Юпитер е една от петте планети в Слънчевата система, които могат да се видят в нощното небе без никакви оптични инструменти. Все още нямайки представа за размера му, древните астрономи го нарекли върховното римско божество.
Запознайте се с Юпитер
Орбитата на Юпитер е на 778 милиона километра от Слънцето. Една година там продължава 11,86 земни години. Планетата прави пълно завъртане около оста си само за 9 часа и 55 минути, като скоростта на въртене е различна на различните географски ширини, а оста е почти перпендикулярна на орбиталната равнина, в резултат на което не се наблюдават сезонни промени.
Температурата на повърхността на Юпитер е 133 градуса по Целзий (140 K). Радиусът е повече от 11, а масата е 317 пъти по-голяма от радиуса и масата на нашата планета. Плътността (1,3 g/cm3) е съизмерима с плътността на Слънцето и много по-малка от плътността на Земята. Силата на гравитацията върху Юпитер е 2,54 пъти, а магнитното поле е 12 пъти по-голямо от подобни земни параметри. Температурата през деня на Юпитер не се различава от нощната. Това се дължи на значително разстояние от Слънцето и мощни процеси, протичащи в недрата на планетата.
ЕруОптичните изследвания на петата планета са открити през 1610 г. от Г. Галилей. Именно той открива четирите най-масивни спътника на Юпитер. Към днешна дата е известно, че 67 космически тела са част от планетарната система на гиганта.
История на изследвания
До 70-те години на миналия век планетата е била изследвана с помощта на наземни и след това орбитални средства в оптичните, радио и гама лентите. Температурата на Юпитер е оценена за първи път през 1923 г. от група учени от обсерваторията Лоуел (Флагстаф, САЩ). Използвайки вакуумни термодвойки, изследователите открили, че планетата „определено е студено тяло“. Фотоелектричните наблюдения на затъмняването на звездите от Юпитер и спектроскопският анализ позволиха да се направи заключение за състава на неговата атмосфера.
Последващите полети на междупланетни превозни средства усъвършенстваха и значително разшириха натрупаната информация. Безпилотни мисии "Пионер-10; 11" през 1973-1974 г. за първи път те предават снимки на планетата от близко разстояние (34 хиляди км), данни за структурата на атмосферата, наличието на магнитен и радиационен пояс. Voyager (1979), Ulysses (1992, 2000), Cassini (2000) и New Horizons (2007) направиха подобрени измервания на Юпитер и неговата планетарна система, а Галилей (1995-2003) и Юнона (2016) се присъединиха към изкуствените спътници на гиганта.
Вътрешна структура
Ядрото на планетата с диаметър около 20 хиляди км, състоящо се отмалко количество скален и метален водород, е под налягане от 30-100 милиона атмосфери. Температурата на Юпитер в тази зона е около 30 000 ˚С. Масата на ядрото е от 3 до 15% от общата маса на планетата. Генерирането на топлинна енергия от ядрото на Юпитер се обяснява с механизма Келвин-Хелмхолц. Същността на явлението е, че при рязко охлаждане на външната обвивка (температурата на повърхността на планетата Юпитер е -140˚С) се получава спад на налягането, което причинява компресия на тялото и последващо нагряване на ядрото.
Следващият слой, дълбочина от 30 до 50 хиляди км, е вещество от метален и течен водород, смесен с хелий. С отдалечаване от ядрото налягането в този регион намалява до 2 милиона атмосфери, температурата на Юпитер пада до 6000 ˚С.
Структурата на атмосферата. Слоеве и композиция
Няма ясна граница между повърхността на планетата и атмосферата. За долния й слой – тропосферата – учените взеха условна област, в която налягането съответства на земното. По-нататъшните слоеве, когато се отдалечават от "повърхността", се настаняват в следния ред:
- Стратосфера (до 320 км).
- Термосфера (до 1000 км).
- Екзосфера.
Няма еднозначен отговор на въпроса каква е температурата на Юпитер. В атмосферата протичат бурни конвективни процеси, причинени от вътрешната топлина на планетата. Наблюдаваният диск има ясно изразена ивица структура. В бели ивици (зони) въздушните маси се втурват нагоре, в тъмни (пояси) те слизат надолу,образуване на конвективни цикли. В горните слоеве на термосферата температурата достига 1000 ˚С и с по-дълбоко движение и повишаване на налягането постепенно пада до отрицателни стойности. Когато Юпитер достигне тропосферата, температурата на Юпитер започва да се повишава отново.
Горните слоеве на атмосферата са смес от водород (90%) и хелий. Съставът на долните, където се извършва основното образуване на облаци, включва още метан, амоняк, амониев хидросулфат и вода. Спектрален анализ показва следи от етан, пропан и ацетилен, циановодородна киселина и въглероден оксид, фосфор и серни съединения.
Облачни нива
Различните цветове на облаците на Юпитер показват наличието на сложни химически съединения в състава им. Три нива са ясно видими в структурата на облака:
- Топ - наситен с кристали замразен амоняк.
- Съдържанието на амониев хидросулфид се увеличава средно значително.
- В дъното - воден лед и евентуално малки капки вода.
Някои атмосферни модели, разработени от учени и изследователи, не изключват наличието на друг облачен слой, състоящ се от течен амоняк. Ултравиолетовото лъчение на Слънцето и мощният енергиен потенциал на Юпитер инициират протичането на множество химични и физични процеси в атмосферата на планетата.
Атмосферни явления
Границите на зоните и поясите на Юпитер се характеризират със силни ветрове (до 200 m/s). От екватора до полюсите на посокатапотоците се редуват периодично. Скоростта на вятъра намалява с увеличаване на географската ширина и практически липсва на полюсите. Мащабът на атмосферните явления на планетата (бури, светкавици, полярно сияние) е с порядък по-голям, отколкото на Земята. Известното Голямо червено петно не е нищо повече от гигантска буря, по-голяма от два земни диска по площ. Петното бавно се движи от едната към другата страна. За сто години наблюдение видимият му размер е намалял наполовина.
Мисията Voyager също установи, че центровете на атмосферните вихрови образувания са пълни с светкавици, чиито линейни размери надхвърлят хиляди километри.
Има ли живот на Юпитер?
Въпросът ще предизвика недоумение у мнозина. Юпитер – планета, чиято повърхностна температура (както и съществуването на самата повърхност) има двусмислено тълкуване – едва ли може да бъде „люлката на ума“. Но съществуването на биологични организми в атмосферата на гигант още през 70-те години на миналия век учените не изключват. Факт е, че в горните слоеве налягането и температурата са много благоприятни за възникването и протичането на химични реакции с участието на амоняк или въглеводороди. Астрономът К. Саган и астрофизик Е. Салпитър (САЩ), водени от физични и химически закони, направиха смело предположение за формите на живот, чието съществуване не е изключено при следните условия:
- Потъналите са микроорганизми, които могат да се размножават бързо и в големи количества, позволявайки на популациите да оцелеят в променяща се среда.условия на конвективни течения.
- Плаващите са гигантски същества, подобни на балон. Освобождаване на тежък хелий, дрейфиране в горните слоеве.
Както и да е, нито Галилей, нито Юнона откриха нещо от сорта.
