Юпитер
Юпитер — пятая от Солнца и крупнейшая планета Солнечной системы. Это газовый гигант, состоящий преимущественно из водорода и гелия, без твёрдой поверхности, подобной земной. Его видимый диск образуют облака, вытянутые в светлые и тёмные полосы. Среди них находится Большое красное пятно — огромный долгоживущий атмосферный вихрь.[2]
Размеры и физические характеристики
Средний диаметр Юпитера достигает примерно 139 822 км — почти одиннадцати земных диаметров. По объёму он превосходит Землю приблизительно в 1321 раз, а по массе — в 318 раз. При этом его средняя плотность составляет всего 1,33 г/см³: она примерно вчетверо меньше земной.[5][1]
Юпитер заметно сплюснут у полюсов. Его экваториальный диаметр составляет около 142 984 км, а полярный — 133 708 км: разница превышает 9200 километров. Такая форма связана с быстрым вращением планеты.[1][2]
На Юпитер приходится более чем вдвое больше массы, чем на все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые. Однако до массы Солнца ему далеко: центральная звезда примерно в тысячу раз массивнее газового гиганта.[2][6]
Орбита и вращение
Юпитер обращается вокруг Солнца примерно за 11,86 земного года. Расстояние до звезды меняется от около 741 млн км до 816 млн км. Средняя орбитальная скорость составляет 13,1 км/с — за минуту планета проходит почти 800 километров.[1]
Вокруг оси Юпитер поворачивается менее чем за 10 часов: это самое быстрое вращение среди планет Солнечной системы. Экваториальные облака и облака в других широтах движутся с разными скоростями. Наклон оси невелик — около 3°, поэтому сезонные изменения солнечного освещения выражены слабее, чем на Земле.[2]
Атмосфера и облачные полосы
Основные составляющие атмосферы Юпитера — водород и гелий. Выше в облачной оболочке присутствуют аммиак и другие соединения; глубже располагаются области образования водяных облаков. По мере погружения давление и температура растут: на уровне давления 1 бар температура составляет около −108 °C, а на более высоком уровне 0,1 бар — около −161 °C.[1][2]
Тёмные пояса и светлые зоны огибают планету параллельно экватору. Между ними проходят струйные течения, направленные преимущественно на восток или запад. Измерения Juno показали, что эти потоки уходят примерно на 3000 км ниже верхней границы облаков: полосатый рисунок связан с движением вещества в глубине атмосферы.[7]
Над полюсами находятся устойчивые группы циклонов. В наблюдениях Juno вокруг центрального северного циклона располагались восемь вихрей, а вокруг южного — пять. Повторные измерения показали, что эти системы сохраняют общую конфигурацию на протяжении нескольких лет.[8]
Большое красное пятно
Большое красное пятно — гигантский антициклон в южном полушарии Юпитера. Его протяжённость с востока на запад превышает диаметр Земли. Размеры и форма вихря меняются: наблюдения Hubble с декабря 2023 по март 2024 года выявили колебания его очертаний примерно в течение 90-дневного цикла.[9]
Вихрь простирается далеко ниже видимого облачного слоя. По гравитационным измерениям Juno его глубину удалось ограничить величиной около 500 км. Таким образом, Большое красное пятно — объёмная атмосферная структура, а не тонкий рисунок на облачной поверхности.[8]
Внутреннее строение
С глубиной водород становится плотной жидкостью, а при ещё большем давлении переходит в металлическое состояние, в котором вещество хорошо проводит электрический ток. Чёткой границы, отделяющей атмосферу от твёрдой поверхности, у Юпитера нет.[2]
Гравитационные измерения Juno согласуются с моделями размытого ядра: тяжёлые элементы сосредоточены в центральной области, но распределены по значительному объёму и смешаны с водородом и гелием. Его строение отличается от простой схемы с небольшим плотным ядром и резко очерченной границей.[10]
Магнитное поле и полярные сияния
Юпитер обладает самым мощным собственным магнитным полем среди планет Солнечной системы. Оно формируется электрическими токами в проводящих недрах. Магнитосфера удерживает заряженные частицы и образует интенсивные радиационные пояса.[11]
