Юпитер. Царь планет Солнечной системы
Автор Иван Крячко   

Галилео Галилей  
Юпитер  
Юпитер. Царь планет Солнечной системы

Знаменитый астроном Галилео Галилей (1564-1642) использовал увеличительные стекла, изобретенные в Голландии, чтобы сделать первый в мире телескоп.

Направив его на небо, ученый обнаружил, что Луна покрыта кратерами, Юпитер имеет собственные луны, на Солнце есть пятна, а Венера меняет фазы подобно Луне.


Г
алилей совершил еще много важных астрономических открытий.

Он заявил, что объяснить сделанные наблюдения можно только при условии, что все планеты обращаются вокруг Солнца, как утверждал Николай Коперник, а не вокруг Земли, как было принято считать в XVII веке.

Инквизиция заставила Галилея публично отречься от своих взглядов, но сегодня мы точно знаем, что ученый был прав.

Древние римляне, как известно, поклонялись целому сонму богов. Каждый из них «отвечал» за определенную часть огромного непостижимого мира.

Богом неба был Юпитер; в греческой мифологии ему соответствовал Зевс-громовержец, глава всех олимпийских богов.

Римляне, завоевав Элладу, заимствовали у греков практически весь пантеон, лишь переименовав бессмертных олимпийцев...

  Относительные размеры некоторых планет и спутников в Солнечной системе
 

Относительные размеры некоторых планет и спутников в Солнечной системе.

Первый ряд сверху:
Меркурий, Венера, Земля, Марс
Второй ряд сверху:
Луна (спутник Земли), Ио (спутник Юпитера), Европа (спутник Юпитера), Ганимед (спутник Юпитера), Каллисто (спутник Юпитера), Титан (спутник Сатурна).

На первый взгляд кажется удивительным, что, по сути не зная ничего о действительной природе крупнейшей планеты Солнечной системы, римляне назвали ее именем своего верховного божества.

Но объяснение этому факту есть: небесный Юпитер, безусловно, выделялся на небе среди пяти видимых невооруженным глазом планет...

Времен года там нет...

Юпитер отдален от Солнца на 778,3 млн. км (5,2 астрономических единицы).

Окруженный 50-ю известными спутниками, кольцами и огромной сложной атмосферой, он обращается вокруг Солнца почти за 12 лет, являясь ближайшей к нему планетой-гигантом.

Его экваториальный диаметр — 143 тыс. км, что в 11 раз превышает земной.

Юпитер более, чем в два раза, тяжелее, чем все остальные планеты Солнечной системы, вместе взятые, и в 318 раз тяжелее Земли.



Старт «Кассини»  

Станция «Кассини» была запущена в 1997 году. На снимке — ее взлет

 
Станция «Кассини»  

В 2002 году «Кассини» побывала вблизи Юпитера, передав на Землю многочисленные снимки планеты и ее спутников

 
Вокруг своей оси планета, в среднем, обращается за 10 часов.

Причем, поскольку Юпитер не является твердым шаром, а состоит из газа и жидкости, при наличии небольшого плотного ядра, — то экваториальные его области вращаются быстрее, чем приполярные.

Подобное вращение наблюдается у других газообразных планет, а также у Солнца. По той же причине Юпитер заметно сжат у полюсов.

Ось вращения планеты почти перпендикулярна орбите. Следовательно, там нет смены времен года.

Если существуют юпитериане, то они, по желанию, могут поселиться в краю вечного лета или вечной весны...

Почти звезда!

Хотя Юпитер уступает своим видимым блеском Венере, — но, в отличие от последней, наблюдаемой лишь утром или вечером, порою царственно сияет на небе в течение всей ночи.

Ни одна другая планета не может сравниться с ним в этой способности.

Это свойство и привело, вероятно, к тому, что громадное небесное тело стало тезкой отца богов (а может быть, и наоборот: первое имя римского громовержца — Diovis, «блестящий»...)

Планета «благоволит» наблюдателям. Диск Юпитера достаточно велик для того, чтобы даже обладатели самых скромных телескопов смогли различать облака в его бурной атмосфере.

