works.tarefer.ru

Реферат: Юпитер

Юпитер

Введение

Юпитер- вторая по яркости после Венеры планета Солнечной системы. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером ,то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой планеты древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса ; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер.

Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой , у которой были открыты спутники . В 1610 г. Галилей , направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки , не видимые простым глазом . На следующий день они изменили своё положение и относительно Юпитера , и относительно друг друга. Наблюдая за этими звёздами Галилей заключил , что наблюдает спутники Юпитера , образовавшиеся вокруг него как центрального светила .Это была уменьшенная модель Солнечной системы . Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых спутников Юпитера –Ио , Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными “ небесными часами”, и моряки долгое время пользовались ими , чтобы определять положение корабля в открытом море .

В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов , датский астроном Оле Рёмер в 1675 г. обнаружил , что наблюдения и вычисления расходятся , если Юпитер и Земля находятся по разные стороны Солнца . В этом случае затмения спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу , что 1000 с. – это как раз , которое нужно свету ,чтобы пересечь орбиту Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн. километров , скорость света оказывается близкой к 300000км./с.

Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3 всей нашей планетной системы . Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше , чем у Земли . Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше , чем плотность Земли . Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли . Юпитер представляет собой гигантский шар из водорода , практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая:-140 С.

Юпитер быстро вращается ( период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.). Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась , и её полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального , равного 71400 км . Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного .

Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов : в 1973 г. – “Пионер-10” , в 1974 – “Пионер-11”. В марте и в июле1979 г. его посетили более крупные и “умные” аппараты – “Вояджер-1 и –2”.В декабре 1995 до него долетела межпланетная станция “Галилео”, которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд.

Особенности Юпитера.

Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер — самая большая планета этой группы и ближайшая из планет-гигантов к нам и Солнцу. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, поэтому сезонных изменений условия освещения на нем нет.

У всех планет-гигантов вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого они значительно сжаты.

Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим лишь плавающие в них облака, вытянутые полосами, параллельными экватору, вследствие их быстрого вращения.

Полосы облаков видны на Юпитере даже в слабый, телескоп Юпитер вращается зонами—чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а на средних широтах на несколько минут больше. Аналогичным образом вращаются и другие планеты-гиганты.

Поскольку планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, их температура (по крайней мере над их облаками) очень низка:

на Юпитере —145°С, на Сатурне —180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.

Атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород, есть там метан СН4 и, по-видимому, много гелия, а в атмосфере Юпитера и Сатурна обнаружен еще и аммиак NНз. Отсутствие полос Nh4 в спектрах более далеких планет объясняется тем, что он там вымерз. При низкой температуре аммиак конденсируется, и из него, вероятно, состоят видимые облака Юпитера.

Интенсивные движения, охватывающие облачный и соседние с ним слои атмосферы, имеют устойчивый характер. В частности, таким устойчивым атмосферным “вихрем” является знаменитое Красное пятно, наблюдаемое на Юпитере уже свыше 300 лет.

Изучение процессов, происходящих в атмосферах различных планет, помогает земной метеорологии и климатологии.

Теоретически построены модели массивных планет, состоящих из водорода и гелия. Расчеты модели внутреннего строения Юпитера показывают, что по мере приближения к центру водород должен последовательно проходить через газообразную, газо-жидкую и жидкую фазы. В центре планеты, где температура может достигать нескольких тысяч кельвин, находится жидкое ядро, состоящее из металлов, силикатов и водорода в металлической фазе, которая наступает при давлениях порядка 10" Па. В 1975 г. металлическую фазу водорода удалось экспериментально получить на Земле, что подтверждает справедливость теоретических расчетов внутреннего строения планет-гигантов.

Благодаря наличию магнитного поля Юпитер имеет пояса радиации, подобные земным, но значительно превосходящие их. Его магнитосфера простирается на миллионы километров, охватывая четыре крупнейших спутника. Юпитер является источником радиоизлучения. Космические аппараты зарегистрировали на нем мощные вспышки молний.

Из остальных данных о планетах заслуживает упоминания особенность осевого вращения Урана, которое, как и у Венеры, происходит в направлении, противоположном направлению вращения всех остальных планет. Кроме того, он вращается как бы лежа на боку, поэтому в течение года происходит значительное изменение условий освещения поверхности планеты.

Атмосфера.

Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты, состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны, и это объясняет их более интенсивную окраску.

Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона. Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на американских аппаратах “Пионер-10” и “Пионер-11”, показали, что Красное пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется несколько устойчивых красных пятен меньшего размера.

Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана, ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжелых элементов).

Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и капелек воды.

Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8 – 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается оптическая толщина t=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично, состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в образовании облаков на Юпитере принимать участие не может.

Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К. Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются, конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии, накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и затем в тепловую).

Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая – 10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы) находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов). При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см ?, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты (по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и каменных образований.

Кольцо Юпитера.

Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на электромагнитные поля.

Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974 г. по данным “Пионера” осталось непризнанным). Его главная часть имеет радиус 123-129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно: оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.

Внутренние и внешние спутники Юпитера.

У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц) лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны.

Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий. Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного.

Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей , которые открывались нам только в космическую эру.

Ио

Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной стороны Юпитера на другую.

По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-оранжевой поверхности “Вояджеры” обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически активные области Ио нагреты до 300° С.

Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км. Мощный подземный гул сотрясает почву , из жерла вулкана с огромной скоростью ( до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так называются котлообразные впадины , образовавшиеся вследствие провала вершины вулкана ) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается горячими реками . на фотографиях “Вояджеров” видны черные озёра и даже целые моря расплавленной серы .

Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в поперечнике . В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из твёрдой серы . Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах , а в небе над ними нависает громада Юпитера…

Существование таких пейзажей вдохновило много художников.

Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника, которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом, горбы слегка перемещаются по её поверхности ,что приводит к разогреванию внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.

В отличие от земных вулканов , у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая , хотя активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных натрия и калия.

Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с большим содержанием железа и его соединений.

Европа.

Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км.

Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов.

Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10-30 км.

Ганимед.

Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше.

С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кгм^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Каллисто.

Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами , - Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты.

У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба- обнаружены с помощью межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера ,по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км /ч.

Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км.

Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км.

Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что ни один из них не отклоняется от “идеальной” круговой траектории более чем на один градус . Такие спутники называются регулярными.

Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды , котрые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии , куда также входят Леда, Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке, Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –от 8 км у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.

Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников.( Считается , что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.

Список литературы

Жарков В.Н. “Внутреннее строение Земли и планет”, М.: Наука, 1974 год.

Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.: Аванта+, 1997 год, 688с: ил.

www.neuch.ru

Реферат Астрономия Планета Юпитер и ее спутники

works.tarefer.ru

Планета Юпитер

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………………………………………………...3 1.            Общие сведения…………………………………………….…….……….4 1.1.                 Параметры планеты…………………………………………….....…..6 1.2.                 Внутреннее строение…………………………………………….....…7 2.  Атмосфера……………………….………………………………………..….8 2.1.                 Большое рентгеновское пятно на Юпитере…………………….….10 2.2.                 Большое красное пятно……………………………………………....11 3.  Космические характеристики..…………………………………………....12 3.1.                 Магнитосфера………………………………………………………...12 3.2.                 Полярные сияния………………………………………………….....13 3.3.                 Молнии на Юпитере……………………………………….………..14 3.4.                 Комета Шумейкер-Леви 9…………………………………….....….15 3.5.                 Кольца Юпитера………………………………………………....…..16 3.6.                 Спутники Юпитера……………………..…………………………...17 4.  История открытий…………………………..……………………………..18 5.  Приложение………………………………………………………………...22 6.  Литература………………………………………………………………….24

