Професійно-технічне училище – 32
РЕФЕРАТ
на тему:
«Юпітер»
Підготувала:
учениця 21 групи
Счастна Люба
Шумськ – 2008 р.
Юпітер − за розташуванням п'ята від Сонця і найбільша планета Сонячної системи. Юпітер виглядає як золотий диск, ледь сплюснутий перпендикулярно до полюсів. Ця планета знаходиться від Сонця в 5,2 рази далі, ніж Земля, і витрачає на один оберт по орбіті майже 12 років. Екваторіальний діаметр Юпітера 142 600 км (у 11 разів більший за діаметр Землі). Період обертання Юпітера навколо осі в екваторіальній області складає 9 годин 50 хв, поблизу полюсів − 9 годин 55 хв. Таким чином, Юпітер, подібно до Сонця, обертається не як тверде тіло, тому що швидкість його обертання неоднакова в різних широтах. Через швидке обертання ця планета має сильне стискання біля полюсів. Маса Юпітера дорівнює 318 масам Землі. Середня густина його речовини близька до густини Сонця − 1,33 г/см3. Вісь обертання Юпітера майже перпендикулярна до площини його орбіти (нахил 87°). Флюїдна оболонка Юпітера складається в основному з водню (74%) і гелію (26%), а також метану (0,1%) і невеликої кількості етану, ацетилену, фосфену й водяної пари. Атмосферний шар має товщину близько 1000 км. Планету огортає шар хмар, але всі деталі на поверхні Юпітера постійно змінюють свій вигляд, тому що в цьому шарі відбуваються бурхливі пересування, пов'язані з перенесенням великої кількості енергії. Хмари Юпітера складаються з кристаликів і крапельок аміаку. Найбільш показовою деталлю планети є Велика Червона Пляма, що спостерігається вже більше 300 років. Це величезне овальне утворення, завбільшки близько 35 000 • 14 000 км, розташоване між Південною тропічною й Південною помірною смугами. Колір її червонуватий, але зазнає змін. Імовірно, Велика Червона Пляма підтримується за рахунок конвективних комірок, через які з надр виноситься до видимої поверхні Юпітера його речовина і внутрішнє тепло.
Атмосфера
Атмосфера Юпітера воднево-гелієва (за обсягом співвідношення цих газів складають 89% водню і 11% гелію). Уся видима поверхня Юпітера − щільні хмари, розташовані на висоті близько 1000 км над "поверхнею", де газоподібний стан змінюється на рідкий і утворює численні шари жовто-коричневих, червоних і блакитнуватих відтінків. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає −133° С. Конвективні потоки, що виносять внутрішнє тепло до поверхні, зовні виявляються у виді світлих зон і темних поясів. В області світлих зон відзначається підвищений тиск, що відповідає висхідним потокам. Хмари, що утворюють зони, розташовуються на вищому рівні(приблизно 20 км.), а їхнє світле забарвлення пояснюється підвищеною концентрацією яскраво-білих кристалів аміаку. Темні хмари, що розташовуються нижче поясів складаються в основному з червоно-коричневих кристалів гідросульфіду амонію і мають вищу температуру. Ці структури представляють області спадних потоків. Зони і пояси мають різну швидкість руху в напрямку обертання Юпітера. Період обертання коливається від 9 год. 49 хв. на широті 23 градуси до 9 год. 56 хв. на широті 18 градусів півн.ш. Це призводить до існування стійких зональних чи плинних вітрів, що постійно дмуть рівнобіжно екватору в одному напрямку. Швидкість в цій глобальній системі досягає від 50 до 150 м/с. На границях поясів і зон спостерігається сильна турбулентність, що приводить до утворення численних вихрових структур. Найбільш відомим таким утворенням є Велика червона пляма, що спостерігається на поверхні Юпітера протягом останніх 300 років.
Велика Червона Пляма.
Велика Червона Пляма − це овальне утворення зі змінними розмірами, розташоване в південній тропічній зоні. В даний час воно має розміри 15х30 тис. км, а сто років тому спостерігачі відзначали в 2 рази більші розміри. Іноді вона буває не дуже чітко видимою. Велика Червона Пляма - це довготривалий вільний вихор (антициклон) в атмосфері Юпітера, що робить повний оберт за 6 земних діб і що характеризується, як і світлі зони, що сходять плинами в атмосфері. Хмари в ньому розташовані вище, а температура їх нижче, ніж у сусідніх областях поясів.
^
Схема кілець Юпітера показує 4 основні ділянки
Кі́льця Юпі́тера були третьою системою кілець, відкритою у Сонячній системі, після кілець Сатурна та кілець Урана. Космічний апарат "Вояджер 1" у березні 1979 уперше сфотографував систему слабких кілець, шириною близько 1000 км і товщиною не більш 30 км, що обертаються навколо Юпітера на відстані 57000 км від хмарного покриву планети. Після того в 1990 році кільця вивчалися зондом Галілео, а також спостерігалися орбітальним телескопом Хаббл і протягом десятиріч наземними обсерваторіями. До земного спостерігача кільця майже завжди звернені ребром, через що вони довгий час залишалися непоміченими. З Землі кільця Юпітера можуть бути помічені при спостереженні тільки в ІЧ-діапазоні.
Гіпотеза про існування кілець Юпітера, що спиралися на дані апарату «Піонер-11», з'явилася вперше в 1974 році, проте не була тоді визнана.
На відміну від кілець Сатурна, кільця Юпітера темні (альбедо (відбивна здатність) − 0,05). і, імовірно, складаються з дуже невеликих твердих часток метеорної природи. Частки кілець Юпітера, швидше за все, не залишаються в них довго (через перешкоди, створюваних атмосферою і магнітним полем). Отже, раз кільця постійні, то вони повинні безупинно поповнюватися. Невеликі супутники Метис і Адрастея, чиї орбіти лежать у межах кілець, - очевидні джерела таких поповнень.
Головна частина кілець має радіус 123 − 129 тисяч кілометрів. Товщина кілець − близько 30 кілометрів.
Основні характеристики чотирьох відомих кілець Юпітера зведено в таблицю.
| Назва | Радіус (км) | Ширина (км) | ^ | Оптична глибина | Фракція пилу | Примітки |
| ^ | 92,000–122,500 | 30,500 | 12500 | ~1×10−6 | 100% | |
| ^ | 122,500–129,000 | 6,500 | 30–300 | 5.9×10−6 | ~25% | Межує з Адрастеєю |
| ^ | 129,000–182,000 | 53,000 | 2000 | ~1×10−7 | 100% | З'єднане з Амальтеєю |
| ^ | 129,000–226,000 | 97,000 | 8400 | ~3×10−8 | 100% | З'єднано з Тебою і має розширення за орбіту Теби. |
^
Юпітер має величезне магнітне поле, що складається з двох компонетних полів: дипольного (як поле Землі), що простирається до 1,5 млн. км. від Юпітера, і недипольного, що займає іншу частину магнітосфери. Напруженість магнітного поля в поверхні планети 10−15 ерстед, тобто в 20 разів більше, ніж на Землі. Магнітосфера Юпітера простирається на 650 млн. км (за орбіту Сатурна!). Але в напрямку Сонця воно майже в 40 разів менше. Магнітне поле захоплює заряджені частки, що летять від Сонця (цей потік називають сонячним вітром), утворюючи на відстані 177000 км від планети радіаційний пояс, приблизно в 10 разів потужніший земного, розташований між кільцем Юпітера і самими верхніми атмосферними шарами.
Магнітометричні виміри показали істотні збурювання магнітного поля Юпітера поблизу Європи і Калісто, що не може бути пояснене існуванням у цих супутників внутрішнього ядра з феромагнітної речовини, оскільки в такому випадку магнітне поле, спадаючи назад пропорційно кубу відстані, було б у вісім разів менше. Одне з можливих пояснень — порушення в оболонках планет вихрових електричних струмів, магнітне поле яких спотворює поле планети-гіганта. Ці струми можуть поширюватися в провідній рідині, наприклад у воді океану, із солоністю (37.5‰), близької до солоності океанів Землі, що лежить під поверхнею небесного тіла; його існування на Європі уже майже доведено. Вже в шарі води товщиною не набагато більше 10 км створювалися б вихрові струми, що забезпечують варіації, що спостерігаються.
Магнітосфера Юпітера утримує навколишню плазму у вузькому шарі, напівтовщина якого біля двох радіусів планети поблизу екватора еквівалентного магнітного диполя. Плазма обертається разом з Юпітером, періодично накриваючи його супутники. У системах відліку, зв'язаних із супутниками, магнітне поле пульсує з амплітудами 220 нтл (Європа) і 40 нтл (Калісто), наводячи вихрові струми в провідних шарах супутників. Ці струми генерують вихрові магнітні поля також дипольної конфігурації, що накладаються на власні поля цих супутників. Періоди зміни магнітних полів складають 11.1 і 10.1 год. для Європи і Калісто відповідно.
^
Внутрішню будову Юпітера можна представити у вигляді оболонок із густиною, що зростає в напрямку до центра планети. На дні дедалі густішої вглибину атмосфери завтовшки 1500 км знаходиться шар газорідкого водню завтовшки близько 7000 км. На рівні 0,88 радіуса планети, де тиск складає 0,69 Мбар, а температура - 6200° С, водень переходить у рідкомолекулярний стан і ще через 8000 км - у рідкий металевий стан. Поряд з воднем і гелієм до складу шарів входить невелика кількість важких елементів. Внутрішнє ядро діаметром 25000 км - металосилікатне, із часткою води, аміаку і метану, оточене гелієм. Температура в центрі складає 23000 градусів, а тиск 50 Мбар.
У 1956 р. було виявлене радіовипромінювання Юпітера на хвилі 3 см, що відповідає тепловому випромінюванню з температурою 145 К. За вимірюваннями в інфрачервоному діапазоні температура зовнішніх хмар Юпітера склала 130 К. Уже вірогідно встановлено, що Юпітер випускає тепло, кількість якого більш ніж удвічі перевищує теплову-енергію, одержувану ним від Сонця. Можливо, що тепло виділяється через те, що на планеті-гіганті спостерігається постійне стискання (1 мм на рік).
У центрі планети − величезне залізокам'яне ядро, яким генерується потужне магнітне поле. Магнітне поле планети виявилося складним і складається ніби з двох полів: дипольного (подібного до земного), що простягається до 1,5 млн км від Юпітера, і недипольного, що займає іншу частину магнітосфери. Напруженість магнітного поля поверхні в 20 разів більша, ніж на Землі. Крім цього, Юпітер ще є й джерелом радіосплесків (різких стрибків потужності випромінювання) на хвилях завдовжки від 4 до 85 м, вони тривають від часток секунди до декількох хвилин або навіть годин. Тривалі сплески містять у собі цілу серію збурювань, що складаються зі своєрідних шумових бур і гроз. Відповідно до сучасних гіпотез, ці сплески пояснюються плазмовими коливаннями в іоносфері планети.