Из тел Солнечной системы Юпитер уступает в яркости только Солнцу, Луне, Венере и изредка Марсу.

А в противостояниях, находясь ближе всего к Земле, планета сверкает лишь ненамного тусклее, чем самые яркие звезды.

 
 

Пользуясь научными данными, художник вхождение зонда с «Галилео» в атмосферу Юпитера. Виден удаляющийся защитный кожух, раскаленный при вхождении в атмосферу.
Над зондом раскрылся парашют диаметром в 2,4 м. Высоко над ним осталась на орбите «родная» АМС. Небо «громовержца», как и положено, бороздят молнии. Зонду уготована печальная судьба: падая все ниже, он станет нагреваться сильнее и сильнее, пока не превратится в пар. Но до тех пор успеет передать на «Галилео» много ценных сведений

 
 

Юпитер обладает мощным магнитным полем. Оно искривляет траектории заряженных частиц «солнечного ветра», направляя потоки этих частиц на полюса. В результате возникают полярные сияния. На фотографиях, сделанных в ультрафиолетовых лучах с помощью космического телескопа им. Хаббла, эти феномены выглядят, как кольцеобразные светящиеся пояса. Они и похожи, и не похожи на земные полярные сияния: в них сверкают яркие полосы и пятна. На снимке слева от большого кольца виден лучевой «портрет» Ио, а два светлых пятнышка возле центра сияния — это отблески Ганимеда и Европы

От Галилея до "Галилео"

В 1610-м году итальянский физик и астроном Галилео Галилей обнаружил четыре самых больших спутника планеты — Ио, Европу, Ганимед и Каллисто, называемых с тех пор Галилеевыми спутниками.

Это было одно из самых ранних астрономических открытий, сделанных с помощью телескопа.

В течение последующих лет, с улучшением телескопов, становились известными и размер планеты, и существование Большого Красного Пятна в ее атмосфере, которое поначалу считали островом в гигантском море на поверхности Юпитера.

Радиоастрономические наблюдения, начало которым было положено в 1955-м году, позволили астрономам обнаружить, что Юпитер — источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на активную электрическую деятельность в газовой толще гиганта.

К сегодняшнему дню уже шесть автоматических межпланетных станций (АМС) побывали возле планеты.

Американская АМС «Пионер-10»  

Американская АМС «Пионер-10»

 
Американская АМС «Вояджер-2»  

Американская АМС «Вояджер-2»

 
Это американские аппараты:

«Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2», «Галилео» и «Кассини».

Последний на рубеже тысячелетий пролетел возле Юпитера, собрав там важнейшие научные сведения по пути к Сатурну.

Коротко расскажем об этих космических экспедициях и научных результатах, полученных с их помощью.

Первая межпланетная станция «Пионер-10» к Юпитеру была запущена в марте 1972-го года.

Исследовав по пути пояс астероидов и долетев до цели в декабре 1973-го года, «Пионер-10» среди всего прочего обнаружил интенсивное излучение, исходящее от Юпитера.

Этим открытием было подтверждено существование у планеты сильного магнитного поля и, соответственно, огромных размеров магнитосферы вокруг планеты. Если бы эта магнитосфера была видима, она представлялась бы с Земли не меньшей, чем полная Луна!

К слову сказать, только 31 марта 1997-го года была прекращена радиосвязь с космическим аппаратом «Пионер-10», который первым достиг Юпитера, а в 1983-м году пересек орбиту Нептуна и направился к границам Солнечной системы.

Фактически, центр управления НАСА перестал «говорить» с «Пионером-10» лишь тогда, когда расстояние между Землей и аппаратом составило девять световых часов, через 25 лет после запуска. Сейчас корабль уже глубоко в межзвездном пространстве...

«Пионер-11», стремясь к Сатурну, пролетел мимо Юпитера в 1974 г. и передал наиболее подробные изображения гигантской планеты. Изучая данные, полученные этим аппаратом, ученые впервые заподозрили наличие у Юпитера колец. Здесь следует сделать оговорку.

