Планеты - гиганты, Юпитер - Первичная туманность солнца и гигантские газовые планеты

Две пары планет-гигантов, Юпитер и Сатурн, Уран и Нептун, довольно сильно различаются между собой. Юпитер и Сатурн больше по размерам и менее плотные. Полеты космических аппаратов к планетам-гигантам очень трудны. Солнечной энергии на таких больших расстояниях уже недостаточно для питания их систем, приходиться использовать радиоизотопные генераторы. Надежность всех систем и приборов должна быть исключительно высокой, так как полеты длятся многие годы. В 1972г. к Юпитеру был запущен американский космический аппарат "Пионер-10", а в 1973г. к Сатурну "Пионер-11". В1977г. к планетам-гигантам были запущены два американских космических аппарата - "Вояджер-1" и "Ваяджер-2". Взаимное расположение Земли, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна позволяло при запуске в это время совершить пролет вблизи всех четырех планет-гигантов, что и было сделано "Вояджером-2". Такая выгодная конфигурация планет повторится только в XXII в.

Юпитер

Солнечный туманность космический спектральный планета

Юпитер - пятая по расстоянию от Солнца и самая большая планета Солнечной системы - отстоит от Солнца в 5,2 раза дальше, чем Земля, и затрачивает на один оборот по орбите почти 12 лет. Экваториальный диаметр Юпитера 142600 км (в 11 раз больше диаметра Земли). Период вращения Юпитера - самый короткий из всех планет - 9ч. 50мин. 30с. на экваторе и 9ч. 55мин. 40с. в средних широтах. Таким образом, Юпитер, подобно солнцу, вращается не как твердое тело - скорость вращения неодинакова в разных широтах. Из-за быстрого вращения эта планета имеет сильное сжатие у полюсов. Масса Юпитера равна 318 массам Земли. Средняя плотность 1,33 г/см3, что близко к плотности Солнца. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты. Даже в небольшой телескоп видно полярное сжатие Юпитера и полосы на его поверхности, параллельные экватору планеты. Видимая поверхность Юпитера представляет собой верхний уровень облаков, окружающих планету. Благодаря этому все детали на поверхности Юпитера постоянно меняют свой вид. Из устойчивых деталей известно Большое Красное пятно, наблюдающееся уже более 300 лет. Это - громадное овальное образование, размерами около 35000км по долготе и 14000 по широте между Южной тропической и Южной умеренной полосами. Цвет его красноватый, но подвержен изменениям. Оно не связано с глубокими слоями планеты. В нем наблюдается подъем вещества из верхних областей и растекание его от центра. Этим-то и объясняется низкая температура пятна и антициклоническое вращение в нем, т. е. против часовой стрелки в южном полушарии.

Спектральные исследования Юпитера показали, что атмосфера его состоит из молекулярного водорода и его соединений: метана и аммиака. В небольших количествах присутствуют также этан, ацетилен, фосфен и водяной пар. Облака Юпитера состоят из кристалликов и капелек аммиака. В декабре 1973г. с помощью американского космического аппарата "Пионер-10" удалось обнаружить наличие гелия в атмосфере Юпитера и измерить его содержание. Можно считать, что атмосфера Юпитера на 74% состоит из водорода и на 26% из гелия. На долю метана приходится не более 0,1% состава атмосферы планеты (по массе). Атмосферный слой имеет толщину около 1000 км. Ниже чисто газового слоя в атмосфере лежит слой облаков, которые мы и видим в телескоп. Слой жидкого молекулярного водорода имеет толщину 24000 км. На этой глубине давление достигает 300 ГПа, а температура 11000 К, здесь водород переходит в жидкое металлическое состояние, т. е. становится подобным жидкому металлу. Слой жидкого металлического водорода имеет толщину около 42000 км. Внутри него располагается небольшое железно-селикатное твердое ядро радиусом 4000 км. На границе ядра температура достигает 30000 К. В 1956 г. было обнаружено радиоизлучение Юпитера на волне 3 см., соответствующее тепловому излучению с температурой 145 К. По измерениям в инфракрасном диапазоне температура самых наружных облаков Юпитера 130 К. Полеты американских космических аппаратов "Пионер-10" и "Пионер-11" позволили уточнить строение магнитосферы Юпитера, а изменение температуры облачного слоя в основном подтвердило известный из наземных наблюдений результат: количество тепла, которое Юпитер испускает, более чем вдвое превышает тепловую энергию, которую планета получает от Солнца. Возможно, что идущее из недр планеты тепло выделяется в процессе медленного сжатия гигантской планеты (1мм. в год). Магнитное поле планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей: дипольного (как поле Земли), которое простирается до 1,5 млн. км от Юпитера, и недипольного, занимающего остальную часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля у поверхности в 20 раз больше, чем на Земле. Кроме теплового и дециметрового радиоизлучения Юпитер является источником радиовсплесков (резких усилений мощности излучения) на волнах длиной от 4 до 85 м, продолжительностью от долей секунды до нескольких минут или даже часов. Однако длительные возмущения - это не отдельные всплески, а серии всплесков - своеобразные шумовые бури и грозы. Согласно современным гипотезам, эти всплески объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты. В микроволновом диапазоне температура Юпитера близка к ожидаемому из инфракрасных наблюдений значению -143ОС, но с увеличением длины волны вычисленная эффективная температура становиться гораздо выше и указывает на то, что Юпитер, подобно Земле, имеет магнитное поле и радиационный пояс, в котором непрерывно генерируется очень высококачественное радиоизлучение. Напряженность магнитного поля на порядок больше, чем геомагнитного поля, а магнитная ось наклонена на угол около 10О относительно оси вращения.

Юпитер имеет 13 спутников. Первые 4 спутника открыты еще Галилеем (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Они, а также внутренний, самый близкий спутник Амальтея движутся почти в плоскости экватора планеты. Ио и Европа почти сравнимы с Луной, а Ганимед и Каллисто даже больше Меркурия, хотя по массе значительно уступают ему. По сравнению с другими спутниками галилеевские исследованы более детально. "Вояджер-1" открыл на Ио восемь действующих вулканов. Вулканические "плюмажи" поднимаются на 70-280 км над поверхностью, что требует скорости 1 км/с. Образование вулканов связано с расплавлением силикатных масс в недрах Ио, содержащих небольшое железное ядро. Поверхность Европы имеет поразительный вид, это уникальная поверхность в Солнечной системе. Она покрыта лабиринтом запутанных тонких линий и полос. Она напоминает оранжевый кристаллический шар. Ганимед почти наполовину состоит из воды и льда. Самым примечательным свойством Ганимеда являются пучки длинных параллельных желобов. Поверхность Каллисто на невидимой с Юпитера стороне до предела насыщена кратерами. Внешние спутники обращаются вокруг планеты по сильно вытянутым орбитам с большими углами наклона к экватору (до 30О). Это маленькие тела - от 10 до 120км, по-видимому, неправильной формы. Самые внешние 4 спутника Юпитера вращаются вокруг планеты в обратном направлении. По данным, полученным с американских космических аппаратов "Вояжер", Юпитер окружен в экваториальной области системой колец. Кольцо расположено на расстоянии 50000 км от поверхности планеты, его ширина около 1000 км. Существование кольца Юпитера было предсказано в 1960 г. астрономом С. К. Всехсвятским на основании наблюдений. В 1975 году был обнаружен объект, который, по-видимому, является 14-м спутником Юпитера. Орбита его неизвестна.

Похожие статьи




Планеты - гиганты, Юпитер - Первичная туманность солнца и гигантские газовые планеты

Предыдущая | Следующая