Юпитер; крупнейшая планета Солнечной системы

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 1,9х10 27 кг. Его линейные размеры также огромны – экваториальный диаметр составляет 143 тыс. км, что в 11 раз превышает земной.

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”.

В начале 17 века знаменитый ученый и астроном Галилео Галилей долго и внимательно наблюдал за Юпитером. Со временем он смог заметить 4 яркие точки на его орбите, которые выстраивались в одну линию по обе стороны планеты.

Вскоре он описал свои наблюдения в книге, с удивительной точностью объяснив движение обнаруженных им объектов. В будущем именно эти выводы помогут ему доказать то, что все объекты вращаются не вокруг Земли, а вокруг Солнца.

Четыре спутника обнаруженные Галилеем назывались: Каллисто, Ио, Ганимед и Европа. После этого астрономы продолжали открывать все новые и новые спутники Юпитера (см. интересные факты о спутниках).

На сегодняшний день их количество достигло уже 79. Интересно, что ни одна другая планета не обладает таким количеством спутников.

Загадки и парадоксы Юпитера

В подтверждение звездной теории происхождения Юпитера достаточно рассмотреть состав планеты. Это огромный шар, наружный слой которого на 90% состоит из газообразного и полужидкого водорода. Остальные 10% атмосферы планеты приходятся на гелий. У нашей звезды состав имеет немного иное соотношение: 75% водорода и 25% гелия. Подобная концентрация водорода и гелия на Юпитере обнаружена в глубинных слоях.

Состав планеты имеет следующую последовательность:

• верхние слои атмосферы имеют газообразное состояние и состоят из кристаллов аммиака;
• далее на глубине 100 км концентрация водорода возрастает, превращая его в жидкость;
• на глубине 17000 км от мнимой поверхности планеты атомы водорода трансформируются, превращая его в металлизированное вещество.

Однако в отличие от Солнца, в нижних слоях атмосферы газового гиганта были обнаружены следы метана, аммиака, сероводорода и углерода. В малом количестве имеются кислород, летучий неон, кремний и сера. В данном случае поверхность планеты в привычном виде отсутствует. Вслед за плотными слоями атмосферы Юпитера начинается царство жидкой водородной субстанции, окутывающей плотное и тяжелое ядро. Высока вероятность того, что ядро Юпитера – это плотно сжатая смесь металлического водорода и гелия. Допускается присутствие силикатных пород, однако подобная версия ничем не подтверждена.

По своим размерам ядро может составлять 5-15% массы всей планеты. Температура в юпитерианском ядре достигают значений 5-5,5 млн. градусов Цельсия. Металлизированный водород, окружающий ядро, возникает из-за колоссального давления внутри планеты – более 3 млн. атм. Водород находится в металлическом состоянии и является главным фактором, способствующим образованию сильного и мощного магнитного поля Юпитера. Помимо самого ядра, недра планеты также остаются достаточно горячими, нагреваясь до отметки в 35 тыс. градусов Цельсия. Эти значения сравнимы с температурой, зафиксированной на поверхности Солнца. Такой разогрев делает Юпитер уникальным объектом Солнечной системы. В отличие от других планет, которые в большинстве своем получают энергию от Солнца, самая крупная планета отдает в 2 раза больше тепла, чем получает. Количество излучаемой энергии, масса планеты и ее невысокая плотность наталкивают ученых на мысль, что перед нами молодая звезда, застывшая много лет назад на начальной стадии формирования.

Допускается версия, что через 4-5 млрд. лет Юпитер достигнет критической массы и внутри планеты начнется процесс термоядерного синтеза. Если такое произойдет, газовый гигант в одно мгновение вспыхнет как Солнце. Солнечная система, где всегда доминировало одно светило, превратится в двойную звездную систему. Эта теория имеет место, так как большинство звездных систем в нашей галактике представлено парой звезд. Если считать Юпитер звездной парой Солнца, все становится на свои места. При таком сценарии планетарный состав и структура Солнечной системы кардинально изменится.

Орбита и радиус

Среднее расстояние от планеты до центральной звезды нашей системы составляет 780 млн. км. Орбита Юпитера не отличается высокой эксцентричностью – 0,049.

Двигаясь со средней орбитальной скоростью 13 км/с, он совершает оборот по своей орбите за 11,9 лет. При этом для него не характерна смена времен года – наклон оси вращения к орбите составляет всего 3,1°. Вокруг своей оси Юпитер вращается с очень большой скоростью и совершает полный оборот за 9 ч 55 мин. Сутки на планете считаются самыми короткими во всей Солнечной системе.