^
Юпітер утворився при стиску тієї ж газової туманності, з якого утворилося Сонце, і за своїм хімічним складом він теж схожий із Сонцем. ПрицьомумасаЮпітераледь досягає однієїтисячноїмасиСонця, що дуже багато за земнимимасштабами, але недостатньо, щоб запалититермоядерні реакції, що виробляють тепло в надрах Сонця. Так що тут ми маємо справу з Ћ зіркою, що невідбуласяЛ. У цьому сенсі Сонячна система містить у собі подвійну зірку (чи навіть потрійну, якщо вважати Сатурн). Процес стиску Юпітера ще не закінчений, і тепло, продуковане цим безупинним гравітаційним стиском речовини Юпітера, випромінюється атмосферою планети в інфрачервоній області спектра, невидиме для людського ока, але цілком помітне для астрономічних приладів. Сприйнятий в інфрачервоному світлі, Юпітер світиться сам і випромінює в три рази більше енергії, ніж одержує від Сонця. Температура планети збільшується в міру просування усередину, досягаючи декількох десятків тисяч градусів у самому центрі. Такі високі температури викликають конвективні рухи в оболонці планети, рухи, що нагадують те, що ми бачимо в кастрюлі, поставленій на вогонь: глибинні маси рідини гарячіші і легші і тому переміщаються до поверхні. Досягши її, вони випромінюють тепло в зовнішній простір, прохолоджуються й опускаються вниз; цикл починається знову. У телескоп видно, що поверхня Юпітера розділена на горизонтальні смуги (рівнобіжні екватору). Темні смуги чергуються зі світлими. Вважається, що в межах світлих смуг гаряча речовина виходить на поверхню, у той час як на темних смугах охолоджена речовина починає свій спуск униз. Дані, отримані ЋВояджеромЛ, показали, що ця теорія при всіх її здобутках повинна бути удосконалена з урахуванням разючих структур, що ускладнюють і прикрашають атмосферу Юпітера гірляндами, вихрами і величезними вирами всіляких розцвічень. Ще Кассіні бачив на поверхні планети знамениту Червону Пляму, названу так, як говорить Азімов, через яскравий червонясто-жовтогарячий колір. З близької відстані видно, що ця червона пляма не єдина і що є ще одна, набагато менша. Зрозуміло, велика пляма залишається найзнаменитішою: все-таки вона була виявлена років триста тому. Поруч з цими плямами розташовано безліч інших різнобарвних плям, що мають, очевидно, різні фізичні і хімічні склади. Вояджер сфотографував атмосферу Юпітера через безліч кольорових світлофільтрів; потім були відновлені триколірні зображення, але в зміщеному кольорі, так, щоб інфрачервоний колір був представлений як червоний; інші кольори були змінені теж. На цих фотографіях різні за хімічним складом компоненти атмосфери пофарбовані в різні кольори, що дає можливість ученим розібратися в складних метеорологічних умовах Юпітера. Дослідження показали, що Червона Пляма − це великий вихор, що займає площу, у три-чотири разів перевищуючу всю площу поверхні Землі. На деяких ЋприскоренихЛ кінокадрах прекрасно видно вихровий рух плями, що проковтує більш дрібні плями і повертаючи їх назад непошкодженими, як після кола на каруселі. Схоже, що Червона Пляма піднімається як гігантський сплющений купол над середнім рівнем навколишньої його поверхні Юпітера. Смугаста структура цієї поверхні пояснюється швидким обертанням планети, що робить один оберт дещо менше ніж за десять годин; у полярних зонах вплив обертання зменшується, і замість смуг видно безліч дрібних плям, де гаряча речовина з'являється з глибин. Найсильніше магнітне поле Юпітера захоплює випромінювання Сонця, створюючи смертельний потік заряджених часток, подібний до радіаційних поясів Землі і небезпечний навіть для електронного устаткування; такий потік майже миттєво привів би до смерті будь-якої форми земного життя. Автоматичний зонд зафіксував полярні сяйва і сліпучі блискавки, що постійно змінювали обриси в шаленому бурлінні атмосфери Юпітера, де бушували і безперервно змінювали один одного ураганні вітри зі швидкостями до 400 км/г.
Супутники
Навколо Юпітера, за даними на травень 2002-го року обертаються 39 супутників, звернених до нього, через дію приливних сил завжди однією стороною. Їх можна розділити на дві групи: внутрішню, що включає супутників, і зовнішню. Супутники внутрішньої групи обтаються майже по кругових орбітах, що практично збігається з площиною екватора планети. Чотири найближчих до планети супутника Адрастея, Метида, Амальтея і Теба діаметром від 40 до 270 км знаходяться в межах 1-3 радіусів Юпітера і різко відрізняються за розмірами від наступних за ними 4 супутників, розташованих на відстані від 6 до 26 радіусів Юпітера. Вони були відкриті на самому початку сімнадцятого століття майже одночасно Симоном Марієм і Галілеєм, але їх прийнято називати галілеєвими супутниками Юпітера, хоча перші таблиці руху цих супутників Іо, Європи, Ганімеду і Калісто склав Марій.
^
Зовнішня група складається з маленьких діаметром від 10 до 180 км супутників, що рухаються по витягнутим і сильно нахиленим до екватора Юпітера орбітам, причому чотири більш близьких до Юпітера супутника Леда, Гімалія, Лісітея, Елара рухаються по своїх орбітах у той самий бік, що і Юпітер, а чотири самих зовнішніх супутники Ананке, Кармі, Пасифе і Синопе рухаються в зворотному напрямку.
^
Ще по 11 супутників було відкрито групою астрономів з Астрономічного інституту Гавайського університету наприкінці 2000-го ( діаметром 4-12 км ) і 2001-го років (діаметром від 2 до 4 км). Оцінки розмірів отримані в припущенні, що їхнє альбедо складає 4%. Блиск супутників складає від 22 до 23m .Усі вони обертаються по помітно витягнутих еліптичних орбітах з ексцентриситетом від 0,16 до 0,48, Напрямок орбітального руху всіх нових супутників зворотний (тобто вони обертаються в напрямку, протилежному руху планет навколо Сонця і великих супутників навколо Юпітера). Орбіти сильно нахилені до площини екліптики − від 15 до 38 градусів. Періоди обертання складають від 534 до 753 доби, великі півосі орбіт - від 19 до 24 млн. км.
Чотири найбільших супутники Юпітера можна побачити навіть у призматичний бінокль. У телескоп за кілька годин удається простежити, як супутники помітно переміщуються, іноді проходять між Юпітером і Землею, а іноді відходять за диск Юпітера або в його тінь. Спостерігаючи періодичність цих затемнень супутників, Ремер у XVII 'ст. відкрив, що швидкість поширення світла скінченна, і визначив її числове значення.
Далекі супутники Юпітера дуже малі, неправильної форми, і деякі з них обертаються в бік, протилежний обертанню.
| Параметри деяких супутников | ||||||
| Назва | Діаметр (км) | Маса (кг) | ^ | Період (діб) | Ексцентриситет | Група |
| Метида | 47 | 1,2×1017 | 127 690(1) | 0,294780(2) | 0,0012 | Группа Амальтеї |
| Адрастея | 26×20×16 | 7,5×1015 | 128690(1) | 0,29826(2) | 0,0018 | |
| Амальтея | 262×146×134 | 2,1×1018 | 181 170(1) | 0,49817905(2) | 0,0031 | |
| Теба | 110×90 | 1,5×1018 | 221 700(1) | 0,6745(2) | 0,0177 | |
| Іо | 3660.0×3637,4 | 8,9×1022 | 421 700(1) | 1,769137786(2) | 0,0041 | Галілеєві спутники |
| Європа | 3121,6 | 4,8×1022 | 671 034(1) | 3,551181041(2) | 0,0094 | |
| Ганімед | 5262,4 | 1.5×1023 | 1 070 412(1) | 7,15455296(2) | 0,0011 | |
| Калісто | 4820,6 | 1,1×1023 | 1 882 709(1) | 16,6890184(2) | 0,0074 | |
| Фемісто | 8 | 6,9×1014 | 7 391 645 | 129,827611 | 0,2006 | |
| Леда | 20 | 1,1×1016 | 11 097 245 | 238,824159 | 0,1854 | Група Гімалїї |
| Гімалія | 170 | 6.7×1018 | 11 432 435 | 249,726305 | 0,1443 | |
| Лісітея | 36 | 6.3×1016 | 11 653 225 | 256,995413 | 0,1132 | |
| Елара | 86 | 8,7×1017 | 11 683 115 | 257,984888 | 0,1723 | |
| Ананке | 28 | 3.0×1016 | 20 815 225 | 613,518491 | 0,3963 | |
| Карме | 46 | 1.3×1017 | 23 734 465 | 747,008062 | 0,3122 | |
| Пасіфе | 60 | 3.0×1017 | 24 094 770 | 764,082032 | 0,2953 | |
| Сінопе | 38 | 7.5×1016 | 24 214 390 | 769,779665 | 0,2468 | |
te.zavantag.com
на тему:
“Юпітер: останні дослідження
та загальні відомості”
Першим кораблем, що літав до Юпітера в 1973 році, був Pioneer 10, а пізніше це були Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 і Ulysses. Космічний корабель Galileo нещодавно знаходився на постійній орбіті навколо Юпітера і надсилав одержані дані до 2002 року.
Вивчати планети-гіганти за допомогою космічної техніки почали на десятиліття пізніше, ніж планети земної групи. 3 березня 1972 р. із Землі стартував американський космічний апарат «Піонер-10». Через 6 місяців польоту апарат успішно минав пояс астероїдів і ще через 15 місяців досяг околиць «царя планет», пройшовши на відстані 130 300 км від нього в грудні 1973 р.
За допомогою оригінального фотополяриметра отримано 340 знімків хмарного покриву Юпітера і поверхонь чотирьох самих великих супутників: Іо, Європи, Ганімеда і Каллісто. Крім Великої Червоної Плями, розміри якої перевищують діаметр нашої планети, виявлена біла пляма діаметром більше 10 тис. кілометрів. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає 133 ДО. Було виявлено також, що Юпітер випромінює в 1,6 рази більше тепла, ніж одержує від Сонця; уточнена маса планети і супутника Іо.
Дослідження показали, що Юпітер володіє могутнім магнітним полем; також була зареєстрована зона з інтенсивною радіацією (у 10 тис. раз більше, ніж у навколоземних радіаційних поясах) на відстані 177 тис. кілометрів від планети. Притягання Юпітера сильно змінило траєкторію польоту апарату. «Піонер-10» почав рухатися по дотичній до орбіти Юпітера, віддаляючись від Землі майже по прямій. Цікаво, що шлейф магнітосфери Юпітера був виявлений за межами орбіти Сатурна. У 1987 р. «Піонер-10» вийшов за границі Сонячної системи.
Траса «Піонера-11», що пролетів на відстані 43 тис. кілометрів від Юпітера в грудні 1974 р., була розрахована інакше. Він пройшов між поясами і самою планетою, не одержавши небезпечної дози радіації. На цьому апараті були встановлені ті ж прилади, що і на попередньому. Аналіз кольорових зображень хмарного шару, отриманих фотополяриметром, дозволив виявити особливості і структуру хмар. Їхня висота виявилася різною в смугах і розташованих між ними зонах. Відповідно до досліджень «Піонера-II», світлі зони і Велика Червона Пляма характеризуються висхідними течіями в атмосфері. Хмари в них розташовані вище, ніж у сусідніх областях смуг, і тут холодніше.
Притягання Юпітера розвернуло «Піонер-11» майже на 180°. Після декількох корекцій траєкторії польоту він перетнув орбіту Сатурна недалеко від самої планети.
