Юпитер – самая большая планета Солнечной системы

История изучения

Поскольку Юпитер хорошо заметен на небе, его изучение началось еще в древности. Люди давали планете различные названия. Римляне прозвали гиганта в честь своего бога неба и грома.

Первые научные сведения о планете получены в Вавилоне в VIII веке до н.э. Птолемей во II веке создал геоцентрическую модель и определил, что Юпитер делает оборот вокруг Земли за 4332 дня. Спустя триста лет математик Ариабхата повторил опыты астронома и уточнил период обращения вплоть до часов.

В 1610-ом году Галилео Галилей в примитивный телескоп рассмотрел газовый гигант и открыл четыре спутника, вращающихся вокруг него. Это натолкнуло ученого на мысль, что не все небесные объекты движутся вокруг Земли. Также благодаря этому была доказана справедливость гелиоцентрической модели, которая утверждает, что планеты движутся вокруг Солнца.

В 1660 году к изучению Юпитера приступил астроном Кассини, который использовал улучшенную модель телескопа, позволяющую добиться большего увеличения. Через 30 лет он подробно описал вращение гиганта вокруг своей оси, а также выделил зоны в атмосфере, которые вращаются с разными скоростями. Генрих Швабе в 1831-ом году первым обнаружил Большое красное пятно. Ученый дал урагану подробное описание, однако ему не хватило данных, чтобы точно объяснить причину образования этого явления.

В 1892 году был открыт пятый спутник Юпитера – Альматея. Ее в телескоп разглядел Э. Бернард. В 1955-ом за счет радиоволн и их взаимодействия с объектами в пространстве была определена точная скорость вращения газового гиганта.

Начиная со второй половины 19 века ученые ведут непрерывное наблюдение за Юпитером. Астрономы собирают сведения об объекте и пытаются составить полное представление о нем. Но технологиям еще предстоит сделать большой шаг вперед, прежде чем зонды смогут подобраться вплотную к поверхности Юпитера.

В 50 годах 20 века стартовал радиотелескопический обзор газового гиганта. Первые сигналы были получены в 1955 году. Это были всплески радиоволн, соответствующих планетарному вращению. Полученные данные позволили вычислить скорость движения планеты.

В 1973 году к Юпитеру отправился первый космический аппарат Пионер -10. Ему удалось подойти к планете достаточно близко и передать на Землю первые снимки, дающие массу полезной информации.

Через 6 лет к Юпитеру отправились Вояджеры. Они подтвердили антициклонность Большого Красного Пятна, наличие молний на темной стороне. В 1995 году на орбите Юпитера закрепился корабль Галилео. Его вгодное расположение помогло отследить прибытие кометы Шумейкера-Леви 9 в 1994 году. В 2003 году аппарат направили прямо на Юпитер, где он разбился на ускорении 50 км/с.

В 2000 году мимо планеты пролетел зонд Кассини, давший снимки поверхности Юпитера в высоком разрешении. В 2016 году к планете подлетел аппарат Юнона. Он исследовал магнитосферу, атмосферу и гравитационного поля.

Расположение и размер

Юпитер находится между Сатурном и Марсом и является пятой планетой Солнечной системы. Среднее расстояние от Земли до этой звезды составляет 778 млн км. От Солнца планета отдалена на 778.5 миллионов километров. Газовый гигант – самая большая планета в Солнечной системе.

Радиус Юпитера около 70 тыс. км, диаметр около 139,8 тыс. км. Столь значительные размеры объясняются тем, что он первым начал формироваться вблизи Солнца. Из-за чего будущая планета сконцентрировала значительные количества газообразного вещества, находящегося вокруг главной звезды.

Юпитер – газовый гигант, поэтому плотность его составляет 1.326 г/см3, что на 1⁄4 меньше земной. Масса планеты – 1.8981Х1027 кг, объем 1.43128Х x 1015. Площадь поверхности гиганта – 6.1419 x 1010 км2, средняя окружность достигает 4.З9264 x 105 км.

Орбита и движение

Вокруг Солнца Юпитер движется по овальной траектории. Полный оборот вокруг светила он совершает почти за 12 земных лет. Скорость движения в пространстве равна 46 800 км/ч, а вектор направления совпадает с большинством планет системы. Лишь Венера и Уран движутся в противоположную сторону.

Орбитальные характеристики Юпитера:

Смена дня и ночи на Юпитере происходит всего за 9 ч, 55 мин, 30 сек. По отношению к Земле, на Юпитере сутки длятся сутки на треть меньше. Это обусловлено быстрым вращением планеты вокруг своей оси.

