Данные Юпитера: описание и характеристика планеты

Юпитер в Солнечной системеВ статье освещены данные Юпитера: описание, характеристика, сведения об орбите, вращении и атмосфере этой планеты.

І. Астрономические данные, описание и характеристика Юпитера

Максимальное расстояние от Солнца (афелий) 816 млн. км (5,45 а.е.)
Минимальное расстояние от Солнца (перигелий) 741 млн. км (4,95 а.е)
Диаметр по экватору 142 600 км
Средняя температура верхних слоёв атмосферы -149º С
Период обращения вокруг Солнца 11,86 земного года (11 лет 315 дней)
Период обращения вокруг оси 9 часов 50 минут
Количество лун (спутников) 67

Своё название эта планета получила по имени самого могущественного бога в религии Древнего Рима, бывшего владыкой не только людей, но и других богов. Затянутый разноцветными облаками Юпитер является пятой по счёту планетой Солнечной системы — и самой большой из всех. Его диаметр по экватору составляет более 142,5 тыс. км; это в 11,1 раза больше диаметра нашей планеты, а объём превышает объём Земли в 1 279,4 раза. Масса Юпитера столь же огромна: она равна примерно 1/1047 массы Солнца, а сила тяжести в верхних слоях его атмосферы составляет 2,3 от земной.

    1. Газовый гигант

При своих огромных объёме и массе Юпитер не может похвастать высокой плотностью вещества: в среднем она составляет лишь около 1,33 плотности воды. Таким образом, планета состоит из очень лёгких веществ, таких как газы и жидкости (82% водорода, 17% гелия и 1% аммиака, метана, водяных паров, этана, окиси углерода и пр.).  Тем не менее, ядро у Юпитера твёрдое (его рассчитанный диаметр составляет около 30 тыс. км), поскольку уже на глубине примерно 10 тыс. км под поверхностью внешних атмосферных облаков давление настолько велико, что молекулярный водород начинает изменять свои свойства. Кроме того, предполагается, что относительно неглубоко под облаками находится некая твёрдая оболочка, свойства которой до конца не ясны — однако о её наличии свидетельствуют, в частности, изменения магнитного поля планеты, жёстко связанные с её обращением вокруг своей оси. Магнитное поле Юпитера очень мощно (в 10 с лишним раз сильнее земного), а его магнитосфера простирается более чем на 20 диаметров самой планеты.

    2. Орбита и вращение

В немалой степени Юпитер до сих пор остаётся относительно холодным газовым гигантом потому, что отстоит далеко от Солнца: средняя дистанция до звезды составляет 778 млн. км. Протяжённость такой орбиты огромна, поэтому неудивительно, что юпитерианский год почти равняется двенадцати земным. Напротив, вокруг своей оси планета обращается заметно быстрее Земли: день здесь равен примерно 10 нашим часам. Интересно, что экваториальная зона Юпитера завершает оборот примерно на 5 минут быстрее остальных его участков.

    3. Рождение и соседи

Примерно 4,6 млрд. лет назад в невообразимом по размерам газопылевом облаке на окраине нашей галактики начались процессы конденсации. Итогом этого стало формирование так называемой солнечной туманности, из которой со временем возникли Солнце и планеты, а также более мелкие тела Солнечной системы. Планеты, расположенные ближе к звезде, под воздействием высоких температур и так называемого «ветра Пельца» вскоре утратили лёгкие элементы, такие как водород и гелий; внешние же планеты, в том числе и Юпитер, изменились с тех пор довольно незначительно и представляют собой, по сути, видоизменившиеся осколки той первичной туманности.

Сегодня науке известны 67 обращающихся вокруг этого гиганта спутников (это больше, чем у любой другой планеты). Самый крупный спутник — Ганимед диаметром  5 268 км, что больше чем у Меркурия и почти вполовину меньше диаметра Земли. С такими показателями Ганимед мог бы считаться отдельной планетой, если бы, конечно, не обращался вокруг Юпитера.

