Юпитер – самая большая планета Солнечной системы

В нашей звёздной системе на пятой по удалённости орбите расположен Юпитер – самая большая планета Солнечной системы. Газовый гигант, хорошо различимый в южной части небосвода высоко над горизонтом, он издревле привлекал к себе внимание.

Упоминания о нём можно встретить в вавилонской, греческой, месопотамской культуре, а также – у древних китайских астрономов и американских инков.

Основные характеристики

Главной особенностью этого сверхгиганта нашей звёздной системы выступают объём и масса, причём последняя настолько огромна, что превышает общую массу всех других планет Солнечной системы в 2,47 раза. А общий с Солнцем центр масс даже выходит за пределы светила на 7% солнечного радиуса, составляющего 0,004652 астрономической длины.

Размер, масса и орбита

Как самая большая планета Солнечной системы, Юпитер является обладателем целого ряда уникальных характеристик:

• Массы в 1,898610²⁷ кг, что соответствует 317,8 земной массы.
• Объёма в 1,143,2810¹⁵ км³, что в 1321,3 превышает объём планеты Земля.
• Средней плотности в 1,326 г/см³. Плотность Юпитера в кг на м³ составляет 1330 единиц измерения. По этому показателю он занимает второе место среди газовых гигантов после Нептуна – 1760 кг/м³.
• Экваториального радиуса в 71492±4 км, который в 11,2 раза больше земного.
• Полярного радиуса в 66854±10 км.
• Среднего радиуса в 69911±6 км.

Орбитальные параметры:

• Скорость вращения Юпитера вокруг своей оси (экваториальная) 12,6 км/сек, что составляет 45300 км/час.
• Скорость движения по орбите – 13,07 км/сек.
• Время совершения полного оборота вокруг собственной оси относительно звёзд – 9,925 часа.
• Период вращения Юпитера вокруг Солнца продолжается 11,8618 земных лет или 4332,589 дня.
• Максимальное приближение к Солнцу достигает 7,40573610⁸ км.
• Максимальное удаление от светила доходит до 8,16520810⁸ км.
• Расстояние от Юпитера до Земли в км варьируется от 588 до 967 млн км.

Атмосфера и температура

В том, есть ли атмосфера на Юпитере сомневаться не приходиться. Во-первых, потому что он – газовый гигант. Во-вторых, само понятие атмосферы и подразумевает оболочку небесного тела, состоящую из газов. Более того, газовая оболочка этой планеты является самой огромной по своим масштабам во всей Солнечной системе.

В результате зондирования, проведённого космическим аппаратом Галилео, начавшего свою работу 7 декабря 1995 года, стало доподлинно известно, из чего состоит атмосфера Юпитера:

• Водорода, доходящего до 90%.
• Гелия – до 10%.
• Иных химических элементов в составе аммиака, бензола, воды, метана, сероводорода и фосфина, обнаруженных в незначительных количествах.

Нижней границей атмосферы планеты не обладает, так как под ней расположен жидкий водород. Тем не менее, она подразделяется, если смотреть сверху вниз на экзосферу, термосферу, стратосферу и тропосферу.

Температура на Юпитере днём и ночью составляет:

• +15⁰ ÷ +20⁰ C в светлое время суток,
• — 130⁰ C в тёмное время суток.

Состав и поверхность

Поверхность планеты в 122 раза превышает земную, так что вопрос о том, есть ли поверхность у Юпитера, вызывает лишь лёгкую усмешку у людей сведущих в этом вопросе. Состав вещества планеты представлен газообразными и жидкими формами, содержащими в малых количествах аммиак, сероводород, метан и воду. Сомнения по поводу того, – есть ли твёрдая поверхность на Юпитере – разрешаются отрицательным ответом, если не принимать во внимание поверхность ядра планеты, гипотетически представляющего собой каменную структуру.

Строение

С учётом гидродинамического и термодинамического равновесия газового гиганта, а также анализа наблюдательных данных, можно предположить из чего состоит планета Юпитер:

• Атмосферы, образующей в своих нижних слоях облака из оледеневшего аммиака и кристаллов гидросульфата аммония. Чуть ниже облаков располагается вода в жидком виде или в виде льда.
• Слоя металлического водорода.
• Каменного ядра, отвечающего на невольный вопрос: есть ли у Юпитера твёрдая поверхность?