«Вояджер-1» зробив проліт біля Юпітера в березні 1979 р., а «Вояджер-2» пройшов повз гіганта на чотири місяці пізніше. Вони передали на Землю знімки хмарного покриву Юпітера і поверхонь найближчих супутників з дивними подробицями. Атмосферні маси червоного, жовтогарячого, жовтого, коричневого і синього кольорів постійно переміщалися. Смуги вихрових потоків захоплювали один одного, то звужуючись, то розширюючись. Швидкість переміщення хмар виявилася рівною 11 км/с. Велика Червона Пляма оберталася проти вартовий стрілки і робилася повний оборот за 6 год. «Вояджер-1» вперше показав, що в Юпітера є система блідих кілець, розташованих на відстані 57 тис. кілометрів від хмарного покриву планети, а на супутнику Іо діють вісім вулканів. «Вояджер-2» повідомив через кілька місяців, що шість з них продовжують активно діяти. Фотографії інших галілеєвих супутників — Європи, Ганімеда і Каллісто — показали, що їхні поверхні різко відрізняються друг від друга.
Американський космічний апарат «Галілео», доставлений на навколоземну орбіту у вантажному відсіку корабля багаторазового використання «Атлантіс», являв собою апарат нового покоління для дослідження хімічного складу і фізичних характеристик Юпітера, а також для більш детального фотографування його супутників. Апарат складався з орбітального модуля для тривалих спостережень і спеціального зонда, що повинен був проникнути в атмосферу планети. Траєкторія «Галілео» була досить складною. Спочатку апарат направився до Венери, повз яку пройшов у лютому 1990 р. Потім по новій траєкторії в грудні він повернувся до Землі. Були передані численні фотографії Венери, Землі і Місяці.
У жовтні 1991 р., проходячи через пояс астероїдів, апарат сфотографував малу планету Гаспра. Повернувшись до Землі друг раз у грудні 1992 р. і одержавши нове прискорення, він кинувся до основної мети своєї подорожі — Юпітерові. Виявившись у серпні 1993 р. знову в поясі астероїдів, він сфотографував ще одну малу планету, Йду.
Через два роки «Галілео» досяг околиць Юпітера. По команді з Землі від нього відокремився зонд, що спускається, і протягом п'яти місяців робив самостійний політ до границь атмосфери Юпітера зі швидкістю 45 км/с. За рахунок опору її верхніх шарів протягом двох хвилин швидкість знизилася до кількох сотень метрів у секунду. При цьому перевантаження перевершували земну силу ваги в 230 разів. Апарат проникнув в атмосферу на глибину 156 км і функціонував протягом 57 хв. Дані про атмосферу ретранслювалися через основний блок «Галілео».
Газові планети, до яких відноситься Юпітер, не мають твердої поверхні, їхній газоподібний матеріал просто стає більш щільним із глибиною (радіуси і діаметри для таких планет визначаються по рівнях, що відповідає тиску в 1 атмосферу). Так що коли ми дивимося на таку планету, ми бачимо верхні шари хмар.
Юпітер складається приблизно на 90% з водню і на 10% з гелію (по числу атомів і в співвідношенні 75/25 % по масі) зі слідами метану, води, аміаку. Цей склад дуже близький до складу споконвічної Сонячної Туманності, з якої сформувалася вся Сонячна система. Подібний склад і в Сатурна, а до складу Урана і Нептуна входить набагато менше водню і гелію.
Наші знання щодо внутрішньої будови Юпітера (і інших газових планет) носять непрямий характер і, імовірно, ще довго залишаться такими. Атмосферний зонд Галілео передав дані про склад атмосфери усього на глибині 150 км. нижче верхніх шарів хмар. Юпітер, можливо, має ядро з твердого матеріалу, маса якого складає приблизно від 10 до 15 мас Землі.
Вище ядра знаходиться основний обсяг планети у формі рідкого металевого водню. Ця екзотична форма можлива тільки при тисках, що перевищують 4 мільйони бар. Рідкий металевий водень складається з іонізованих протонів і електронів (як усередині Сонця, але при більш низькій температурі). При такій температурі і тиску, як у Юпітера, водень усередині нього — рідина, а не газ. Він є електричним провідником і джерелом магнітного поля Юпітера. Цей водневий шар, можливо, також містить деяку кількість гелію.
Найбільш віддалений від ядра шар складається насамперед зі звичайного молекулярного водню і гелію, що знаходяться в рідкому стані усередині і поступово переходять у газоподібний ззовні. Атмосфера, що ми бачимо — тільки сама верхня частина цього глибокого рівня. Також присутні, але в малюсіньких кількостях, вода, двоокис вуглецю, метан і інші прості молекули.
Як думають, існує три чітко виділюваних шари хмар: із замороженого аміаку, гідросульфіду амонію і суміші льоду і води.
Дані атмосферного зонда Galileo також показують значно меншу кількість води, ніж очікували.
На Юпітері й інших газових планетах існують смуги, обмежені по широті, усередині яких дують вітри з дуже високими швидкостями, причому їхні напрямки протилежні в суміжних смугах. Невеликої різниці в хімічному складі і температурі між цими областями досить для того, щоб вони виглядали як кольорові смуги, що ми бачимо на зображеннях цих планет. Світлі смуги називаються зонами, темні — поясами. Смуги були відомі якийсь час на Юпітері, але вихри на границі між смугами були вперше замічені завдяки спостереженням на Voyager. Згідно даним зонда Galileo виявлено, що швидкість вітру виявилася набагато вище очікуваною (більше ніж 400 миль у годину), і ці потоки простираються на всю глибину атмосфери, на яку був здатний опуститися зонд; вони можуть проникати на тисячі кілометрів усередину планети. Виявилося, що атмосфера Юпітера високо турбулентна.
Яскраві кольори, видимі в хмарах Юпітера, є результатом протікання різних хімічних реакцій елементів, що є присутніми в атмосфері, можливо, включаючи сірку, наявність якої може давати широкий спектр квітів, але подробиці поки не відомі.
Кольори співвідносяться з висотою хмар: сині — найнижчі, супроводжувані коричневими та білими, найвищі — червоні. Іноді ми можемо спостерігати нижні рівні через розриви у верхніх шарах хмар.
Велика Червона Пляма була помічена земними спостерігачами більш ніж 300 років тому (відкриття приписується Кассіні, чи Робертові Хуку, у 17 столітті). Вона має розміри 12 000 на 25 000 км — досить для того, щоб вмістити дві такі планети, як Земля. Інші менші подібні плями спостерігалися протягом десятиліть. Інфрачервоні спостереження і напрямок її обертання вказують, що ця пляма — область високого тиску, над якою верхні шари хмар розташовуються значно вище і вони більш холодні, ніж над навколишніми областями. Подібні структури були помічені на Сатурні і Нептуні. Не відомо, як такі структури можуть зберігатися так довго.
Юпітер випромінює в космос більшу кількість енергії, ніж одержує від Сонця. Усередині Юпітера — гаряче ядро, температура якого складає приблизно 20 000 K. Теплота генерується механізмом Кельвіна — Гельмгольца, за рахунок повільного гравітаційного стиску планети. Юпітер не робить енергію ядерним синтезом, як Сонце; він занадто малий, і його внутрішня температура занадто холодна для того, щоб запустити ядерні реакції. Ця внутрішня теплота, можливо, викликає конвекцію глибоко в рідких шарах Юпітера, вследствии чого ми спостерігаємо складні рухи у верхніх шарах хмар. Сатурн і Нептун подібні Юпітерові в цьому відношенні, але Уран, як не дивно, немає.
Юпітер має величезне магнітне поле, набагато більш сильне, чим у Землі. Магнітосфера тягнеться більше чим на 650 мільйонів км — за орбіту Сатурна! Зверніть увагу, що магнітосфера Юпітера далека від сферичної — вона тягнеться на кілька мільйонів кілометрів у напрямку до Сонця. Супутники Юпітера, отже, знаходяться в межах його магнітосфери, що може частково пояснювати активність на Іо. На жаль для майбутніх космічних мандрівників і проектувальників космічних кораблів Voyager і Galileo, навколишнє середовище навколо Юпітера містить високі рівні енергетичних часток, захоплених магнітним полем Юпітера. Ця радіація подібна знайденої в межах Радіаційних поясів Ван Аллена Землі, але набагато більш інтенсивна, вона згубна для незахищеної людини.
У Юпітера є кільця, подібно Сатурну, але набагато більш слабкі.
На відміну від Сатурна, кільця Юпітера — темні (альбедо приблизно 0.05). Вони складаються з дуже дрібних часток гірських порід. Також на відміну від кілець Сатурна вони не містять льоду.
У липні 1994 року комета Шумахера-Леві зіштовхнулася з Юпітером. Наслідки було ясно видно навіть в аматорські телескопи. Уламки, що залишилися від зіткнення, можна було спостерігати ще майже цілий рік.
Юпітер часто є самою яскравою «зіркою» нашого неба, уступаючи по яскравості тільки Венері, що рідко видна в темному небі. Чотири його супутники легко можна побачити в бінокль; кілька смуг і Велика Червона Пляма можна спостерігати за допомогою невеликого телескопа.
Обертання Юпітера поступово сповільнюється через приливне гальмування, виробленого на нього його великими супутниками. Ті ж самі приливні сили змінюють орбіти місяців, змушуючи їх дуже повільно віддалятися від Юпітера.
www.ronl.ru
на тему:
“Юпітер: останні дослідження
та загальні відомості”
Першим кораблем, що літав до Юпітера в 1973 році, був Pioneer 10, а пізніше це були Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 і Ulysses. Космічний корабель Galileo нещодавно знаходився на постійній орбіті навколо Юпітера і надсилав одержані дані до 2002 року.
Вивчати планети-гіганти за допомогою космічної техніки почали на десятиліття пізніше, ніж планети земної групи. 3 березня 1972 р. із Землі стартував американський космічний апарат «Піонер-10». Через 6 місяців польоту апарат успішно минав пояс астероїдів і ще через 15 місяців досяг околиць «царя планет», пройшовши на відстані 130 300 км від нього в грудні 1973 р.
За допомогою оригінального фотополяриметра отримано 340 знімків хмарного покриву Юпітера і поверхонь чотирьох самих великих супутників: Іо, Європи, Ганімеда і Каллісто. Крім Великої Червоної Плями, розміри якої перевищують діаметр нашої планети, виявлена біла пляма діаметром більше 10 тис. кілометрів. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає 133 ДО. Було виявлено також, що Юпітер випромінює в 1,6 рази більше тепла, ніж одержує від Сонця; уточнена маса планети і супутника Іо.
Дослідження показали, що Юпітер володіє могутнім магнітним полем; також була зареєстрована зона з інтенсивною радіацією (у 10 тис. раз більше, ніж у навколоземних радіаційних поясах) на відстані 177 тис. кілометрів від планети. Притягання Юпітера сильно змінило траєкторію польоту апарату. «Піонер-10» почав рухатися по дотичній до орбіти Юпітера, віддаляючись від Землі майже по прямій. Цікаво, що шлейф магнітосфери Юпітера був виявлений за межами орбіти Сатурна. У 1987 р. «Піонер-10» вийшов за границі Сонячної системи.
Траса «Піонера-11», що пролетів на відстані 43 тис. кілометрів від Юпітера в грудні 1974 р., була розрахована інакше. Він пройшов між поясами і самою планетою, не одержавши небезпечної дози радіації. На цьому апараті були встановлені ті ж прилади, що і на попередньому. Аналіз кольорових зображень хмарного шару, отриманих фотополяриметром, дозволив виявити особливості і структуру хмар. Їхня висота виявилася різною в смугах і розташованих між ними зонах. Відповідно до досліджень «Піонера-II», світлі зони і Велика Червона Пляма характеризуються висхідними течіями в атмосфері. Хмари в них розташовані вище, ніж у сусідніх областях смуг, і тут холодніше.
Притягання Юпітера розвернуло «Піонер-11» майже на 180°. Після декількох корекцій траєкторії польоту він перетнув орбіту Сатурна недалеко від самої планети.
