Про Юпитер мы знаем, что это 5-ая планета от Солнца. Это газовый гигант, и он не имеет твердой поверхности в обычном понимании. Теоретически, он мог стать звездой в пару нашему Светилу. Что касается температуры, Юпитер сохраняет репутацию экстремальной планеты, колеблющегося от экстремально холодного до экстремально горячего.
Снаружи он довольно холодный, но с каждым слоем вглубь, температура становится выше. Т.к Юпитер состоит из газов, его температура не может быть точно измерена в одном месте – и сильно колеблется между верхней атмосферой и ядром.
Краткое описание и строение Юпитера
Радиус Юпитера равен 71,4 тыс. км, что больше показателей нашей планеты в 11 р.
Газовый гигант приплюснут у полюсов, в результате воздействия сильнейших ураганов на поверхности и быстрого вращения вокруг своей оси.
Диаметр Юпитера 139820 км. Площадь поверхности Юпитера равна 6,21796⋅1010 км2. Он не имеет привычной твердой поверхности, а состоит из газов и жидкости.
Состав Юпитера представлен водородом (жидким, газообразным и металлическим), гелием, метаном. А также содержится вода и сероводород.
Из чего состоит Юпитер:
- Внешний слой атмосферы полностью состоит из водорода. К среднему добавляется 10% гелия, а к нижнему — соединения аммония, воды и метана.
- Облака представлены обледеневшим аммиаком в —145°С и в 1 атм.
- Средний слой содержит кристаллы гидросульфида аммония.
- Нижний слой состоит изо льда и воды. Давление также остается в 1 атм, а температура повышается до -130°С. Отмечается, что этот слой облаков делает остальные слои затуманенными.
- Температура металлического водорода колеблется от 5900°С до 19000°С, а показатели давления равны 220 до 3800 МПа.
- Твердое ядро предположительно раскалено до 23500°С.
Вертикальная структура атмосферы Юпитера, схема:
От чего зависит температура на Юпитере
В настоящее время у ученых нет точных цифр для определения температуры внутри планеты, и измерение ближе к внутренним частям затруднено, учитывая экстремальное давление атмосферы планеты.
Однако ученые получили данные о том, какова температура на верхнем краю облачного покрова: примерно -145 градусов Цельсия.
Из–за этой чрезвычайно низкой температуры, атмосфера на этом уровне состоит в основном из кристаллов аммиака и гидросульфида аммония — еще одного кристаллизованного твердого вещества, которое может существовать только в достаточно холодных условиях.
Если бы можно было опустится глубже в атмосферу, давление возросло в 10 раз больше, чем здесь, на Земле. И на этой высоте температура повышается до комфортных 21°C, в эквиваленте равной нашей “комнатной температуре”.
В нижних слоях газового гиганта водород переходит в жидкое состояние, и считается, что температура превышает 9700 °С, а далее в глубину растет, достигая 20000°С. Что касается ядра, в нем показатели могут достигать 24000°С.
Температура днем и ночью
Между тем, в ядре планеты, которое, как полагают, состоит из горных пород и даже металлического водорода, температура может достигать 35 700 °C – горячее, чем даже поверхность Солнца.
Интересно, что, возможно, именно эта разница температур приводит к сильным штормам, которые наблюдались на Юпитере. Здесь, на Земле, штормы возникают из-за смешивания холодного воздуха с теплым.
Ученые полагают, что, то же самое справедливо и для Планеты-Гиганта.
Находясь более чем в 5 р. дальше от нашего Светила, чем Земля, Юпитер, как подразумевается, не будет особо теплым. Исходя из солнечного света поступающего на поверхность планеты, средняя температура в верхних слоях атмосферы должна по подсчетам составлять -74 °С.
Вместо этого температурный показатель составляет около 419 °С. Источник этого невероятного высокого тепла оставался неизвестным на протяжении полувека, что прозвали «энергетическим кризисом».
Наблюдения, проведенные Дж. О’Донохью, привели к обнаружению вероятного источника энергетического усиления планеты. Создав четкие глобальные карты температуры верхних слоев атмосферы, обнаружено, что основным источником дополнительного тепла является мощное полярное сияние на газовом гиганте.
Полярные сияния возникают, когда заряженные частицы попадают в магнитное поле планеты. Они движутся по спирали вдоль силовых линий к магнитным полюсам планеты, поражая атомы и молекулы в атмосфере, при этом высвобождается свет и энергия.
На Юпитере вещество, извергающееся с его вулканической луны Ио, приводит к самому мощному полярному сиянию и к увеличению температуры на полюсах планеты. Есть версии, что полярные сияния являются потенциальным источником тепла для большей части планеты. Температурные карты атмосферы показывают четкие градиенты, при этом температура снижается от полярных областей к экватору.
Это демонстрирует то, что полярное сияние распространяет энергию по всей поверхности, а ветры переносят нагретую атмосферу в низшие широты. Идея о том, что полярное сияние может быть источником таинственной энергии Юпитера, выдвигалась ранее.
Однако глобальные модели верхних слоев атмосферы показывают, что ураганы, направляющиеся к экватору подавляются и перенаправляются западными ветрами, образованными благодаря вращению Гиганта.
Это приостанавливает выход энергии из полюсов и нагревание всей атмосферы.
Температура большого красного пятна
Большое красное пятно впервые выявил Кассини в 17 веке. На фото оно выглядит как украшение среди разнообразных витков ураганов.
На самом деле, это огромный антициклонический шторм в зоне повышенного давления. Температура красного пятна составляет 160°С. Состоит он, как и в целом Юпитер, из водорода, метана и аммиака. Скорость ветра внутри пятна более 500 км/ч.
Насчет цвета ученые не смогли прийти к общему мнению. Скорее всего, красный цвет пятну придают реакция излучения Солнца с гидросульфидом аммония.
Колебания дневных и ночных температур
Дневная и ночная температура отличаются. Это объясняется внушительным расстоянием от Солнца.
Его лучи не могут согреть планету, а химические процессы в недрах, создают разнообразие температурной кривой в разных слоях Юпитера. Это — очень холодная планета. Средняя температура Юпитера в течение дня составляет от 421 до 3500 °С.
Ночные температуры могут составлять в среднем -163°С. Разница температур вызвана солнечным теплом днем и его отсутствием ночью.
Солнце обеспечивает тепло в течение дня, в то время как температура падает ночью, когда солнце заходит.
Почему на Юпитере холодно
Солнечные лучи действуют на планету не так интенсивно, как на Землю, и доходят к Юпитеру сразу в виде тепла.
Отсутствие поверхности у Юпитера не дает отражать тепло, потому оно остается в недрах, и это объясняет высокую температуру внутри планеты.
В верхних слоях показатели достигают отрицательных значений из-за смертоносных ветров и химических процессов в атмосфере.
Спуск зонда Галилео в атмосфере Юпитера, схема:
Как менялась температура на планете
Ученые считают, что, когда Солнечная система только формировалась, а из облаков газа и пыли начали формироваться планеты, Юпитер был горячее и больше по размеру. Но из-за растущего давления внутри планеты, он постепенно уменьшается (каждый год на 2 см).
Ученые стремятся лучше понять температуру Юпитера в надежде, что в конечном итоге они смогут понять саму планету. Зонд «Галилео» помог, и данные «Новых горизонтов» пошли еще дальше. НАСА и другие космические агентства планируют будущие миссии, которые должны выявить новые данные.