Интересно, что продолжительность суток напрямую зависит от периода вращения, а не от размера планеты, как можно было ожидать. На Юпитере этот период составляет 45 300 км/ч. Потому день длится быстро и их в году 10 475,8. Однако такое вращение обеспечивает большое количество штормов на планете. Год на Юпитере составляет 4333 земных дней, то есть 11,8 лет.

Структура и поверхность

Фактически, газовый гигант представляет собой слои водорода в разных состояниях с примесью других веществ.

В самом центре небесного тела находится ядро, причем ученые до сих пор не могут прийти к окончательному выводу, является ли оно идеально круглым или имеет скалистую форму. Его наличие было доказано в 1997-ом году, когда на Юпитере открыли гравитацию. По предварительной оценке, ядро состоит из жидкого металлического водорода и гелия, а его масса может составлять от 4 до 14% от всей планеты.

При углублении внутрь Юпитера можно наткнуться на следующий слой планеты. Он состоит из жидкого водорода с аналогичными примесями, а под ним находится уровень металлического водорода.

В самом центре планеты находится ядро. Причем ученые до сих пор не могут прийти к окончательному выводу, является ли оно идеально круглым или имеет скалистую форму. Его наличие было доказано в 1997-ом году, когда на Юпитере открыли гравитацию. По предварительной оценке, оно состоит из жидкого металлического водорода и гелия, а его масса может составлять от 4 до 14% от всей планеты.

Также предполагается, что в центре Юпитера температура равна 35 700 градусов Цельсия, а давление – 4 500 ГПа. Для сравнения, считается, что на поверхности температура – 67 градусов Цельсия, а давление – 10 бар. Нужно пояснить, что это лишь теоретические данные, и на деле параметры могут быть совершенно иными. Эти значения получены лишь на основе поверхностных исследований и изучении планеты с большого расстояния, поскольку современные зонды не в состоянии подобраться вплотную к верхнему слою из-за большой радиации.

Планета имеет кольца, правда они не так заметны, как у Сатурна. Они состоят преимущественно из пыли и мелкой крошки, которая удерживается за счет силы притяжения газового гиганта. Считается, что кольца Юпитера образовались из-за частого столкновения его спутников с астероидами. От удара небольшие объекты улетали в открытый космос и притягивались планетой, а ее стремительная скорость вращения сформировала из них кольца.

Атмосфера и погода Юпитера

Величина атмосферного слоя газового гиганта равна 1000 км. Давление в нем варьируется от 20 до 220 кПА, что является довольно высоким показателем. Атмосфера планеты состоит из водорода (88 – 92%) и гелия (8 – 12%. Заметны также следы метана, аммиака, кремния, бензола и водяного пара.

В незначительных количествах в атмосфере содержится углерод, сероводород, сера, фосфин, кислород, этан, неон. Под атмосферой находится слой газообразного водорода, в котором также растворен гелий и другие вещества.

Ученые разделяют атмосферу на следующие слои:

1. экзосфера;
2. термосфера;
3. стратосфера;
4. тропопауза;
5. тропосфера.

На поверхности гиганта преобладает отрицательная температура, которая может достигать минус 170 градусов. Нижние слои атмосферы по температуре не сильно отличаются, и ее средний параметр составляет минус 145 градусов.

На верхних слоях облаков, начиная с высоты в 320 км, термические свойства начинают возрастать. И на границе термосферы и экзосферы (примерно 1000 км) температура уже может достигать 600 градусов Цельсия. Ученые до сих пор не могут объяснить, почему по мере поднятия с поверхности климатические условия в атмосфере Юпитера становятся более жаркими. По всем прогнозам, температура верхних слоев должна снижаться или сохранять такие же показатели, как в тропопаузе.

Погода на Юпитере представляет собой бесконечные шторма из непроглядных облаков, которые имеют определенные размер, температуру и давление. На поверхности постоянно гуляют ураганы и шторма, которые могут перемещаться по планете со скоростью до 600 км/ч. Их положение и форма могут существенно меняться даже в течение пары часов.

Наглядным олицетворением всего буйства, происходящего на планете, является Красное пятно. Это гигантская буря, которая отлично заметна даже без сильного приближения. По оценкам ученых, она длится уже несколько земных веков.

Большая часть планеты покрыта густыми белыми и коричневыми облаками. Они представляют собой протяженные полосы с четкими границами и движутся с индивидуальными скоростями. Астрономы называют их тропическими районами.

Образование полос появляется из-за хаотичных направлений воздуха, расположенных на разной высоте. На газовом гиганте имеются участки, где воздушные потоки опускаются вниз. Такие области имеют темно-коричневый цвет и называются поясами. Также из-за особенностей воздуха имеются белые участки, называемые зонами.

