С п у т н и к и
Ю п и т е р а
К о л ь ц а
Ю п и т е р а
С п у т н и к
И о
Юпитер - четвёртое по яркости небесное светило (после Солнца, Луны и Венеры). Как внешняя планета он хорошо виден на небе, причём обычно вдали от Солнца, чем отличается от несколько более яркой Венеры. В редкие периоды великих противостояний почти столь же ярок Марс, но он красноват, а Юпитер кажется белым.
Юпитер отстоит от Солнца на 5,20 а.е., то есть находится примерно в 5 раз дальше Земли. От Солнца до него в среднем - 778 330 000 км.
Год на Юпитере длится 11,86 земного года (примерно 12 земных лет). Скорость движения вокруг Солнца - 13,06 км/с. В 2 с лишним раза медленней, чем у Земли.
Орбита Юпитера почти круговая (эксцентриситет - 0,048).
Угол наклона орбиты сходен с земным (отличие на 1,3 градуса).
Масса Юпитера - 317,4 земной массы. Это самая массивная планета Солнечной системы. Масса столь велика, что в недрах планеты должны быть высокое давление и высокая температура (по представлениям последних лет - 35 тысяч градусов), а поэтому ядерные реакции должны идти гораздо энергичнее, чем в недрах Земли, давая дополнительное тепло. Это тепло ощущается и на периферии планеты, то есть Юпитер не довольствуется солнечным теплом, а заметно греет себя сам (выделяет в 2 раза больше тепла, чем получает от Солнца). Поэтому говорят, что Юпитер - полузвезда (звезды отличаются от планет именно большими массами, а все остальные отличия - это следствия разницы масс). Если бы Юпитер был ещё в 50 раз массивнее, он бы заметно светился собственным светом, был бы маленьой звездой, и наша Солнечная система была бы системой из двух звёзд. Такие системы из нескольких звёзд широко распространены во Вселенной (их, наверное, раз в пять больше, чем однозвёздных).
Теперь, впрочем, считается, что Юпитер отдаёт, в основном, своё исходное тепло, то есть он столь велик, что ещё не успел остыть.
Диаметр Юпитера на экваторе - 11,2 земного. При этом планета столь сильно сплюснута, что для неё всегда указывают два диаметра: экваториальный - 142 984 км, полярный - 133 708 км (недавние уточнённые данные). Сплюснутость Юпитера видна в телескоп на глаз.
Если по массе Юпитер в 317 раз больше Земли, то по объёму - в 1312 раз! Это означает, что он во много раз уступает Земле по плотности. Средняя плотность Юпитера - 1,33 г/куб.см (земная - 5,5). Юпитер лишь чуть-чуть плотнее воды! И это при огромной массе и большой силе притяжения, стискивающей недра! Причины этого - изначальный элементный состав (больше лёгких элементов) и, по некоторым данным, ядерные реакции в недрах, не дающие планете сжаться.
Из низкой средней плотности следует крайне низкая плотность периферических слоёв планеты. Это газы, которые ближе к центру планеты становятся всё гуще и гуще и постепенно переходят в аналог жидкого состояния и аналог металла. Никакой чёткой твёрдой поверхности у Юпитера нет. Слои бурлят и непрерывно перемешиваются из-за мощных конвективных потоков и взрывов.
Тем не менее, сила тяжести на периферии Юпитера лишь в 2,64 раза превосходит земную (из-за удалённости этой периферии от центра планеты).
Юпитер, как и другие планеты-гиганты, быстро вращается вокруг своей оси и делает оборот за 9 часов 55 минут, хотя по объёму грандиозен. Отсюда следует большая линейная скорость периферийных частей планеты на экваторе. Сильная сплюснутость у полюсов объясняется именно быстрым вращением.
Ось вращения почти не наклонена к плоскости эклиптики (нет смены времён года).
Освещённость Солнцем - 1/27 земной.
Температура на верхушках облаков составляет на Юпитере минус 150 градусов Цельсия. О температуре твёрдой поверхности говорить не имеет смысла.
Диск Юпитера хорошо виден даже в 20-30-кратную подзорную трубу. В несколько более мощный телескоп видно, что Юпитер полосат. Это в экваториальном направлении чередуются полосы различно окрашенных облаков, причём некоторые из них "разбиты" на отдельные округлые образования (вихри). Полосы и вихри изменчивы. Они вращаются с планетой, но с несколько разной скоростью. Экваториальные образования делают поворот вокруг планеты за более короткий срок, чем удалённые от экватора. Юпитер вращается не монолитно, а как жидкое тело (экватор быстрее). Иначе говоря, имеются зональные течения атмосферы с различной скоростью. Зоны и видны как полосы. На Юпитере всегда буря.
