Атмосфера Юпитера — бушующая и загадочная

Состав

Атмосфера самой большой планеты Солнечной системы имеет такой же состав, что и сам гигант:

• 89% атмосферы составляет водород;
• 10% занимает гелий;
• Оставшийся 1% составляют фосфин, вода, аммиак, ацетилен, сероводород, метан.

Четыре слоя атмосферы

Атмосферу Юпитера подразделяют на слои по принципу разницы давления и температуры:

1. Тропосфера (1 — 50 км). Четкой границы между поверхностью и тропосферой нет, потому что сама планета состоит из сжиженных газов. Началом тропосферы принято считать среду с давлением 1 бар (как и на Земле) и температурой примерно 70 С. В этом слое находятся характерные полосы Юпитера, образованные облаками.
2. Стратосфера (50 — 300 км) следует за тропосферой. Температура такая же, как в тропосфере, а давление увеличивается, и на высоте 300 км превышает земные в тысячу раз. В этом слое наблюдается полярное сияние, видимое с Земли.
3. Термосфера (300-1000 км) находится выше стратосферы. Давление падает, а температура увеличивается, достигая 700 С.
4. Экзосфера (1000-5000 км). Не имеет четкой верхней границы, потому что она постепенно сливается с космическим пространством.

Зоны и пояса

На фотографиях атмосферы Юпитера отчетливо видны полосы облаков, параллельные экватору. Из-за огромной скорости вращения вокруг своей оси и вертикальных потоков в атмосфере планеты облака полос находятся в постоянном движении. У экватора облака движутся со скоростью около 130 м/с, по мере приближения к полюсам скорость их движения падает до полной остановки.

Светлые полосы называются зоны. Содержание аммиачного льда позволяет облакам подниматься выше, поэтому зоны выглядят светлее. Их температура ниже, чем на поясах. Градиент ветра — антициклон. Зоны — это области с восходящими потоками.

• Темные полосы — пояса. Облака значительно тоньше и находятся ближе к планете. Пояса теплее зон.
• Градиент ветра — циклон. Потоки поясов движутся вниз.

Зоны и пояса Юпитера имеют свои названия. Экваториальную зону окружают северный и южный экваториальные пояса. Далее к полюсам следуют северный и южный тропический регионы, включающие в себя зону и пояс. После них в обе стороны располагаются северный и южный умеренные регионы, за ними идут северо-северный и юго-южный умеренные регионы. И заканчиваются пояса северной и южной шапкой.

Циклоны и антициклоны

При соприкосновении зон с поясами образуются ураганы — циклоны и антициклоны:

Юпитерианские вихри-циклоны — небольшие темные структуры, имеющие неправильную форму. В отличие от антициклонов, они существуют недолго.

Антициклоны гигантской газовой планеты образуют устойчивые вихри в основном в Южном полушарии. Крупные ураганы-антициклоны видны с Земли как красные овалы, мелкие — белые.

Самые крупные вихри Юпитера называются «Большое красное пятно» и «овал ВА».

Большое красное пятно

Первые упоминания о Большом красном пятне относят к 1664 году, но наблюдения за этим вихрем начались лишь в середине девятнадцатого века. По сравнению с более ранними наблюдениями, БКП становится все меньше и меньше, по последним данным его размеры составляют 25000-40000 км в длину, 13000 км в ширину и 250-450 км в глубину. Это самый громадный ураган в Солнечной системе.

Ураганы Юпитера постоянно сталкиваются между собой, сливаясь вместе, вихрь побольше поглощает тот, что поменьше.

В 2008 году БКП поглотило другой красный вихрь, который называли Крошечным красным пятном.

Малый ураган был сначала разорван на куски, его части еще некоторое время кружили около Большого красного пятна, пока оно не поглотило эти остатки полностью.

Овал ВА

Этот ураганный вихрь еще называют Малым красным пятном. Овал ВА образовался в 1998 году, когда слились вместе три небольших белых антициклона. Поначалу цвет пятна был белым, но в 2006 году цвет вихря изменился и стал коричневато-красным. Со времени образования этот вихрь постоянно набирает силу.