Что у Юпитера могут быть эти «украшения», предполагал задолго до межпланетных полетов известный киевский астроном С. К. Всехсвятский, столетие со дня рождения которого мы отмечали в 2005 году.

     

На этом снимке, сделанном с АМС «Кассини», вы видите один из крупных спутников Юпитера, Ио, на фоне самой планеты. Если мифическая Амальтея была козой, то Ио, возлюбленную Юпитера, превратили в белую корову... Она достаточно велика, 3600 км в поперечнике, но это сопоставление говорит о чудовищных размерах «царя планет».
Расстояние от Юпитера до Ио почти такое же, как от Земли до Луны, — около 350 тысяч километров; время обращения спутника по орбите — 42 часа

 

АМС «Кассини» —  аппарат, запущенный в 1997г., — пролетел мимо Юпитера в 2002 году.

Удаляясь от Юпитера, АМС «Кассини» сделала прощальный снимок. На нем мы видим «серп» планеты.
С Земли ее фазы увидеть невозможно, — у нас всегда, если можно так выразиться, «полноюпитерие»...
Анализ последних фото «Кассини», в том числе и этого, дал очень много для понимания
атмосферных процессов на гиганте

 

Красное Пятно не одиноко!  «Кассини» запечатлела еще один супервихрь, получивший название Большого Темного Пятна. Оно замечено вблизи от Северного полюса. Этот феномен не похож на стоячие вихри: в отличие от Красного, Пятно то появляется, то исчезает с периодом в несколько месяцев. Пятно расположено в высоких атмосферных слоях и окружено мчащимися по кольцу полярными ветрами.
Белая окружность на снимке соответствует 60-й параллели; черным контуром отмечена граница полярных сияний. В центре — полюс


Космические зонды

В августе и сентябре 1977-го года были запущенны два «Вояджера» для изучения планет-гигантов Солнечной системы.

Аппараты побывали возле Юпитера в 1979-м году, подарив нам поразительно красивые изображения царя планет, с тысячами деталей, до тех пор неизвестных.

АМС «Галилео» проходит перед Юпитером  

Удаляясь от Юпитера, АМС «Кассини» сделала снимок. На нем мы видим «серп» планеты. С Земли ее фазы увидеть невозможно, — у нас всегда, если можно так выразиться, «полноюпитерие»... Анализ последних фото «Кассини», дал очень много для понимания атмосферных процессов на гиганте

 
  

Этот зонд был запущен с «Галилео» в атмосферу Юпитера 7 декабря 1995 года. Цель — изучение внешних слоев плотной газовой оболочки планеты. Вверху — спускаемый модуль зонда, под ним — тормозящий защитный кожух. Обе части аппарата еще не соединены. Во время запуска кожух предохранял модуль от первичного удара и нагрева при входе в атмосферу. В этот момент зонд оказался в сгустке пламени, вдвое более горячем, чем поверхность Солнца

 
«Вояджеры» поведали нам, что процессы в атмосфере Юпитера — несоизмеримо более грандиозные подобия таких же явлений земной атмосферы, циклонов, ураганов...

«Вояджеры» подтвердили догадки о кольцах гиганта. Юпитер — третья планета, помимо Сатурна и Урана, у которой были обнаружены эти «обручи», образованные массами вращающихся по орбитам камней и пыли.

Запущенный в октябре 1989-го года с основной задачей изучения Юпитера, космический аппарат «Галилео» вернулся к Земле 8 декабря 1990-го года; затем, совершив так называемый гравитационный маневр, направился к астероиду Гаспра; позднее повстречался с другим астероидом — Идой, а оттуда уже попал в систему огромной планеты.

«Галилео» был нацелен на самые разнообразные исследования как самого «отца богов», так и его спутников.

В 1995-м году от аппарата отделился специальный зонд, предназначенный для изучения атмосферы Юпитера.

«Кассини» — космический аппарат, запущенный в 1997г., — пролетел мимо Юпитера в 2002 году.

На Землю были переданы многочисленные снимки планеты и его спутников.

В изучении колосса Солнечной системы принимает участие и космический телескоп имени Хаббла.

