Юпитер

Юпитер — это шестая и самая крупная планета в Солнечной системе, сыгравшая важную роль в ее формировании и стабилизации. Без него формирование атмосферы и зарождение жизни на Земле было бы под угрозой. Юпитер является одним из самых ярких объектов на ночном небе, из-за чего притягивает внимание людей с античных времен.

Древнегреческие астрономы называли планету в честь бога грома Зевса, а позднее она была переименована в соответствии с римским пантеоном. Сегодня мы поближе познакомимся с впечатляющим газовым гигантом — узнаем историю исследований, основные характеристики и интересные факты о Юпитере.

Юпитер: характеристики и интересные факты

Юпитер — это шестая и самая крупная планета в Солнечной системе, сыгравшая важную роль в ее формировании и стабилизации. Без него формирование атмосферы и зарождение жизни на Земле было бы под угрозой. Юпитер является одним из самых ярких объектов на ночном небе, из-за чего притягивает внимание людей с античных времен.

Древнегреческие астрономы называли планету в честь бога грома Зевса, а позднее она была переименована в соответствии с римским пантеоном. Сегодня мы поближе познакомимся с впечатляющим газовым гигантом — узнаем историю исследований, основные характеристики и интересные факты о Юпитере.

Как был открыт Юпитер

Юпитер превосходно виден с Земли в ясную погоду, поэтому открыть его мог любой наблюдающий за ночным небом. Первые найденные таблички с описанием планеты сделали вавилонские астрономы между VIII и VII веками до нашей эры. Спустя несколько столетий удалось рассчитать суточную скорость планеты.

В Древнем Китае также придавали большое значение Юпитеру. Он стал одной из важных составляющих философии У-син, которая связывает элементы мироздания с пятью стихиями: огонь, вода, дерево, металл, земля. Прохождение Юпитера на фоне разных созвездий повлияло на создание земных ветвей (восточного календаря) и китайского зодиака.

Уже в ранней античной модели, предложенной древнегреческим философом Анаксименом Милетским в VI веке до нашей эры, орбита Юпитера была безошибочно расположена между Марсом и Сатурном. До получения своего нынешнего названия планета носила имя «Фаэтон» в честь сына бога Солнца Гелиоса.

Какие ученые внесли вклад в изучение Юпитера

В 1609-1610 году Галилео Галилей изобрел телескоп с 32-кратным увеличением и уже спустя год записал свои наблюдения за Юпитером. Мощности телескопа не хватало, чтобы сделать какие-то выводы о самой планете, однако итальянский ученый обнаружил 4 крупных спутника. Это стало эпохальным событием в астрономии, так как ранее считалось, что естественный спутник есть только у Земли. В те же годы, независимо от Галилея, спутники открыл немецкий астроном Симон Мариус, опубликовавший свои работы в 1614 г. Он же дал спутникам названия в честь героев древнегреческих мифов:

• Ганимед;
• Каллисто;
• Европа;
• Ио.

В 1639 году неаполитанский астроном Франческо Фонтана испытывал свой 22-дюймовый телескоп. Наведя его на Юпитер, он увидел чередующиеся полосы и стал первым свидетелем атмосферных явлений планеты. Спустя десятки лет после открытий Фонтана другой итальянский астроном, Джованни Кассини, обнаружил дифференциальное вращение планеты. Он записал, что полярные пояса движутся быстрее экваториальных, а облака на разных высотах могут двигаться в противоположных направлениях. Кроме того, Кассини разработал таблицу движения спутников Юпитера.

Следующие знаковые события в истории изучения планеты произошли уже в XIX веке. В 1830-х немецкий астроном-любитель Генрих Швабе обнаружил Большое красное пятно — невероятных размеров вихрь, о котором мы подробнее поговорим в соответствующем разделе. По некоторым данным, пятно могли наблюдать за столетия до Швабе, однако именно он оставил документальное подтверждение в виде иллюстрации. В 1892 году американский исследователь Эдвард Барнад открыл пятый спутник Юпитера, получивший название Амальтея.

В 1932 году, до начала эпохи космических исследований и появления первых радиотелескопов, доктор философии Берлинского университета Руперт Вильдт изучал спектр Юпитера и сделал выводы о составе его атмосферы. Ученый выдвинул предположение, что газовые гиганты, подобно Солнцу и другим звездам, состоят из различных водородных соединений, а также безошибочно определил наличие метана и аммиака.