«Вояджер-1» зробив проліт біля Юпітера в березні 1979 р., а «Вояджер-2» пройшов повз гіганта на чотири місяці пізніше. Вони передали на Землю знімки хмарного покриву Юпітера і поверхонь найближчих супутників з дивними подробицями. Атмосферні маси червоного, жовтогарячого, жовтого, коричневого і синього кольорів постійно переміщалися. Смуги вихрових потоків захоплювали один одного, то звужуючись, то розширюючись. Швидкість переміщення хмар виявилася рівною 11 км/с. Велика Червона Пляма оберталася проти вартовий стрілки і робилася повний оборот за 6 год. «Вояджер-1» вперше показав, що в Юпітера є система блідих кілець, розташованих на відстані 57 тис. кілометрів від хмарного покриву планети, а на супутнику Іо діють вісім вулканів. «Вояджер-2» повідомив через кілька місяців, що шість з них продовжують активно діяти. Фотографії інших галілеєвих супутників — Європи, Ганімеда і Каллісто — показали, що їхні поверхні різко відрізняються друг від друга.
Американський космічний апарат «Галілео», доставлений на навколоземну орбіту у вантажному відсіку корабля багаторазового використання «Атлантіс», являв собою апарат нового покоління для дослідження хімічного складу і фізичних характеристик Юпітера, а також для більш детального фотографування його супутників. Апарат складався з орбітального модуля для тривалих спостережень і спеціального зонда, що повинен був проникнути в атмосферу планети. Траєкторія «Галілео» була досить складною. Спочатку апарат направився до Венери, повз яку пройшов у лютому 1990 р. Потім по новій траєкторії в грудні він повернувся до Землі. Були передані численні фотографії Венери, Землі і Місяці.
У жовтні 1991 р., проходячи через пояс астероїдів, апарат сфотографував малу планету Гаспра. Повернувшись до Землі друг раз у грудні 1992 р. і одержавши нове прискорення, він кинувся до основної мети своєї подорожі — Юпітерові. Виявившись у серпні 1993 р. знову в поясі астероїдів, він сфотографував ще одну малу планету, Йду.
Через два роки «Галілео» досяг околиць Юпітера. По команді з Землі від нього відокремився зонд, що спускається, і протягом п'яти місяців робив самостійний політ до границь атмосфери Юпітера зі швидкістю 45 км/с. За рахунок опору її верхніх шарів протягом двох хвилин швидкість знизилася до кількох сотень метрів у секунду. При цьому перевантаження перевершували земну силу ваги в 230 разів. Апарат проникнув в атмосферу на глибину 156 км і функціонував протягом 57 хв. Дані про атмосферу ретранслювалися через основний блок «Галілео».
Газові планети, до яких відноситься Юпітер, не мають твердої поверхні, їхній газоподібний матеріал просто стає більш щільним із глибиною (радіуси і діаметри для таких планет визначаються по рівнях, що відповідає тиску в 1 атмосферу). Так що коли ми дивимося на таку планету, ми бачимо верхні шари хмар.
Юпітер складається приблизно на 90% з водню і на 10% з гелію (по числу атомів і в співвідношенні 75/25 % по масі) зі слідами метану, води, аміаку. Цей склад дуже близький до складу споконвічної Сонячної Туманності, з якої сформувалася вся Сонячна система. Подібний склад і в Сатурна, а до складу Урана і Нептуна входить набагато менше водню і гелію.
Наші знання щодо внутрішньої будови Юпітера (і інших газових планет) носять непрямий характер і, імовірно, ще довго залишаться такими. Атмосферний зонд Галілео передав дані про склад атмосфери усього на глибині 150 км. нижче верхніх шарів хмар. Юпітер, можливо, має ядро з твердого матеріалу, маса якого складає приблизно від 10 до 15 мас Землі.
Вище ядра знаходиться основний обсяг планети у формі рідкого металевого водню. Ця екзотична форма можлива тільки при тисках, що перевищують 4 мільйони бар. Рідкий металевий водень складається з іонізованих протонів і електронів (як усередині Сонця, але при більш низькій температурі). При такій температурі і тиску, як у Юпітера, водень усередині нього — рідина, а не газ. Він є електричним провідником і джерелом магнітного поля Юпітера. Цей водневий шар, можливо, також містить деяку кількість гелію.
Найбільш віддалений від ядра шар складається насамперед зі звичайного молекулярного водню і гелію, що знаходяться в рідкому стані усередині і поступово переходять у газоподібний ззовні. Атмосфера, що ми бачимо — тільки сама верхня частина цього глибокого рівня. Також присутні, але в малюсіньких кількостях, вода, двоокис вуглецю, метан і інші прості молекули.
Як думають, існує три чітко виділюваних шари хмар: із замороженого аміаку, гідросульфіду амонію і суміші льоду і води.
Дані атмосферного зонда Galileo також показують значно меншу кількість води, ніж очікували.
На Юпітері й інших газових планетах існують смуги, обмежені по широті, усередині яких дують вітри з дуже високими швидкостями, причому їхні напрямки протилежні в суміжних смугах. Невеликої різниці в хімічному складі і температурі між цими областями досить для того, щоб вони виглядали як кольорові смуги, що ми бачимо на зображеннях цих планет. Світлі смуги називаються зонами, темні — поясами. Смуги були відомі якийсь час на Юпітері, але вихри на границі між смугами були вперше замічені завдяки спостереженням на Voyager. Згідно даним зонда Galileo виявлено, що швидкість вітру виявилася набагато вище очікуваною (більше ніж 400 миль у годину), і ці потоки простираються на всю глибину атмосфери, на яку був здатний опуститися зонд; вони можуть проникати на тисячі кілометрів усередину планети. Виявилося, що атмосфера Юпітера високо турбулентна.
Яскраві кольори, видимі в хмарах Юпітера, є результатом протікання різних хімічних реакцій елементів, що є присутніми в атмосфері, можливо, включаючи сірку, наявність якої може давати широкий спектр квітів, але подробиці поки не відомі.
Кольори співвідносяться з висотою хмар: сині — найнижчі, супроводжувані коричневими та білими, найвищі — червоні. Іноді ми можемо спостерігати нижні рівні через розриви у верхніх шарах хмар.
Велика Червона Пляма була помічена земними спостерігачами більш ніж 300 років тому (відкриття приписується Кассіні, чи Робертові Хуку, у 17 столітті). Вона має розміри 12 000 на 25 000 км — досить для того, щоб вмістити дві такі планети, як Земля. Інші менші подібні плями спостерігалися протягом десятиліть. Інфрачервоні спостереження і напрямок її обертання вказують, що ця пляма — область високого тиску, над якою верхні шари хмар розташовуються значно вище і вони більш холодні, ніж над навколишніми областями. Подібні структури були помічені на Сатурні і Нептуні. Не відомо, як такі структури можуть зберігатися так довго.
Юпітер випромінює в космос більшу кількість енергії, ніж одержує від Сонця. Усередині Юпітера — гаряче ядро, температура якого складає приблизно 20 000 K. Теплота генерується механізмом Кельвіна — Гельмгольца, за рахунок повільного гравітаційного стиску планети. Юпітер не робить енергію ядерним синтезом, як Сонце; він занадто малий, і його внутрішня температура занадто холодна для того, щоб запустити ядерні реакції. Ця внутрішня теплота, можливо, викликає конвекцію глибоко в рідких шарах Юпітера, вследствии чого ми спостерігаємо складні рухи у верхніх шарах хмар. Сатурн і Нептун подібні Юпітерові в цьому відношенні, але Уран, як не дивно, немає.
Юпітер має величезне магнітне поле, набагато більш сильне, чим у Землі. Магнітосфера тягнеться більше чим на 650 мільйонів км — за орбіту Сатурна! Зверніть увагу, що магнітосфера Юпітера далека від сферичної — вона тягнеться на кілька мільйонів кілометрів у напрямку до Сонця. Супутники Юпітера, отже, знаходяться в межах його магнітосфери, що може частково пояснювати активність на Іо. На жаль для майбутніх космічних мандрівників і проектувальників космічних кораблів Voyager і Galileo, навколишнє середовище навколо Юпітера містить високі рівні енергетичних часток, захоплених магнітним полем Юпітера. Ця радіація подібна знайденої в межах Радіаційних поясів Ван Аллена Землі, але набагато більш інтенсивна, вона згубна для незахищеної людини.
У Юпітера є кільця, подібно Сатурну, але набагато більш слабкі.
На відміну від Сатурна, кільця Юпітера — темні (альбедо приблизно 0.05). Вони складаються з дуже дрібних часток гірських порід. Також на відміну від кілець Сатурна вони не містять льоду.
У липні 1994 року комета Шумахера-Леві зіштовхнулася з Юпітером. Наслідки було ясно видно навіть в аматорські телескопи. Уламки, що залишилися від зіткнення, можна було спостерігати ще майже цілий рік.
Юпітер часто є самою яскравою «зіркою» нашого неба, уступаючи по яскравості тільки Венері, що рідко видна в темному небі. Чотири його супутники легко можна побачити в бінокль; кілька смуг і Велика Червона Пляма можна спостерігати за допомогою невеликого телескопа.
Обертання Юпітера поступово сповільнюється через приливне гальмування, виробленого на нього його великими супутниками. Ті ж самі приливні сили змінюють орбіти місяців, змушуючи їх дуже повільно віддалятися від Юпітера.
www.ronl.ru
Першим кораблем, що літав до Юпітера в 1973 році, був Pioneer 10, а пізніше це були Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 і Ulysses. Космічний корабель Galileo нещодавно знаходився на постійній орбіті навколо Юпітера і надсилав одержані дані до 2002 року.
Вивчати планети-гіганти за допомогою космічної техніки почали на десятиліття пізніше, ніж планети земної групи. 3 березня 1972 р. із Землі стартував американський космічний апарат "Піонер-10". Через 6 місяців польоту апарат успішно минав пояс астероїдів і ще через 15 місяців досяг околиць "царя планет", пройшовши на відстані 130 300 км від нього в грудні 1973 р.
За допомогою оригінального фотополяриметра отримано 340 знімків хмарного покриву Юпітера і поверхонь чотирьох самих великих супутників: Іо, Європи, Ганімеда і Калісто. Крім Великої Червоної Плями, розміри якої перевищують діаметр нашої планети, виявлена біла пляма діаметром більше 10 тис. кілометрів. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає 133 ДО. Було виявлено також, що Юпітер випромінює в 1,6 рази більше тепла, ніж одержує від Сонця; уточнена маса планети і супутника Іо.
Дослідження показали, що Юпітер володіє могутнім магнітним полем; також була зареєстрована зона з інтенсивною радіацією (у 10 тис. раз більше, ніж у навколоземних радіаційних поясах) на відстані 177 тис. кілометрів від планети. Притягання Юпітера сильно змінило траєкторію польоту апарату. "Піонер-10" почав рухатися по дотичній до орбіти Юпітера, віддаляючись від Землі майже по прямій. Цікаво, що шлейф магнітосфери Юпітера був виявлений за межами орбіти Сатурна. У 1987 р. "Піонер-10" вийшов за границі Сонячної системи.
Траса "Піонера-11", що пролетів на відстані 43 тис. кілометрів від Юпітера в грудні 1974 р., була розрахована інакше. Він пройшов між поясами і самою планетою, не одержавши небезпечної дози радіації. На цьому апараті були встановлені ті ж прилади, що і на попередньому. Аналіз кольорових зображень хмарного шару, отриманих фотополяриметром, дозволив виявити особливості і структуру хмар.