В частности, именно он сфотографировал с околоземной орбиты место вхождения зонда, запущенного с «Галилео», в атмосферу Юпитера...

Моря жидкого металла...

Около 4,5 млрд. лет тому назад, когда формировалась Солнечная система, ядро Юпитера, вероятно, складывалось из льда и камней, образуя массу, превышавшую в 15 раз нынешнюю земную.

Давление солнечного света несло к рождающейся планете атомы легких газов, водорода и гелия; притяжение прото-Юпитера заставляло эти атомы в огромных количествах собираться вокруг исполинского каменно-ледяного сгустка.

Из гелия и водорода, в основном, и состоит атмосфера Юпитера сегодня.

Гигант «оброс» самой большой атмосферой среди всех планет, так как центральное ядро его раньше, чем у других, достигло массы, необходимой для образования газовой оболочки.

Лик Юпитера, который мы видим, — это лишь верхние слои его атмосферы. Если не считать все того же ядра, Юпитер почти на 90% состоит из водорода и на 10% — из гелия.

В юпитерианском «воздухе» обнаружены также метан, вода, аммиак и многие другие вещества. Мощная, толщиной более, в чем 1000 км., атмосфера Юпитера создает и колоссальное давление. Оно увеличивается по мере приближения к центру планеты.

В таких экстремальных условиях газы в атмосфере находятся в необычных состояниях. Астрономы считают, что находящийся достаточно глубоко водород, возможно, сформировал слой, подобный... жидкому металлу.

Это — и не океан, и не суша. В отличие от простого газообразного водорода, жидкий металлический обладает необычайными свойствами; например, он способен проводить электрический ток.

Устойчивый радиошум и сильное магнитное поле Юпитера излучаются как раз этим слоем тяжелой жидкости, из всего земного напоминающей разве что ртуть.



Полагают, что в атмосфере Юпитера три слоя облаков. Наверху — тучи из оледеневшего аммиака. Под ними — облака, состоящие из кристаллов аммония.

В самом низком слое собираются массы кристаллов водяного льда и, возможно, капель жидкой воды.

Ветры здесь достигают скорости в 500 км в час и дуют, главным образом, в пределах широких полос, параллельных экватору планеты.

Интересно, что в смежных полосах ветры всегда направлены в противоположные стороны, — словно потоки автотранспорта на шоссе!

Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп. Следствием ураганных ветров становятся чудовищные, незнакомые Земле бури и вихри.

Один из невообразимо громадных, веками кружащих на месте «смерчей» — знаменитое Большое Красное Пятно, замеченное с Земли более 300 лет назад. Этот овал размером 12 000 км на 25 000 км мог бы вместить в себя две Земли!..

     

У Юпитера есть кольца, в этом он подобен двум другим колоссам Солнечной системы — Сатурну и Урану. Но, если «пояса» Сатурна состоят из больших кусков камня и льда, то кольца Юпитера — из мелких пылевых частиц.
Цвета на изображении не подлинные, реальное фото обработано компьютером.
Тонкие, не слишком хорошо видимые юпитерианские кольца нашел в 1979 году космический аппарат «Вояджер»

 

Большое Красное Пятно, стоячий смерч над Юпитером. Этот снимок также обработан компьютером и окрашен в разные цвета, чтобы удобнее было его изучать. Низкие облака окрашены в голубой цвет, высокие плотные — в белый, высокие тонкие — в розовый. Квадратом обведен участок, где замечены облака, подобные земным тучам. Они могут состоять и из воды. Разница в размерах, — на Юпитере все больше, — а также в том, что эти тучи несутся со скоростью... до 480 км в час

 

Большое Красное Пятно в окружении атмосферных потоков, заснятое в 1979 году «Вояджером». Люди наблюдают этот фантастический вихрь длиной в 25 тысяч километров уже более трехсот лет! Юпитер почти полностью состоит из газов, преимущественно — из водорода и гелия, и лишь в огромной глубине его атмосферы лежит небольшое твердое ядро, — Красное Пятно можно смело назвать островом в юпитерианском мировом океане


Исследования, проведенные в обычном и инфракрасном диапазонах, указывают на то, что вихрь Большого Пятна — это область высокого давления, т. е. антициклон. Облака, слагающие Пятно, расположены значительно выше и более холодны, чем атмосферные структуры вокруг них.

