Юпитер – самая большая планета в Солнечной системе

Планета Юпитер, самая массивная планета Солнечной системы и пятая по удаленности от Солнца. Это один из самых ярких объектов в ночном небе, только Луна, Венера  и Марс более яркие.

Когда древние астрономы называли планету Юпитер в честь римского правителя богов и небес (также известного как Юпитер), они понятия не имели об истинных размерах планеты, но это название подходит, поскольку Юпитер больше, чем все остальные планеты вместе взятые. Полный оборот вокруг Солнца занимает почти 12 земных лет.

Вращение вокруг своей оси занимает примерно 10 часов, более чем в 2 раза быстрее Земли. Его красочные полосы облаков можно увидеть даже с помощью небольшого телескопа. Он имеет узкую систему колец и 79 известных спутников. Один из них больше планеты Меркурий и три больше Луны. Некоторые астрономы предполагают, что спутник Юпитера Европа может скрывать под ледяной корой океан теплой воды и, возможно, даже какую—то жизнь.

Газовый гигант имеет внутренний источник тепла, он излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Давление в его глубине настолько велико, что водород находится в жидком металлическом состоянии. Этот гигант обладает самым сильным магнитным полем из всех планет. Юпитер состоит почти полностью из двух элементов: водорода и гелия, а его средняя плотность не намного больше плотности воды.

Знания о системе Юпитера резко возросли после середины 1970-х годов в результате исследований, проведенных тремя космическими аппаратами — “Пионерами” 10 и 11 в 1973-74 годах, “Вояджерами” 1 и 2 в 1979 году и орбитальным аппаратом и зондом “Галилео”, которые прибыли на Юпитер в декабре 1995 года. Космические аппараты “Пионер” служил разведчиками и определили радиацию и основные характеристики планеты и ее окружения.

Усовершенствованные приборы “Вояджеров” позволили получить столь много новой информации, что она все еще анализировалась, когда началась миссия “Галилео”, который выпустил зонд в атмосферу газового гиганта, а затем вышел на орбиту около планеты для детального исследования всей системы. В июле 2016 года орбитальный аппарат Юнона прибыл на Юпитер для миссии, которая, планировалась на несколько лет, но продолжает действовать и сейчас. Наблюдения за столкновениями кометы Шумейкер-Леви 9 с атмосферой Юпитера в 1994 году также дали информацию о ее составе и структуре.

Основные астрономические данные планеты Юпитер

Планета Юпитер имеет экваториальный диаметр около 143 000 км и вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 778 миллионов км. Особый интерес представляет низкая средняя плотность планеты 1,33 г/см³ — в отличие от Земли 5,52 г/см³. Низкая плотность и большая масса указывают на то, что состав и структура Юпитера совершенно не похожи на состав и структуру Земли и других внутренних планет. Это подтверждается подробными исследованиями атмосферы и внутренних частей гигантской планеты.

Планета Юпитер не имеет твердой поверхности, переход из газовой атмосферы во внутреннюю жидкость происходит постепенно на больших глубинах. 

Облака и большое красное пятно на планете Юпитер

Даже скромный телескоп может показать много деталей на планете Юпитер. Видимая с Земли область атмосферы планеты содержит несколько различных типов облаков, которые разделены как по вертикали, так и по горизонтали. Изменения в этих облачных системах могут происходить в течение нескольких часов, но базовая структура широтных течений сохраняет свою стабильность в течение десятилетий.

Внешний вид планеты – это чередующиеся темные полосы, называемые поясами и яркие полосы, которые называются зонами. Основные течения обладают большей стойкостью. Например, южный экваториальный пояс несколько раз исчезал (последний раз в 2010 году), но вновь появился месяцами или годами позже.

Планета Юпитер не имеет твердой поверхности и, следовательно, не имеет крупномасштабной циркуляции. Отсутствие твердой поверхности с физическими границами и областей с различной теплоемкостью делает сохранение этих течений и связанных с ними облачных структур еще более примечательным. Например, Большое Красное Пятно движется по долготе относительно всех трех систем вращения планеты, но не по широте.

Белые овалы, найденные на широте к югу от Большого Красного Пятна, демонстрируют аналогичное поведение. Белые овалы такого размера не встречаются больше нигде на планете. Темно-коричневые облака, очевидно, дыры в слое рыжеватого облака, встречаются почти исключительно вблизи 18° северной широты. Сильнейшее тепловое излучение обнаружено из сине-серых или фиолетовых областей, которые встречаются в экваториальной области планеты. Наблюдения Юноны показали, что полюса покрыты бурями размером с Землю.

Природа Большого Красного Пятна

Истинная природа уникального красного пятна Юпитера была еще неизвестна в начале XXI века, несмотря на обширные наблюдения с космических аппаратов “Вояджер”, “Галилей” и “Юнона”. На планете, где продолжительность жизни облаков часто исчисляется днями, Большое Красное Пятно непрерывно наблюдается с 1878 года и может быть даже той же бурей, которая наблюдалась с 1665 по 1713 год. С максимальной протяженностью около 48 000 км в конце XIX века пятно сокращалось, а с 2012 года пятно, когда-то явно овальное, стало более круглым и сокращалось с ускоренной скоростью 900 км в год. Его нынешний размер составляет около 16 350 км в ширину и может легко разместить Землю. 