Спутники и Кольца Юпитера

Если посмотреть в телескоп, как выглядит Юпитер с Земли, то можно увидеть, что планета не пребывает в одиночестве, а окружена целой свитой сателлитов в виде колец и спутников. По количеству спутников – 79, Юпитер занимает второе место в нашей звёздной системе. Подразделяются они на две группы: внутренние и внешние.

Внешние спутники

Названные так, вследствие значительного удаления от планеты, эти небесные тела не обладают существенной массой. Из общего количества в 71 спутник, можно выделить лишь Гималию, размером порядка 170 км.

Внутренние спутники

Значительно больший интерес представляют внутренние спутники Юпитера – крупнейшие в Солнечной системе, первая подгруппа которых – Ио, Европа, Ганимед, Каллисто были открыты ещё в 1610 году Галилео Галилеем. Вторая подгруппа – подгруппа Амальтеи, представляет собой 4 значительно более мелких спутника диаметрами до 250 км и включает в себя Метиду, Адрастею, саму Амальтею и Тебу.

Кольца

Советский астроном Сергей Всехсвятский уже в 1960 году не сомневался в том, есть ли у Юпитера кольца.

Именно тогда он высказывал научную гипотезу об их присутствии вокруг планеты, получившую своё подтверждение во время исследований 1979 года, проведённых американским космическим зондом Вояджер-1.

Пыль, образовавшаяся в результате столкновений спутников – это именно то, из чего состоят кольца Юпитера, подразделяющиеся на 4 составные части:

• толстое пылевое гало-кольцо,
• тонкое, но яркое Главное кольцо,
• два внешних, так называемых «паутинных кольца», отличающиеся прозрачностью и тонкостью.

Большое Красное пятно Юпитера

Любому человеку, проявляющему интерес к астрономии, хорошо известно на какой планете находится Большое Красное пятно. Оно фактически уже стало визитной карточкой Юпитера.

Что такое БКП?

БКП или Большое Красное пятно – не что иное, как антициклоническая буря – шторм или ураган, бушующий в слоях атмосферы Южного полушария Юпитера. Свыше 400 лет составляет возраст этого интереснейшего явления, имеющего 40000 км в поперечнике, открытого итальянско-французским астрономом Джованни Кассини в 1665 году. С течением времени, размеры пятна уменьшаются. Высказываются предположения, что к 2040 году оно приобретёт круговую форму.

Малое красное пятно

Другой антициклонический шторм на Юпитере, называемый «Малое красное пятно» или «Овал» возник в районе 2000 года в результате слияния сначала двух, а затем и третьего вихрей. С тех пор он неуклонно растёт. Оба пятна столкнулись между собой в 2006 году, но сумели разминуться без каких-либо явных последствий друг для друга.

Вращение БКП

Делающее полный оборот вокруг собственной оси против часовой стрелки за 6 земных суток, БКП постоянно перемещается то на восток, то на запад. Несмотря на то, что скорость перемещения самого пятна с годами меняется, процесс не затихает. Возможной причиной этого является отсутствие трения о твёрдую поверхность газового гиганта, которое могло бы существенно приостановить вращение большого красного пятна.

Интересной особенностью обладают края бури, приподнятые над остальным массивом на 8 км и пронизываемые ветрами, дующими со скоростью, достигающей 432 км/час.

Цвет БКП

Одной из неразгаданных пока тайн является цвет большого красного пятна, да и малого тоже. В качестве причин называются:

• наличие органических молекул, типа фосфора красного цвета или сложные сернистые соединения;
• эффект, вызывающий изменение цвета солнечных лучей, освещающих кислую соль аммония, содержащуюся в облаках обоих пятен.

Наблюдения показывают, что цвет пятен весьма непостоянен и достаточно часто меняется от оттенков красного до белого.

Наблюдение Юпитера

Первые сведения о Юпитере мы находим в древних вавилонских рукописях, датированных 7-8 веками до н.э.