Схожие «стоячие» вихри, но меньших размеров, обнаружены в других местах юпитерианской атмосферы, а также на Сатурне и Нептуне. До сих пор непонятно, как они могут существовать так долго. Неизвестно также, как возникают столь странные явления: многие ученые полагают, что это — выходы потоков разогретых газов из недр планеты.

Вообще, яркие цвета юпитерианских облаков, вероятно, обусловлены химическим составом последних. Например, когда атомы углерода объединяются с атомами водорода и кислорода, возникает целый ряд «разноцветных» газов, таких, как угарный, метан и другие.

Оранжевые и коричневые тона в облаках Юпитера могут быть соотнесены с органическими соединениями, включающими в себя серу и фосфор.

Интересно также то, что Юпитер излучает больше энергии в пространство, чем получает от Солнца. Недра Юпитера, вероятно, разогреты до 20 000 градусов K, а давление в его недрах может достигать 100 миллионов атмосфер.

Не только в своем ночном блеске на нашем небе, но и во внутреннем строении Юпитер имеет сходство с небольшой звездой! Часто говорят о том, что Юпитер мог бы стать «вторым Солнцем» в нашей планетной системе. Да, мог бы, — если бы только набрал соответствующую массу.

Сейчас она у него составляет только одну восьмидесятую долю от необходимой для образования звезды; меньший «вес» не позволяет недрам Юпитера разогреться до температуры термоядерных реакций.

Но Юпитер в свой ранний период не «растолстел» надлежащим образом, и никогда уже не суждено ему стать по настоящему лучезарным, самосветящимся небесным телом.

Правда, «в утешение» Юпитеру следует сказать, что в последние годы астрономы обнаружили в далеком космосе много тел, подобных ему. Говорят даже о целом классе таких объектов — несостоявшихся звезд, именуя их юпитера, с маленькой буквы и с ударением на последний слог...

Загадки Юпитера

     

Есть ли жизнь под замерзшей корой Европы?
На этом спутнике Юпитера под корой были найдены океаны воды, обогащенной углеродом. Ученые считают, что это прекрасная возможность для появления жизни вне Земли в Солнечной системе. Европа является четвертым среди самых больших спутников Юпитера.
На Европе была открыта тонкая атмосфера, состоящая из кислорода. Кислород в атмосфере Земли появился в результате жизнедеятельности растений. Астрономы считают, что чистый кислород на Европе возникает в результате физических процессов

 

Диаметр крупнейшего из Галилеевых спутников, Ганимеда, — 5150 км. Неплохие размеры для мальчика, который был виночерпием на пирах олимпийцев!.. Это — не просто самый большой спутник планеты в Солнечной системе, а настоящая планета, причем, не самая маленькая. Ганимед превосходит размерами Меркурий или Плутон. Он мог бы вращаться по собственной орбите вокруг Солнца; но, как говорится, не судьба... Большой темный овал на Ганимеде известен, как Область Галилея. Темные участки спутника покрыты множеством древних кратеров. Зато более молодые, светлые области испещрены длинными бороздами. Происхождение последних — непонятно...

 

Трудные загадки загадывает ученым спутник Юпитера Каллисто. Мифологический персонаж, давший ему имя, тоже имел отношение к животным: эта возлюбленная царя богов была превращена в медведицу... Вблизи Каллисто меняется магнитное поле Юпитера, — при том, что сам спутник значительным магнетизмом не обладает. В чем же тут дело? По последним предположениям, под «шкурой медведицы» — поверхностью Каллисто — находятся океаны соленой воды, обладающие изрядной электропроводностью. А почему эта вода не замерзает? Возможно, в недрах планетки идут процессы радиоактивного распада, подобные тем, что поддерживают в расплавленном состоянии земную мантию. Кроме того, Каллисто покрыта корой из горных пород и толстым слоем льда. Может быть, эта «шуба» помогает сберегать внутреннее тепло?