Другие атмосферные явления

Для Юпитера характерны подобные земным бури и грозы. Но основное сосредоточение гроз на газовой планете — это полюса, на Северном находится гигантский циклон, окруженный восемью циклонами поменьше, а на Южном похожий циклон окружает шесть малых циклонов.

История исследования планеты

Космические зонды, пролетающие мимо Юпитера:

• «Пионер-10» (декабрь 1973 года) передал первые фотографии Юпитера, сделанные недалеко от самой планеты. С его помощью ученые получили информацию о вертикальном строении атмосферы газовой планеты.
• «Пионер-11» (декабрь 1974 года) подлетел к Юпитеру на расстояние около 35 тысяч километров от ее облаков. Он переслал ученым подробные фотографии Большого красного пятна и северной полярной шапки Юпитера.
• «Вояджер-1» передавал снимки Юпитера с января 1979 года, максимально приблизился к гиганту на 349 тысяч километров от его центра в начале марта и закончил фотографировать Юпитер в апреле того же года. Облетал планету всего двое суток, но успел передать сведения об атмосфере планеты. С его помощью земляне узнали, что Большое красное пятно — это сложный антициклон.
• «Вояджер-2» в июле 1979 года прошел мимо Юпитера на удалении примерно 720 тысяч километров. Передал данные о множестве мелких вихрей внутри облаков планеты.

• «Улисс» подлетал близко к Юпитеру дважды. В феврале 1992 приблизился к северному полюсу планеты и феврале 2004 мимо Юпитера еще раз. У аппарата не было целью непосредственное изучение Юпитера, он лишь осуществлял гравитационный маневр. Зонд передал данные об излучении планеты.
• «Кассини» на пути к Сатурну максимально приблизился к Юпитеру в конце декабря 2000 года. Передал на Землю более 25 тысяч изображений. Самыми ценными считаются данные о вертикальной циркуляции атмосферы планеты. Передал данные о вихре, подобном Большому красному пятну, находящимся около северного полюса Юпитера, изучил приполярные ветры вблизи полюсов планеты. Аппарат передал сведения о Южной приполярной зоне Юпитера.
• «Новые горизонты», как и Улисс, осуществил гравитационный маневр в поле гигантской планеты для последующего полета к Плутону. Начал передавать снимки Юпитера в сентябре 2006 года и максимально приблизился к газовому гиганту в феврале 2007 года. С его помощью ученые получили сведения о Малом красном пятне и уточнили уже имеющиеся данные о Юпитере.

Космические аппараты, вышедшие на орбиту планеты

Галилей

Был специально разработан для исследования Юпитера и его спутников. Начал вращение на орбите в декабре 1995 года, совершил 35 витков почти за 8 лет, затем был уничтожен в сентябре 2003 года, столкнувшись с планетой.

Сведения об атмосфере, полученные зондом:

• На внешнем уровне облаков планеты атмосферное давление 1,6 атмосфер, а t -80 С, а на глубине более 120 километров давление 24 атмосферы и t +150 С.
• Облаков из водяного пара на планете не существует, а плотность облаков оказалась ниже, чем предполагали ранее.
• В атмосфере Юпитера существуют пятна, где содержание водяного пара выше или ниже, чем во всей атмосфере. Пятна находятся все время на одних и тех же местах, но могут увеличиваться или уменьшаться по размеру.
• Вдоль экватора в отдельных местах слой облаков тоньше, чем в атмосфере в целом, и через них проглядывает горячая поверхность планеты.
• Множество изображений, переданных зондом, позволило узнать больше о Большом красном пятне.
  Прислал сведения о грозах на Юпитере, которые мощнее земных в тысячу раз.

Юнона

Юнона вышла на полярную орбиту Юпитера в июле 2016 года. Одна из целей аппарата — подробное исследование состава нижних слоев атмосферы, изучение полюсов и составления карты движения воздушных масс, достигающих скорости 600 км/ч.

Видео-обзор

Частые вопросы