ВВЕДЕНИЕ Пятая от Солнца и самая большая планета Солнечной системы. Юпитер, названный в честь царя римских Богов, господствует и среди девяти планет нашей Солнечной системы, соперничая с Солнцем в своём великолепии. Он более чем в два раза тяжелее, чем все другие планеты вместе взятые, и в 318 раз тяжелее Земли. Юпитер благоволит наблюдателям. Диск планеты достаточно велик для того, чтобы обладатели даже скромных телескопов смогли различать в его атмосфере простейшие структуры облаков. А Галилеевы спутники были бы видны невооружённым глазом, если бы их не затмевало сияние божественного хозяина. Юпитер на небе уступает в яркости только Солнцу, Луне, Венере и изредка Марсу. Уже пять АМС побывали у этой гигантской планеты. Это американские аппараты «Пионер 10», «Пионер 11», «Вояджер 1», «Вояджер 2» и «Галилео». Последний на рубеже тысячелетий все еще кружился возле Юпитера, собирая важнейшие научные сведения.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Бог Юпитер – древнеримский двойник древнегреческого громовержца Зевса. Юпитер отдалён от Солнца на 778,3 млн. км, его экваториальный диаметр – 143 тыс. км, что в 11 раз превышает земной. Юпитер представляет собой гигантский газовый шар, диаметр которого в десять раз превышает диаметр Земли, составляя одну десятую диаметра Солнца. Его масса равна 0,1% массы Солнца, а химический состав (по числу молекул) очень близок к составу Солнца: 90% водорода (находящегося на Юпитере в молекулярной форме) и 10% гелия. Вокруг своей оси он, в среднем, обращается за 10 часов. Причём, так как Юпитер не является твёрдым шаром, а состоит из газа и жидкости, то экваториальные его части быстрее вращаются, чем приполярные области, как это наблюдается у Солнца и других газовых планет. По той же причине Юпитер заметно сжат у полюсов. Ось вращения планеты почти перпендикулярна орбите. Следовательно, на Юпитере нет смены времён года. Среди следовых газов наиболее существенны водяной пар, метан и аммиак. Под слоем облаков нет никакой твёрдой поверхности. Вместо этого ниже внешних слоёв наблюдается (при увеличении давления с глубиной) постепенный переход от газа к жидкости. Затем следует резкий переход к металлической жидкости, в которой атомы лишены электронов. В самом центре, возможно, имеется маленькое ядро, состоящее из твёрдых пород и льда. Наличие источника внутренней энергии (тепло, выделившееся в результате гравитационного коллапса при образовании Юпитера) позволяет планете излучать в 1,5 – 2 раза больше тепла, чем она получает от Солнца. При визуальных наблюдениях диск Юпитера кажется пересечённым чередующимися светлыми зонами и тёмными поясами. Согласно данным, полученным четырьмя космическими зондами, пролетевшими мимо Юпитера в 1973 – 1981 гг. («Пионер-10 и -11», «Вояджер-1 и -2», и АМС «Галилео»), внутри этих полос наблюдается очень сложная система потоков. В каждом полушарии имеется пять или шесть таких полос, по направлению совпадающих с ветровыми течениями. В строении своем Юпитер имеет сходство с небольшой звездой, внутреннее давление в его недрах может достигать 100 миллионов атмосфер. Магнитное поле Юпитера огромно, даже в сравнении с величиной самой планеты – оно простирается на миллионы километров. Если магнитосфера его была бы видима, она имела бы при рассмотрении с Земли угловой размер равный лунному. Относительно долговечными деталями планеты являются белые или цветные овалы. Наиболее известная и самая заметная из таких деталей Большое красное пятно, которое наблюдается уже около 300 лет. Происхождение этой детали точно не известно. Согласно одной из распространённых теорий утверждается, что она является огромным антициклоном. Цветные облака находятся в самых высоких слоях Юпитера (их глубина составляет около 0,1-0,3% радиуса планеты). Происхождение их окраски тоже остаётся тайной, хотя, по-видимому, можно утверждать, что она связана со следовыми составляющими атмосферы и свидетельствует о происходящих в ней сложных химических процессах. Цвет облаков коррелирует с высотой: синие структуры – самые глубокие, над ними лежат коричневые, затем белые. Красные структуры – самые высокие. Зонд с АМС «Галилео» в 1995 г. Парашютировал сквозь верхние слои атмосферы Юпитера, передавая данные относительно состава и физических условий среды. Наземные наблюдения места вхождения зонда показали, что оно, по-видимому, было относительно свободно от облаков. Этим можно объяснить, почему не было получено почти никаких подтверждений существования ожидаемых трёх слоёв облаков (состоящих на самых больших высотах из кристаллов аммиака, гидросульфида аммония в середине, а внизу – из водяных и ледяных кристаллов). Скорость ветра, достигающая 530 км/час, оказалась даже больше, чем ожидалось. В то же время содержание гелия составило только около половины ожидаемого. Вероятное объяснение этого явления – увеличение концентрации гелия к центру планеты. Сопровождаемый своими спутниками и огромной сложной атмосферой, Юпитер обращается вокруг Солнца почти за 12 лет, являясь ближайшей к нему планетой-гигантом. Атмосфера его изобилует молниями и гигантскими вихрями, такими, как Большое Красное Пятно. Со своей системой спутников Юпитер подобен миниатюрной Солнечной системе, но хотя Юпитер и похож по своему химическому составу на звёзды, он не сияет, подобно Солнцу. Масса Юпитера составляет только одну восьмидесятую долю от необходимой для образования звезды. Меньшее значение массы не позволяет недрам Юпитера разогреться до нужной температуры. Зонд обнаружил также интенсивный радиационный пояс. Предположение о существовании слабого кольца вокруг Юпитера было впервые высказано на основании данных, полученных «Пионером-11» в 1974 г. После проведенного «Вояджером» непосредственного фотографирования это предположение подтвердилось. Основная часть кольца лежит на расстоянии 1,72 – 1,81 радиуса от центра планеты. Исходя из характеристик кольца можно допустить, что оно состоит, главным образом, из частиц микронных размеров. Постоянным источником пополнения кольца могут быть движущиеся по орбите объекты размером с булыжник, постоянно бомбардируемые быстрыми частицами. Однако Юпитер и без того сильно влияет на небесные тела Солнечной системы. Некоторые спутники Юпитера, вероятно, являются астероидами, захваченными гравитационным притяжением гиганта. Пути неосторожно приблизившихся малых планет и комет по тем же причинам искажаются, что иногда приводит к катастрофическим последствиям. Кометы-неудачники могут быть выброшены Юпитером из Солнечной системы, либо пойманы им в смертельную ловушку, как это случилось с кометой Шумейкера-Леви-9 в 1994-м году. В настоящее время известно шестнадцать естественных спутников, вращающихся вокруг Юпитера. Они разделяются на четыре группы. По круговым орбитам в экваториальной плоскости движутся четыре маленьких внутренних спутника (Метида, Адрастея, Амальтея и Теба) и четыре больших галилеевых спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). Третья группа (Леда, Гималия, Лиситея и Элара) – маленькие спутники на круговых орбитах, наклонённых под углом 25° - 29° к экваториальной плоскости и лежащих на расстоянии 11 – 12 млн. км от Юпитера. Внешняя группа (Ананке, Карме, Пасифе и Синопе) – маленькие спутники с обратным движением по орбитам. Эти орбиты являются относительно вытянутыми эллипсами с существенным наклонением к экваториальной плоскости и лежат на расстоянии 21 – 24 млн. км от Юпитера. Четыре галилеевых спутника и их движения по орбите можно легко увидеть в маленький телескоп или бинокль. 1.1. ПАРАМЕТРЫ ПЛАНЕТЫ Юпитер, тысячи лет назад названный в честь царя римских богов, господствует и среди девяти планет нашей Солнечной системы, соперничая с Солнцем в своем великолепии. Планета находится далеко за основным поясом астероидов. Большая полуось орбиты Юпитера равна 5,2 а.е., (расстояние от Солнца). Период обращения по орбите – 11,867 лет. Средняя скорость движения по орбите 13,1 км/с. Период вращения вокруг оси – 9 часов 55 минут. Каждая точка экватора движется со скоростью 45 тысяч километров в час. Так как ось вращения Юпитера почти перпендикулярна его орбите, следовательно, на планете нет смен времен года. Юпитер – это планета-гигант, которая содержит в себе более 2/3 массы всей нашей планетной системы. Масса Юпитера равна M=318 земным = 1,9*1027 кг. Его объем в 1300 раз больше, чем у Земли. Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше, чем плотность Земли. Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли, Юпитер представляет собой гигантский шар из водорода, практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая: - 140° С. Юпитер быстро вращается. Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась, и ее полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального, равного 71 400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного – компас там будет работать отменно, только северный конец стрелки всегда будет направлен на юг. Даже собрав 2/3 массы планет Солнечной системы, Юпитеру не хватило этого для того, чтобы в центре планеты начались термоядерные реакции: планета в 80 раз легче самой маленькой звезды главной последовательности. Однако Юпитер обладает собственным источником тепла, связанным с радиоактивным распадом вещества и энергией, высвобождающейся в результате сжатия. В тепловом режиме Юпитера большую роль играют потоки внутренней энергии из центра планеты. 1.2. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7—25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000°С). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана. Падение в него кометы в 1994 году вызвало исполинское цунами многокилометровой высоты. По мере погружения в океан Юпитера на протяжении 20 тыс. километров быстро увеличиваются давление и температура. На расстоянии 46 тыс. километров от центра Юпитера давление достигает 3 млн. атмосфер, температура – 11 тыс. градусов. (Напомним, что температура поверхности Солнца около 6 тыс. градусов.) Водород не выдерживает высокого давления и переходит в жидкое металлическое состояние. Слой металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Последние эксперименты показали, что водород не изменяет свою фазу внезапно, следовательно, внутренности Юпитера не имеют четких границ между слоями. Ученые полагают, что Юпитер имеет твердое ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15—30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. Если даже на Юпитере и имеется твердая поверхность, то стоять на ней нельзя без опасения быть раздавленным весом выше лежащей атмосферы. По теоретическим расчетам, температура ядра планеты около 30 000°С, а давление 30-100 млн. атмосфер. Такие условия недостаточны для термоядерных реакций, но Юпитер излучает в пространство примерно в 2 раза больше энергии, чем получает ее от Солнца. Наиболее вероятно, что избыточное тепловое излучение планеты является результатам гравитационного сжатия планеты, которое продолжается и сейчас. Тепло перемещается через толщу атмосферы и просачивается наружу через свободные от облаков области, которые соответственно названы «горячими пятнами». Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера. Если бы можно было увидеть свечение магнитосферы Юпитера, взаимодействующей с солнечным ветром из электронов и протонов, то на нашем небе вокруг Юпитера появилась бы медузообразная структура крупнее Луны. 2. АТМОСФЕРА Когда давление атмосферы Юпитера достигнет давления земной атмосферы, остановимся и осмотримся. Наверху видно обычное голубое небо, вокруг клубятся густые белые облака сконденсированного аммиака. Кроме того, снаружи морозно: - 100° С. Красноватая окраска части юпитерианских облаков говорит о том, что здесь много сложных химических соединений. Разнообразные химические реакции в атмосфере инициируются солнечным ультрафиолетовым излучением, мощными разрядами молний (гроза на Юпитере должна быть впечатляющим зрелищем!), мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния, а также теплом, идущим из недр планеты. Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан, водяной пар, аммиак; имеются также следы органических соединений,  этана,  сероводорода,  неона,  кислорода,  фосфена, серы. Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака. Из этой химической «каши» трудно выбрать главных претендентов на роль оранжевого красителя атмосферы: это могут быть соединения фосфора, серы или органические соединения. Следующий ярус облаков состоит из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония при температуре – 10° С. Водяной пар и кристаллы воды образуют более нижний ярус облаков при температуре 20° С и давлении в несколько атмосфер – почти над самой поверхностью океана Юпитера. (Хотя некоторые модели допускают наличие и четвертого яруса облаков – из жидкого аммиака.) Толщина атмосферного слоя, в котором возникают все эти удивительные облачные структуры, - 1000 км. Темные полосы и светлые зоны, параллельные экватору, соответствуют атмосферным течениям разного направления (одни отстают от вращения планеты, другие его опережают). Скорости этих течений – до 100 м/с. На границе разнонаправленных течений образуются гигантские завихрения. Особенно впечатляют Большое Красное Пятно – колоссальный атмосферный вихрь. Неизвестно когда он возник, но в телескопы он наблюдается уже 300 лет. Последние исследования показывают что, чем дальше планета от Солнца, тем менее турбулентная ее атмосфера, тем менее интенсивно происходит теплообмен между соседними областями и рассеивается меньше энергии. В атмосфере больших планет физические процессы таковы, что энергия из отдельных мелких областей переносится в более крупные и скапливается затем в глобальные воздушные структуры – зональные потоки. Эти потоки и являются поясами облаков, которые можно разглядеть даже в небольшой телескоп. Соседние потоки движутся в противоположных направлениях. Их цвет может слегка отличаться в зависимости от химического состава. Цветные облака находятся в самых высоких слоях Юпитера (их глубина составляет около 0,1-0,3% радиуса планеты). Происхождение их окраски остается тайной, хотя, по-видимому, можно утверждать, что она связана со следовыми составляющими атмосферы и свидетельствует о происходящих в ней сложных химических процессах.