Так как обнаружить планету на небосклоне не составляет большого труда, то честь её открытия может принадлежать лишь нашим далёким пращурам.

Более тщательные исследования, выполняемые с помощью телескопов, были проведены в 1609-1610 годах немецким астрономом Симоном Мариусом и итальянцем Галилео Галилеем независимо друг от друга. Это привело к открытию первых (самых крупных) спутников Юпитера, названных в последствие галилеевыми.

Дальнейшее, более детальное изучение Юпитера было связано с анализом выдаваемых планетой излучений электромагнитных волн в инфракрасном и коротковолновом диапазоне, а также – радионаблюдениями и исследованиями, проводимыми с помощью космических аппаратов. К 2018-у году были осуществлены 2 орбитальные и 7 пролётных миссий.

Пролётные:

• «Пионер-10» – 1973 год.
• «Пионер-11» – 1974 год.
• «Вояджер-1» и «Вояджер-2» – 1979 год.
• «Улисс» – 1992 и 2000 годы.
• «Кассини» – 2000 год.
• «Новые горизонты» – 2007 год.

Орбитальные:

• «Галилео» пребывал на орбите Юпитера с 1995 по 2003 годы.
• «Юнона» работает на орбите с 2016 года.

Что позволило обнаружить молнии гигантских размеров в центре Малого красного пятна, наблюдать горячие тени от спутников, познакомиться с магнитосферой Юпитера, порождающей постоянные полярные сияния на обоих полюсах.

Нахождение на небе

В ясную ночь найти на небе Юпитер не составляет труда. При этом нет необходимости знать: Юпитер, какая планета от Солнца. Так как по яркости он уступает лишь самому светилу, Луне и Венере. Наиболее удобные моменты для проведения наблюдений – это периоды зимнего противостояния или моменты наибольшего приближения Юпитера к Земле.

Противостояние происходит один раз в 13 месяцев, когда планета максимально приближается к Земле. Значительно реже – один раз в 13 лет случается Великое противостояние – это когда обе планеты не только находятся на наиболее близком расстоянии, но и Юпитер пребывает в ближайшей точке своей орбиты. Такое событие не может упустить из виду ни один уважающий себя астроном.

История изучения

Первые известные попытки изучения Юпитера делались:

• в Древнем Китае, учёные которого составили детальное описание 12-летнего цикла обращения планеты;
• в Александрии Египетской Клавдием Птолемеем – создателем геоцентрической системы мира, рассчитавшим период оборота Юпитера вокруг Земли в течение 4332,38 дней. В 499 году индийский астроном и математик Ариабхата сделал уточнение – за 4332,2722 дня.

Коперник и гелиоцентрическая модель мира

Однако геоцентрическая система имела в своей основе одно необъяснимое противоречие – ретроградное, то есть прямое и затем обратное, движение планет, что никак не могло найти разумного объяснения.

Ниспровергателем догм Птолемея и его последователей выступил польский астроном Николай Коперник, провозгласивший гелиоцентрическую систему мира, поставившую в центр Вселенной Солнце, а не Землю. Тогда всё встало на свои места и каждому стало понятно, какая по счёту планета Юпитер, если считать от светила (пятая).

Открытие Юпитера

Кто первым увидел на небе Юпитер узнать невозможно, так как он хорошо различим невооружённым глазом. А вот первым человеком, наблюдавшим планету в телескоп, считается Галилео Галилей, сообщивший об обнаруженных на ней полосах. Он также сумел рассмотреть в телескоп 4 наиболее крупные спутника Юпитера. Это стало одним из весомых доводов в пользу гелиоцентрического устройства мира.

Юпитер в культуре

Вполне понятно, что такое впечатляющее небесное тело с давних времён вызывало у древних народов культ почитания и поклонения. С планетой связывали своего бога – Тай-Суй, китайцы, в семитской мифологии ей соответствовало божество Гада, ответственное за успех и удачу. Вавилоняне ассоциировали Юпитер с главой своего пантеона богов Мардуком. В его честь индусы совершали паломничества к своим святыням в рамках религиозного обряда Кумбха-мела.