Состав облаков Юпитера

Облака планеты Юпитер формируются на разных высотах в атмосфере планеты. Белые облака являются самыми высокими, с температурой около  -150 °C. Эти облака состоят из замороженных кристаллов аммиака и аналогичны водно-ледяным перистым облакам в атмосфере Земли. Рыжеватые облака, которые широко распространены по планете, встречаются на более низких уровнях. Они образуются при температуре около -70 °C, что позволяет предположить, что они состоят из конденсированного гидросульфида аммония, а их цвет может быть вызван другими соединениями аммиака и серы, такими как полисульфиды аммония. Соединения серы вызываются как вероятные красители, потому что сера относительно обильна в космосе.

Температура и давление на планете Юпитер

Помимо измерения состава атмосферы, зонд “Галилео” имел приборы для измерения температуры и давления во время спуска в атмосферу Юпитера. Этот профиль показан на рисунке, который включает расположение различных слоев облаков, если они произошли там, где ожидалось. Следует отметить, что температуры, превышающие температуру замерзания воды (0° C), измерялись при давлениях, в несколько раз превышающих давление на уровне моря на Земле (около одного бара). Это, в основном, следствие внутреннего источника энергии Юпитера, хотя некоторое потепление произойдет только за счет захвата инфракрасного излучения атмосферой с помощью процесса, сравнимого с парниковым эффектом Земли.

Повышение температуры над тропопаузой известно как инверсия, потому что температура обычно уменьшается с высотой. Инверсия обусловлена поглощением солнечной энергии на этих высотах газами и аэрозольными частицами. Аналогичная инверсия в атмосфере Земли вызвана присутствием озона

Спутники и кольцо Юпитера

Первыми объектами в Солнечной системе, обнаруженными с помощью телескопа Галилеем в 1610 году были четыре самых ярких спутника Юпитера, ныне называемые Галилеевскими спутниками. Пятая известная юпитерианская луна – Амальтея, была также открыта визуальным наблюдением Эдварда Эмерсона Барнарда в 1892 году. Все остальные известные спутники были обнаружены на фотографиях или электронных снимках, сделанных с помощью телескопов на Земле или с помощью камер космического аппарата “Вояджер”. Многокомпонентное кольцо Юпитера было обнаружено на снимках “Вояджера” В 1979 году.

Спутники Юпитера

№	Имя	Масса (кг)	Большая полуось (км)	Год открытия
1	Метида	~3,6·1016	127 690	1980
2	Адрастея	~2·1015	128 690	1979
3	Амальтея	~2,08·1018	181 366	1892
4	Фива	~4,3·1017	221 889	1980
5	Ио	8,9·1022	421 700	1610
6	Европа	4,8·1022	671 034	1610
7	Ганимед	1,5·1023	1 070 412	1610
8	Каллисто	1,1·1023	1 882 709	1610
9	Фемисто	6,9·1014	7 393 216	1975/2000
10	Леда	1,1·1016	11 187 781	1974
11	Гималия	6,7·1018	11 451 971	1904
12	Лиситея	6,3·1016	11 740 560	1938
13	Элара	8,7·1017	11 778 034	1905
14	Дия	9,0·1013	12 570 424	2000/2012
15	Карпо	4,5·1013	17 144 873	2003
16	S/2003 J 12	1,5·1012	17 739 539	2003
17	Эвпорие	1,5·1013	19 088 434	2002
18	S/2003 J 3	1,5·1013	19 621 780	2003
19	S/2003 J 18	1,5·1013	19 812 577	2003
20	S/2011 J 1	?	20 101 000	2011
21	S/2010 J 2		20 307 150	2010
22	Тельксиное	1,5·1013	20 453 753	2004
23	Эванте	4,5·1013	20 464 854	2002
24	Гелике	9,0·1013	20 540 266	2003
25	Ортозие	1,5·1013	20 567 971	2002
26	Иокасте	1,9·1014	20 722 566	2001
27	S/2003 J 16	1,5·1013	20 743 779	2003
28	Праксидике	4,3·1014	20 823 948	2001
29	Гарпалике	1,2·1014	21 063 814	2001
30	Мнеме	1,5·1013	21 129 786	2003
31	Гермиппе	9,0·1013	21 182 086	2002
32	Тионе	9,0·1013	21 405 570	2002
33	Ананке	3,0·1016	21 454 952	1951
34	Герсе	1,5·1013	22 134 306	2003
35	Этне	4,5·1013	22 285 161	2002
36	Кале	1,5·1013	22 409 207	2002
37	Тайгете	1,6·1014	22 438 648	2001
38	S/2003 J 19	1,5·1013	22 709 061	2003
39	Халдене	7,5·1013	22 713 444	2001
40	S/2003 J 15	1,5·1013	22 720 999	2003
41	S/2003 J 10	1,5·1013	22 730 813	2003
42	S/2003 J 23	1,5·1013	22 739 654	2004
43	Эриноме	4,5·1013	22 986 266	2001
44	Аойде	9,0·1013	23 044 175	2003
45	Каллихоре	1,5·1013	23 111 823	2003
46	Калике	1,9·1014	23 180 773	2001
47	Карме	1,3·1017	23 197 992	1938
48	Каллирое	8,7·1014	23 214 986	2000
49	Эвридоме	4,5·1013	23 230 858	2002
50	S/2011 J 2	?	23 267 000	2011
51	Пазифее	1,5·1013	23 307 318	2002
52	S/2010 J 1		23 314 335	2010
53	Коре	1,5·1013	23 345 093	2003
54	Киллене	1,5·1013	23 396 269	2003
55	Эвкеладе	9,0·1013	23 483 694	2003
56	S/2003 J 4	1,5·1013	23 570 790	2003
57	Пасифе	3,0·1017	23 609 042	1908
58	Гегемоне	4,5·1013	23 702 511	2003
59	Архе	4,5·1013	23 717 051	2002
60	Исоное	7,5·1013	23 800 647	2001
61	S/2003 J 9	1,5·1012	23 857 808	2003
62	S/2003 J 5	9,0·1013	23 973 926	2003
63	Синопе	7,5·1016	24 057 865	1914
64	Спонде	1,5·1013	24 252 627	2002
65	Автоное	9,0·1013	24 264 445	2002
66	Мегаклите	2,1·1014	24 687 239	2001
67	S/2003 J 2	1,5·1013	30 290 846	2003