www.coolreferat.com

Начальная Windows Commander Far WinNavigator Frigate Norton Commander WinNC Dos Navigator Servant Salamander Turbo Browser Winamp, Skins, Plugins Необходимые Утилиты Текстовые редакторы Юмор		File managers and best utilites Главная » Реферат » Реферат юпитер Каталог :: Астрономия. Реферат юпитер Реферат Астрономия Планета-гигант Юпитер	Ю П И Т Е Р Рис. 1. Общий вид Юпитера (Фото с «Вояджер-2») Масса 317,9 массы Земли (1,9х1027 кг) Диаметр 11,2 диаметра Земли ( 142 984 км ) Плотность 1,33 г/см3 Температура видимой поверхности -160°С Длительность звездных суток 9,93 часа Среднее расстояние от Солнца 5,20 а.е. ( 778,33 млн. км) Период обращения по орбите 11,86 земных лет Наклон экватора к орбите +3°05` Эксцентриситет орбиты 0,048 Наклонение орбиты к эклиптике 1,31° Долгота восходящего узла 100°31` Средняя скорость движения по орбите 13,06 км/сек Расстояние от Земли от 591 млн. до 965 млн. км Планета - гигант - Юпитер Юпитер – пятая от Солнца и самая крупная из всех планет солнечной системы. Он находится от Солнца на расстоянии 778 млн. км - в 5 раз дальше, чем Земля, и проходит свой путь вокруг Солнца за 12 лет. Диаметр Юпитера в 11 раз больше Земли, а по объему из Юпитера можно было бы сделать 1345 таких шаров, как Земля. Но, обладая такими огромными размерами, Юпитер по массе только в 317 раз больше Земли. Это значит, что Юпитер состоит из совсем другого вещества, чем Земля. Наш земной шар сложен из тяжелых каменных пород, а в его центре некоторые ученые предполагают даже ядро из еще более тяжелых металлов. Юпитер имеет другое строение: в среднем его вещество немногим тяжелее, чем вода. В те месяцы, когда Юпитер бывает виден, его легко найти на небе, потому что он светит ярче всех других звезд и планет, кроме Венеры. По блеску Юпитер занимает на небе четвертое место после Солнца, Луны и Венеры. Только Марс способен давать такой же сильный свет, да и то в редкие дни наибольших сближении его с Землей. Рис. 2. Спутники Юпитера Если посмотреть на Юпитер в небольшую зрительную трубу, то можно увидеть замечательную картину: возле яркого шара планеты видны четыре звездочки. Это самые большие из спутников Юпитера. Они каждый день бывают расположены по - разному: то два справа, два слева; то три с одной стороны, а один - с другой; то все четыре станут цепочкой по одну сторону от Юпитера. А бывает и так, что какая-нибудь из звездочек спрячется за шар Юпитера или станет перед ним и исчезнет на его фоне, либо же попадет в тень от Юпитера - произойдет затмение данного спутника Юпитера. Во всех этих случаях спутник становится невидим. Рис. 3. Галилеевы спутники Юпитера Эти четыре спутника Юпитера очень крупные, их диаметры составляют от 3000 до 5180 км, два из них размером больше, чем Меркурий. Кроме них, у Юпитера есть еще мелкие спутники, которые можно увидеть только в сильные телескопы. В настоящее время известно 28 спутников Юпитера, и все это обширное семейство движется в мировом пространстве вслед за самим Юпитером вокруг Солнца. Но что же представляет собой сам Юпитер? Если его рассматривать при помощи сильного телескопа, то сразу бросается в глаза его некруглая форма. Другие небесные тела - Меркурий, Венера, Земля, Луна - имеют малое сжатие у плюсов. Земля, например, у полюсов сжата примерно на 1/298 своего диаметра. У Юпитера сжатие, или сплюснутость, у полюсов значительно больше. Легко разглядеть еще, что Юпитер полосатый; на его округлом, но заметно растянутом диске виден ряд чередующихся светлых и темных полос, которые каждый год располагаются по-разному. Значит, это не горы, не океаны и не суша, а всего-навсего длинные ряды облаков и туч разной окраски. В этом отношении Юпитер похож на Венеру: все, что мы на нем видим, - это сплошной Рис. 4. Полосы на Юпитере воздушно-облачный покров, который скрывает от нашего взора то, что находится под ним. Разница в том, что на Венере этот покров гладкий, ровный, однородный, а на Юпитере он пятнистый, разноцветный. Движение облаков позволяет легко и просто установить, как и с какой скоростью вращается Юпитер вокруг оси. Каждое пятно, каждое облачко на его диске постепенно передвигается от одного края к другому. Это значит, что Юпитер поворачивается вокруг своей оси. Вращение его очень быстрое. Установлено, что сутки на нем длятся всего 9 часов 50 минут. Ученых давно занимал вопрос о химическом составе клубящейся тучами и облаками мощной атмосферы Юпитера. Оказалось, что в ней нет ни кислорода, ни водяных паров, ни углекислоты - словом, ничего того, что входит в состав нашей земной атмосферы. Зато там оказалось большое количество газа, называемого метаном. Это тот газ, который весело горит синими огоньками в наших газовых плитах. Кроме того, там есть аммиак - газ, многим знакомый по резкому запаху нашатырного спирта. Из-за огромного расстояния Юпитера от Солнца температура его атмосферы - около 140° мороза. Юпитер по всем своим свойствам так непохож на нашу Землю, что нам трудно разобраться в его своеобразной природе. Есть предположение, что ядро его состоит из сильно сжатых газов. История открытий Юпитер - одна из планет, видимых невооруженным глазом, и путь ее по ночному небу был наблюдаем тысячи лет. В 1610-м году, итальянский астроном Галилео Галилей обнаружил четыре самых больших спутника планеты: Ио, Европу, Ганимед, и Каллисто, известные также как Галилеевы спутники. Это было одно из самых ранних астрономических открытий, сделанных с телескопом. Оно сыграло свою роль, добавив уверенности сторонникам гелиоцентрической системы мира, В те далекие дни борьба мировоззрений была очень остра. В течение последующих лет, с улучшением телескопов, становились известными и размер планеты, и существование Большого Красного Пятна, которое представлялось, по началу, островом в гигантском море на поверхности Юпитера. Земная астрономия всегда продолжала совершенствоваться, мы достигли истинного понимания некоторых «поверхностных» явлений (изменений в расположении деталей, их размеров, цвете), считая их уже атмосферными, а не относящимися к вовсе несуществующей твердой поверхности. С приходом радиоастрономии в науку (а именно в 1955-м году), мы обнаружили, что Юпитер - источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность гиганта. Юпитер изучается во всех длинах волн. В марте 1972-го года была запущена АМС «Пионер–10», для наблюдения пояса астероидов и Юпитера. Долетев до Юпитера в декабре 1973-го года, «Пионер–10» обнаружил интенсивное излучение, исходящее от Юпитера, огромное магнитное поле, предполагающее наличие проводящей ток жидкости в недрах планеты. Годом позже, однотипный космический аппарат «Пионер–11», пролетал Юпитер на своем пути к Сатурну и передал даже более подробные изображения гигантской планеты. Изучая данные, полученные этим аппаратом, ученые впервые заподозрили наличие у Юпитера колец. В августе и сентябре 1977-го года, были запущенны два «Вояждера» для изучения внешней части Солнечной системы. «Вояждеры» побывали возле Юпитера в 1979-м году, подарив нам поразительные, красивые изображения царя планет, обнаружив тысячи деталей, до тех пор неизвестные. «Вояджеры» поведали нам, что процессы в атмосфере Юпитера - несоизмеримо более грандиозные подобия тех же явлений земной атмосферы. «Вояджеры» подтвердили догадки о кольцах планеты. Юпитер - третья планета, у которой открыли кольца. Запущенный в октябре 1989-го года с основной задачей изучения Юпитера, космический аппарат «Галилео» вернулся к Земле 8 декабря 1990-го года для совершения обычного гравитационного маневра. После он направился к астероиду Гаспра, потом повстречался с другим астероидом - Идой, откуда уже попал в систему Юпитера. «Галилео» был нацелен на самые разнообразные исследования как самой планеты, так и ее спутников. В 1995-м году от аппарата отделился специальный зонд, предназначенный для изучения атмосферы Юпитера. Крупным наземным и орбитальным телескопам, безусловно, по силам внести и свою лепту в изучение гиганта. Тому пример результаты исследований телескопа имени Хаббла. Образование Юпитера Юпитер хранит ключи от многих тайн Солнечной системы. Около 4,5 млрд. лет тому назад, когда Солнечная система формировалась из вращающегося облака газов и пыли, ядро Юпитера, вероятно, зарождалось изо льда и камней общей массой, превышающей в 15 раз земную. Давление солнечного света выталкивало атомы легких газов (водорода и гелия) из внутренней по отношению к орбите Юпитера части Солнечной системы, а притяжение больших ледяных ядер нашего гиганта и зарождавшегося по соседству Сатурна постаралось собрать эти атомы возле себя. Из гелия и водорода, в основном, и состоит атмосфера Юпитера сегодня. Юпитер «оброс» самой большой атмосферой среди всех планет, так как центральное внутреннее ядро его раньше достигло необходимой массы. Лик Юпитера, который мы видим, - это верхние слои его атмосферы. Физические условия и строение Юпитера Газовые планеты, к которым относится Юпитер, не имеют твердой поверхности, их газообразный материал просто становится более плотным с глубиной (радиусы и диаметры для таких планет определяются по уровням, соответствующим давлению в 1 атмосферу). Так что когда мы смотрим на такую планету, мы видим верхние слои облаков. Рис. 5. Разрез Юпитера 1 – атмосфера Юпитера, облачный слой; 2 – металлический водород; 3 – твердое ядро Юпитер, возможно, имеет ядро из твердого материала, масса которого составляет примерно от 10 до 15 масс Земли. Если не считать его ядра, Юпитер на 90% - водород и на 10% - гелий по количеству атомов, и в соотношении 3 к 1-му - по массе. В атмосфере обнаружены метана, вода, аммиак и многие другие вещества. В ядре планеты преобладающими являются тяжелые элементы, в основном, вода. Огромная атмосфера Юпитера создает и огромное давление. Оно увеличивается при приближении к центру планеты. В таких экстремальных условиях газы в атмосфере находятся в необычных состояниях. Ученые имеют основания считать, что находящийся достаточно глубоко водород под давлением атмосферы в 4 миллиона бар, возможно, сформировал слой в жидком металлическом состоянии. Это - и не океан, и не атмосфера. Этот водородный слой, возможно, также содержит некоторое количество гелия. Такой слой водорода должен иметь свойства, которые не укладываются в наше привычное понимание. В отличие от простого газообразного водорода, жидкий металлический водород способен проводить электрический ток. Устойчивый радиошум и сильное магнитное поле Юпитера излучаются как раз этим слоем металлической жидкости. При удалении от ядра планеты, когда мы можем без сомнения считать, что речь идет об атмосфере, мы увидим, что газы ведут себя более знакомым образом, перемещаясь в общих планетных циркуляциях, управляемых изначально вращением планеты. Полагают, что Юпитер имеет три слоя облаков в своей атмосфере. Наверху - облака из оледеневшего аммиака. Под ними - облака кристаллов сероводорода аммония, а в самом низком слое - собираются водяной лед и, возможно, жидкая вода. Атмосферам Юпитера и других газовых планет свойственны ветры больших скоростей, дующие в пределах широких полос, параллельных экватору планеты. В смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км в час. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют в более низких ее слоях, вплоть до тысячи километров от внешних облаков. Из этого сделан вывод, что они управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот. В атмосфере Юпитера возникают чудовищные бури и вихри, одним из которых является Большое Красное Пятно, замеченное с Земли более 300 лет назад. Большое Красное Пятно (БКП) - овал размером 12 000 на 25 000 км, т.е. это достаточно большая область для того, чтобы вместить в себя две Земли. Рис. 6. Истинное цветное изображение Большого Красного Пятна принимаемого орбитальным аппаратом «Галилео». Большое Красное Пятно - гигантская штормовая система, которая, как известно, существует в течение более чем 300 лет. Оно вращается, поскольку на планете существует огромный антициклон. Оно имеет размер около 24,000 км вдоль и 11,000 км поперек. Исследования, проведенные в инфракрасном диапазоне, и визуальные наблюдения движений в самом вихре указывают на то, что он - область высокого давления, т. е. антициклон. Облака Пятна расположены значительно выше и более холодны, чем облака вокруг. Схожие структуры обнаружены на Сатурне и Нептуне. До сих пор неизвестно, как они могут существовать так долго. Рис. 7. Облачный покров Юпитера Представленные слева две фотографии одной и той же области Юпитера показывают его облачный покров в естественных (слева) и искусственно скомбинированных (справа) цветах, чтобы была видна разница в высоте облаков. Бури, происходящие высоко в атмосфере планеты, видны на фотографиях в виде белых точек. Изображения были получены фотокамерой Cassini через разные фильтры 31 декабря 2000 года. Размер самых маленьких деталей, видимых на снимках, составляет 60 километров в поперечнике. Как возникают такие красочные явления - также неизвестно, но ученые полагают, что они обусловлены потоками разогретых газов из недр планеты. Цвета потоков и прочих облаков, вероятно, вызваны их химическим составом. Например, хотя количество углерода в атмосфере Юпитера очень невелико, атомы этого вещества легко объединяются с атомами водорода и кислорода, образуя целый ряд газов, таких, как угарный, метан и другие органические соединения, вносящие разнообразие цветов. Оранжевые и коричневые цвета в облаках Юпитера могут быть соотнесены с органическими соединениями, включающими в себя серу и фосфор. Юпитер излучает больше энергии в пространство, чем получает от Солнца. Недра Юпитера, вероятно, разогреты до 20 000 K. Теплота генерируется механизмом Кельвина - Гельмгольца, за счет медленного гравитационного сжатия планеты. Юпитер не производит энергию ядерным синтезом, как Солнце; он слишком мал, и его внутренняя температура слишком холодна для того, чтобы запустить ядерные реакции. Эта внутренняя теплота, возможно, вызывает конвекцию глубоко в жидких слоях Юпитера, вследствие чего мы наблюдаем сложные движения в верхних слоях облаков. Сатурн и Нептун подобны Юпитеру в этом отношении. Рис. 8. Инфракрасный вид Юпитера Метан в Юпитерской атмосфере позволяет детекторам ИК-излучения на Космическом телескопе Хаббл отображать облака, обычно скрытые от наших глаз. В видимых длинах волны эти облака затенены из-за высокой отражательной способности основных облаков. Газ метан находящийся между высокой облачностью и облаками в верхних слоях атмосферы поглощает отраженный инфракрасный свет, позволяет отобразить нижние облака. Также на в этом изображении заметно размытое кольцо Юпитера и крошечная луна Метис, которая видна яркой точкой около внешней грани кольца. Юпитер часто является самой яркой «звездой» нашего неба, уступая по яркости только Венере, которая редко видна в темном небе. Четыре его спутника легко можно увидеть в бинокль; несколько полос и Большое Красное Пятно можно наблюдать с помощью небольшого телескопа. Вращение Юпитера постепенно замедляется из-за приливного торможения, производимого на него его большими спутниками. Те же самые приливные силы изменяют орбиты лун, вынуждая их очень медленно отдаляться от Юпитера. Рис. 9. Падения кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер. Последовательные стадии падения кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер В июле 1994 года комета Шумахера-Леви столкнулась с Юпитером. Последствия были ясно видны даже в любительские телескопы. Обломки, оставшиеся от столкновения, можно было наблюдать еще почти целый год. Кольца Юпитера У Юпитера есть кольца, значительно уступающие в яркости и красоте кольцам Сатурна. Кольца Юпитера были открыты «Вояджером–1». С Земли кольца могут быть замечены при наблюдении в инфракрасном диапазоне. В отличие от колец Сатурна, кольца Юпитера темны (альбедо - 0,05). Они, вероятно, состоят из очень небольших твердых частиц метеорной природы. Частицы колец Сатурна – ледяные. Из-за препятствий, создаваемых атмосферой и магнитным полем планеты, частицы колец вряд ли остаются в них долго. Вероятность того, что наблюдаемое теперь кольцо – остаток некогда более внушительного, невелика. Рис. 10. Кольцо Юпитера Слишком много времени прошло с тех пор, как возникла планета. Это значит, что кольца должны непрерывно пополняться. Небольшие спутник Метис и Адрастея, чьи орбиты лежат в пределах колец, – очевидные источники таких пополнений. Магнитосфера Юпитер имеет огромное магнитное поле, значительно превышающее по напряженности Земное. Магнитосфера Юпитера простирается на 650 млн. км, за орбиту Сатурна! Но в направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше. Даже на таком расстоянии от себя Солнце показывает, кто, на самом-то деле, в доме хозяин. Таким образом, форма магнитосферы Юпитера, как и других планет, далека от сферической. Рис. 11. Полярные сияния на Юпитере Космический телескоп Хаббл показывает принятое им ультрафиолетовое излучение. На снимке видно полярное сияние в обоих Юпитерских полюсах. Эти изображения с высоким разрешением показывают вызванное полярным сиянием свет, растягивающийся на нескольких сотен километров вдоль Юпитера. Изображения Геомагнитного полярного сияния, принимаемого различными экипажами космического корабля Шаттл, показывают подобные снимки. Полярные сияния вызываются электрически заряженными частицами, пойманными в спирали магнитных полей у полюсов планеты. Поскольку они достигают верхних слоев атмосферы они возбуждают атомы и молекулы, заставляющие их светиться. Вызванное полярное сияние на Юпитере возникло из-за очень сильного магнитного поля Юпитера. Магнитное поле захватывает заряженные частицы, летящие от Солнца (этот поток называют солнечным ветром), образуя радиационные пояса. Присутствие в таких областях незащищенного специальными средствами живого существа было бы для последнего губительным. Для космических аппаратов такая обстановка создает большие проблемы. Магнитное поле мешает работать приборам, и само по себе, и захваченными им частицами. С этим часто сталкиваются в настоящее время. Поле Юпитера очень сильно. «Галилео», при изучении атмосферы планеты, обнаружил радиационный пояс, приблизительно в 10 раз мощнее земного, между кольцом Юпитера и самыми верхними атмосферными слоями. Исследования Юпитера Изучать планеты-гиганты с помощью космической техники начали на десятилетие позже, чем планеты земной группы. 