В греческой мифологии Юпитеру соответствует верховное божество Зевс – властелин неба, грома и молний, символом которого выступает царская птица – орёл. Скандинавская мифология связала планету с одним из своих богов-асов Тором. Вообще, индоевропейские народности увидели в Юпитере своего верховного бога-громовержца, чьим днём недели является четверг, название которого в их языках связано именем божества отождествляемого с планетой.

Не имеющим логичного научного объяснения представляется факт глубоких астрономических познаний у представителей африканского племени догонов, обладающих сведениями о самом Юпитере и 4-х его спутниках, рассмотреть которые без телескопа не представляется возможным.

Юпитер – один из основных символов астрологии, указывающих на силу, мощь, успех, процветание и удачу. Также планета нашла своё отражение в литературе, киноискусстве, изобразительном искусстве, целом ряде достаточно известных и популярных комиксов.

Происхождение названия планеты

Своим происхождением название планеты обязано верховному римскому божеству.

В римской мифологии

Центральное божество Капитолийской триады, – вот в честь какого бога названа планета Юпитер. Занимающий своё почётное место рядом с Минервой и Юноной, он был на протяжении веков главным официальным божеством Древнего Рима, пока на смену язычеству не пришло христианство.

Именно ему присягали римские консулы, входя в свою должность. Богу Юпитеру воздавали главные почести, приносили щедрые дары, дабы получить расположение громовержца, воплощённого в виде быка с золочёными рогами.

Как присваивают имена планетам

Традиционной в историческом плане практикой является присвоение планетам и иным небесным объектам имён древнегреческих или древнеримских богов. Это достаточно ясно показывает на того мифологического персонажа, в честь кого назван Юпитер. Также в честь иных греко-римских богов названы остальные планеты Солнечной системы:

• планета Меркурий получила своё название в честь бога торговли и предпринимательства,
• Венера – это богиня счастья и любви,
• Марс – бог войны,
• Сатурн – бог времени,
• Уран – отец Сатурна,
• Нептун – бог водной стихии,
• Плутон – властелин подземного царства мёртвых.

Единственным исключением из этого правила стала планета Земля, получившая буквальное название того, что находится у нас под ногами.

Почему Юпитер не звезда

Юпитер достаточно часто именуют несостоявшейся звездой, так он очень богат водородом и гелием. Но этого недостаточно по двум явным причинам.

Во-первых, чтобы зажечь водород, необходимо значительное количество кислорода, а его на планете в таких количествах не наблюдается. Опасения некоторых людей, связанные со сгоранием выполнившего свою миссию «Галилео» – космического летательного аппарата на протяжении 8-и лет изучавшего планету, оказались совершенно напрасными. Работавший на нём плутониевый тепловой реактор не зажёг водород и не спровоцировал цепь термоядерных реакций.

Во-вторых, для того чтобы стать звездой, Юпитеру необходимо быть в 80 раз массивнее. Во всей Солнечной системе, за исключением самого Солнца не наберётся столько материи, даже если газовый гигант поглотит все планеты вместе с их спутниками и астероиды. Вот почему Юпитер не стал звездой до настоящего времени. Скорее всего, подобная перспектива не светит ему и в дальнейшем.

Механизм Кельвина-Гельмгольца

Инициация собственного тепла небесным телом сверх того, что оно получает от внешнего источника (в нашем случае – Солнца) носит название механизма Кельвина-Гельмгольца по имени учёных, первыми описавших подобное явление.

Такого рода процесс присущ Юпитеру, в меньшей степени – Сатурну и коричневым карликам – объектам, не набравшим достаточной массы для осуществления устойчивого процесса термоядерных реакций. Происходит это по причине переохлаждения планеты, вызывающего её сжатие, приводящее в свою очередь к разогреву внутреннего ядра.

Гипотетическое превращение Юпитера в звезду могло бы лишь привести к появлению на небосклоне нового ярко-красного объекта, сияющего в 80 раз ярче полной Луны, но не оказывающего какого-либо существенного теплового или гравитационного воздействия на Землю.