Космические исследования Юпитера

Появление межпланетных космических аппаратов позволило более детально изучить Юпитер и его спутники. Сейчас мы кратко рассмотрим ключевые достижения в исследовании планеты, сделанные в XX и XXI веках.

• «Пионер-10». Космический зонд НАСА, запущенный в 1972 году, стал первым рукотворным объектом, который пересек пояс астероидов и достиг системы Юпитера. Аппарат зафиксировал вокруг планеты сильнейшую радиацию, уровень которой в несколько раз превышал прогнозы ученых. «Пионер-10» приблизился к Юпитеру на 132 000 километров, сделав несколько сотен детализированных снимков.

• «Пионер-11». Конечной целью следующего «Пионера2, запущенного в 1973 году, было всестороннее изучение Сатурна. Пролетая в 42 000 километрах от Юпитера, аппарат передал подробные снимки Большого красного пятна и полярных областей.
• «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Оба «Вояджера» были запущены в 1977 году. Эти миссии позволили обнаружить систему колец вокруг планеты, понять, что Большое красное пятно является антициклоном, а также более детально изучить строение галилеевых спутников и Амальтеи.
• «Галилео». В отличие от всех предыдущих, миссия «Галилео» не была пролетной. Аппарат был запущен в 1989 году, а в 1995 вышел на орбиту Юпитера. «Галилео» был оснащен семью научными приборами, благодаря которым удалось исследовать состав и температуру разных слоев атмосферы, измерить скорость ветра и излучение от молний.

• «Улисс». Зонд, разработанный для сканирования Солнца, является единственным аппаратом, который сближался с Юпитером дважды. Миссия началась в 1990 году, а в 1992 «Улисс» приблизился к газовому гиганту на 400 000 километров, получив данные о магнитосфере. Второе сближение состоялось в 2004 году, но на более отдаленном расстоянии.
• «Кассини». Зонд, запущенный в 1997 году, был разработан сразу несколькими космическими агентствами. Во время своего путешествия к Сатурну он также сближался и с Юпитером. Пройдя на расстоянии около 10 млн километров, аппарат изучил слабые кольца и малые спутники. Кроме того, на основании данных Кассини была составлена подробная цветовая карта планеты с детализацией до 60 километров.
• «Новые Горизонты». Знаменитый аппарат, отправленный в 2006 году к Плутону, оснастили мультиспектральными телескопами Alice и Ralph. Во время пролета мимо Юпитера на расстоянии 2,3 млн километров с помощью этого оборудования были сделаны впечатляющие снимки, значительно превосходящие по качеству изображения с «Вояджеров».
• «Юнона». Последняя на момент подготовки материала миссия к Юпитеру стартовала в 2011 году и будет продолжаться как минимум до 2025-го. Аппарат, названный в честь супруги римского божества, позволил открыть мощнейшие полярные сияния и составить карту ранее неизвестных ураганов. Кроме того, полученные с «Юноны» данные поставили под сомнение теорию о формировании планеты.

Характеристики планеты Юпитер

Орбита и вращение

Юпитер вращается по эллиптической, то есть сплюснутой круговой орбите. В своей ближней к Солнцу точке (перигелии) расстояние между объектами составляет 740,5 млн километров, или почти 5 астрономических единиц. На максимальном отдалении от Солнца (афелии) расстояние увеличивается до 816 млн километров, или примерно 5,5 астрономических единиц. Исходя из размеров полуосей, можно вычислить эксцентриситет («ε»). Это числовая характеристика орбиты небесного тела, которая чаще всего имеет форму эллипса. И для Юпитера она составляет 0,048 и это означает, что орбита планеты совсем незначительно отклоняется от идеального круга. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер делает за 11,86 земных лет.

Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее любой из планет Солнечной системы. Чтобы сделать один оборот, ему требуется чуть меньше 10 часов. Из-за столь высокой скорости планета буквально сплющивается, и экваториальный диаметр становится больше полярного почти на 7%. Это, в свою очередь, приводит к дифференциальному вращению — атмосфера на полюсах делает оборот на 5 минут дольше, чем на экваторе.

Размер и масса

Как уже было отмечено, Юпитер — это самая большая планета в Солнечной системе. Его диаметр составляет почти 143 000 километров, что в 11 раз превышает земной. Внутри сферы Юпитера могло бы поместиться 1321 планета размером с Землю. Если вообразить самолет, непрерывно движущийся вдоль экватора со скоростью 1000 км/ч, на полный облет у него уйдет 450 часов, или почти 19 земных суток.