3 марта 1972 г. с Земли стартовал американский космический аппарат «Пионер-10». Через 6 месяцев полёта аппарат успешно миновал пояс астероидов и ещё через 15 месяцев достиг окрестностей Юпитера, пройдя на расстоянии 130 300 км от него в декабре 1973 г. С помощью оригинального фотополяриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырёх самых крупных спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Помимо Большого Красного Пятна, размеры которого превышают диаметр нашей планеты, обнаружено белое пятно поперечником более 10 тыс. километров. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет 133 К. Было обнаружено также, что Юпитер излучает в 1,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца; уточнена масса планеты и спутника Ио. Исследования показали, что Юпитер обладает мощным магнитным полем; также была зарегистрирована зона с интенсивной радиацией (в 10 тыс. раз больше, чем в околоземных радиационных поясах) на расстоянии 177 тыс. километров от планеты. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию полёта аппарата. «Пионер-10» начал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что шлейф магнитосферы Юпитера был обнаружен за пределами орбиты Сатурна. В 1987 г. «Пионер-10» вышел за границы Солнечной системы. Трасса «Пионера-11», пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров от Юпитера в декабре 1974 г., была рассчитана иначе. Он прошёл между поясами и самой планетой, не получив опасной дозы радиации. На этом аппарате были установлены те же приборы, что и на предыдущем. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Их высота оказалась различной в полосах и расположенных между ними зонах. Согласно исследованиям «Пионера-11», светлые зоны и Большое Красное Пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, чем в соседних областях полос, и здесь холоднее. Притяжение Юпитера развернуло «Пионер-11» почти на 180°. После нескольких коррекций траектории полёта он пересёк орбиту Сатурна недалеко от самой планеты. Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978 г. было использовано для последовательного изучения этих планет. Под влиянием полей тяготения космические аппараты смогли переходить с трассы полёта от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну. Без использования гравитационных полей промежуточный планет полёт к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну - 20 лет вместо 12. В 1977 г. в длительное путешествие отправились аппараты «Вояджер-1» и Вояджер-2», причём «Вояджер-2» был запущен раньше, 20 августа 1977 г., по «медленной» траектории, а «Вояджер-1» - 5 сентября 1977 г. по «быстрой». «Вояджер-1» совершил пролёт около Юпитера в марте 1979 г., а «Вояджер-2» прошёл мимо гиганта на четыре месяца позже. Они передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями. Атмосферные массы красного, оранжевого, жёлтого, коричневого и синего цветов постоянно перемещались. Полосы вихревых потоков захватывали друг друга, то сужаясь, то расширяясь. Скорость перемещения облаков оказалась равной 11 км/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой стрелки и делало полный оборот за 6 ч. «Вояджер-1» впервые показал, что у Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57 тыс. километров от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действуют восемь вулканов. «Вояджер-2» сообщил спустя несколько месяцев, что шесть из них продолжают активно действовать. Фотографии других галилеевых спутников - Европы, Ганимеда и Каллисто - показали, что их поверхности резко отличаются друг от друга. Американский космический аппарат «Галилео», доставленный на околоземную орбиту в грузовом отсеке корабля многоразового использования «Атлантис», представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также для более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, который должен был проникнуть в атмосферу планеты. Траектория полета «Галилео» была довольно сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой прошёл в феврале 1990 г. Затем по новой траектории в декабре он вернулся к Земле. Были переданы многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны. Рис. 12. Юпитер и его Спутники Юпитер и три из четырех его самых больших спутников, засняты с расстояния в 28.4 миллионов километров орбитальной станцией «Вояджер-1» в 1979 году. Самый ближний к Юпитеру спутник Ио может быть замечен напротив диска Юпитера. Справа – спутник Европа, снизу - Каллисто. Все три спутника облетают по орбите Юпитер в экваториальной плоскости и всегда повернуты одной и тоже стороной к Юпитеру. Заметно также известное Большое Красное Пятно Рис. 13. Юпитер с борта космического зонда «Кассини». В октябре 1991 г., проходя через пояс астероидов, аппарат сфотографировал малую планету Гаспра. Вернувшись к Земле второй раз в декабре 1992 г. и получив новое ускорение, он устремился к основной цели своего путешествия - Юпитеру. Оказавшись в августе 1993 г. снова в поясе астероидов, он сфотографировал ещё одну малую планету, Иду. Спустя два года «Галилео» достиг окрестностей Юпитера. По команде с Земли от него отделился спускаемый зонд и в течение пяти месяцев совершал самостоятельный полёт к границам атмосферы Юпитера со скоростью 45 км/с. За счёт сопротивления её верхних слоев в течение двух минут скорость снизилась до нескольких сот метров в секунду. При этом перегрузки превосходили земную силу тяжести в 230 раз. Аппарат проник в атмосферу на глубину 156 км и функционировал в течение 57 мин. Данные об атмосфере ретранслировались через основной блок «Галилео». Спутники Юпитера: Ио Исследователь Galileo (S.Marius?) Год открытия 1610 Орбита 421 600 км от Юпитера Длительность суток 1.769 дня Наклон орбиты 0.04 градуса Радиус 1815 км Масса 8.933•1022 кг Плотность 3.533 г/см3 Эксцентриситет орбиты 0,004 Ио - третий по величине и ближайший спутник Юпитера. Ио немного больше, чем Луна - спутник Земли. Ио была первой возлюбленной Зевса (Юпитера), которую он превратил в корову, чтобы попытаться скрыть от ревнивой Геры. Ио открыли Галилей и Мариус в 1610 году. Рис. 14. Общий снимок Ио. Истинное цветное изображение Ио сделанное Орбитальным аппаратом Galileo. Поверхность - имеет мягкий, желтый оттенок с черными, коричневыми, зелеными, оранжевыми и красными областями, соответствующими активным вулканическим центрам. Солнце освещает изображение из-за камеры, что помогает восприятию цветных вариации. Разрешающая способность - 1.3 километров на пиксель. Некоторые из вулканических центров имеют яркие и цветные потоки лавы, которые состоят из потоков серы. В отличие от большинства спутников во внешней солнечной системе Ио и Европа подобны по составу пла- нетам земной группы, прежде всего наличием силикатных горных пород. Последние данные со спутника «Галилео» показывают, что Ио имеет железное ядро (возможно, смесь железа с сульфидом железа) радиусом по крайней мере 900 км. Поверхность Ио радикально отличается от поверхности любого другого тела Солнечной системы. Это было совершенно неожиданным открытием, сделанным учеными с помощью корабля «Вояджер». Они ожидали увидеть поверхность, покрытую кратерами, как на других телах с твердой поверхностью, и оценить по ним возраст поверхности Ио. Но на Ио найдено очень мало кратеров, следовательно, его поверхность очень молода. Вместо кратеров «Вояджер-1» обнаружил сотни вулканов. Некоторые из них активны! Фотографии извержений с факелами высотой 300 км были переданы на Землю кораблями «Вояджером» и «Галилео». Рис. 15. Изображение Ио над Юпитером Изображение Ио над Юпитером было получено 1 января 2001 года. Расстояние между Ио и верхним слоем облаков Юпитера составляет 2,5 диаметра Юпитера. Это было первое реальное доказательство того, что ядра других тел земной группы также горячи и активны. Материал, прорывающийся из вулканов Ио, является некоторой разновидностью серы или двуокиси серы. Вулканические извержения быстро изменяются. Только за четыре месяца, прошедшие между полетами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», некоторые из вулканов перестали действовать, но появились другие. Рис. 16. Различия в снимках «Вояджера» и «Галилео» Сравнение между изображениями Ио, сделанные «Вояджером» (слева) и «Галилео» (справа), показывает различия между ними. Наиболее очевидная разность - улучшенная разрешающая способность в снимках Galileo. Другие различия между двумя изображениями - в вулканическом действии, которое произошло в 1917 годах. Изображения с «Галилео» также показывают много изменений со времени полета Вояджеров. Эти наблюдения подтверждают, что поверхность Ио действительно очень активна. Ландшафты Ио удивительно разнообразны: котлованы глубиной до нескольких километров, озера