Спутники

Ученым досконально неизвестно, сколько всего спутников у Юпитера. Самыми известными и ранее открытыми являются четыре галлиевых спутника. В 1610 году при наблюдении за Юпитером их обнаружил Галилео Галилей. Астроном заметил четыре объекта, которые вели себя не как другие открытые ранее планеты. Наблюдая за ними в течение некоторого времени, Галилей сделал вывод, что эти объекты обращаются вокруг Юпитера, а значит, являются его спутниками.

Объекты имеют следующие имена и характеристики:

С каждым новым годом число спутников увеличивается очередными открытиями. После 4 объектов группы Галилея об остальных не знали 300 лет. Только в 1892 году Э.Э.Бернау удалось зафиксировать спутник Алматея.

Большая часть новых спутников была открыта в ходе наблюдений ученых 20 века. В это время были обнаружены и описаны:

Boяджep-10 нашел Матис, Адрастеи и Теба. Восьмидесятый спутник был обнаружен в 2021 году. Но с улучшением технологий и оптики список спутников Юпитера может пополнится. По оценкам ученых итоговое количество может составлять не меньше ста. В большинстве случаев открываемые спутники получают названия в честь мифологических героев или связываются с греко-римскими пантеонами.

Когда и как наблюдать Юпитер

Лучшее время для наблюдений Юпитера приходится на момент противостояния, когда расстояние между наблюдаемой планетой и Землей наименьшее. Это характерно для верхних планет и происходит ежегодно, со смещением примерно в месяц относительно прошлогодней даты.

Как правило, в период летних противостояний Юпитер поднимается не очень высоко над горизонтом: в среднем для России — на 20-30 градусов. Поэтому наиболее благоприятны для наблюдений Юпитера периоды зимних противостояний, когда планета видна высоко в небе в течение всей ночи. Если наблюдателя не пугают зимние холода, у него появляется возможность за одну ночь увидеть, как Юпитер совершает полный оборот вокруг своей оси.

Знакомство с Юпитером лучше всего начинать с его общего обзора. В первую очередь стоит научиться находить самые заметные и крупные элементы — пояса, зоны и пятна. Следующий этап знакомства с Юпитером — изучение тонких деталей строения атмосферы. Многие из них доступны только в большие любительские телескопы и требуют отличных условий наблюдения и хороших наблюдательных навыков.

Различимые детали на поверхности Юпитера зависят от размера телескопа. В моменты противостояний видимый диск достигает в размере 45-50 секунд дуги. Такие показатели превышают множество других планет. Однако даже на больших увеличениях — 250-300х — диск кажется маленьким.

Количество видимых деталей зависит от оптики. Например, в бинокль заметен крошечный невыразительный диск без каких-либо деталей, окруженный четырьмя галилеевыми спутниками.

Если направить на Юпитер даже небольшой телескоп (60–90 мм) с увеличением 100х, станут отчетливо видны северный (СЭП) и южный (ЮЭП) экваториальные пояса, располагающиеся соответственно чуть выше и ниже экватора планеты. Также можно рассмотреть третий пояс между ЮЭП и южным краем диска – Южный Умеренный Пояс (ЮУП). Яркая полоса между ЮЭП и ЮУП — Южная Тропическая Зона (ЮТЗ), именно в ней располагается легендарное Большое Красное Пятно, которое можно увидеть как овальное пятнышко немного темнее окружающего фона. Присмотревшись, можно заметить более темные полярные области планеты, а также наиболее крупные образования, располагающиеся в экваториальной зоне Юпитера.

Для серьезного наблюдения понадобится мощный телескоп с достаточно большой апертурой и идеально отъюстированный. В последнее время астрономы-любители отдают предпочтение апохроматическим рефракторам (АПО) с диаметром объектива 100–150 мм, которые способны давать качественные, контрастные изображения. Но такие телескопы пока еще достаточно дороги и поэтому мало распространены среди любителей астрономии.

Начиная со 100 мм, появляется возможность наблюдать не только движения 4-х основных спутников планеты, но и прохождения их теней по диску Юпитера, а также затмения и покрытия.

Телескоп с диаметром объектива 150 -200 мм и увеличением 200-300х позволяет рассмотреть тонкие пояса и множество небольших облаков на планете, уловить тонкие детали их строения и передать различные цветовые оттенки.

Для повышения контраста при наблюдении Юпитера и выделения из фона некоторых деталей его атмосферы рекомендуется использовать набор цветных фильтров:

• синий и голубой фильтр улучшают видимость Красного пятна, а также красно-коричневых поясов;
• желтый выделяет полярные области планеты;
• красные, оранжево-красные и светло-красные помогают выделить детали, имеющие синий оттенок — фестоны и наросты, которые наблюдаются на южной границе СЭП;
• зеленый рекомендуется применять для выделения облачных поясов, Красного пятна, белых овалов и пятен, а также фестонов.

Видео: 10 удивительных фактов о Юпитере

Вопросы и ответы