Їхня висота виявилася різною в смугах і розташованих між ними зонах. Відповідно до досліджень "Піонера-II", світлі зони і Велика Червона Пляма характеризуються висхідними течіями в атмосфері. Хмари в них розташовані вище, ніж у сусідніх областях смуг, і тут холодніше.
Притягання Юпітера розвернуло "Піонер-11" майже на 180°. Після декількох корекцій траєкторії польоту він перетнув орбіту Сатурна недалеко від самої планети.
"Вояжер-1" зробив проліт біля Юпітера в березні 1979 р., а "Вояжер-2" пройшов повз гіганта на чотири місяці пізніше. Вони передали на Землю знімки хмарного покриву Юпітера і поверхонь найближчих супутників з дивними подробицями. Атмосферні маси червоного, жовтогарячого, жовтого, коричневого і синього кольорів постійно переміщалися. Смуги вихрових потоків захоплювали один одного, то звужуючись, то розширюючись. Швидкість переміщення хмар виявилася рівною 11 км/с.
Велика Червона Пляма оберталася проти вартовий стрілки і робилася повний оборот за 6 год. "Вояжер-1" вперше показав, що в Юпітера є система блідих кілець, розташованих на відстані 57 тис. кілометрів від хмарного покриву планети, а на супутнику Іо діють вісім вулканів. "Вояжер-2" повідомив через кілька місяців, що шість з них продовжують активно діяти. Фотографії інших галілеєвих супутників - Європи, Ганімеда і Калісто - показали, що їхні поверхні різко відрізняються друг від друга.
Американський космічний апарат "Галілео", доставлений на навколоземну орбіту у вантажному відсіку корабля багаторазового використання "Атлантис", являв собою апарат нового покоління для дослідження хімічного складу і фізичних характеристик Юпітера, а також для більш детального фотографування його супутників.
Апарат складався з орбітального модуля для тривалих спостережень і спеціального зонда, що повинен був проникнути в атмосферу планети. Траєкторія "Галілео" була досить складною. Спочатку апарат направився до Венери, повз яку пройшов у лютому 1990 р. Потім по новій траєкторії в грудні він повернувся до Землі. Були передані численні фотографії Венери, Землі і Місяці.
У жовтні 1991 р., проходячи через пояс астероїдів, апарат сфотографував малу планету Гаспра. Повернувшись до Землі друг раз у грудні 1992 р. і одержавши нове прискорення, він кинувся до основної мети своєї подорожі - Юпітерові. Виявившись у серпні 1993 р. знову в поясі астероїдів, він сфотографував ще одну малу планету, Йду.
Через два роки "Галілео" досяг околиць Юпітера. По команді з Землі від нього відокремився зонд, що спускається, і протягом п'яти місяців робив самостійний політ до границь атмосфери Юпітера зі швидкістю 45 км/с. За рахунок опору її верхніх шарів протягом двох хвилин швидкість знизилася до кількох сотень метрів у секунду. При цьому перевантаження перевершували земну силу ваги в 230 разів. Апарат проникнув в атмосферу на глибину 156 км і функціонував протягом 57 хв. Дані про атмосферу ретранслювалися через основний блок "Галілео".
Газові планети, до яких відноситься Юпітер, не мають твердої поверхні, їхній газоподібний матеріал просто стає більш щільним із глибиною (радіуси і діаметри для таких планет визначаються по рівнях, що відповідає тиску в 1 атмосферу). Так що коли ми дивимося на таку планету, ми бачимо верхні шари хмар.
Юпітер складається приблизно на 90% з водню і на 10% з гелію (по числу атомів і в співвідношенні 75/25% по масі) зі слідами метану, води, аміаку. Цей склад дуже близький до складу споконвічної Сонячної Туманності, з якої сформувалася вся Сонячна система. Подібний склад і в Сатурна, а до складу Урана і Нептуна входить набагато менше водню і гелію.
Наші знання щодо внутрішньої будови Юпітера (і інших газових планет) носять непрямий характер і, імовірно, ще довго залишаться такими. Атмосферний зонд Галілео передав дані про склад атмосфери усього на глибині 150 км. нижче верхніх шарів хмар. Юпітер, можливо, має ядро з твердого матеріалу, маса якого складає приблизно від 10 до 15 мас Землі.
Вище ядра знаходиться основний обсяг планети у формі рідкого металевого водню. Ця екзотична форма можлива тільки при тисках, що перевищують 4 мільйони бар. Рідкий металевий водень складається з іонізованих протонів і електронів (як усередині Сонця, але при більш низькій температурі). При такій температурі і тиску, як у Юпітера, водень усередині нього - рідина, а не газ. Він є електричним провідником і джерелом магнітного поля Юпітера. Цей водневий шар, можливо, також містить деяку кількість гелію.
Найбільш віддалений від ядра шар складається насамперед зі звичайного молекулярного водню і гелію, що знаходяться в рідкому стані усередині і поступово переходять у газоподібний ззовні. Атмосфера, що ми бачимо - тільки сама верхня частина цього глибокого рівня. Також присутні, але в малюсіньких кількостях, вода, двоокис вуглецю, метан і інші прості молекули.
Як думають, існує три чітко виділюваних шари хмар: із замороженого аміаку, гідросульфіду амонію і суміші льоду і води.
Дані атмосферного зонда Galileo також показують значно меншу кількість води, ніж очікували.
На Юпітері й інших газових планетах існують смуги, обмежені по широті, усередині яких дують вітри з дуже високими швидкостями, причому їхні напрямки протилежні в суміжних смугах. Невеликої різниці в хімічному складі і температурі між цими областями досить для того, щоб вони виглядали як кольорові смуги, що ми бачимо на зображеннях цих планет. Світлі смуги називаються зонами, темні - поясами. Смуги були відомі якийсь час на Юпітері, але вихри на границі між смугами були вперше замічені завдяки спостереженням на Voyager.
Згідно даним зонда Galileo виявлено, що швидкість вітру виявилася набагато вище очікуваною (більше ніж 400 миль у годину), і ці потоки простираються на всю глибину атмосфери, на яку був здатний опуститися зонд; вони можуть проникати на тисячі кілометрів усередину планети. Виявилося, що атмосфера Юпітера високо турбулентна.
Яскраві кольори, видимі в хмарах Юпітера, є результатом протікання різних хімічних реакцій елементів, що є присутніми в атмосфері, можливо, включаючи сірку, наявність якої може давати широкий спектр квітів, але подробиці поки не відомі.
Кольори співвідносяться з висотою хмар: сині - найнижчі, супроводжувані коричневими та білими, найвищі - червоні. Іноді ми можемо спостерігати нижні рівні через розриви у верхніх шарах хмар.
Велика Червона Пляма була помічена земними спостерігачами більш ніж 300 років тому (відкриття приписується Кассіні, чи Робертові Хуку, у 17 столітті). Вона має розміри 12 000 на 25 000 км - досить для того, щоб вмістити дві такі планети, як Земля. Інші менші подібні плями спостерігалися протягом десятиліть. Інфрачервоні спостереження і напрямок її обертання вказують, що ця пляма - область високого тиску, над якою верхні шари хмар розташовуються значно вище і вони більш холодні, ніж над навколишніми областями. Подібні структури були помічені на Сатурні і Нептуні. Не відомо, як такі структури можуть зберігатися так довго.
Юпітер випромінює в космос більшу кількість енергії, ніж одержує від Сонця. Усередині Юпітера - гаряче ядро, температура якого складає приблизно 20 000 K. Теплота генерується механізмом Кельвіна - Гельмгольца, за рахунок повільного гравітаційного стиску планети. Юпітер не робить енергію ядерним синтезом, як Сонце; він занадто малий, і його внутрішня температура занадто холодна для того, щоб запустити ядерні реакції. Ця внутрішня теплота, можливо, викликає конвекцію глибоко в рідких шарах Юпітера, внаслідок чого ми спостерігаємо складні рухи у верхніх шарах хмар. Сатурн і Нептун подібні Юпітерові в цьому відношенні, але Уран, як не дивно, немає.
Юпітер має величезне магнітне поле, набагато більш сильне, чим у Землі. Магнітосфера тягнеться більше чим на 650 мільйонів км - за орбіту Сатурна! Зверніть увагу, що магнітосфера Юпітера далека від сферичної - вона тягнеться на кілька мільйонів кілометрів у напрямку до Сонця. Супутники Юпітера, отже, знаходяться в межах його магнітосфери, що може частково пояснювати активність на Іо.
На жаль для майбутніх космічних мандрівників і проектувальників космічних кораблів Voyager і Galileo, навколишнє середовище навколо Юпітера містить високі рівні енергетичних часток, захоплених магнітним полем Юпітера. Ця радіація подібна знайденої в межах Радіаційних поясів Ван Алена Землі, але набагато більш інтенсивна, вона згубна для незахищеної людини.
У Юпітера є кільця, подібно Сатурну, але набагато більш слабкі. На відміну від Сатурна, кільця Юпітера - темні (альбедо приблизно 0.05). Вони складаються з дуже дрібних часток гірських порід. Також на відміну від кілець Сатурна вони не містять льоду.
У липні 1994 року комета Шумахера-Леві зіштовхнулася з Юпітером. Наслідки було ясно видно навіть в аматорські телескопи. Уламки, що залишилися від зіткнення, можна було спостерігати ще майже цілий рік.
Юпітер часто є самою яскравою "зіркою" нашого неба, уступаючи по яскравості тільки Венері, що рідко видна в темному небі. Чотири його супутники легко можна побачити в бінокль; кілька смуг і Велику Червону Пляму можна спостерігати за допомогою невеликого телескопа.
Обертання Юпітера поступово сповільнюється через приливне гальмування, вироблене на нього його великими супутниками. Ті ж самі приливні сили змінюють орбіти місяців, змушуючи їх дуже повільно віддалятися від Юпітера.
16.08.2011
osvita.ua
Першим кораблем, що літав до Юпітера в 1973 році, був Pioneer 10, а пізніше це були Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 і Ulysses. Космічний корабель Galileo нещодавно знаходився на постійній орбіті навколо Юпітера і надсилав одержані дані до 2002 року.
Вивчати планети-гіганти за допомогою космічної техніки почали на десятиліття пізніше, ніж планети земної групи. 3 березня 1972 р. із Землі стартував американський космічний апарат "Піонер-10". Через 6 місяців польоту апарат успішно минав пояс астероїдів і ще через 15 місяців досяг околиць "царя планет", пройшовши на відстані 130 300 км від нього в грудні 1973 р.
За допомогою оригінального фотополяриметра отримано 340 знімків хмарного покриву Юпітера і поверхонь чотирьох самих великих супутників: Іо, Європи, Ганімеда і Каллісто. Крім Великої Червоної Плями, розміри якої перевищують діаметр нашої планети, виявлена біла пляма діаметром більше 10 тис. кілометрів. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає 133 ДО. Було виявлено також, що Юпітер випромінює в 1,6 рази більше тепла, ніж одержує від Сонця; уточнена маса планети і супутника Іо.
Дослідження показали, що Юпітер володіє могутнім магнітним полем; також була зареєстрована зона з інтенсивною радіацією (у 10 тис. раз більше, ніж у навколоземних радіаційних поясах) на відстані 177 тис. кілометрів від планети. Притягання Юпітера сильно змінило траєкторію польоту апарату. "Піонер-10" почав рухатися по дотичній до орбіти Юпітера, віддаляючись від Землі майже по прямій. Цікаво, що шлейф магнітосфери Юпітера був виявлений за межами орбіти Сатурна. У 1987 р. "Піонер-10" вийшов за границі Сонячної системи.