Интересные факты

Несомненно, Юпитер, интересные факты о котором (планете, имеющей наибольшие габариты и массу) продолжают появляться и появляться, привлекает к себе внимание исследователей, желающих получить о гиганте как можно больше правдивой и достоверной информации.

К настоящему времени, несмотря на постоянные миссии и непрерывное изучение планеты астрономами многих стран мира, многое остаётся неясным и необъяснимым. Юпитер продолжает хранить в себе великое множество тайн, хотя некоторые из них уже перестали быть таковыми.

Вот некоторые факты, проливающие свет истины на эту загадочную планету:

• Огромная масса, превышающая земную массу в 318 раз. Она даже в 2,5 раза превышает массу остальных тел Солнечной системы за исключением самого Солнца!
• Гигантский объём, могущий вместить в себя 1800 объёмов нашей планеты.
• Гравитация, превосходящая земную гравитацию в 2,5 раза. Благодаря ей Земля защищена от представляющих наибольшую опасность для неё объектов Облака Оорта, могущих при своём падении на нашу планету развить огромный скоростной импульс. Что касается космических объектов из пояса астероидов между Марсом и Юпитером, а также – комет с коротким периодом, то здесь ситуация скорее всего прямо противоположная. Газовый гигант разгоняет их, направляя в сторону Земли.
• Столкновения с небесными телами, позволившие наблюдать разрыв ядра кометы Шумейкорова-Леви 9 (D/1993 F2) на 21 отдельный фрагмент. Первый в истории факт наблюдения подобного явления в пределах нашей звёздной системы!

  

• Тепловыделение планеты, энергетически превышающее количество тепловой энергии, получаемой от Солнца.
• Температура ядра Юпитера достигающая 20 000⁰ C.
• Несостоявшаяся звезда – это приговор, который, по всей видимости, никогда не будет обжалован или пересмотрен. Так как в пределах Солнечной системы необходимой для этого массы просто не существует. А её для старта термоядерных реакций требуется в 80 раз больше, чем сама масса Юпитера.
• Скорость вращения планеты вокруг собственной оси такова, что полный оборот совершается менее чем за 10 часов. Ничего подобного больше в звёздной системе Солнца не наблюдается. И это – при самых огромных размерах! Чрезвычайно высокая частота вращения Юпитера стала причиной заметного сплющивания его полюсов и генерации мощнейшего магнитного поля. Вследствие чего разница в радиусах на экваторе и полюсах достигает 4600 км.
• Облака. Светлые – внизу, тёмные – наверху. Толщиной всего лишь в 50 км, они представляют собой массивы аммиачных кристаллов, под которыми находится водородно-гелиевая смесь.
• Атмосферные явления:
• Ветры, дующие со скоростью в 600 км/час.
• Чередующиеся между собой светло-тёмные полосы, меняющие своё положение, ширину, скорость вращения, яркость и турбулентность периодически циклично.
  
• Большое Красное пятно, открытое ещё в 1665 году Джованни Кассини. С тех пор его размеры уменьшились с 40 000 км до 20 000 км.
• Малое красное пятно, образованное слиянием трёх вихрей на протяжении 1998 – 2000 годов.
• Тысячекилометровые молнии, мощностью в 1000 раз превышающие земные.
• Разогретые тени от сопровождающих планету спутников.
• Кольца Юпитера, образовавшиеся в результате столкновения спутников с кометами и метеоритами.
• Спутники, общим количеством в 79 тел. А возможно, что и значительно больше.
  
  Некоторые из них достигают огромных размеров, – например Ганимед, превышающий своим диаметром в 5260 км диаметры Меркурия и Луны, а некоторые – имеют всего лишь несколько километров в поперечнике. Здесь также необходимо отметить любопытную закономерность, что внешние спутники планеты, название которых оканчивается на букву «е» – Ананке, Карме, Пасифе, Синопе – вращаются ретроградно, то есть – в обратную сторону.
• Гипотеза, выдвинутая в 1970-х годах Карлом Саганом о возможности существования аммиачных форм жизни в самом верху атмосферы Юпитера.

Вопросы и ответы

В связи со всем вышесказанным, возникает целый ряд интереснейших вопросов, требующих профессионального ответа.

