Ли атмосфера на юпитере.  Атмосфера и внутреннее строение Юпитера

Атмосфера Юпитера характерна ветрами больших скоростей, дующих в пределах широких полос, параллельных экватору планеты, причем в смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км/ч. Атмосфера Юпитера создает гигантское давление, увеличивающееся при приближении к центру планеты. Наиболее удаленный от ядра слой состоит прежде всего из обычного молекулярного водорода и гелия, которые находятся в жидком состоянии внутри и постепенно переходят в газообразное снаружи. На Юпитере существуют полосы, ограниченные по широте, внутри которых дуют ветры с очень высокими скоростями, причем их направления противоположны в смежных полосах. Небольшой разницы в химическом составе и температуре между этими областями достаточно для того, чтобы они выглядели как цветные полосы. Светлые полосы называются зонами, темные - поясами. Атмосфера Юпитера высоко турбулентна. Яркие цвета, видимые в облаках Юпитера, являются результатом протекания различных химических реакций элементов, присутствующих в атмосфере, возможно, включая серу, наличие которой может давать широкий спектр цветов, но подробности пока не известны.

Спутники Юпитера

К началу третьего тысячелетия у Юпитера известно 28 спутников. Четыре из них отличаются большими размерами и массой. Они движутся почти по круговым орбитам в плоскости экватора планеты. 20 внешних спутников настолько далеки от планеты, что невидимы с ее поверхности невооруженным глазом, а Юпитер в небе самого дальнего из них выглядит меньше Луны. Ряд малых спутников движутся по почти одинаковым орбитам. Все они - остатки более крупных спутников Юпитера, разрушенных его тяготением. Внешние же спутники Юпитера вполне могли быть захвачены гравитационным полем планеты: все они обращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.

Спутник Юпитера ио

Орбита = 422 000 км от Юпитера Диаметр = 3630 км Масса = 8.93*1022 кг

Ио - третий по величине и ближайший спутник Юпитера. Ио немного больше, чем Луна В отличие от большинства спутников во внешней солнечной системе Ио и Европа подобны по составу планетам земной группы, прежде всего наличием силикатных горных пород. Ио имеет железное ядро радиусом 900 км. Поверхность Ио радикально отличается от поверхности любого другого тела Солнечной системы. На Ио найдено очень мало кратеров, следовательно, его поверхность очень молода. Материал, прорывающийся из вулканов Ио, является некоторой разновидностью серы или двуокиси серы. Вулканические извержения быстро изменяются. Энергию для всей этой активности Ио, возможно, получает благодаря приливным взаимодействиям с Европой, Ганимедом и Юпитером. Ио пересекает линии магнитного поля Юпитера, генерируя электрический ток. Ио может иметь собственное магнитное поле, как Ганимед. На Ио очень разряженная атмосфера, состоящая из двуокиси серы и некоторых других газов. В отличие от других спутников Юпитера, на Ио очень мало или вообще нет воды. Ио имеет твердое металлическое ядро, окруженное каменной мантией, как у Земли. Форма Ио под влиянием Юпитера сильно искажается. Ио постоянно имеет овальную форму из-за вращения и приливного влияния Юпитера.

Облачные ярусы: когда давление атмосферы Юпитера достигнет давления земной атмосферы, остановимся и осмотримся. Наверху видно обычное голубое небо, вокруг клубятся густые белые облака сконденсированного аммиака. Его запах неприятен для человека, поэтому проветривать наш пункт наблюдения не стоит; кроме того снаружи морозно: - 100° С.

Красноватая окраска части юпитерианских облаков говорит о том, что здесь много сложных химических соединений. Разнообразные химические реакции в атмосфере инициируются солнечным ультрафиолетовым излучением, мощными разрядами молний (гроза на Юпитере должна быть впечатляющим зрелищем!), а также теплом, идущим из недр планеты. Атмосфера Юпитера кроме водорода (81%) и небольшой доли гелия (18%) содержит малые количества метана, аммиака и водяного пара. Ученые обнаружили также следы ацетилена, этана, угарного газа, синильной кислоты, гидрида германия, фосфина и пропана. Из этой химической "каши" трудно выбрать главных претендентов на роль оранжевого красителя атмосферы: это могут быть соединения фосфора, серы или органические соединения.