Траса "Піонера-11", що пролетів на відстані 43 тис. кілометрів від Юпітера в грудні 1974 р., була розрахована інакше. Він пройшов між поясами і самою планетою, не одержавши небезпечної дози радіації. На цьому апараті були встановлені ті ж прилади, що і на попередньому. Аналіз кольорових зображень хмарного шару, отриманих фотополяриметром, дозволив виявити особливості і структуру хмар. Їхня висота виявилася різною в смугах і розташованих між ними зонах. Відповідно до досліджень "Піонера-II", світлі зони і Велика Червона Пляма характеризуються висхідними течіями в атмосфері. Хмари в них розташовані вище, ніж у сусідніх областях смуг, і тут холодніше.
Притягання Юпітера розвернуло "Піонер-11" майже на 180°. Після декількох корекцій траєкторії польоту він перетнув орбіту Сатурна недалеко від самої планети.
"Вояджер-1" зробив проліт біля Юпітера в березні 1979 р., а "Вояджер-2" пройшов повз гіганта на чотири місяці пізніше. Вони передали на Землю знімки хмарного покриву Юпітера і поверхонь найближчих супутників з дивними подробицями. Атмосферні маси червоного, жовтогарячого, жовтого, коричневого і синього кольорів постійно переміщалися. Смуги вихрових потоків захоплювали один одного, то звужуючись, то розширюючись. Швидкість переміщення хмар виявилася рівною 11 км/с. Велика Червона Пляма оберталася проти вартовий стрілки і робилася повний оборот за 6 год. "Вояджер-1" вперше показав, що в Юпітера є система блідих кілець, розташованих на відстані 57 тис. кілометрів від хмарного покриву планети, а на супутнику Іо діють вісім вулканів. "Вояджер-2" повідомив через кілька місяців, що шість з них продовжують активно діяти. Фотографії інших галілеєвих супутників - Європи, Ганімеда і Каллісто - показали, що їхні поверхні різко відрізняються друг від друга.
Американський космічний апарат "Галілео", доставлений на навколоземну орбіту у вантажному відсіку корабля багаторазового використання "Атлантіс", являв собою апарат нового покоління для дослідження хімічного складу і фізичних характеристик Юпітера, а також для більш детального фотографування його супутників. Апарат складався з орбітального модуля для тривалих спостережень і спеціального зонда, що повинен був проникнути в атмосферу планети. Траєкторія "Галілео" була досить складною. Спочатку апарат направився до Венери, повз яку пройшов у лютому 1990 р. Потім по новій траєкторії в грудні він повернувся до Землі. Були передані численні фотографії Венери, Землі і Місяці.
У жовтні 1991 р., проходячи через пояс астероїдів, апарат сфотографував малу планету Гаспра. Повернувшись до Землі друг раз у грудні 1992 р. і одержавши нове прискорення, він кинувся до основної мети своєї подорожі - Юпітерові. Виявившись у серпні 1993 р. знову в поясі астероїдів, він сфотографував ще одну малу планету, Йду.
Через два роки "Галілео" досяг околиць Юпітера. По команді з Землі від нього відокремився зонд, що спускається, і протягом п'яти місяців робив самостійний політ до границь атмосфери Юпітера зі швидкістю 45 км/с. За рахунок опору її верхніх шарів протягом двох хвилин швидкість знизилася до кількох сотень метрів у секунду. При цьому перевантаження перевершували земну силу ваги в 230 разів. Апарат проникнув в атмосферу на глибину 156 км і функціонував протягом 57 хв. Дані про атмосферу ретранслювалися через основний блок "Галілео".
Газові планети, до яких відноситься Юпітер, не мають твердої поверхні, їхній газоподібний матеріал просто стає більш щільним із глибиною (радіуси і діаметри для таких планет визначаються по рівнях, що відповідає тиску в 1 атмосферу). Так що коли ми дивимося на таку планету, ми бачимо верхні шари хмар.
Юпітер складається приблизно на 90% з водню і на 10% з гелію (по числу атомів і в співвідношенні 75/25 % по масі) зі слідами метану, води, аміаку. Цей склад дуже близький до складу споконвічної Сонячної Туманності, з якої сформувалася вся Сонячна система. Подібний склад і в Сатурна, а до складу Урана і Нептуна входить набагато менше водню і гелію.
Наші знання щодо внутрішньої будови Юпітера (і інших газових планет) носять непрямий характер і, імовірно, ще довго залишаться такими. Атмосферний зонд Галілео передав дані про склад атмосфери усього на глибині 150 км. нижче верхніх шарів хмар. Юпітер, можливо, має ядро з твердого матеріалу, маса якого складає приблизно від 10 до 15 мас Землі.
Вище ядра знаходиться основний обсяг планети у формі рідкого металевого водню. Ця екзотична форма можлива тільки при тисках, що перевищують 4 мільйони бар. Рідкий металевий водень складається з іонізованих протонів і електронів (як усередині Сонця, але при більш низькій температурі). При такій температурі і тиску, як у Юпітера, водень усередині нього - рідина, а не газ. Він є електричним провідником і джерелом магнітного поля Юпітера. Цей водневий шар, можливо, також містить деяку кількість гелію.
Найбільш віддалений від ядра шар складається насамперед зі звичайного молекулярного водню і гелію, що знаходяться в рідкому стані усередині і поступово переходять у газоподібний ззовні. Атмосфера, що ми бачимо - тільки сама верхня частина цього глибокого рівня. Також присутні, але в малюсіньких кількостях, вода, двоокис вуглецю, метан і інші прості молекули.
Як думають, існує три чітко виділюваних шари хмар: із замороженого аміаку, гідросульфіду амонію і суміші льоду і води.
Дані атмосферного зонда Galileo також показують значно меншу кількість води, ніж очікували.
На Юпітері й інших газових планетах існують смуги, обмежені по широті, усередині яких дують вітри з дуже високими швидкостями, причому їхні напрямки протилежні в суміжних смугах. Невеликої різниці в хімічному складі і температурі між цими областями досить для того, щоб вони виглядали як кольорові смуги, що ми бачимо на зображеннях цих планет. Світлі смуги називаються зонами, темні - поясами. Смуги були відомі якийсь час на Юпітері, але вихри на границі між смугами були вперше замічені завдяки спостереженням на Voyager. Згідно даним зонда Galileo виявлено, що швидкість вітру виявилася набагато вище очікуваною (більше ніж 400 миль у годину), і ці потоки простираються на всю глибину атмосфери, на яку був здатний опуститися зонд; вони можуть проникати на тисячі кілометрів усередину планети. Виявилося, що атмосфера Юпітера високо турбулентна.
Яскраві кольори, видимі в хмарах Юпітера, є результатом протікання різних хімічних реакцій елементів, що є присутніми в атмосфері, можливо, включаючи сірку, наявність якої може давати широкий спектр квітів, але подробиці поки не відомі.
Кольори співвідносяться з висотою хмар: сині - найнижчі, супроводжувані коричневими та білими, найвищі - червоні. Іноді ми можемо спостерігати нижні рівні через розриви у верхніх шарах хмар.
Велика Червона Пляма була помічена земними спостерігачами більш ніж 300 років тому (відкриття приписується Кассіні, чи Робертові Хуку, у 17 столітті). Вона має розміри 12 000 на 25 000 км - досить для того, щоб вмістити дві такі планети, як Земля. Інші менші подібні плями спостерігалися протягом десятиліть. Інфрачервоні спостереження і напрямок її обертання вказують, що ця пляма - область високого тиску, над якою верхні шари хмар розташовуються значно вище і вони більш холодні, ніж над навколишніми областями. Подібні структури були помічені на Сатурні і Нептуні. Не відомо, як такі структури можуть зберігатися так довго.
Юпітер випромінює в космос більшу кількість енергії, ніж одержує від Сонця. Усередині Юпітера - гаряче ядро, температура якого складає приблизно 20 000 K. Теплота генерується механізмом Кельвіна - Гельмгольца, за рахунок повільного гравітаційного стиску планети. Юпітер не робить енергію ядерним синтезом, як Сонце; він занадто малий, і його внутрішня температура занадто холодна для того, щоб запустити ядерні реакції. Ця внутрішня теплота, можливо, викликає конвекцію глибоко в рідких шарах Юпітера, вследствии чого ми спостерігаємо складні рухи у верхніх шарах хмар. Сатурн і Нептун подібні Юпітерові в цьому відношенні, але Уран, як не дивно, немає.
Юпітер має величезне магнітне поле, набагато більш сильне, чим у Землі. Магнітосфера тягнеться більше чим на 650 мільйонів км - за орбіту Сатурна! Зверніть увагу, що магнітосфера Юпітера далека від сферичної - вона тягнеться на кілька мільйонів кілометрів у напрямку до Сонця. Супутники Юпітера, отже, знаходяться в межах його магнітосфери, що може частково пояснювати активність на Іо. На жаль для майбутніх космічних мандрівників і проектувальників космічних кораблів Voyager і Galileo, навколишнє середовище навколо Юпітера містить високі рівні енергетичних часток, захоплених магнітним полем Юпітера. Ця радіація подібна знайденої в межах Радіаційних поясів Ван Аллена Землі, але набагато більш інтенсивна, вона згубна для незахищеної людини.
У Юпітера є кільця, подібно Сатурну, але набагато більш слабкі.
На відміну від Сатурна, кільця Юпітера - темні (альбедо приблизно 0.05). Вони складаються з дуже дрібних часток гірських порід. Також на відміну від кілець Сатурна вони не містять льоду.
У липні 1994 року комета Шумахера-Леві зіштовхнулася з Юпітером. Наслідки було ясно видно навіть в аматорські телескопи. Уламки, що залишилися від зіткнення, можна було спостерігати ще майже цілий рік.
Юпітер часто є самою яскравою "зіркою" нашого неба, уступаючи по яскравості тільки Венері, що рідко видна в темному небі. Чотири його супутники легко можна побачити в бінокль; кілька смуг і Велика Червона Пляма можна спостерігати за допомогою невеликого телескопа.
Обертання Юпітера поступово сповільнюється через приливне гальмування, виробленого на нього його великими супутниками. Ті ж самі приливні сили змінюють орбіти місяців, змушуючи їх дуже повільно віддалятися від Юпітера.
Реферат на тему: Юпітер: останні дослідження (реферат)
Схожі реферати
5ka.at.ua
на тему:
“Юпітер: останні дослідження
та загальні відомості”
Першим кораблем, що літав до Юпітера в 1973 році, був Pioneer 10, а пізніше це були Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 і Ulysses. Космічний корабель Galileo нещодавно знаходився на постійній орбіті навколо Юпітера і надсилав одержані дані до 2002 року.
Вивчати планети-гіганти за допомогою космічної техніки почали на десятиліття пізніше, ніж планети земної групи. 3 березня 1972 р. із Землі стартував американський космічний апарат "Піонер-10". Через 6 місяців польоту апарат успішно минав пояс астероїдів і ще через 15 місяців досяг околиць "царя планет", пройшовши на відстані 130 300 км від нього в грудні 1973 р.
За допомогою оригінального фотополяриметра отримано 340 знімків хмарного покриву Юпітера і поверхонь чотирьох самих великих супутників: Іо, Європи, Ганімеда і Каллісто. Крім Великої Червоної Плями, розміри якої перевищують діаметр нашої планети, виявлена біла пляма діаметром більше 10 тис. кілометрів. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає 133 ДО. Було виявлено також, що Юпітер випромінює в 1,6 рази більше тепла, ніж одержує від Сонця; уточнена маса планети і супутника Іо.
Дослідження показали, що Юпітер володіє могутнім магнітним полем; також була зареєстрована зона з інтенсивною радіацією (у 10 тис. раз більше, ніж у навколоземних радіаційних поясах) на відстані 177 тис. кілометрів від планети. Притягання Юпітера сильно змінило траєкторію польоту апарату. "Піонер-10" почав рухатися по дотичній до орбіти Юпітера, віддаляючись від Землі майже по прямій. Цікаво, що шлейф магнітосфери Юпітера був виявлений за межами орбіти Сатурна. У 1987 р. "Піонер-10" вийшов за границі Сонячної системи.
Траса "Піонера-11", що пролетів на відстані 43 тис. кілометрів від Юпітера в грудні 1974 р., була розрахована інакше. Він пройшов між поясами і самою планетою, не одержавши небезпечної дози радіації. На цьому апараті були встановлені ті ж прилади, що і на попередньому. Аналіз кольорових зображень хмарного шару, отриманих фотополяриметром, дозволив виявити особливості і структуру хмар. Їхня висота виявилася різною в смугах і розташованих між ними зонах. Відповідно до досліджень "Піонера-II", світлі зони і Велика Червона Пляма характеризуються висхідними течіями в атмосфері. Хмари в них розташовані вище, ніж у сусідніх областях смуг, і тут холодніше.
Притягання Юпітера розвернуло "Піонер-11" майже на 180°. Після декількох корекцій траєкторії польоту він перетнув орбіту Сатурна недалеко від самої планети.
"Вояджер-1" зробив проліт біля Юпітера в березні 1979 р., а "Вояджер-2" пройшов повз гіганта на чотири місяці пізніше. Вони передали на Землю знімки хмарного покриву Юпітера і поверхонь найближчих супутників з дивними подробицями. Атмосферні маси червоного, жовтогарячого, жовтого, коричневого і синього кольорів постійно переміщалися. Смуги вихрових потоків захоплювали один одного, то звужуючись, то розширюючись. Швидкість переміщення хмар виявилася рівною 11 км/с. Велика Червона Пляма оберталася проти вартовий стрілки і робилася повний оборот за 6 год. "Вояджер-1" вперше показав, що в Юпітера є система блідих кілець, розташованих на відстані 57 тис. кілометрів від хмарного покриву планети, а на супутнику Іо діють вісім вулканів. "Вояджер-2" повідомив через кілька місяців, що шість з них продовжують активно діяти. Фотографії інших галілеєвих супутників - Європи, Ганімеда і Каллісто - показали, що їхні поверхні різко відрізняються друг від друга.
Американський космічний апарат "Галілео", доставлений на навколоземну орбіту у вантажному відсіку корабля багаторазового використання "Атлантіс", являв собою апарат нового покоління для дослідження хімічного складу і фізичних характеристик Юпітера, а також для більш детального фотографування його супутників. Апарат складався з орбітального модуля для тривалих спостережень і спеціального зонда, що повинен був проникнути в атмосферу планети. Траєкторія "Галілео" була досить складною. Спочатку апарат направився до Венери, повз яку пройшов у лютому 1990 р. Потім по новій траєкторії в грудні він повернувся до Землі. Були передані численні фотографії Венери, Землі і Місяці.
У жовтні 1991 р., проходячи через пояс астероїдів, апарат сфотографував малу планету Гаспра. Повернувшись до Землі друг раз у грудні 1992 р. і одержавши нове прискорення, він кинувся до основної мети своєї подорожі - Юпітерові. Виявившись у серпні 1993 р. знову в поясі астероїдів, він сфотографував ще одну малу планету, Йду.
Через два роки "Галілео" досяг околиць Юпітера. По команді з Землі від нього відокремився зонд, що спускається, і протягом п'яти місяців робив самостійний політ до границь атмосфери Юпітера зі швидкістю 45 км/с. За рахунок опору її верхніх шарів протягом двох хвилин швидкість знизилася до кількох сотень метрів у секунду. При цьому перевантаження перевершували земну силу ваги в 230 разів. Апарат проникнув в атмосферу на глибину 156 км і функціонував протягом 57 хв. Дані про атмосферу ретранслювалися через основний блок "Галілео".
Газові планети, до яких відноситься Юпітер, не мають твердої поверхні, їхній газоподібний матеріал просто стає більш щільним із глибиною (радіуси і діаметри для таких планет визначаються по рівнях, що відповідає тиску в 1 атмосферу). Так що коли ми дивимося на таку планету, ми бачимо верхні шари хмар.
Юпітер складається приблизно на 90% з водню і на 10% з гелію (по числу атомів і в співвідношенні 75/25 % по масі) зі слідами метану, води, аміаку. Цей склад дуже близький до складу споконвічної Сонячної Туманності, з якої сформувалася вся Сонячна система. Подібний склад і в Сатурна, а до складу Урана і Нептуна входить набагато менше водню і гелію.
Наші знання щодо внутрішньої будови Юпітера (і інших газових планет) носять непрямий характер і, імовірно, ще довго залишаться такими. Атмосферний зонд Галілео передав дані про склад атмосфери усього на глибині 150 км. нижче верхніх шарів хмар. Юпітер, можливо, має ядро з твердого матеріалу, маса якого складає приблизно від 10 до 15 мас Землі.
Вище ядра знаходиться основний обсяг планети у формі рідкого металевого водню. Ця екзотична форма можлива тільки при тисках, що перевищують 4 мільйони бар. Рідкий металевий водень складається з іонізованих протонів і електронів (як усередині Сонця, але при більш низькій температурі). При такій температурі і тиску, як у Юпітера, водень усередині нього - рідина, а не газ. Він є електричним провідником і джерелом магнітного поля Юпітера. Цей водневий шар, можливо, також містить деяку кількість гелію.
Найбільш віддалений від ядра шар складається насамперед зі звичайного молекулярного водню і гелію, що знаходяться в рідкому стані усередині і поступово переходять у газоподібний ззовні. Атмосфера, що ми бачимо - тільки сама верхня частина цього глибокого рівня. Також присутні, але в малюсіньких кількостях, вода, двоокис вуглецю, метан і інші прості молекули.
Як думають, існує три чітко виділюваних шари хмар: із замороженого аміаку, гідросульфіду амонію і суміші льоду і води.
Дані атмосферного зонда Galileo також показують значно меншу кількість води, ніж очікували.
На Юпітері й інших газових планетах існують смуги, обмежені по широті, усередині яких дують вітри з дуже високими швидкостями, причому їхні напрямки протилежні в суміжних смугах. Невеликої різниці в хімічному складі і температурі між цими областями досить для того, щоб вони виглядали як кольорові смуги, що ми бачимо на зображеннях цих планет. Світлі смуги називаються зонами, темні - поясами. Смуги були відомі якийсь час на Юпітері, але вихри на границі між смугами були вперше замічені завдяки спостереженням на Voyager. Згідно даним зонда Galileo виявлено, що швидкість вітру виявилася набагато вище очікуваною (більше ніж 400 миль у годину), і ці потоки простираються на всю глибину атмосфери, на яку був здатний опуститися зонд; вони можуть проникати на тисячі кілометрів усередину планети. Виявилося, що атмосфера Юпітера високо турбулентна.
Яскраві кольори, видимі в хмарах Юпітера, є результатом протікання різних хімічних реакцій елементів, що є присутніми в атмосфері, можливо, включаючи сірку, наявність якої може давати широкий спектр квітів, але подробиці поки не відомі.
Кольори співвідносяться з висотою хмар: сині - найнижчі, супроводжувані коричневими та білими, найвищі - червоні. Іноді ми можемо спостерігати нижні рівні через розриви у верхніх шарах хмар.
Велика Червона Пляма була помічена земними спостерігачами більш ніж 300 років тому (відкриття приписується Кассіні, чи Робертові Хуку, у 17 столітті). Вона має розміри 12 000 на 25 000 км - досить для того, щоб вмістити дві такі планети, як Земля. Інші менші подібні плями спостерігалися протягом десятиліть. Інфрачервоні спостереження і напрямок її обертання вказують, що ця пляма - область високого тиску, над якою верхні шари хмар розташовуються значно вище і вони більш холодні, ніж над навколишніми областями. Подібні структури були помічені на Сатурні і Нептуні. Не відомо, як такі структури можуть зберігатися так довго.
Юпітер випромінює в космос більшу кількість енергії, ніж одержує від Сонця. Усередині Юпітера - гаряче ядро, температура якого складає приблизно 20 000 K. Теплота генерується механізмом Кельвіна - Гельмгольца, за рахунок повільного гравітаційного стиску планети. Юпітер не робить енергію ядерним синтезом, як Сонце; він занадто малий, і його внутрішня температура занадто холодна для того, щоб запустити ядерні реакції. Ця внутрішня теплота, можливо, викликає конвекцію глибоко в рідких шарах Юпітера, вследствии чого ми спостерігаємо складні рухи у верхніх шарах хмар. Сатурн і Нептун подібні Юпітерові в цьому відношенні, але Уран, як не дивно, немає.
Юпітер має величезне магнітне поле, набагато більш сильне, чим у Землі. Магнітосфера тягнеться більше чим на 650 мільйонів км - за орбіту Сатурна! Зверніть увагу, що магнітосфера Юпітера далека від сферичної - вона тягнеться на кілька мільйонів кілометрів у напрямку до Сонця. Супутники Юпітера, отже, знаходяться в межах його магнітосфери, що може частково пояснювати активність на Іо. На жаль для майбутніх космічних мандрівників і проектувальників космічних кораблів Voyager і Galileo, навколишнє середовище навколо Юпітера містить високі рівні енергетичних часток, захоплених магнітним полем Юпітера. Ця радіація подібна знайденої в межах Радіаційних поясів Ван Аллена Землі, але набагато більш інтенсивна, вона згубна для незахищеної людини.
У Юпітера є кільця, подібно Сатурну, але набагато більш слабкі.
На відміну від Сатурна, кільця Юпітера - темні (альбедо приблизно 0.05). Вони складаються з дуже дрібних часток гірських порід. Також на відміну від кілець Сатурна вони не містять льоду.
У липні 1994 року комета Шумахера-Леві зіштовхнулася з Юпітером. Наслідки було ясно видно навіть в аматорські телескопи. Уламки, що залишилися від зіткнення, можна було спостерігати ще майже цілий рік.
Юпітер часто є самою яскравою "зіркою" нашого неба, уступаючи по яскравості тільки Венері, що рідко видна в темному небі. Чотири його супутники легко можна побачити в бінокль; кілька смуг і Велика Червона Пляма можна спостерігати за допомогою невеликого телескопа.
Обертання Юпітера поступово сповільнюється через приливне гальмування, виробленого на нього його великими супутниками. Ті ж самі приливні сили змінюють орбіти місяців, змушуючи їх дуже повільно віддалятися від Юпітера.
bukvasha.ru
на тему:
“Юпітер: останні дослідження
та загальні відомості”
Першим кораблем, що літав до Юпітера в 1973 році, був Pioneer 10, а пізніше це були Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 і Ulysses. Космічний корабель Galileo нещодавно знаходився на постійній орбіті навколо Юпітера і надсилав одержані дані до 2002 року.
Вивчати планети-гіганти за допомогою космічної техніки почали на десятиліття пізніше, ніж планети земної групи. 3 березня 1972 р. із Землі стартував американський космічний апарат "Піонер-10". Через 6 місяців польоту апарат успішно минав пояс астероїдів і ще через 15 місяців досяг околиць "царя планет", пройшовши на відстані 130 300 км від нього в грудні 1973 р.