расплавленной серы, горы, которые не являются вулканами, потоки из какой-то вязкой жидкости (некая разновидность серы?), тянущиеся на сотни километров, и вулканические жерла. Сера и серосодержащие смеси дают широкий диапазон цветов, которые наблюдаются на снимках Ио. Анализ снимков, полученных Вояджером, приводил ученых к предположению о том, что потоки лавы на поверхности Ио состоят главным образом из расплавленной серы с различными примесями. Однако последовательные наземные инфракрасные исследования указывают, что они слишком горячи для того, чтобы быть жидкой серой. Одна из идей по этому поводу состоит в том, что лава на Ио является расплавленной силикатной горной породой. Недавние наблюдения указывают, что это вещество может содержать натрий. Некоторые из самых горячих пятен на Ио достигают температур 1500 K, хотя средняя температура намного ниже, приблизительно 130 K. Энергию для всей этой активности Ио, возможно, получает благодаря приливным взаимодействиям с Европой, Ганимедом и Юпитером. Хотя Ио, подобно Луне, всегда повернута одной и той же стороной к Юпитеру, все же влияние Европы и Ганимеда вызывает небольшие колебания. Эти колебания вытягивают и изгибают поверхность Ио на целых 100 метров и генерируют теплоту, в результате чего поверхность нагревается. Ио пересекает линии магнитного поля Юпитера, генерируя электрический ток. Хотя он мал по сравнению с приливным нагревом, этот ток может нести более чем 1 триллион Вт. Недавние данные с «Галилео» указывают, что Ио может иметь собственное магнитное поле, как Ганимед. На Ио очень разряженная атмосфера, состоящая из двуокиси серы и, возможно, некоторых других газов. В отличие от других спутников Юпитера, на Ио очень мало или вообще нет воды. Согласно последним данным космического корабля «Галилео» вулканы на Ио очень горячи и включают в себя незнакомые ингредиенты. Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, установленный на «Галилео», обнаружил чрезвычайно высокие температуры внутри вулканов. Они оказались намного выше, чем считалось ранее. Спектрометр способен обнаруживать тепло вулкана и указывать расположение различных материалов на поверхности Ио. Внутри вулкана Пеле (Pele), названного по имени мифологической Полинезийской богини огня, температура намного выше температуры внутри любого из вулканов на Земле - она составляет около 1500° С. Возможно, что миллиарды лет назад вулканы на Земле были такими же горячими. Теперь ученых интересует следующий вопрос: все ли вулканы на Ио извергают такую горячую лаву, или большинство вулканов подобны базальтовым вулканам на Земле, которые выбрасывают лаву с более низкими температурами - около 1200° С? Еще до того, как «Галилео» подлетел близко к Ио в конце 1999 - начале 2000 года, было известно, что на Ио есть два больших вулкана с очень высокой температурой. Теперь же «Галилео» обнаружил, что на Ио существует больше высокотемпературных районов, чем показывали отдаленные наблюдения. Это означало, что на Ио могут быть и намного меньшие вулканы с очень горячей лавой. Один из наиболее активных вулканов на Ио - вулкан Прометей. Его выбросы газа и пыли были зафиксированы и ранее космическим кораблем «Вояджер», и теперь – «Галилео». Вулкан окружен кольцом яркой двуокиси серы. Рис. 17. Ио - снимок вулкана Прометей Ио имеет твердое металлическое ядро, окруженное каменной мантией, как у Земли. Но под действием гравитации Луны форма Земли искажается слабо. Рис. 18. Ио - факела из области Masubi Факел газа и частиц выброшен приблизительно на 100 км над поверхностью Ио. Причина - вулканическое действие около области Masubi. Этот факел наблюдался еще «Вояджером-1» в 1979 году А вот форма Ио под влиянием Юпитера искажается гораздо сильнее. Фактически, Ио постоянно имеет овальную форму из-за вращения и приливного влияния Юпитера. Корабль «Галилео» измерил полярную гравитацию Ио, когда облетал его в мае 1999 года. При известном гравитационном поле можно определить внутреннюю структуру Ио. Взаимосвязь между полярной и экваториальной гравитацией показывает, что Ио имеет большое металлическое ядро, по большей части железное. Металлическое ядро Земли генерирует магнитное поле. Пока не известно, генерирует ли металлическое ядро Ио свое магнитное поле. Европа Исследователь Galileo (S.Marius?) Год открытия 1610 Орбита 670 900 км от Юпитера Длительность суток 3.551 дня Наклон орбиты 0.47 градуса Радиус 1569 км Масса 4.8•1022 кг Плотность 2.97 г/см3 Эксцентриситет орбиты 0,009 Рис. 19. Европа Комбинация снимков с Орбитального аппарата «Галилео» была объединена, чтобы создать снимок с высоким разрешением. Изображение объединило 12 изображений с разрешающей способностью 1 км на пиксель с более низким разрешением - от 7 до 13 км на пиксель. Заметны и особенности поверхности - трещины в корке льда и в других областях, которые возможно были вызваны временами года Рис. 20. Естественные и фильтрованные цвета Европы Левый снимок показал естественный цвет Европы. Правое изображение показывает в цвете различия в корке льда на Европе. Темные коричневые области представляют скалистый материал, который заметен из-за случаев столкновения с другими объектами. Яркие полярные области показанные в оттенках синих, чтобы показать различия между крупнозернистым (темно-синим) и мелкозернистым льдом (ярко-синий). Яркая область в правой части – молодой кратер 50 км в диаметре. Рис. 21. Кратер Pwyll на Европе Здесь показан перспективный снимок кратера Pwyll на поверхности Европа. Это моделируемый снимок сделан с юго-запада под углом в 45°. Цветом показаны различные уровни высот, синим самые низкие, красным самые высокие. Pwyll имеет размер приблизительно 26 км поперек. Это - необычный кратер, потому что его дно имеет ту же высоту, что и окружающий пейзаж. Его центральный пик приблизительно на 600 м выше окружающего края. Рис. 22. Модель подслоев Европы Юпитерская луна Европа имеет почти тот же самый размер как наша собственная луна. Что находится ниже льда все еще является тайной, хотя диаграммы показавают две возможных теории. Первая модель говорит, что под уровнем льда может существовать более теплые слои. Альтернативная теория говорит, что теплый жидкий океан может располагаться на глубину до 100 км ниже 15 км корки льда. Если бы такой объем воды существовал или в жидкой форме или в форме льда, то это содержало бы вдвое больше воды чем в океанах и реках на Земле. Ганимед Исследователь Galileo (S.Marius?) Год открытия 1610 Орбита 1 070 000 км от Юпитера Длительность суток 7.155 дня Наклон орбиты 0.21 градуса Радиус 2634 км Масса 1.48•1023 кг Плотность 1.94 г/см3 Эксцентриситет орбиты 0,002 Ганимед является седьмым и самым большим спутником Юпитера. Ганимед был открыт Галилеем и Мариусом в 1610 году. Ганимед - самый большой спутник в Солнечной системе и своими размерами превосходит еще и две планеты - Меркурий и Плутон. Его диаметр больше диаметра Меркурия, но его масса составляет только приблизительно половину массы Меркурия. Ганимед намного больше, чем Плутон. Рис. 23. Цветной снимок Ганимеда Этот снимок сделан с орбитального аппарата «Галилео». Коричнево-серая поверхность имеет такой цвет из-за смеси скалистой поверхности и льда. Яркие пятна - недавние кратеры. Рис. 24. Дальняя сторона Ганимеда Цветной снимок дальней стороны Ганимеда. Цвета показывают замерзшие полярные шапки. Множество кратеров и связанные особенности лучей имеют сходство с нашей луной. Замороженные полярные области кажутся фиолетовыми и растягиваются по широте ниже 25°. До того, как корабль «Галилео» совершил свой полет к Ганимеду, предполагали, что Ганимед и Каллисто состоят из каменного ядра, окруженного большой мантией из воды или льда с ледяной поверхностью (подобно тому, как и Титан, и Тритон). Данные, полученные «Галилео», показали, что Каллисто имеет однородный состав, в то время как Ганимед разделяется на три структурных уровня: малое ядро из расплавленного железа или железа и серы, окруженное скалистой силикатной мантией с ледяной оболочкой на поверхности. Фактически, Ганимед подобен Ио с дополнительным внешним слоем льда. Поверхность Ганимеда представляет собой в основном два типа местности: очень старые, с большим количеством кратеров, темные области, и несколько более молодые, более светлые, области с протяженным рядами канав и горных кряжей. Они явно имеют тектонический характер происхождения, но детали неизвестны. В этом отношении Ганимед более подобен Земле, чем Венера или Марс. Оба типа местности содержат кратеры. Плотность образования кратеров указывает на возраст от 3 до 3.5 миллиардов лет, подобно Луне. Есть и относительно молодые кратеры с лучами выбросов. В отличие от Луны, однако, кратеры Ганимеда совершенно плоские, они не окружены кольцевыми горами, как кратеры на Луне и Меркурии. Первый пролет «Галилео» над Ганимедом обнаружил, что этот спутник имеет собственное поле магнитосферы, простирающееся внутрь огромного Юпитера. Поверхность Ганимеда покрыта большим количеством льда. Согласно измерениям, проведенным инфракрасным спектрометром «Галилео», состав