    4. Атмосфера

То, что на фотографии может показаться поверхностью Юпитера, на самом деле представляет собой верхний слой облаков, перемежаемых другими атмосферными образованиями. Облака изборождены более тёмными и светлыми полосами: первые непрерывно протянулись вдоль экватора на десятки тысяч километров, а вторые чаще всего представляют собой прерывистые линии изолированных конгломератов. Астрономы пришли к выводу, что тёмные области (так называемые пояса) являются областями низкого давления и сюда «стекают» газы, присутствующие в атмосфере газового гиганта; напротив, светлые полосы (так называемые зоны) выдают места, где образовались восходящие потоки, которые выносят газы из глубин атмосферы на её поверхность. Структура всех полос очень часто меняется: например, Южная и Северная экваториальные полосы временами пропадают, а затем снова появляются с периодом примерно в 4 года. Выделяются в атмосфере планеты и овальной формы области, окрашенные в разные цвета — коричневый, оранжевый, красный, голубой, белый — и представляющие собой, судя по всему, бури и завихрения, поскольку они достаточно быстро исчезают.

В отличие от перечисленных выше явлений, в атмосфере Юпитера  есть и достаточно стабильные образования, наблюдаемые с Земли уже сотни лет. Примером такого явления может служить Большое красное пятно (БКП), расположенное на широте примерно 22º в Южной тропической зоне, — гигантский овал размером примерно 40 000 х 13 000 км. Иногда он темнеет или светлеет, но всегда восстанавливает свой привычный вид.

Несмотря на малое количество тепла, получаемое планетой от Солнца (51 Вт/м2, т.е. в 27 раз меньше, чем у Земли), в недрах её атмосферы происходят процессы, местами нагревающие её до значительных температур. Так, изучив испускаемое Юпитером инфракрасное излучение, исследователи сделали вывод, что в некоторых областях температура составляет от -70º С до 0º С, а одно из измерений свидетельствовало о показателе в 33º С. Если это действительно так, то из недр юпитерианской атмосферы временами излучается вдвое больше тепла, чем ей достаётся от Солнца. Это даёт повод думать, что кроме отражённого света Юпитер посылает в пространство и свой собственный.

 

ІІ. Спутники Юпитера

   1. Галилеевы спутники

Спутники ЮпитераКак упоминалось выше, вокруг Юпитера движется группа небесных тел — спутников — удерживаемых на орбитах силами его поля тяготения. Гравитационное поле планеты тем сильнее, чем больше её масса, а поскольку Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, его сильное гравитационное поле удерживает большое количество спутников (67). Четыре (самые крупные) из них были открыты ещё в 1610 году итальянским физиком и астрономом Галилео Галилеем (1564-1642). Их часто называют галилеевыми, хотя сам учёный назвал их Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — именами персонажей древнеримской религии, связанных с верховным богом Юпитером, по имени которого получила название планета. Все галилеевы спутники обращаются практически по круговым орбитам, лежащим в плоскости экватора, в направлении против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса, т.е. в том же направлении, в котором сама планета обращается вокруг Солнца (прямом). Периоды вращения вокруг оси и обращения у всех галилеевых спутников совпадают, поэтому они всегда повёрнуты к планете одной стороной. Такое вращение называется синхронным.
Галилеевы спутники больше Луны; с Земли их можно увидеть невооружённым глазом, если их не затмевает свет, отражаемый самим Юпитером. В 1979 году межпланетными исследовательскими станциями «Вояджер-1» и «Вояджер-2», пролетевшими вблизи Юпитера, были сделаны подробные фотографии поверхностей этих спутников.

Как и у планет Солнечной системы, величина и состав вещества галилеевых спутников изменяется с расстоянием от центрального тела (Юпитера). Ближайшие спутники, Ио и Европа, величиной примерно с Луну и, скорее всего, близки к ней по составу. А поскольку Ганимед и Каллисто по размерам больше Меркурия, но значительно меньше его по массе, учёные полагают, что они состоят главным образом из воды и льда.