Кольца Юпитера значительно уступают в яркости и красоте великолепным «украшениям» Сатурна, — но, несмотря на это, их можно наблюдать с Земли, правда, в инфракрасном диапазоне, поскольку, в отличие от сатурнианских, эти кольца отражают мало света.

Очевидно, они состоят из очень небольших твердых частиц метеорной природы.

Надо полагать, что каменно-пылевые рои пополняются за счет материала с небольших спутников, Метиса и Адрастеи, чьи орбиты лежат в пределах колец.

Безусловно, со своей роскошной свитой Юпитер сам подобен миниатюрной планетной системе! Сегодня известно 50 его спутников: четыре больших Галилеевых и 46 гораздо меньших. Большей частью, сателлиты Юпитера носят имена мифических любовниц греко-римского громовержца.

Некоторые спутники Юпитера, вероятно, являются астероидами, захваченными сверхмощным притяжением гиганта.

Пути неосторожно приблизившихся малых планет и комет по тем же причинам искажаются, что иногда приводит к катастрофическим для «малышей» последствиям.

Кометы- «неудачницы» могут быть выброшены Юпитером из Солнечной системы — либо пойманы им в смертельную ловушку, как это случилось с кометой Шумейкера-Леви-9, рухнувшей на планету в 1994-м году...

О Галилеевых спутниках удалось получить много ценной информации только благодаря АМС, в частности, помянутому выше аппарату «Галилео».

Скажем, у Ганимеда обнаружено собственное магнитное поле, способное экранировать мощное поле Юпитера!

Это единственный подобный случай в Солнечной системе.
У того же спутника найдены следы атмосферы; непонятно лишь, какие процессы ее питают. Ведь удержать воздушную оболочку небесному телу со столь небольшой массой — не под силу...

Много действующих вулканов на Ио.

Почему?

На сей счет есть несколько гипотез. Спутник находится в области сильного влияния магнитного поля планеты; возможно, это и объясняет вулканическую деятельность на его поверхности.

Судя по последним снимкам, в отличие от некоторых других спутников, Европа не слишком изрыта метеоритными кратеров.



Видимо, ее поверхность сформировалась относительно недавно. Под ледяной корой Европы может находиться огромный океан воды, где вполне допустимо наличие условий для существования тех или иных форм жизни.

Каллисто, как выяснилось, также покрыта ледяным панцирем, очевидно, смягчающим удары мелких метеоритов и сравнительно быстро сглаживающим небольшие кратеры. Вопрос о возрасте и этого спутника остается открытым...

Надо сказать, что Галилеевы спутники — одни из очень интересных объектов для телескопических наблюдений в Солнечной системе.

Обладая даже несложными инструментами и начальными навыками, вы сами сможете увидеть эти крошечные планетки и, так сказать, повторить открытие великого Галилео Галилея.

Поскольку спутники вращаются вблизи плоскости экватора Юпитера, а она, в свою очередь, почти совпадает с плоскостью орбит Земли и Юпитера, — иногда и планета, и главные «вельможи» ее свиты, все впятером, выстраиваются для нас в цепочку.

Но порой один, два, а то и три или четыре спутника увидеть не удается. Они могут находиться либо прямо за планетой, либо перед ней.

Не огорчайтесь: увидите всю пятерку следующей ночью!..

Планета тайн

Несмотря на очевидный прогресс в познании царя планет, остаются открытыми многие вопросы, касающиеся Юпитера.
  • Откуда берется избыточная внутренняя энергия Юпитера?
  •  Как именно происходит расслоение атмосферы планеты, проявляющее себя полосами на видимой поверхности облаков?
  • Почему они мчатся встречными потоками?
  • Не образуются ли и сложные органические соединения в могучей атмосфере?
  • А этот водяной океан под ледяной корой спутника. Ведь может оказаться, что не только в Европе (земной), но и на Европе (космической) есть жизнь!..


В избранное (12) | Просмотры: 33707

Комментировать
RSS комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.