За допомогою оригінального фотополяриметра отримано 340 знімків хмарного покриву Юпітера і поверхонь чотирьох самих великих супутників: Іо, Європи, Ганімеда і Каллісто. Крім Великої Червоної Плями, розміри якої перевищують діаметр нашої планети, виявлена біла пляма діаметром більше 10 тис. кілометрів. Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає 133 ДО. Було виявлено також, що Юпітер випромінює в 1,6 рази більше тепла, ніж одержує від Сонця; уточнена маса планети і супутника Іо.
Дослідження показали, що Юпітер володіє могутнім магнітним полем; також була зареєстрована зона з інтенсивною радіацією (у 10 тис. раз більше, ніж у навколоземних радіаційних поясах) на відстані 177 тис. кілометрів від планети. Притягання Юпітера сильно змінило траєкторію польоту апарату. "Піонер-10" почав рухатися по дотичній до орбіти Юпітера, віддаляючись від Землі майже по прямій. Цікаво, що шлейф магнітосфери Юпітера був виявлений за межами орбіти Сатурна. У 1987 р. "Піонер-10" вийшов за границі Сонячної системи.
Траса "Піонера-11", що пролетів на відстані 43 тис. кілометрів від Юпітера в грудні 1974 р., була розрахована інакше. Він пройшов між поясами і самою планетою, не одержавши небезпечної дози радіації. На цьому апараті були встановлені ті ж прилади, що і на попередньому. Аналіз кольорових зображень хмарного шару, отриманих фотополяриметром, дозволив виявити особливості і структуру хмар. Їхня висота виявилася різною в смугах і розташованих між ними зонах. Відповідно до досліджень "Піонера-II", світлі зони і Велика Червона Пляма характеризуються висхідними течіями в атмосфері. Хмари в них розташовані вище, ніж у сусідніх областях смуг, і тут холодніше.
Притягання Юпітера розвернуло "Піонер-11" майже на 180°. Після декількох корекцій траєкторії польоту він перетнув орбіту Сатурна недалеко від самої планети.
"Вояджер-1" зробив проліт біля Юпітера в березні 1979 р., а "Вояджер-2" пройшов повз гіганта на чотири місяці пізніше. Вони передали на Землю знімки хмарного покриву Юпітера і поверхонь найближчих супутників з дивними подробицями. Атмосферні маси червоного, жовтогарячого, жовтого, коричневого і синього кольорів постійно переміщалися. Смуги вихрових потоків захоплювали один одного, то звужуючись, то розширюючись. Швидкість переміщення хмар виявилася рівною 11 км/с. Велика Червона Пляма оберталася проти вартовий стрілки і робилася повний оборот за 6 год. "Вояджер-1" вперше показав, що в Юпітера є система блідих кілець, розташованих на відстані 57 тис. кілометрів від хмарного покриву планети, а на супутнику Іо діють вісім вулканів. "Вояджер-2" повідомив через кілька місяців, що шість з них продовжують активно діяти. Фотографії інших галілеєвих супутників - Європи, Ганімеда і Каллісто - показали, що їхні поверхні різко відрізняються друг від друга.
Американський космічний апарат "Галілео", доставлений на навколоземну орбіту у вантажному відсіку корабля багаторазового використання "Атлантіс", являв собою апарат нового покоління для дослідження хімічного складу і фізичних характеристик Юпітера, а також для більш детального фотографування його супутників. Апарат складався з орбітального модуля для тривалих спостережень і спеціального зонда, що повинен був проникнути в атмосферу планети. Траєкторія "Галілео" була досить складною. Спочатку апарат направився до Венери, повз яку пройшов у лютому 1990 р. Потім по новій траєкторії в грудні він повернувся до Землі. Були передані численні фотографії Венери, Землі і Місяці.
У жовтні 1991 р., проходячи через пояс астероїдів, апарат сфотографував малу планету Гаспра. Повернувшись до Землі друг раз у грудні 1992 р. і одержавши нове прискорення, він кинувся до основної мети своєї подорожі - Юпітерові. Виявившись у серпні 1993 р. знову в поясі астероїдів, він сфотографував ще одну малу планету, Йду.
Через два роки "Галілео" досяг околиць Юпітера. По команді з Землі від нього відокремився зонд, що спускається, і протягом п'яти місяців робив самостійний політ до границь атмосфери Юпітера зі швидкістю 45 км/с. За рахунок опору її верхніх шарів протягом двох хвилин швидкість знизилася до кількох сотень метрів у секунду. При цьому перевантаження перевершували земну силу ваги в 230 разів. Апарат проникнув в атмосферу на глибину 156 км і функціонував протягом 57 хв. Дані про атмосферу ретранслювалися через основний блок "Галілео".
Газові планети, до яких відноситься Юпітер, не мають твердої поверхні, їхній газоподібний матеріал просто стає більш щільним із глибиною (радіуси і діаметри для таких планет визначаються по рівнях, що відповідає тиску в 1 атмосферу). Так що коли ми дивимося на таку планету, ми бачимо верхні шари хмар.
Юпітер складається приблизно на 90% з водню і на 10% з гелію (по числу атомів і в співвідношенні 75/25 % по масі) зі слідами метану, води, аміаку. Цей склад дуже близький до складу споконвічної Сонячної Туманності, з якої сформувалася вся Сонячна система. Подібний склад і в Сатурна, а до складу Урана і Нептуна входить набагато менше водню і гелію.
Наші знання щодо внутрішньої будови Юпітера (і інших газових планет) носять непрямий характер і, імовірно, ще довго залишаться такими. Атмосферний зонд Галілео передав дані про склад атмосфери усього на глибині 150 км. нижче верхніх шарів хмар. Юпітер, можливо, має ядро з твердого матеріалу, маса якого складає приблизно від 10 до 15 мас Землі.
Вище ядра знаходиться основний обсяг планети у формі рідкого металевого водню. Ця екзотична форма можлива тільки при тисках, що перевищують 4 мільйони бар. Рідкий металевий водень складається з іонізованих протонів і електронів (як усередині Сонця, але при більш низькій температурі). При такій температурі і тиску, як у Юпітера, водень усередині нього - рідина, а не газ. Він є електричним провідником і джерелом магнітного поля Юпітера. Цей водневий шар, можливо, також містить деяку кількість гелію.
Найбільш віддалений від ядра шар складається насамперед зі звичайного молекулярного водню і гелію, що знаходяться в рідкому стані усередині і поступово переходять у газоподібний ззовні. Атмосфера, що ми бачимо - тільки сама верхня частина цього глибокого рівня. Також присутні, але в малюсіньких кількостях, вода, двоокис вуглецю, метан і інші прості молекули.
Як думають, існує три чітко виділюваних шари хмар: із замороженого аміаку, гідросульфіду амонію і суміші льоду і води.
Дані атмосферного зонда Galileo також показують значно меншу кількість води, ніж очікували.
На Юпітері й інших газових планетах існують смуги, обмежені по широті, усередині яких дують вітри з дуже високими швидкостями, причому їхні напрямки протилежні в суміжних смугах. Невеликої різниці в хімічному складі і температурі між цими областями досить для того, щоб вони виглядали як кольорові смуги, що ми бачимо на зображеннях цих планет. Світлі смуги називаються зонами, темні - поясами. Смуги були відомі якийсь час на Юпітері, але вихри на границі між смугами були вперше замічені завдяки спостереженням на Voyager. Згідно даним зонда Galileo виявлено, що швидкість вітру виявилася набагато вище очікуваною (більше ніж 400 миль у годину), і ці потоки простираються на всю глибину атмосфери, на яку був здатний опуститися зонд; вони можуть проникати на тисячі кілометрів усередину планети. Виявилося, що атмосфера Юпітера високо турбулентна.
Яскраві кольори, видимі в хмарах Юпітера, є результатом протікання різних хімічних реакцій елементів, що є присутніми в атмосфері, можливо, включаючи сірку, наявність якої може давати широкий спектр квітів, але подробиці поки не відомі.
Кольори співвідносяться з висотою хмар: сині - найнижчі, супроводжувані коричневими та білими, найвищі - червоні. Іноді ми можемо спостерігати нижні рівні через розриви у верхніх шарах хмар.
Велика Червона Пляма була помічена земними спостерігачами більш ніж 300 років тому (відкриття приписується Кассіні, чи Робертові Хуку, у 17 столітті). Вона має розміри 12 000 на 25 000 км - досить для того, щоб вмістити дві такі планети, як Земля. Інші менші подібні плями спостерігалися протягом десятиліть. Інфрачервоні спостереження і напрямок її обертання вказують, що ця пляма - область високого тиску, над якою верхні шари хмар розташовуються значно вище і вони більш холодні, ніж над навколишніми областями. Подібні структури були помічені на Сатурні і Нептуні. Не відомо, як такі структури можуть зберігатися так довго.
Юпітер випромінює в космос більшу кількість енергії, ніж одержує від Сонця. Усередині Юпітера - гаряче ядро, температура якого складає приблизно 20 000 K. Теплота генерується механізмом Кельвіна - Гельмгольца, за рахунок повільного гравітаційного стиску планети. Юпітер не робить енергію ядерним синтезом, як Сонце; він занадто малий, і його внутрішня температура занадто холодна для того, щоб запустити ядерні реакції. Ця внутрішня теплота, можливо, викликає конвекцію глибоко в рідких шарах Юпітера, вследствии чого ми спостерігаємо складні рухи у верхніх шарах хмар. Сатурн і Нептун подібні Юпітерові в цьому відношенні, але Уран, як не дивно, немає.
Юпітер має величезне магнітне поле, набагато більш сильне, чим у Землі. Магнітосфера тягнеться більше чим на 650 мільйонів км - за орбіту Сатурна! Зверніть увагу, що магнітосфера Юпітера далека від сферичної - вона тягнеться на кілька мільйонів кілометрів у напрямку до Сонця. Супутники Юпітера, отже, знаходяться в межах його магнітосфери, що може частково пояснювати активність на Іо. На жаль для майбутніх космічних мандрівників і проектувальників космічних кораблів Voyager і Galileo, навколишнє середовище навколо Юпітера містить високі рівні енергетичних часток, захоплених магнітним полем Юпітера. Ця радіація подібна знайденої в межах Радіаційних поясів Ван Аллена Землі, але набагато більш інтенсивна, вона згубна для незахищеної людини.
У Юпітера є кільця, подібно Сатурну, але набагато більш слабкі.
На відміну від Сатурна, кільця Юпітера - темні (альбедо приблизно 0.05). Вони складаються з дуже дрібних часток гірських порід. Також на відміну від кілець Сатурна вони не містять льоду.
У липні 1994 року комета Шумахера-Леві зіштовхнулася з Юпітером. Наслідки було ясно видно навіть в аматорські телескопи. Уламки, що залишилися від зіткнення, можна було спостерігати ще майже цілий рік.
Юпітер часто є самою яскравою "зіркою" нашого неба, уступаючи по яскравості тільки Венері, що рідко видна в темному небі. Чотири його супутники легко можна побачити в бінокль; кілька смуг і Велика Червона Пляма можна спостерігати за допомогою невеликого телескопа.
Обертання Юпітера поступово сповільнюється через приливне гальмування, виробленого на нього його великими супутниками. Ті ж самі приливні сили змінюють орбіти місяців, змушуючи їх дуже повільно віддалятися від Юпітера.
superbotanik.net