Магнитное поле Юпитера

Юпитер – это большой космический магнит. Планета наделена мощным электромагнитным излучением. Из-за этого поля планета движется так быстро.

Сильное поле Юпитера простирается до планеты Сатурн. Ученые называют Юпитер ангелом-хранителем Земли. Он притягивает опасные космические объекты, которые могли бы навредить нашей планете.

Астероиды, попавшие в магнитное поле Юпитера, начинают перемещаться со скоростью 50 км в секунду.

Некоторые исследователи заявляют, что Земля существует так долго благодаря своему защитнику Юпитеру.

Ловец комет

Если бы не было Юпитера, мы вряд ли сейчас читали эти строки. Миллиарды лет он своим гигантским гравитационным полем отлавливает или сбивает с траектории кометы и астероиды, летящие в сторону солнца. Последний случай произошёл совсем недавно, в 1994 году, когда этот планетарный защитник прикрыл нас своей грудью от очередной потенциальной опасности. Гравитация Юпитера раздробила комету Шумейкера-Леви, как молоток – хрупкий камушек.

Взрывы от падения самых крупных фрагментов превысили мощность взрыва 100-мегатонной водородной бомбы в 10 000 раз. Но увидеть этого не удалось, все события произошли на ночной стороне планеты.

Исследовательские миссии

С тех пор, как Галилей впервые положил глаз на Юпитер, ученые продолжают его изучать, как с поверхности Земли, так и из космоса. Первая миссия была совершена с помощью “Вояджер-1”, который передал ученым более 10 000 снимков планеты, когда пролетал мимо.

Юпитер и Европа глазами Вояджер-1

И когда космический аппарат НАСА “Юнона” начал вращаться вокруг Юпитера в 2016 году, он быстро начал посылать захватывающие дух изображения. Потрясающие картины показали, что планета еще более дикая, чем мы когда-то думали. “Юнона” смог предоставить поразительные данные, на которых были обнаружены настоящие стаи циклонов, вращающиеся на поверхности великана, корни которых, вероятно, уходят глубоко под верхние полосы облаков.

Снимок Юпитера, сделанный зондом Juno («Юнона»)

К Юпитеру была отправлена не одна миссия, а также планах на отправку находятся еще минимум две: “Европа Клипер” НАСА (запуск которого начнется в 2020-х годах) и аппарат Европейского космического агентства “Ледяные луны”, который стартует в 2022 году и прибудет в систему Юпитера в 2030 году для изучения Ганимеда, Каллисто и Европы.

“Пионер-10” смог открыть для нас всю опасность радиационного пояса Юпитера, превышающего смертельный порог для человека в 1 000 раз, а его последователь, “Пионер-11” позволил нам глубже погрузиться в тайны Большого Красного Пятна. Другие ”братья” “Вояджеры” 1 и 2 смогли создать обширные и подробные карты спутников Юпитера, показали нам невидимые кольца, а также подарили данные о природе Ио, поверхность которого покрыта вулканами, извергающими серу, создавая сильнейшие магнитные потоки, оказывающими значительное влияние на Юпитер. А “Новые Горизонты” дал нам совершенно иной взгляд на бурлящую красоту газового гиганта.

Атмосфера и температура

Можно заметить на северных и южных полюсах знакомые нам полярные сияния. Но на Юпитере их интенсивность намного выше, и они редко прекращаются. Это великолепное шоу формируется мощным излучением, магнитным полем и выбросами вулканов Ио.

Структура атмосферы Юпитера

Отмечают и удивительные погодные условия. Ветер ускоряется до 100 м/с и способен разогнаться на 620 км/ч. Всего за несколько часов может появиться масштабный шторм, охватывающий в диаметре тысячи км. Большое Красное пятно обнаружили еще в 1600-х гг., и оно продолжает функционировать, но сокращается.

Планета скрыта за облаками аммиака и гидросульфата аммония. Они занимают позицию в тропопаузе, а эти территории называются тропическими районами. Слой способен простираться на 50 км. Может быть и слой из водных облаков, на что намекают вспышки молний, которые по мощности в 1000 раз превосходят наши.

Факты, которые полезно знать

На вопрос ученика: «Какая планета в Солнечной системе самая большая?», учитель, несомненно, ответит, что это Юпитер. Но кроме этого факта, хороший педагог познакомит учеников и с особенностями, касающимися этого космического гиганта.

• возле южного и северного полюсов планеты есть полярное сияние, которое интенсивнее нашего, и по продолжительности, и по яркости;
• есть газовые гиганты, превышающие в размере Юпитер, их уже более 300;
• свое название рассмотренный нами великан получил от древних римлян в честь своего главного божества.