Есть ли жизнь на планете?

Маловероятно, хотя полностью исключать такую возможность не следует. Всё дело в том, что Юпитер – это газовая смесь водорода и гелия без воды, не располагающая твёрдой поверхностью, если не считать ядра, раскалённого до 20 000⁰ C. В верхних слоях атмосферы слишком большое давление и радиация, кроме того, они подвержены сильнейшему воздействию солнечных лучей и климатическим изменениям.

Данные обстоятельства могут оказывать губительное воздействие, на какие бы то ни было возможные формы жизни на планете. Поэтому, питать иллюзий насчёт их существования не следует.

Другое дело – спутники Юпитера, обладающие большими запасами воды и располагающие значительно более благоприятными условиями. Но данная гипотеза требует проведения комплекса многократных тщательных исследований.

Радиация на Юпитере

Юпитер сам по себе не радиоактивен. Откуда взяться радиоактивности на газовом гиганте? Но обладая мощнейшей магнитосферой, он притягивает к себе любые космические излучения, создавая тем самым вокруг себя сильнейшие радиационные пояса. Факт существования, которых, посредством улавливания радиоволн, впервые был обнаружен в 1955 году.

Позднее это подтвердилось во время сближения космического аппарата «Галилео» с Юпитером, подвергшемуся воздействию радиации дозой, превышающей смертельную дозу для человека в 25 раз. Это в значительной степени усложняет процесс изучения планеты из-за возможности повреждения радиоэлектронной аппаратуры радиоактивным излучением. А протяжённость слоя ионосферы достигает целых 3000 км.

Так что, организатором будущих миссий на Юпитер необходимо учитывать данную опасность и принимать меры, которые могли помочь её избежать.

Расстояние от Юпитера до Солнца

Пятая по удалённости от своей звезды планета в нашей системе – это Юпитер, период обращения вокруг Солнца, которого составляет 11,8618 земных лет. Его орбита расположена значительно дальше, чем земная и представляет собой эллипс, правда, не сильно отклоняющийся от окружности. Поэтому:

• Максимум удаления Юпитера от Солнца составляет 816,5 млн км или 5,458 а.е. (астрономических единиц).
• Среднее расстояние между ними равняется 778,5 млн км (5,204 а.е.)
• Минимальная дистанция между этими двумя небесными объектами достигает 740,6 млн км (4,950 а.е.).

• 

Год на Юпитере

Время обращения Юпитера вокруг Солнца приближается к 12 годам на Земле – вот чему равен год на Юпитере, если его считать в земных годах.

Год на Юпитере в земных сутках составляет 4332,59 земных суток. Но так как Юпитер вращается вокруг собственной оси с очень большой скоростью – один оборот составляет 9 часов 55 минут 30 секунд, – то в юпитерианских сутках продолжительность года на планете достигает 10475,8 юпитерианских дня.

Времена года на планете, вследствие малого наклона её оси, составляющего только 3 градуса, весьма продолжительны – 3 года на каждый сезон. Однако из-за газового состава, они не отличаются столь заметными изменениями температуры и погоды, как у планет земной группы.

Возможное будущее

Самая огромная планета нашей звёздной системы постоянно излучает в космос радиоволны значительной мощности. Принимать их способны даже любительские приёмники, оснащённые коротковолновыми антеннами. Воспринимаемый сигнал от Юпитера в аудио плане весьма необычен. Впечатлительные натуры вполне могут принять его за переданное от инопланетян сообщение.

Ну а для натур более реалистичных этот сигнал может служить призывом для дальнейших исследований Юпитера. Планеты, имеющей множество тайн и загадок, требующих своего разрешения. Также не стоит сбрасывать со счетов и множество юпитерианских спутников – космических тел, обладающих значительным потенциалом для будущего освоения человечеством. В распоряжении его сведущих представителей уже имеется множество планов по их терраформированию в наиболее удобную для нас среду обитания.

Однако это задачи далёкого будущего, которое через 7,59 млрд лет обещает газовому гиганту превращение в один из «горячих юпитеров» – то есть, близко расположенный к своей звезде космический объект. Вот что он может представлять собой в таком случае: