3.5.2.6. Юпитер

Юпитер – пятая от Солнца и самая большая планета Солнечной системы, первая среди газообразных планет-гигантов. Юпитер более чем в два раза массивнее всех других планет вместе взятых. Первые наблюдения Юпитера с помощью телескопа были выполнены в 1610 г. Г.Галилеем. Он же обнаружил у Юпитера четыре больших спутника, названных галилеевскими: Ио, Европу, Ганимеда и Каллисто. С 1973 г. исследования Юпитера выполнялись космическими аппаратами «Пионер-10». «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2», «Улисс» и «Галилео», который и сейчас находится на орбите Юпитера.

Среднее расстояние Юпитера до Солнца 778,3 млн. км (минимальное – 740,9 млн. км, максимальное – 815,7 млн. км). Период обращения вокруг Солнца – 11,86 земных года. Средняя орбитальная скорость 13,1 км/с. Плоскость орбиты Юпитера наклонена к плоскости эклиптики под углом 1°18,3'. Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5'. Из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. Так как Юпитер газообразная планета, скорость его вращения различна на разных широтах. Период вращения Юпитера вокруг оси увеличивается с широтой: от 9 часов 50 минут 30 секунд на экваторе до 9 часов 55 минут 40 секунд в приполярных зонах. Так быстро не вращается ни одна планета Солнечной системы. Высокая скорость вращения приводит к полярному сжатию планеты. Газовые планеты, в т.ч. и Юпитер, не имеют твердой поверхности, поэтому размеры этих планет отсчитываются от уровня, на котором давление в атмосфере равно 100 кПа. Диаметр Юпитера по экватору 143000 км, а полярный – 134700 км, сжатие составляет 1/16. Масса Юпитера – 1,9∙10²⁷ кг (в 318 раз больше земной и в 1050 раз меньше массы Солнца). Ускорение свободного падения на экваторе – 23,5 м/с². Средняя плотность – 1,33 г/см³, т.е. в четыре раза меньше земной.

Наши знания о внутреннем строении Юпитера (и других газовых планет) очень неполные и, вероятно, останутся такими еще некоторое время. Данные, полученные с помощью космических аппаратов, относятся к слоям атмосферы. По химическому составу Юпитер существенно отличается от планет земной группы. Абсолютно доминирующими здесь являются водород и гелий в «Солнечной пропорции 3,4:1. Возможно, у Юпитера есть компактное ядро из горных каменистых пород. Над ядром находится слой металлического водорода, в котором электроны не связаны с собственными протонами, а являются свободными, как в металлах. «Металлическое» состояние водорода возникает вследствие давления выше 3 млн. атмосфер, которое достигается внутри Юпитера. Металлический водород является проводником электричества, а текущие в нем электрические токи создают магнитное поле планеты. На расстоянии приблизительно 0,7 радиуса планеты от ее центра находится область переноса между слоем металлического водорода и слоем, состоящим из жидкой смеси гелия и молекулярного водорода.

Выше расположена атмосфера, состоящая в основном из молекулярного водорода и гелия с малыми примесями метана, аммиака, углекислого газа и воды. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристалликов аммиака, ниже – из гидросульфита аммония, еще ниже расположены облака из кристаллов льда и капелек воды.

На Юпитере, как и на других газовых планетах, дуют очень сильные ветры, которые вызываются внутренним нагревом, а не солнечным теплом, как на Земле. Скорость ветров превышает 600 км/час. Более 300 лет назад в атмосфере Юпитера было обнаружено Большое Красное Пятно размером 12000 на 25000 км, сохраняющееся до сих пор. Большое Красное Пятно представляет собой гигантский вихрь, область повышенного давления, где вершины облаков значительно выше и холоднее окружающих областей атмосферы.

Юпитер излучает в космическое пространство в 1,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца, в основном в виде инфракрасного излучения. Считается, что в недрах Юпитера температура около 30000 К. Тепло вырабатывается механизмом Кельвина – Гельмгольца из-за медленного гравитационного сжатия. Этот внутренний нагрев является причиной конвекции внутренних жидких слоев Юпитера и сложного движения облаков.

Юпитер обладает сильным магнитным полем. Его магнитосфера распространяется более чем на 650 миллионов километров. Существование магнитного поля объясняется наличием внутри Юпитера металлического водорода, который, будучи хорошим проводником, вращающимся с большой скоростью, создает магнитные поля. Вокруг планеты имеются радиационные пояса.

На высоте 55000 км от атмосферы зондом «Вояджер» у Юпитера были обнаружены такие же кольца, как у Сатурна. В отличие от колец Сатурна кольца Юпитера очень темные. Существуют два основных кольца и одно очень тонкое, внутреннее, с оранжевой окраской. Толщина колец не превышает нескольких километров. Они состоят из пыли и мелких фрагментов, плохо отражающих солнечные лучи.

У юпитера обнаружено 16 спутников. Самые крупные были открыты Галилеем: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.