Юпитер хорошо виден с Земли без каких-либо оптических приборов. Его угловой размер во время великого противостояния (когда планета находится в перигелии и одной плоскости с Землей относительно Солнца) равен 50 угловым секундам. Более яркими объектами на ночном небе являются только Венера (до 66 ") и Луна (до 2000 ").

Несмотря на то, что плотность Юпитера в 4 раза меньше, чем у Земли, он является невероятно массивной планетой. По последним данным, его масса составляет 1,9 * 10²⁷ кг, что в 318 раз больше земной. Это настолько огромная величина, что общий центр масс Юпитера и Солнца (астрономический барицентр) время от времени выходит за пределы нашей звезды.

Структура и атмосфера

У разных слоев структуры Юпитера нет четко выраженных границ. Согласно наиболее распространенной версии, в центре располагается ядро из тяжелых металлов, которое пребывает в пластичном, промежуточном между твердым и жидким состоянии, которое также называют диффузным. Затем ядро постепенно переходит в мантию, состоящую в основном из жидкого (металлического) водорода, находящегося под сверхвысоким давлением — до 4 000 гигапаскалей.

Затем начинается атмосфера Юпитера. Большая ее часть представлена водородом и гелием. Многочисленные исследования показали наличие метана, сероводорода, аммиака, азота, серы и воды. Атмосфера планеты разделяется на 4 слоя.

• Тропосфера (50 км). В самом нижнем слое образуется сложная структура облаков из аммиака, аммония и сероводородной кислоты. Они имеют достаточно высокую плотность и определяют характер динамики всей атмосферы, а также непрерывно обмениваются веществом с мантией.
• Стратосфера (50-320 км). В следующем слое начинают встречаться углеводородные элементы и частицы метана. Здесь облака распределяются на зоны и вытягиваются параллельно экватору, определяя видимую структуру планеты.
• Термосфера (320-1 000 км). В одном из верхних слоев давление существенно падает, и одновременно с этим возрастает концентрация электронов и ионов. Именно здесь фиксируют собственное свечение атмосферы и наблюдают красочные полярные сияния.
• Экзосфера (1 000-5 000 км). За термосферой следует еще один промежуточный слой. Здесь плотность вещества постепенно падает, и атмосфера плавно переходит в межпланетное пространство.

Температура и климат

Температура на Юпитере изменяется нелинейным образом. По приблизительным оценкам, в ядре и мантии она постепенно падает с 30 000 до 6 000 °C. Охлаждение продолжается и в тропосфере, где зафиксирован диапазон от 180 до -160 °C. В стратосфере температура стабилизируется, а между экзо- и термосферой происходит резкий скачок с -70 до 830 °C.

Климат на Юпитере можно описать как очень неблагоприятный. По всей планете бушуют огромные вихри, а скорость ветра временами достигает 600 км/ч. Все это сопровождается сильнейшими молниями размером в несколько тысяч километров.

Большое красное пятно Юпитера

Большое красное пятно хорошо различимо даже в не самые мощные телескопы. Это крупнейший в Солнечной системе ураган, который находится на 22 градуса южнее экватора. Почти 200 лет наблюдений показали, что размеры шторма со временем уменьшаются. По первым наблюдениям XIX века протяженность пятна составляла около 40 000 километров, однако во время пролета «Вояджеров» длина сократилась до 23 000 километров. Большое красное пятно постепенно приобретает форму круга. Аппарату «Юнона» удалось лишь приблизительно оценить глубину шторма в 200–500 километров.

Кольца Юпитера

Юпитер имеет слабо различимую систему из 4 колец, которую удалось обнаружить благодаря снимкам аппарата «Вояджер-1». Ниже мы кратко рассказываем о каждом из элементов кольцевой системы.

• Гало. Самое близкое к планете кольцо имеет наибольшую толщину — около 20 000 километров. Оно состоит преимущественно из мелких частиц пыли, почти не отражающих солнечный свет. Радиус кольца-гало варьируется от 92 000 до 122 500 километров.
• Главное кольцо. Сразу за гало начинается самое яркое кольцо Юпитера. Помимо пыли, в его состав входят достаточно крупные обломки спутников Адрастеи и Метиды. Толщину главного кольца оценивают в 30 километров, а его радиус составляет от 122 500 до 129 000 километров.
• Паутинные кольца. 2 кольца, простирающиеся на сотни тысяч километров, получили свое название из-за тонкой, едва различимой структуры. Они состоят из материалов спутников Амальтеи и Фивы. Аппарат «Галилео», прошедший непосредственно через кольцо Амальтеи, определил размер пылевых частиц — от 2,5 до 5 микрометров (десятитысячных долей сантиметра).

