4 мільярди років. Вважається що у нього немає ядра. У Калісто найнижче альбедо (відбивна здатність), що говорить про темну поверхню.

Всі Галілеєві супутники звернені до Юпітера однією стороною. Цікаво, що періоди обертання супутників навколо своїх орбіт знаходяться в резонансному співвідношенні 1:2:4:8.

Наступна виділена група супутників Юпітера це внутрішні супутники: Метида, Адрастея, Амальтея і Теба. Ці супутники ближче всіх розташовані до планети, мають найменші радіуси орбіт і найменший період обертання навколо Юпітера менше доби.

До групи маленьких супутників відносяться: Леда, Гімалія, Лиситея і Елара. Кругові орбіти цих супутників знаходяться на відстані 11000-12000 тисяч км. від Юпітера під кутом 25-29 градусів і рухаються вони в ту ж сторону що і їх планета.

До зовнішніх супутників відносяться: Ананке, Карме, Пасіфе, Синопі і інші нововідкриті в основному дрібні супутники з ретроградним рухом. Всі ці супутники знаходяться далеко від планети на відстані більше 21 мільйона км. і рухаються по сильно витягнутим еліпсоїдним орбітам. Розміри цих супутників варіюють в діапазоні 10-18 км, а по масі кожен з них дорівнює приблизно від 3,8 до 9,5 тонн.

Магнітне поле і магнітна мантія планети Юпітер

Магнітосфера Юпітера схемаП'ята планета сонячної системи має найпотужніше магнітне поле серед планет, воно як мінімум в 20 разів перевищує енергію магнітного поля нашої Землі. Вперше про магнітне поле Юпітера заговорили в 1955 році, коли відкрили декаметрове радіовипромінювання. Потім в 1959 році було виявлено магнітно-гальмівне синхронне випромінювання релятивістськими електронами і це дало можливість визначити магнітний момент і його нахил. Коли «Піонер 10» вперше підлетів до Юпітера, отримані ним дані підтвердили припущення про наявність сильного магнітного поля, але рівень радіації виявився в 10 разів сильніше, ніж передбачалося. Потім в 1973 році розрахували магнітний момент який дорівнює зараз 1,56 × 10²⁰Тл · м³ і нахил осі магнітного поля в 10,2 ± 0,6 градусів.

Магнітне поле Юпітера формується в основному в центрі планети в передбачуваному зовнішньому ядрі, де розплавлений металевий водень під великим тиском і високою температурою є ідеальним надпровідником електричних струмів. До того ж Юпітер сам швидко обертається, що допомагає генерувати сильне магнітне поле. Найближчий супутник Іо при виверженні вулканів викидає тонни оксиду сірки утворюючи газовий тор, який під дією магнітного поля планети Юпітер, і сам обертається як планета. Цей тор поповнює магнітне поле плазмою, яка розтягуючись утворює диск. Також великою складовою магнітного поля Юпітера, як і на нашій планеті Земля, є сонячний вітер. Наявність всіх цих даних в сумі і створюють найпотужніше з усіх планет магнітне поле Юпітера, з величиною від 4,2 Гс на екваторі і до 14 Гс на полюсах.

Як у більшості планет з магнітним полем, навколо Юпітера є магнітосфера. Тільки тут вона колосальних розмірів, 7 млн. ​​км. в одну сторону і до краю орбіти Сатурна в іншу. Магнітосфера Юпітера - це величезне просторове поле навколо планети своєрідної форми у вигляді двох пелюсток з віссю, що проходить через центр планети і утворене генерованим внутрішнім магнітним полем, супутником Іо і сонячним вітром. Саме через взаємодію з сонячним вітром з одного боку магнітосфера має округлу форму, а з іншого нічного боку перетворюється в довгий хвіст, що тягнеться за Юпітером на величезну відстань. Межі магнітосфери вимальовуються в результаті сильного зіткнення сонячного вітру який летить зі швидкістю приблизно мільйон миль за годину, з магнітним полем планети. Магнітне поле відхиляє іонізовані частинки сонячного вітру які виходять з сонячної поверхні, не дає їм проникнути на поверхню Юпітера і утворює порожнину, наповнену намагніченою юпитерианською плазмою. Внутрішня порожнина магнітосфери має складну будову. Сама верхня межа називається магнітопауза і відстань до неї коливається в межах 45 Rj - 100 Rj і залежить від сонячної активності. Перед магнітопаузою утворюється Головна ударна хвиля, це висока хвиля обурення сонячного вітру. Простір між головною ударною хвилею і магнітопауза - це магнітослой. Дуже цікаве утворення в магнітосфері представляє хвостове утворення, всередині якого знаходиться канал сонячної плазми яка прорвалася. Тут вона розігрівається і утворює радіаційні пояси. Особливо красиво магнітосфера Юпітера виглядає над полюсами у вигляді полярних сяйв. Тут вони набагато могутніші, яскравіші і займають велику площу. Полярні сяйва Юпітера на відміну від земних виблискують і світяться постійно.

Про силу і велич магнітосфери Юпітера говорить те, що товщина її варіює від 1 до 3 мільйонів кілометрів, а хвіст поступово зменшуючись і звужуючись, тягнеться довжиною до 1 мільярд. кілометрів. Вчені вважають, що магнітне поле Юпітера робить свій вплив на всі об'єкти сонячної системи.

Дані про магнітне поле Юпітера вивчалися по одержуваної інформації з таких космічних апаратів як зонди НАСА «Піонер-10» в 1973 р. і «Піонер-11» в 1974 р., «Вояджер» в 1979 р. Потім в 1992 р космічний апарат «Уилс», «Галілео» і «Кассіні» якій пролітав повз в 2000 р, «Нові горизонти» в 2007 році. Останнім в 2011 році на Юпітер відправився космічний апарат «Юнона», якій дістався туди в 2016 році.

Апарат «Юнона» вийшов на орбіту і збирає дані про планету, зокрема про її магнітне поле і магнітосферу. При вході в магнітосферу Юноной були записані «пісні» планети Юпітер, звуки створювані магнітними полями і радіацією. Подальше вивчення планети дає можливість більш повного розуміння, як устрою самої планети так і устрою сонячної системи і всього космічного простору в цілому.

Незважаючи на ряд отриманих даних і відкриттів, зроблених в області вивчення Юпітера, він до цих пір залишається далекою, гігантською загадкою і перспективою для подальшого підтвердження гіпотез, вивчення і нових відкриттів.

Стаття росiйською


   
Поиск
Rambler's Top100