        А. Ио

Ио — ближайший к Юпитеру галилеев спутник, он движется вокруг него на расстоянии 421 600 км, выполняя полный оборот за 1,8 суток. Ио совершает два оборота в течение периода обращения другого галилеева спутника — Европы, который, в свою очередь, также совершает два оборота за время обращения Ганимеда (говорят, что с Европой Ио находится в резонансе 1:2, а с Ганимедом — 1:4). Радиус и форма орбиты Ио под влиянием гравитационных полей Европы и Ганимеда непрерывно изменяются.

Вызываемые Европой и Ганимедом возмущения гравитационного поля, вероятно, стали причиной вулканической активности Ио, более 5% поверхности которой покрыто кратерами вулканов диаметром 10-50 км. Крупные вулканы Ио получили название по именам мифологических персонажей, связанных с огнём — например, один из них назван Прометеем. При извержениях вулканов на поверхность выбрасывается большое количество диоксида серы и, возможно, некоторых других газов, образующих тонкую атмосферу. Наличие в атмосфере Ио большого количества серы объясняет её оранжевый цвет.

Ио — третий по величине галилеев спутник, его диаметр равен 3630 км, а масса 8,94х1022 кг. Считается, что её ядро состоит из жидкой и твёрдой серы и её диоксида, окружённого мантией и корой.

        Б. Европа

Европа — самый маленький галилеев спутник диаметром 3 138 км и массой 4,8х1022 кг — движется на расстоянии 670 900 км от Юпитера, совершая полный оборот за 3,6 суток. Её ровная ледяная поверхность покрыта сеткой огромных (шириной до 40 км) трещин, простирающихся на тысячи километров. Вероятно, они, как и вулканы Ио, образовались в результате гравитационных возмущений, вызываемых движением других спутников.

Астрономы считают, что Европа состоит из горных пород, аналогичных породам Ио, которые покрыты слоем льда толщиной около 100 км.

        В. Ганимед

Третий галилеев спутник — Ганимед, диаметром 5 262 км, массой 1,48х1023 кг — движется на расстоянии 1 070 000 км с периодом обращения 7,2 суток. Поверхность этого самого большого спутника Юпитера покрыта кратерами, окружающими образования, которые напоминают острова. Самый большой из таких объектов (около 4 000 км в поперечнике) получил название Область Галилея. Кратеры Ганимеда — это, скорее всего, следы столкновений с астероидами, происходивших около 4 600 млн. лет назад.

Плотность Ганимеда — 1,94 г/см3 (меньше, чем у Ио или Европы) — позволяет предположить, что он состоит в основном из ледяной мантии толщиной примерно 1 000 км и воды, окружающих небольшое ядро из горных пород.

        Г. Каллисто

Самый дальний галилеев спутник — Каллисто — совершает полный оборот вокруг планеты за 16,7 суток, двигаясь на расстоянии 1 883 000 км от неё. Это наиболее испещрённое ударными (метеоритными) кратерами тело Солнечной системы. Самый большой кратер — Валгалла — выглядит подобно воде, застывшей после падения в неё камня. Судя по размерам кратера (около 600 км), «камень», упавший на Каллисто, был достаточно большим.

    2. Другие спутники Юпитера

Юпитер имеет и множество других спутников. До 1999 считалось, что их всего 16 (с галилеевыми). Но после 1999 года был обнаружен ещё 51 спутник, некоторые из которых отличаются ретроградными орбитами — вращаются в направлении, противоположном направлению движения центрального тела, т.е. Юпитера. Таким спутникам традиционно присваивают названия, оканчивающиеся на букву «е» (например, Синопе, Карме, Ананке, Пасифе).

Астрономы считают, что спутники Юпитера, иначе называемые лунами, захвачены им из пояса астероидов. Так, неправильная форма одного из внутренних спутников — Амальтеи — типична для астероидов.

Помимо спутников, у Юпитера есть система колец, которая выражена слабо и состоит главным образом из пыли.

Другие статьи:

Характеристика планеты Меркурий: атмосфера, поверхность, орбита

Характеристика планеты Венера: движение, строение, поверхность

Характеристика планеты Марс: параметры, поверхность, спутники

Характеристика планеты Земля: атмосфера, внутреннее строение

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован.

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>