некоторых минералов на поверхности Ганимеда дает основание предположить, что в прошлом на поверхности Ганимеда могла присутствовать соленая вода. Возможно, она поднималась на поверхность через трещины в ледяной корке. Рис. 25. Сравнение Ганимеда и Европы Эти фотографии, полученные «Галилео», показывают в одном и том же масштабе местность под названием Arbela Sulcus (светлая полоса) на Ганимеде (слева) и местность на Европе (справа), которая также является спутником Юпитера и под поверхностной толщей льда содержит океан воды. Полоса Arbela Sulcus - одна из самых гладких местностей на Ганимеде, на ней видны очень тонкие продольные полоски и она четко выделяется на фоне окружающей ее более темной местности с большим количеством кратеров. Ганимед имеет собственное сильное магнитное поле. Специалисты из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе, занимающиеся обработкой данных, полученных с помощью «Галилео», считают, что для того, чтобы обладать такими характеристиками магнитного поля, какие найдены у Ганимеда, необходимо иметь что-то более электрически проводящее, чем твердый лед. Они считают, что на глубине от 150 до 200 километров под поверхностью Ганимеда располагается толстый слой соленой воды, подобной воде земных океанов. Этот слой воды находится между двумя слоями льда, а в жидком состоянии ее поддерживает природная радиоактивность Ганимеда, которая и обеспечивает необходимый нагрев. В отличие от Ганимеда основным источником внутреннего тепла Европы являются приливные смещения внутренних структур этого спутника под действием мощного гравитационного поля Юпитера. Рис. 26. Фрагмент Ганимеда шириной 24 километра Фрагмент Arbela Sulcus шириной 24 километра. В целом эта полоса лежит ниже, чем весь окружающий ее темный район под названием Nicholson Regio, находящийся в южном полушарии Ганимеда. Рис. 27. Архитектура на Ганимеде Эта особенность имеющая форму глаза находится на поверхности Ганимедам. Снимок покрывает расстояние в 80 км шириной и находится между старыми и молодыми областями ландшафта. Эта форма получилась вероятно из-за сдвига поверхности, где две области двигались друг друга и слегка вращались. В нескольких местах заметны яркие гребни, которые переходят в темные канавки. Рис. 28. Недавние столкновения с Ганимедом На снимке показаны два недавних кратера около северного полюса Ганимеда. Эти кратеры более новые чем их окружающие, так как каждый окружен большим количеством крошечных кратеров, которые сформировались избыточным материалом. Кратер Гула ( Gula ) на севере имеет диаметр в 38 км и заметный центральный пик. Южный кратер Achelous чуть меньше - 32 км в диаметре. Каллисто Исследователь Galileo (S.Marius?) Год открытия 1610 Орбита 1 883 000 км от Юпитера Длительность суток 16.689 дня Наклон орбиты 0.51 градуса Радиус 2400 км Масса 1.08•1023 кг Плотность 1.86 г/см3 Эксцентриситет орбиты 0,007 Каллисто - восьмой из известных спутников Юпитера и второй по величине. Он относится к внешним Галилеевым лунам Юпитера. Каллисто - это имя нимфы, которую любил Зевс и ненавидела Гера, превратившая ее в медведицу. Позже Зевс поместил ее на небо в виде созвездия Большой Медведицы. Каллисто был открыт Галилеем и Мариусом в 1610 году. Каллисто ненамного меньше Меркурия, но его масса составляет всего третью часть массы Меркурия. В отличие от Ганимеда Каллисто, кажется, не имеет такой разнообразной внутренней структуры. Согласно последним данным Галилео» есть признаки, по которым можно судить о том, что процент горной породы увеличивается к центру. Каллисто в основном состоит приблизительно на 40 % из льда и на 60 % из камня / железа, подобно Титану и Тритону. Поверхность Каллисто полностью покрыта кратерами. Она очень стара, подобно горным ландшафтам Луны и Марса. Покрытая кратерами поверхность Каллисто имеет возраст больше, чем любая другая поверхность какого-либо тела в Солнечной системе; ее возраст оценивается в 4 миллиарда лет. Самые большие кратеры окружены рядами концентрических колец, которые выглядят как огромные трещины, которые пригладились медленными тысячелетними перемещениями льдов. Самый большой из них был называется Валгалла. Он является примером многокольцевого бассейна с диаметром 4000 км. Подобно Ганимеду, древнейшие кратеры Каллисто сократились в размерах. Они не окружены высокими кольцевыми горами, не имеют радиальных расходящихся лучей, как кратеры на Луне и Меркурии. Рис. 29. Каллисто Снимок Каллисто сделанный с расстояния в 1.2 миллиона км сделанный «Вояджером-1». Снимок показывает полное полушарие, которое было позже отображенно с высоким разрешением. Видимое около верхнего левого края бассейно-подобная область, которая является намного более яркой чем окружающая поверхность. Подобные особенности могут также быть замечены около южного полюса. Эти особенности, как полагают, являются такими яркими, потому что они содержат более высокий процент чистого льда по сравнению с остальной частью луны. Рис. 30. Кратер Asgard и Doh на Каллисто Изображение справа показывает структуру Asgard. Asgard имеет диаметр в 1,700 км и содержит яркое ядро, окруженное кольцами. Эти кольцевые особенности были созданы деформациями в льдистой корке сразу после столкновения. Изображение слева сделано с более высоким разрешением показывает третью область кратера названную Doh. Doh - имеет диаметр в 55 км и центральный купол с диаметром 25 км. Рис. 31. Кратер Tindr на Каллисто Этот кратер имеет диаметр приблизительно 70 км. Длинные тени, вызванные низким углом солнца, улучшают природу ландшафта. Сложная форма кратера появилась вероятно из-за косого удара. Моделирование столкновения и его влияние на основной ландшафт разрешило ученым оценить возраст. Его примерный возраст находится между 1 и 3.9 миллиардами лет. Если бы это был более молодой возраст, это подразумевало бы удар с кометой. Другая интересная особенность - длинная последовательность кратеров, выстроенных в прямую линию. Каллисто имеет очень незначительную атмосферу, состоящую из двуокиси углерода. В отличие от Ганимеда с его сложными местностями, на Каллисто нет существенного доказательства тектонической активности. В то время как Каллисто очень похож в целом на Ганимед, очевидно, он имеет намного более простую геологическую хронологию. Рис. 32. Откос Asgard на Каллисто Комбинация цветных снимок низкого разрешения была объединена со снимком с высоким разрешением, чтобы произвести сложное изображение Asgard. Asgard - огромная область с диаметром в 1,700 км. Столкновение создало гладкую центральную область, окруженную рядом концентрических колец. Особенность была создана вначале истории Каллисто, поскольку оно уже изменено более современным, меньшими кратерами. На севере - кратер Точильный камень (Burr), который частично затеняет меньшую кольцевую структуру с диаметром в 500 км. Яркие, чистые, льдистые материалы изгнаны более современными столкновения. Рис. 33. Откос в Области Валгалла (Valhalla) на Каллисто Слово Валгалла означает рай, куда попадают воины, погибшие в битве. Эта мозаика из двух изображений показывает откос поперек поверхности Каллисто. Откос создан в его ранней истории. Хотя угол солнца низок, все равно создаются длинные тени Новые спутники Юпитера Группа астрономов Гавайского университета объявила в январе 2001 года об открытии десяти новых спутников Юпитера, которые получили обозначения с S/2000 J2 по S/2000 J11. Наблюдения проводились в конце ноября - начале декабря с помощью широкоугольной камеры, установленной на 2,2 - метровом телескопе университета. На основе оценок альбедо (отражательных способностей) новых спутников получены их примерные размеры. Все они очень малы - не более пяти километров в диаметре каждый. Все десять спутников имеют умеренно эллиптические орбиты с углом наклона от 15° до 30°. Девять из десяти облетают Юпитер по орбитам в направлении, противоположном направлению движения остальных спутников Юпитера. Среднее расстояние новых спутников от Юпитера составляет от 21 до 24 миллионов километров. На январь 2001 года число известных естественных спутников Юпитера стало равно 28. Из них 12 спутников были открыты за один 2000 год. Первенство же по количеству спутников в Солнечной системе по прежнему держит Сатурн. На сегодняшний день у этой планеты известно 30 спутников. Третье место принадлежит Урану - у него известен 21 спутник Сводная таблица спутников Юпитера Спутник Расстояние от Юпитера (тыс. км) Радиус (км) Масса (кг) Год открытия Автор открытия Метида 128 20 9,5 * 1016 1979 Синнот Адрастея 129 10 1,91 * 1016 1979 Джевитт Амальтея 181 98 7,17 * 1017 1892 Барнард Тебе 222 50 7,77 * 1017 1979 Синотт Ио 422 1815 8,94 *1022 1610 Галилей Европа 617 1569 4,8 * 1022 1610 Галилей Ганимед 1070 2631 1,48 * 1023 1610 Галилей Каллисто 1883 2400 1,08 * 1023 1610 Галилей Леда 11094 8 5,68 * 1015 1974 Ковал Гималия 11480 93 9,56 * 1018 1904 Перрин Лизистея 11720 18 7,77 * 1016 1938 Никольсон Илара 11737 38 7,77 * 1017 1905 Перрин Анаке 21200 15 3,82 * 1016 1951 Никольсон Карме 22600 20 9,56 * 1016 1938 Никольсон Пасифе 23500 25 1,91 * 1017 1908 Миллот Синопе 23700 18 7,77 *1016 1914 Никольсон	Реферат по астрономии на тему : «Планеты Солнечной системы». Что же окружает Юпитер ? выполнил ученик 11 класса «Б» школы-гимназии №226 Соколов Александр. Оглавление: Введение - 2 стр. Атмосфера - 4 стр. Кольцо Юпитера - 7 стр. Внутренние и внешние - 8 стр. спутники Юпитера Введение. Юпитер- вторая по яркости после Венеры планета Солнечной системы. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером ,то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой планеты древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса ; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер. Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой , у которой были открыты спутники . В 1610 г. Галилей , направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки , не видимые простым глазом . На следующий день они изменили своё положение и относительно Юпитера , и относительно друг друга. Наблюдая за этими звёздами Галилей заключил , что наблюдает спутники Юпитера , образовавшиеся вокруг него как центрального светила .Это была уменьшенная модель Солнечной системы . Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых спутников Юпитера –Ио , Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными « небесными часами», и моряки долгое время пользовались ими , чтобы определять положение корабля в открытом море . В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов , датский астроном Оле Рёмер в 1675 г. обнаружил , что наблюдения и вычисления расходятся , если Юпитер и Земля находятся по разные стороны Солнца . В этом случае затмения спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу , что 1000 с. – это как раз , которое нужно свету ,чтобы пересечь орбиту Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн. километров , скорость света оказывается близкой к 300000км./с. Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3 всей нашей планетной системы . Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше , чем у Земли . Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше , чем плотность Земли . Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли . Юпитер представляет собой гигантский шар из водорода , практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая:-140 С. Юпитер быстро вращается ( период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.). Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась , и её полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального , равного 71400 км . Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного . Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов : в 1973 г. – «Пионер-10» , в 1974 – «Пионер-11». В марте и в июле1979 г. его посетили более крупные и «умные» аппараты – «Вояджер-1 и –2».В декабре 1995 до него долетела межпланетная станция «Галилео», которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд. Совершим и мы небольшое мысленное путешествие вглубь Юпитера. Атмосфера. Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты, состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны, и это объясняет их более интенсивную окраску. Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона. Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на американских аппаратах «Пионер-10» и «Пионер-11», показали, что Красное пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется несколько устойчивых красных пятен меньшего размера. Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана, ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжелых элементов). Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и капелек воды. Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8 – 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается оптическая толщина t=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично, состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в образовании облаков на Юпитере принимать участие не может. Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К. Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не только в узком диапазоне 8- 14мк, но и далеко за его пределами. Таким образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются, конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии, накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и затем в тепловую). Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая – 10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы) находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов). При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см ³, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты (по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и каменных образований. Кольцо Юпитера. Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на электромагнитные поля. Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974 г. по данным «Пионера» осталось непризнанным). Его главная часть имеет радиус 123- 129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно: оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты. Внутренние и внешние спутники Юпитера. У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц) лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны. Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий. Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного. Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей , которые открывались нам только в космическую эру. Ио. Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной стороны Юпитера на другую. По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-оранжевой поверхности «Вояджеры» обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически активные области Ио нагреты до 300°С. Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км. Мощный подземный гул сотрясает почву , из жерла вулкана с огромной скоростью ( до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так называются котлообразные впадины , образовавшиеся вследствие провала вершины вулкана ) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается горячими реками . на фотографиях «Вояджеров» видны черные озёра и даже целые моря расплавленной серы . Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в поперечнике . В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из твёрдой серы . Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах , а в небе над ними нависает громада Юпитера. Существование таких пейзажей вдохновило много художников. Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника, которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом, горбы слегка перемещаются по её поверхности ,что приводит к разогреванию внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы. В отличие от земных вулканов , у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая , хотя активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных натрия и калия. Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с большим содержанием железа и его соединений. Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км. Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов. Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10-30 км. Ганимед. Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше. С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кг\м^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно- ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. Каллисто. Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами , - Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты. У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба- обнаружены с помощью межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера ,по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км /ч. Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км. Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км. Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем на один градус . Такие спутники называются регулярными. Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды , котрые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии , куда также входят Леда, Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке, Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток , а группы Пасифе - –за 630-760 суток , т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –от 8 км у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону. Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников.( Считается , что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска. Список использованной литературы: 1. Жарков В.Н. «Внутреннее строение Земли и планет», М.: Наука, 1974 год. 2. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.: Аванта+, 1997 год, 688с: ил.

Смотрите также

• 
  Алматы реферат
• 
  Глинка реферат
• 
  Реферат достопримечательности
• 
  Достопримечательности реферат
• 
  Сертификация реферат
• 
  Ксерофиты реферат
• 
  Реферат бруцеллез
• 
  Гомеопатия реферат
• 
  Масленица реферат
• 
  Митоз реферат
• 
  Реферат митоз