Следующий ярус облаков состоит из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония при температуре - 10° С. Водяной пар и кристаллы воды образуют более нижкий ярус облаков при температуре 20° С и давлении в несколько атмосфер - почти над самой поверхностью океана Юпитера. (Хотя некоторые модели допускают наличие и четвертого яруса облаков - из жидкого аммиака.)

Толщина атмосферного слоя, в котором возникают все эти удивительные облачные структуры, - 1000 км. Темные полосы и светлые зоны, параллельные экватору, соответствуют атмосферным течениям разного направления (одни отстают от вращения планеты, другие его опережают). Скорости этих течений - до 100 м/с. На границе разнонаправленных течений образуются гигантские завихрения. Особенно впечатляют Большое Красное Пятно - колоссальный атмосферный вихрь. Неизвестно когда он возник, но в телескопы он наблюдается уже 300 лет.

Последние исследования показывают что, чем дальше планета от Солнца, тем менее турбулентная ее атмосфера, тем менее интенсивно происходит теплообмен между соседними областями и рассеивается меньше энергии. В атмосфере больших планет физические процессы таковы, что энергия из отдельных мелких областей переносится в более крупные и скапливается затем в глобальные воздушные структуры - зональные потоки. Эти потоки и являются поясами облаков, которые можно разглядеть даже в небольшой телескоп. Соседние потоки движутся в противоположных направлениях. Их цвет может слегка отличаться в зависимости от химического состава. Цветные облака находятся в самых высоких слоях Юпитера (их глубина составляет около 0,1-0,3% радиуса планеты). Происхождение их окраски остается тайной, хотя, по-видимому, можно утверждать, что она связана со следовыми составляющими атмосферы и свидетельствует о происходящих в ней сложных химических процессах. На основе исследования в конце 2000 г зондом Cassini выяснено, что светлые полосы и Большое Красное Пятно (гигантский шторм с размером большой оси около 35 тыс. км, а малой оси - 14 тыс. км) связаны с нисходящими потоками (вертикальная циркуляция атмосферных масс); облака здесь выше, а температура ниже, чем в остальных областях. Цвет облаков коррелирует с высотой: синие структуры - самые верхние, под ними лежат коричневые, затем белые. Красные структуры - самые низкие. Красноватый оттенок планеты приписывают главным образом присутствию в атмосфере красного фосфора и, возможно, органике, возникающей благодаря электрическим разрядам. В области, где давление порядка 100 КПа, температура составляет около 160 К. В атмосфере Юпитера замечены грозы. Температура верхних облаков составляет - 130°С. Юпитер выделяет на 60% больше энергии, чем получает от Солнца. Атмосфера отражает 45% падающего солнечного света. Установлено также наличие ионосферы, протяженность которой по высоте - порядка 3000 км.

Большое Красное Пятно: Поверхность Юпитера нельзя наблюдать непосредственно из-за плотного слоя облаков, представляющих собой картину чередующихся темных полос и ярких зон. Различия в цвете полос объясняются небольшими химическими и температурными различиями. Положения и размеры полос и зон постепенно изменяются со временем. Яркие цвета, которые видны в облаках Юпитера, вероятно, результат искусных химических реакций примесей элементов в его атмосфере, возможно, включающих серу, чьи соединения создают широкое разнообразие цветов. Темные полосы и светлые зоны облачной структуры Юпитера, скорость которых иногда достигает 500 км/час, и самим существованием, и своей формой обязаны ураганным ветрам, опоясывающим планету в меридиональном направлении. На Земле ветры создаются большим различием в температуре - более чем в 40° Цельсия между полюсом и экватором. А вот и полюс, и экватор Юпитера имеют примерно одну и ту же температуру (-130°С), по крайней мере, у основания облаков. Очевидно, ветры Юпитера управляются главным образом его внутренним теплом, а не солнечным, как на 3емле.

В целом же химический состав атмосферы всей планеты существенно не отличается от солнечного и имеет сходство с небольшой звездой.