Важный источник вещества для магнитосферы — вулканы Ио. Выброшенный газ ионизуется, а заряженные частицы взаимодействуют с магнитным полем Юпитера. Потоки частиц, достигающие верхней атмосферы, вызывают мощные полярные сияния, наблюдаемые в том числе в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах.[12]
Спутники
По актуальной на октябрь 2026 года сводке NASA, у Юпитера 115 спутников, признанных Международным астрономическим союзом. Четыре крупнейших — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты Галилео Галилеем в 1610 году и называются галилеевыми спутниками.[3][2]
Ио — самое вулканически активное тело Солнечной системы. Её недра нагреваются из-за приливных деформаций, связанных с притяжением Юпитера и орбитальным взаимодействием с другими крупными спутниками.[13]
Европа покрыта ледяной корой, под которой имеются убедительные свидетельства существования жидкого водного океана. Ганимед — крупнейший спутник Солнечной системы, превосходящий Меркурий по диаметру. Каллисто отличается древней поверхностью с многочисленными ударными кратерами.[3]
Кольца
У Юпитера есть слабая система колец, открытая Voyager 1 в 1979 году. В отличие от ярких колец Сатурна, юпитерианские кольца состоят преимущественно из мелкой пыли и плохо видны в обычном отражённом свете.[2]
Данные Galileo связали происхождение пыли с ударами межпланетных частиц по небольшим внутренним спутникам. Выбитое вещество распределяется вдоль их орбит и пополняет кольца. Основными источниками служат Метида, Адрастея, Амальтея и Фива.[4]
Исследование космическими аппаратами
Первым аппаратом, выполнившим пролёт около Юпитера, стал Pioneer 10 в декабре 1973 года. Затем систему исследовали Pioneer 11 и аппараты Voyager. Их наблюдения раскрыли строение облачных поясов, особенности магнитосферы и разнообразие спутников.[14]
В 1995 году Galileo первым вышел на орбиту Юпитера. Отделившийся от него спускаемый зонд вошёл в атмосферу и передал прямые измерения её свойств. Орбитальный аппарат исследовал планету и спутники до 2003 года.[15]
Juno вышел на орбиту в 2016 году. Измерения гравитации, магнитного поля и микроволнового излучения позволили исследовать глубинные потоки, внутреннее строение и полярную атмосферу Юпитера.[7]
К системе направляются две новые миссии. Американская Europa Clipper, запущенная 14 октября 2024 года, должна прибыть в 2030 году и исследовать Европу с орбиты Юпитера во время близких пролётов.[16] Европейская Juice стартовала 14 апреля 2023 года; её прибытие запланировано на 2031 год. Основные цели миссии — Юпитер и его ледяные спутники, прежде всего Ганимед, Каллисто и Европа.[17]
См. также
Источники
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 Jupiter Fact Sheet // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 Jupiter Facts // NASA Science.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Jupiter Moons // NASA Science.
- ↑ 4,0 4,1 Galileo Finds Jupiter's Rings Formed by Dust Blasted Off Small Moons // NASA Jet Propulsion Laboratory. 1998.
- ↑ Planetary Fact Sheet — Metric // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ Sun Fact Sheet // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ 7,0 7,1 Juno // NASA Science.
- ↑ 8,0 8,1 NASA's Juno: Science Results Offer First 3D View of Jupiter Atmosphere // NASA Jet Propulsion Laboratory. 28 октября 2021.
- ↑ NASA's Hubble Watches Jupiter's Great Red Spot Behave Like a Stress Ball // NASA Science. 2024.
- ↑ Wahl S. M. et al. Comparing Jupiter interior structure models to Juno gravity measurements and the role of a dilute core // Geophysical Research Letters. 2017.
- ↑ NASA Investigates Invisible Magnetic Bubbles in Outer Solar System // NASA. 2017.
- ↑ High-Energy X-rays Detected From Jupiter's Auroras // NASA Science.
- ↑ Io Facts // NASA Science.
- ↑ Jupiter Exploration // NASA Science.
- ↑ Galileo Jupiter Atmospheric Probe // NASA Science.
- ↑ Europa Clipper // NASA Science.
- ↑ Juice // Европейское космическое агентство (ESA).