Спутники Юпитера

По состоянию на осень 2024 года, у Юпитера открыто 95 спутников с подтвержденными орбитами. Большинство из них имеют малый диаметр и неправильную форму и движутся по сильно вытянутым орбитам. В этой статье мы даем краткую характеристику основных спутников планеты, расположенных по мере убывания размера. Часто их называют «галилеевыми» в честь открывшего их Галилео Галилея.

• Ганимед. Крупнейший спутник Юпитера вращается примерно в 1 млн километров от планеты. Диаметр Ганимеда всего на 60% меньше земного и равен 5 200 километрам. Спутник имеет собственное магнитное поле, но при этом почти полностью лишен атмосферы. Значительная часть объема приходится на подповерхностный океан, который содержит больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые.
• Каллисто. Диаметр второго по размеру спутника составляет 4 800 километров, а удаленность от планеты — около 1,8 млн километров. Поверхность Каллисто полностью испещрена ударными кратерами. Спутник не проявляет какой-либо геологической активности, а средняя температура на поверхности равна -130 °C.
• Ио. Третий по величине галилеев спутник находится достаточно близко к Юпитеру — всего в 420 000 километров. Его диаметр составляет 3 600 километров. Главная особенность Ио заключается в повышенной вулканической активности. Многочисленные потоки лавы постоянно меняют рельеф и окрашивают поверхность в различные оттенки желтого, красного и зеленого цвета.
• Европа. Самый маленький среди основных спутников Юпитера имеет диаметр, немногим превышающий 3 000 километров. Средний радиус его орбиты равен 670 000 километров. Европа привлекает внимание астрономов благодаря разреженной атмосфере, почти полностью состоящей из кислорода. Под поверхностью спутника также располагается океан, на существование которого указывают периодически возникающие гейзеры.

10 интересных фактов о Юпитере

1. Масса Юпитера в 2,5 раза выше, чем у всех остальных вместе взятых планет Солнечной системы.
2. Гравитационное воздействие Юпитера защищает землю от падения крупных метеоритов и астероидов, вытягивая их орбиты.
3. Из-за массивности и большого количества водорода и гелия в составе атмосферы Юпитер и другие газовые гиганты называют «несостоявшимися звездами».
4. Спутник Юпитера Ганимед превосходит по размерам Плутон, Луну и даже одну из планет — Меркурий.
5. Несмотря на отсутствие у Юпитера твердого ядра, жидкий водород генерирует магнитное поле колоссальной мощности (в 10 раз выше, чем у магнитного поля Земли).
6. Спутники с ретроградными орбитами получают названия, оканчивающиеся на букву «е». Один из них назван в честь критской царицы Пасифаи, но, чтобы не нарушать традицию, носит название Пасифе.
7. Если бы на поверхности спутника Ио оказался человек, он бы получил смертельную дозу радиации всего за один час.
8. Юпитер вращается по орбите в почти вертикальном положении (наклон всего 3 градуса), из-за чего на нем не происходит смена времен года, как на других планетах.
9. Из-за гравитационного сжатия Юпитер постоянно излучает энергию, из-за чего каждый год уменьшается на 2 сантиметра. Есть гипотеза, что в момент образования диаметр планеты был в 2 раза больше, чем сейчас.
10. На борту аппарата «Юнона» находятся 3 фигурки из конструктора Лего, которые изображают саму римскую богиню, Юпитера и Галилео Галилея.

Вопрос-ответ

Какое расстояние от Земли до Юпитера?

В зависимости от положения планет расстояние между Землей и Юпитером составляет от 588 млн км (3,93 а. е.) до 989 млн км (6,61 а. е.).

Какое расстояние от Юпитера до Солнца?

В перигелии Юпитер удален от Солнца на 740,5 млн км (4,93 а. е.), а в афелии — на 816 млн км (5,45 а. е.).

Почему Юпитер назвали именно так?

Юпитер получил свое название в честь верховного древнеримского бога, покровителя неба и грома. В древнегреческой мифологии он известен как Зевс.

Есть ли жизнь на Юпитере?

Существуют гипотезы о том, что в атмосфере Юпитера могут существовать как микроскопические, так и гигантские организмы, способные выживать в агрессивной среде. Однако в научном сообществе эти предположения считают маловероятными. Гораздо выше оценивают шансы найти жизнь на Европе и Ганимеде, под поверхностью которых расположены океаны жидкой воды.

Изображение на обложке: Freepik