Уже 300 лет на Юпитере не исчезает один из огромных самоподдерживающихся вихрей - Красное пятно. Оно лишь чуть побледнело. Вихрь поддерживается зональными течениями и вращается чуть медленней остальной планеты (движется по ней на запад). Диаметр - в 3 раза больше Земного шара.
В атмосфере нет кислорода и воды. Считалось, что она состоит, в основном, из метана. Много также аммиака. Позднее выяснилось, что эти газы есть, но не преобладают.
В середине века были известны 12 спутников Юпитера, теперь - больше (см. ниже).
НОВЫЕ СВЕДЕНИЯ
Первый полёт к Юпитеру совершила американская станция "Пионер-10", которая достигла его окрестностей в декабре 1973 г., стартовав в марте 1972 г. Через год там побывал "Пионер-11". Получены фотографии Юпитера и четырёх его основных спутников. Открыты новые пятна, тепловое излучение планеты, мощные радиационные пояса и магнитный шлейф до орбиты Сатурна.
В 1979 г. Юпитер изучался американскими станциями "Вояджер-1" и "Вояджер-2", прошедшими соответственно в 277 500 и 650 000 км от верхушек облаков [Купер, Хенбест, 1998].
С декабря 1995 г. Юпитер изучался станцией "Галилео", ставшей его первым искусственным спутником и сбросившей в его атмосферу зонд.
Теперь считается, что Юпитер - это водородный шар. Только в самом центре есть небольшое твёрдое ядро из более тяжёлых элементов. Далее расположены три водородных слоя: слой металлического водорода (сжатый газообразный водород приобретает черты щелочного металла и отпускает свой единственный электрон в свободное путешествие между атомами), океан из жидкого водорода (по сути - тоже сжатый газ), атмосфера с преобладанием газообразного водорода. В атмосфере много также лёгкого газа гелия, а метан и аммиак есть, но их мало. Водород и гелий - самые распространённые элементы Вселенной, такой состав характерен почти для всех звёзд.
Для понимания химии высоких слоёв атмосферы важен ион плюс H3, инициирующий ионмолекулярные реакции в разреженных газах. Он обнаружен в атмосферах планет-гигантов, выбросах сверхновой звезды 1987А и в межзвёздных облаках. С его участием возможны следующие реакции:
H2 + H2 плюс - H3 плюс + H
H3 плюс + X - H2 + XH плюс, где X - любая молекула с большим сродством к электрону, чем у водорода.
Полярные области Юпитера относительно тихи, хотя близ южного полюса бывают короткоживущие штормы (вихри). В умеренных областях иногда наблюдаются вихри в половину Земного шара. Тропические зоны ярки и светлы (есть высокие облака с кристалликами замёрзшего аммиака). Экваториальный пояс - самый бурный. Южное полушарие беспокойнее северного. Там на границе экваториального и тропического поясов - Красное пятно.
Красное пятно - это ураган, существующий много столетий. На высоте более 50 км над обычными облаками есть грозовые тучи длиной около 100 км. Скорость ветра - 300 км/час [Юпитер и его спутники:
взгляд с "Галилео", 1997]. По другим источникам , столб красных облаков на 8 км превышает остальной облачный покров, а красный цвет обусловлен выделением фосфора при имических реакциях.
60 лет назад на Юпитере открыты также три белых пятна, образующих цепочку. Самое большое из них имеет диаметр 9000 км (3/4 земного диаметра). Между пятнами по 70 000 км. С 1994 по 1996 годы расстояние в одном случае сократилось до 20 000 км, так как первое пятно замедлило своё движение вокруг Юпитера. Впрочем, слипнуться эти два вихря не могут, так как вращаются в одну и ту же сторону и при дальнейшем сближении должны оттолкнуться . В общем, Юпитер бурлит.
Магнитное поле Юпитера мощнее земного и создаётся не вращением жидкого железа, а вращением слоя с металлическим водородом. Магнитосфера Юпитера в 1200 раз больше земной магнитосферы (огромные радиационные пояса). Интенсивность радиации в 10 000 раз больше, чем в земных радиационных поясах. Солнечный ветер выдувает из магнитосферы Юпитера "хвост", аналогичный земному, но размером до орбиты Сатурна.
В январе 1979 г. "Вояджером-1" обнаружено очень тонкое кольцо вокруг Юпитера (остатки небольшого распавшегося спутника). 18-24 июля 1994 г. (в течение 6 земных суток) Юпитер бомбила распавшаяся на части комета Шумейкеров-Леви-9 (см. главу о кометах).
В атмосфере Юпитера в январе 1998 г. открыты полярные сияния.