Большое Красное Пятно - овал размером 14 000 х 35 000 км (то есть два земных диска). Вещество в Большом Красном Пятне перемещается против часовой стрелки, делая полный оборот за 7 земных суток. Пятно смещается относительно среднего положения то в одну, то в другую сторону. Исследования показывают, что 100 лет назад его размеры были вдвое больше. В 1938 году было зафиксировано формирование и развитие трех больших белых овалов вблизи 30° южной широты. Наблюдатели также отмечали серию маленьких белых овалов, которые также представляют собой вихри. Поэтому можно полагать, что Красное Пятно является не уникальным образованием, но самым мощным членом из семейства штормов. Исторические записи не обнаруживают подобных долго существующих систем в средних северных широтах. Имеются большие темные овалы вблизи 15° северной широты, но почему-то условия, необходимые для возникновения вихрей и последующего их превращения в устойчивые системы, подобные Красному Пятну, существуют только в Южном полушарии.

Иногда на Юпитере происходят столкновения таких больших циклонических систем. Одно из них имело место в 1975 году, в результате чего красный цвет Пятна поблек на несколько лет. в 2002 произошло аналогичное столкновение Большого Красного Пятна и Большого Белого Овала. Белый Овал является частью пояса облаков, с периодом обращения меньшим, чем у Большого Красного Пятна. Овал начал тормозиться Большим Красным Пятном в конце февраля 2002 года, и столкновение продолжалось целый месяц. Красный цвет Большого Красного Пятна - загадка для ученых, возможной причиной его могут служить химикалии, включающие фосфор. Фактически цвета и механизмы, создающие вид всей юпитерианской атмосферы, до сих пор еще плохо поняты и могут быть объяснены только при прямых измерениях ее параметров.

Состав: Верхний облачный слой имеет толщину около 50 км. В этой области давление в атмосфере сравнимо с таковым на Земле, но оно быстро растет с глубиной. Под облаками находится слой толщиной примерно 21000 км, состоящий из смеси водорода и гелия, водород постепенно изменяет свое состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000°С). Под жидким водородным слоем находится море жидкого металлического водорода глубиной 40 000 км. Неизвестный на Земле жидкий металлический водород формируется при давлениие 3 млн. атмосфер. Состоящий из протонов и электронов, он является прекрасным проводником электричества. Последние эксперименты показали, что водород не изменяет свою фазу внезапно, следовательно, внутренности Юпитера не имеют четких границ между слоями. Ученые полагают, что Юпитер имеет твердое ядро размером в полтора диаметра Земли, но в 10-30 раз более плотное. Если даже на Юпитере и имеется твердая поверхность, то стоять на ней нельзя без опасения быть раздавленным весом выше лежащей атмосферы. По теоретическим расчетам, температура ядра планеты около 30 000°С, а давление 30-100 млн. атмосфер. Такие условия недостаточны для термоядерных реакций, но Юпитер излучает в пространство примерно в 2 раза больше энергии, чем получает ее от Солнца. Наиболее вероятно, что избыточное тепловое излучение планеты является результатам гравитационного сжатия планеты, которое продолжается и сейчас. Тепло перемещается через толщу атмосферы и просачивается наружу через свободные от облаков области, которые соответственно названы "горячими пятнами". Юпитер быстро вращается вокруг собственной оси (в 2,5 раза быстрее, чем Земля), и действие огромной центробежной силы привело к тому, что планета заметно расплющилась. Полярный радиус Юпитера на 4400 км меньше экваториального. Как и на Солнце, скорость его вращения на экваторе имеет максималь-ное значение и уменьшается с увеличением широты. Причина такого различия остается неясной до сих пор.

Юпитера вошёл зонд с КА «Галилей». На зонде были получены важные данные о струк-туре облачного слоя Юпитера и химическом составе его атмо-сферы. Атмосфера Юпитера в основном состоит из водорода и гелия. Причём гелия оказалось заметно меньше, чем в пер-вичном составе Солнца . Объясняется это тем, что гелий как более тяжёлый осаждается в нижние слои атмосферы. На до-лю остальных элементов остаётся только 1% по массе. Угле-рода и серы оказалось в 2—3 раза больше, чем в составе Солн-ца. Результаты «Галилея» показывают, что температура ядра у Юпитера, по-видимому, не менее 20 000 K.

Полосы

Европа

Уже первые снимки с «Вояджера» привлекли внима-ние к Европе — спутнику Юпитера. На Европе была обнаружена густая сеть пересекающихся линий. Более подробное изучение поверхно-сти Европы, проведённое, в частности, АМС «Галилей», пока-зало, что поверхность Европы представляет собой гигантский ледяной покров, разбитый многочисленными трещинами. Тол-щина покрова пока неизвестна. По разным оценкам, она со-ставляет от 10 до 20 км. Правда, в последнее время считает-ся, что толщина ледяного покрова существенно меньше.

Несколько лет назад было обнаружено, что в трещинах на-блюдается движение огромных ледяных глыб, что интерпре-тируется как признак наличия на Европе жидкой воды. На-личие жидкой воды является необходимым условием сущест-вования жизни . Однако никаких исследований, которые мог-ли бы подтвердить или опровергнуть это предположение, про-вести в настоящее время невозможно.

Пятой и самой большой планетой в солнечной системе, известной с древнейших времен, является Юпитер. Газовый гигант получил имя в честь древнеримского бога Юпитера, аналогичному Зевсу-громовержцу у греков. Юпитер находится за поясом астероидов и почти полностью состоит из газов, преимущественно – водорода и гелия. Масса Юпитера настолько огромна (М = 1,9∙1027 кг), что почти в 2,5 раза превышает массу всех вместе взятых планет солнечной системы. Вокруг оси, Юпитер вращается со скоростью 9 часов 55 минут, а орбитальная скорость равна 13 км/с. Сидерический период (период вращения по своей орбите) составляет 11,87 лет.

По степени освещенности, не считая Солнце, Юпитер уступает только Венере, поэтому является прекрасным объектом для наблюдений. Он светится белым светом с альбедо 0, 52. При хорошей погоде, даже в простейший телескоп, можно разглядеть не только саму планету, но и четыре крупнейших спутника.
Формирование Солнца и остальных планет началось миллиарды лет назад из общего газопылевого облака. Так вот Юпитеру досталось 2/3 массы от массы всех планет в солнечной системе. Но, так как планета легче самой маленькой звезды в 80 раз, термоядерные реакции так и не начались. Однако планета выделяет в 1,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Собственный источник тепла, связан в первую очередь с радиоактивными распадами энергии и вещества, которое высвобождается в процессе сжатия. Все дело в то, что Юпитер не твердое тело, а газообразная планета. Поэтому скорость вращения на разных широтах неодинакова. У полюсов, планета имеет сильное сжатие, из-за быстрого вращения вокруг оси. Скорость ветров превышает 600км/ч.

Современная наука полагает, что масса ядра Юпитера на данный момент составляет 10 масс Земли или 4% от общей массы планеты, а размер – 1,5 ее диаметра. Оно каменистое, со следами льда.

Состав атмосферы Юпитера на 89,8% состоит из водорода (H2) и на 10% из гелия (Не). Менее 1% составляют метан, аммоний, этан, вода и другие компоненты. Под этой короной, планеты-гиганта имеется 3 слоя облаков. Верхний слой – оледеневший аммиак с давлением около 1 атм., в среднем слое – кристаллы метана и аммония, а нижний слой состоит из водяного льда или мельчайших жидких капель воды. Оранжевый цвет атмосфере Юпитера придает соединение серы и фосфора. Оно содержит ацетилен и аммиак, поэтому такой состав атмосферы, губителен для людей.
Полосы, которые тянуться вдоль экватора Юпитера, известны всем уже давно. Но никто пока не мог толком объяснить их происхождение. Основной теорией, была теория конвекции – опускание более холодных газов к поверхности, и подъему более нагретых. Но в 2010 году, было выдвинуто предположение, о влиянии спутников (лун) Юпитера, на формирование полос. Якобы они, своим притяжением сформировали некие «столбы» веществ, которые тоже вращаются и просматриваются как полосы. Теория подтверждена в лабораторных условиях, экспериментальным путем и теперь представляется наиболее вероятно.

Пожалуй, самым загадочным и длительным наблюдением, описанным в характеристиках планеты, можно считать знаменитое Большое Красное Пятно на Юпитере. Его открыл Роберт Гук в 1664 году, следовательно, за ним наблюдают уже почти 350 лет. Это огромное образование, постоянно меняющееся в размерах. Скорее всего, это долгоживущий, гигантский атмосферный вихрь, его размеры 15х30 тыс. км, для сравнения – диаметр Земли составляет около 12,6 тыс. км.

Магнитное поле Юпитера

Магнитное поле Юпитера настолько огромно, что выходит даже за орбиту Сатурна и составляет около 650 000 000 км. Оно превышает земное почти в 12 раз, а наклон магнитной оси, составляет 11° относительно оси вращения. Металлический водород, присутствующий в недрах планеты и объясняет наличие столь мощного магнитного поля. Он является отличным проводником и, вращаясь с огромной скоростью, образует магнитные поля. На Юпитере, как и на Земле, тоже имеются 2 магнитных инвертированных полюса. Но стрелка компаса на газообразном гиганте всегда показывает на юг.

На сегодняшний день, в описании Юпитера можно встретить около 70 спутников, хотя предположительно их около сотни. Первые и самые большие спутники Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто – открыл Галилео Галилей еще в 1610 году.

Больше всего внимания ученых приковывает к себе спутник Европа. По возможности наличия существования жизни, он следует за спутником Сатурна – Энцелада и занимает второе место. Они полагают, что на нем может быть жизнь. Прежде всего, из-за наличия глубокого (до 90 км) подледного океана, объем которого превосходит даже земной океан!
Ганимед, просто самый большой спутник в солнечной системе. Пока, интерес к его строению и характеристикам, является минимальным.
Ио – вулканически активный спутник, большая часть его поверхности покрыта вулканами и залита лавой.
Предположительно, на спутнике Каллисто, тоже есть океан. Скорей всего он находится под поверхностью, о чем свидетельствует его магнитное поле.
Плотность галиеевых спутников, определятся их удаленностью от планеты. Например: плотность самого удаленно из крупных спутников – Каллисто p = 1,83 г/см³, далее по мере приближения, плотность возрастает: у Ганимеда p = 1,94 г/см³, у Европы p = 2,99 г/см³, у Ио p = 3,53 г/см³. Все большие спутники, всегда обращены к Юпитеру одной стороной и вращаются синхронно.
Остальные были открыты значительно позднее. Некоторые из них вращаются в обратную сторону, в сравнении с большинством и представляют собой некие тела-метеориты, различной формы.

Характеристики Юпитера

Масса: 1,9*1027 кг (в 318 раз больше массы Земли)
Диаметр на экваторе: 142984 км (в 11,3 раза больше диаметра Земли)
Диаметр на полюсе: 133708 км
Наклон оси: 3,1°
Плотность: 1,33 г/см3
Температура верхних слоев: около –160 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 9,93 ч
Расстояние от Солнца (среднее): 5,203 а. е. или 778 млн. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 11,86 лет
Скорость вращения по орбите: 13,1 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,049
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1°
Ускорение свободного падения: 24,8 м/c2
Спутники: есть 70шт

Самое близкое расстояние от Юпитера до Земли - 630 млн. км. Масса Юпитера более чем в 300 раз больше массы Земли.

Полный оборот Юпитера вокруг оси - 9h55m.

На поверхности видны разноцветные полосы, структура которых постоянно трансформируется, но общий характер сохраняется.

Линейная скорость перемещения поверхностных облачных масс на экваторе - 40 000 км/ч.

Ось магнитного поля Юпитера наклонена на 10 градусов к оси вращения. Магнитное поле вращается равномерно, с периодом 9часов 55 мин. Это указывыает на почти твёрдый характер вращения планеты под слоем облаков.

Сила тяжести на поверхности в 2,6 раза больше земной.

Средняя плотность Юпитера - 1,34 г/см 3 . Это свидетельствует о том, что планета состоит в основном из лёгких газов, главным образом - водорода и гелия.

Юпитер имеет протяжённую атмосферу. Интересным её объектом является Большое Красное пятно, открытое в 1665 году Кассини.

Протяжённость пятна от 15 000 до 50 000 км. Временами оно становится ярче, временами почти пропадает.

Пятно постоянно дрейфует в атмосфере планеты. В первые годы после открытия оно было очень ярким, с тех пор яркость постепенно падает. Вероятно, пятно со временем затухает. Исследования Галилео показали, что пятно лежит выше и более холодное, чем окружающие облака. Подобные структуры замечены на Сатурне и Нептуне, но остаётся непонятно, как они могут существовать столь долгое время.

Юпитер имеет такой большой диаметр, какой только может иметь газовая планета. Если бы ему добавили ещё массу, он бы увеличился ненамного в размерах.

Для того, чтобы стать звездой, Юпитеру понадобилось в 80 раз больше массы, чем он имеет.

Атмосфера Юпитера состоит в основном из водорода (90%) и гелия (10%). Обнаружены также аммиак (0,01%) и метан (0,07%), вода, окись углерода, фосфин, циан, этан, ацетилен. Остальных элементов очень мало. Вода вымерзла, сохранившись в газообразном состоянии в малых количествах.

Температура в атмосфере с высотой быстро падает. От -113 0 С при давлении 1 атм. до -160 0 С при давлении 0,03 атм.

Генерация тепла в недрах Юпитера и его собственное тепловое излучение превышает в 2 раза поток энергии, поступающий от Солнца.

На Юпитере отсутствует твёрдая поверхность и какой-то рельеф. Тепло из недр выносится путём вертикальной конвекции, порождающей турбулёнтные вихри.

В экваториальной зоне (от +9 0 до -9 0) течения направлены строго с запада на восток. Дуют западные ветры со скоростью 100 м/с. Вблизи широт от +20 0 до -20 0 ветры дуют с востока на запад со скоростью около 50 м/с. Между основными течениями существуют вихри и струи.

Исследования «Галилео» показали, что ветры в атмосфере могут значительно превышать 100 м/с и вызываются внутренним источником тепла. Ветры носят более характер реактивных струй, чем вихрей и торнадо.

Большое Красное пятно увлекается на запад вместе с южной тропической зоной. Оно не связано с глубокими слоями планеты. В нём наблюдается подъём вещества из верхних областей и растекание его от центра. Этим объясняется низкая температура пятна и антициклоническое вращение в нём, т.е. против часовой стрелки в южном полушарии с периодом около 7 суток.

Помимо Красного пятна наблюдаются белые овалы, которые представляют собой такие-же возмущения, но появились позже, в 1939 году, и в настоящее время сжимаются.

Облака атмосферы состоят в основном из аммиака. Температура от -100 0 до

160 0 С. При давлении 1 атм. аммиак кипит при -33 0 С и плавится при -78 0 С. Метан кипит при -161 0 С и плавится при -184 0 С, поэтому существование его в жидком или кристаллическом виде невозможно.

Атмосфера Юпитера очень глубокая и, возможно, включает целую планету.

На большой глубине внутри Юпитера, давление настолько большое, что атомы водорода разрушаются и электроны освобождаются. Возникающие в результате этого атомы состоят из пустых протонов. Это состояние называется металлическим водородом. Температура в ядре достигает 30 000 К, а давление больше 1 млн. бар. Высокая температура ядра существует благодаря механизму Келвина – Гельмгольца, т.е. из-за медленного гравитационного сжатия планеты.

В полярных облаках Юпитера наблюдается явление, подобное земному северному сиянию. Эти явления связаны с веществом, падающим из спутника Ио по спиральным линиям магнитного поля в атмосферу Юпитера.

Облака простираются в интервале высот 12 км. Атмосфера Юпитера окрашена различными цветами. Устойчивые атмосферные составляющие не могут так окрашивать атмосферу, они бы стремились постепенно выравнять окраску. Значит из глубины постоянно поступают окрашенные металлические соединения, которые затем либо оседают, либо подвергаются химическим реакциям в атмосфере. Р. Вилд считает, что окраска Юпитера обусловлена натрием, а Г. Юри связывает окраску облаков с органическими молекулами. К. Саган и С. Миллер, пропуская через смесь газов, моделирующую атмосферу Юпитера, искровые разряды, получили ярко окрашенные органические молекулы. Космические аппараты “Вояджер-1 и 2” зарегистрировали мощные вспышки молний на Юпитере, сравнимые с сильнейшими грозовыми разрядами на Земле. Однако, никакой зависимости между молниями и цветом пока не найдено.

Исследования «Галилео» показали, что молнии на Юпитере вспыхивают в 10 раз реже, чем на Земле. Органических молекул почти не обнаружено. Химический состав Юпитера близок к протопланетному облаку.

Юпитер является полупериодическим радиоисточником. К. Шайн из Австралии открыл, что радиоизлучение Юпитера должно быть связано с определёнными районами поверхности планеты. Источники на поверхности вращаются с периодом 9ч. 55 мин. 30 сек. Энергия всплесков радиоизлучения Юпитера соответствует энергии миллиарда одновременных вспышек молний на Земле.

Радиоизлучение может быть связано с внутренней частью магнитосферы и движением спутника Ио.

Юпитер обладает огромным магнитным полем. Его магнитосфера простирается на расстояние 650 миллионов км (дальше орбиты Сатурна!). Галилео обнаружил, что окружающая среда около Юпитера содержит высоко энергичные частицы, пойманные магнитным полем. Эта "радиация" подобна, но намного более интенсивна чем в радиационных поясах Ван Аллена около Земли. Атмосферные исследования Галилео обнаружили новый интенсивный лучевой пояс между кольцом Юпитера и высшими атмосферными слоями. Этот новый пояс - приблизительно в 10 раз более сильный, чем пояса радиации Ван Аллена. В этом новом поясе были найдены высокоэнергичные ионы гелия неизвестного происхождения.

Головная ударная волна солнечного ветра на дневной стороне находится на расстоянии 100 радиусов Юпитера или 0,05 а.е.

Внутреннее строение Юпитера до конца неизвестно. Скорее всего его недра находятся в жидком состоянии, за исключением небольшого каменного ядра. Жидкий водород на глубине 25 000 км металлизируется. Выше этой границы расположена зона молекулярного водорода, ниже металлического.

Столкновение с кометой - В 1994 году на Юпитер упали осколки кометы Шумейкера - Леви. Явление наблюдалось с Земли и космическим телескопом им. Хаббла. После падения кометы Шумейкера - Леви, на широте падения осколков образовался широкий пояс, в котором температура на 5 - 7 К ниже чем обычно.

Причины могут быть следующие:

Охлаждение через эффективное инфракрасное излучение молекул аммиака, синильной кислоты, воды и других веществ, выброшенных в атмосферу во время катастрофы.

Обычное термическое охлаждение дыма, образовавшегося в стратосфере

при столкновении и переизлучение им солнечного света обратно в космос.

14.2 Спутники и кольцо Юпитера .

Кольцо. “Вояджер-1” в 1979 году открыл у Юпитера кольцо. Внешний край кольца находится у орбиты самого малого 14 спутника, а внутренний - на расстоянии 5500 км от видимой границы облаков. Ширина наиболее яркой части кольца достигает 800 км. Толщина до 1 км. Кольцо Юпитера сильно отличается от кольца Сатурна. Оно состоит из очень маленьких частиц. Составлено из частиц пыли меньше чем 10 микронов в диаметре.

Происхождение кольца вероятно связано с бомбардировкой микрометеоритами маленьких спутников Юпитера, расположенных внутри кольца.

Возможно, что оно постоянно пополняется за счёт частиц космической пыли.

Кольца Юпитера и его спутники существуют внутри интенсивного лучевого пояса электронов и ионов, которые улавливаются магнитным полем планеты.

Спутники . Первые четыре спутника Юпитера были открыты Галилеем в 1610 году. Сейчас известно уже более 60-ти.

Орбиты шести внутренних спутников почти круговые и располагаются в экваториальной плоскости планеты. Каждая последующая орбита лежит в 1,7 раза дальше предыдущей. Восемь внешних спутников очень маленькие. Их орбиты образуют две группы по четыре спутника. Первая группа располагается на расстоянии 12 млн. км. от Юпитера, движутся они в прямом направлении. Спутники второй группы находятся вдвое дальше, движение их по орбитам обратное. Это спасает их от притяжения Солнца, которое может действовать на них с силой вдвое большей чем у Юпитера, всследствие большой удалённости спутников (0,2 а.е.). Орбиты этих спутников сильно вытянуты (е = 0,4), наклонены к орбите Юпитера под углом 30 0 и постоянно меняются из-за солнечных возмущений.

Три внутренних спутника Ио, Европа, Ганимед движутся почти в полном резонансе с периодами обращения 1.77, 3.55, 7.16 земных суток, находящимися в соотношении 1:2:4. В небесной механике такое расположение считается устойчивым. Все внутренние спутники обращены к Юпитеру одной и той же стороной.

Ио . Радиус 1815 км. Ещё до полётов “Вояджеров” учёные предсказали, что спутник Ио очень сильно нагревается вследствие приливных эффектов. Нагрев Ио должен быть в 20 раз больше чем Европы и превосходить в 10 раз нагрев Луны вследствие распада радиоактивных элементов. Предполагалось, что внутри Ио должна быть большая расплавленная область. Эти предположения сразу же подтвердились. “Вояджер-1” открыл на Ио 8 действующих вулканов. Вулканические выбросы поднимаются на высоту 7- - 280 км. над поверхностью, что требует скорости выброса 1 км/с. Выбросы состоят из двуокиси серы SO 2 .

Образование вулканов связано с расплавлением силикатных масс в недрах Ио, содержащих небольшое железное ядро. Это подтверждается средней плотностью Ио - 3,5 г/см 3 . Под видимой корой лежит неоднородный подкорковый силикатный слой, который в очень немногих областях малой протяжённости выходит на поверхность в виде гор высотой до 10 км. Под верхним слоем твёрдой серы, смешанной с SO 2 лежит океан расплавленной серы (t = 120 0 С, давление 40 бар). Потоки в расплавленных недрах Ио, так же как и в Земле, создают тепловые очаги, в которых образуются вулканы. Интенсивные красный, оранжевый, жёлтый, коричневый, чёрный и белый цвета на Ио подтверждают эти представления. Ударные кратеры с поперечником более 600 м не обнаружены, значит, скорость отложений на поверхности должна превышать 0,1 мм/год и определяться выбросами, потоками, поверхностной эррозией, связанной с вулканической активностью.

Возраст свежих разноцветных потоков меньше 1000 лет.

Европа. Радиус 1569 км. Поверхность Европы покрыта лабиринтом запутанных тонких линий и полос, похожих на марсианские “каналы”. Длина некоторых достигает тысяч километров, ширина 20-40 км. Скорее всего это чем-то заполненные трещины. Самые высокие детали возвышаются на высоту всего 40 м. Она напоминает исцарапанный оранжевый шар. Почти полное отсутствие ударных кратеров говорит о том, что их следы сразу же исчезают. Внешняя кора скорее всего ледяная до глубин 100 км. Средняя температура поверхности около -150 0 С. Недра спутника должны быть горячими, химический состав похожий на Ио. Плотность несколько меньше чем у Ио - 3,0 г/см 3 вызвана наличием ледяной коры. Множество трещин - результат снятия напряжений, возникающих под поверхностью.

Недавние наблюдения с помощью космического телескопа им. Хаббла позволили обнаружить на Европе разреженную атмосферу, состоящую из молекулярного кислорода. Её плотность очень мала. Солнечный свет, космические лучи и микрометеориты выбивают с поверхности Европы молекулы воды, которые под действием ультрафиолетового излучения распадаются на атомы водорода и кислорода. Атомы водорода сразу же покидают атмосферу, а атомы кислорода объединяются в энергетически более выгодные молекулы.

Ганимед . Самый крупный и массивный из всех спутников. Радиус 2631 км. Средняя плотность 1,9 г/см 3 . Он почти на половину состоит из воды или льда. Средняя температура поверхности - 130 0 С. Тёмные области Ганимеда усеяны кратерами диаметром в несколько десятков километров.

На спутнике существует огромная система хребтов. Самым интересным объектом поверхности являются пучки длинных параллельных борозд. Они покрывают значительную часть площади спутника. Эти образования современной наукой не объяснены.

Каллисто . По размерам это третий спутник в солнечной системе. Радиус 2410 км. Но плотность самая маленькая 1,8 г/см 3 . Поверхность Каллисто на невидимой с Юпитера стороне очень насыщена кратерами. На обращённой к Юпитеру стороне видна огромная многокольцевая структура с яркой центральной областью поперечником около 300 км. От 8 до 10 кольцевых гребней окружают центр до расстояния примерно 1500 км. В центральной области Каллисто кратеров гораздо меньше, чем на остальной поверхности. Значит эта область моложе.

Парадоксально то, что при малой плотности Каллисто должна содержать больше воды, чем Ганимед, но при этом сохраняет древние ударные кратеры. Низкое альбедо Каллисто говорит о примеси в коре пыли. Температура поверхности -120 0 С или выше. Эта температура всё же низка, чтобы образовать атмосферу из водяного пара.