Данные по известным спутникам Юпитера сведены в таблицу. Римским цифрам присваиваются первые 60 известных лун в порядке их открытия. Орбиты внутренних восьми спутников имеют низкие эксцентриситета и низкие наклонения, т. е. все орбиты почти круглые и находятся в плоскости экватора планеты. Такие спутники называются “регулярными”. Орбиты десятков спутников, найденных за Каллисто, имеют гораздо более высокие наклонения и эксцентричности, что делает их “нерегулярными”.

Две самые близкие луны – Метида и Адрастея, тесно связаны с кольцевой системой Юпитера. Амальтея и Фива также вносят свой вклад в кольцевую систему, производя очень тонкие паутинные кольца немного дальше от планеты. Рядом с Юпитером вполне могут быть ещё не обнаруженные маленькие спутники. Почти наверняка есть более отдаленные нерегулярные спутники, чем те, что были обнаружены до сих пор.

Существование кольца было подтверждено в 1979 году первым космическим кораблем “Вояджер”, когда он пересек экваториальную плоскость планеты, а второй космический корабль сделал дополнительные снимки в тени планеты, оглядываясь на кольцо в направлении Солнца. Кольцо было во много раз ярче, с этой точки зрения. Очевидно, что большинство частиц кольца рассеивают свет вперед гораздо лучше, чем в обратном направлении (к Земле). Поэтому неудивительно, что земные наблюдения не смогли обнаружить кольцо до “Вояджера”. Прямое рассеяние подразумевает, что большинство частиц очень малы, в диапазоне микрометров, скорее, как пылинки, видимые в солнечном луче на Земле или мелкие частицы на лобовом стекле автомобиля, которые показывают тот же оптический эффект.

Орбитальные характеристики
Перигелий	7,405736⋅108 км (4,950429 а.е.)
Афелий	8,165208⋅108 км (5,458104 а.е.)
Большая полуось (a)	7,785472⋅108 км (5,204267 а.е.)
Эксцентриситет орбиты (e)	0,048775
Сидерический период обращения	4332,589 дня (11,8618 года)
Синодический период обращения	398,88 дня
Орбитальная скорость (v)	13,07 км/с (средн.)
Чей спутник	Солнце
Спутники	95
Физические характеристики
Полярное сжатие	0,06487
Экваториальный радиус	71 492 ± 4 км
Полярный радиус	66 854 ± 10 км
Средний радиус	69 911 ± 6 км
Площадь поверхности (S)	6,21796⋅1010 км² или 121,9 земных
Объём (V)	1,43128⋅1015 км³ или 1321,3 земных
Масса (m)	1,8986⋅1027 кг или 317,8 земных
Средняя плотность (ρ)	1326 кг/м³
Ускорение свободного падения на экваторе (g)	24,79 м/с² (2,535 g)
Первая космическая скорость (v1)	42,58 км/с
Вторая космическая скорость (v2)	59,5 км/с
Экваториальная скорость вращения	12,6 км/с или 45 300 км/ч
Период вращения (T)	9,925 часа
Наклон оси	3,13°
Видимая звёздная величина	от −1,61 до −2,94
Абсолютная звёздная величина	−9,4
Угловой диаметр	29,8″—50,1″
Атмосфера
Атмосферное давление	20—220 кПа
Шкала высоты	27 км
Состав: 89,8±2,0 % Водород (H2) 10,2±2,0 % Гелий (He) ~0,3 % Метан (CH4) ~0,026 % Аммоний (NH4+) ~0,003 % Дейтерид водорода (HD) 0,0006 % Этан (CH3−CH3) 0,0004 % Вода (H2O) Льды:     Аммоний   Вода   Гидросульфид аммония (NH4SH)