Средняя общеобразовательная школа №28 РЕФЕРАТ
на тему:
ЮПИТЕР
Выполнила:
ученица 11 класса «А»
Гречихина К.Я
Проверил:
преподаватель физики и
астрономии
Лисова Л.В.
г. Наб. Челны
2003г. ЮПИТЕР, пятая по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы. Общие сведения. Ю. — самая крупная из планет-гигантов. Известен с древних времён. Движется вокруг Солнца на ср. расстоянии 5,203 а. е. (778 млн. км.). Эксцентриситет орбиты 0,048, наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Полный оборот вокруг Солнца Ю. совершает за 11,862 года, двигаясь со средней скоростью 13,06 км\сек. Ср. си-нодич. период обращения 399 сут. За 12 лет Ю. обходит всё небо вдоль эклиптики и в противостоянии виден как чуть желтоватая звезда —2,6 звёздной величины; уступает в блеске только Венере, и Марсу во время великого противостояния.
Видимый диск Юпитера имеет форму эллипса, оси которого в ср. противостоянии видны под углом 46,5» и 43,7». В соединении с Солнцем Юпитер имеет угловые размеры на 1/3 меньше, а блеск на 0,84 звёздной величины слабее, чем в противостояниях. Визуальное альбедо Юпитера равно 0,67. Экваториальный диаметр Юпитера равен 142 600 км, полярный — 134 140 км; сжатие Юпитера (1: 15,9) обусловлено быстрым его осевым вращением. Период вращения близ экватора составляет 9 ч 50 мин 30 сек (РI), а на средних широтах — 9 ч 55 мин 40 сек (РII). Объём Юпитера превосходит объём Земли в 1315 раз, а масса — в 318 раз. Масса Юпитера составляет 1: 1047,39 долю Солнца. Средняя плотность (1,33 г! см3) мало отличается от средней плотности Солнца. Ускорение силы притяжения на полюсе Юпитера равно 27,90 м/сек2, на экваторе — 25,90 м/сек2: центробежное ускорение на экваторе — 2,25 м/сек2. Параболическая скорость (скорость убегания) на поверхности Юпитера равна 61 км/сек. Все геометрические, механические и физические характеристики указаны по данным на 1974. Сведения о Юпитере и его спутниках были значительно обогащены результатами измерений и наблюдений, полученными американскими автоматическими межпланетными станциями «Пионер-10» (1973) и «Пионер-11» (1974).
Атмосфера Юпитера. Наблюдаемая поверхность Юпитера состоит из облаков и других атмосферных образований и пересечена многочисленными тёмными полосами (поясами), разделёнными светлыми зонами, расположенными параллельно экватору, который наклонён всего лишь на 3°04′ к плоскости орбиты Юпитера. Полосы имеют разнообразную окраску и сложную структуру, которая постоянно изменяется. Особенно изменчив вид Южной и Северной экваториальных полос, которые временами исчезают, а затем восстанавливаются с намечающейся цикличностью около 4 лет. Очень узкая экваториальная полоса также нередко становится невидимой. Околополярные же области сравнительно устойчивы.
Количество тепла, приходящего от Солнца на единицу площади Юпитера, составляет 51,0 вт/м2, т. е. в 27 раз меньше, чем на единицу площади Земли. Такое количество тепла способно нагреть поверхность Юпитер до температуры (равновесной) 110 К. Между тем прямые измерения как наземными средствами, так и с помощью космических зондов указывают на температуру до 145 К по измерениям инфракрасного излучения Юпитера и на более высокие значения — до 170 К в сантиметровом радиодиапазоне. В отдельных местах тёмных полос инфракрасное излучение в очень длинных волнах приводит к значениям температуры от 200 до 270 К. Рекордно высокая температура 310 К была обнаружена в одном тёмном пятне (6*12 тыс. км) близ экватора. Такая температура может быть обусловлена только потоком тепла из недр планеты, превышающим поток, приходящий от Солнца, в 2 раза.
В облачной структуре Юпитера существуют более пли менее постоянные образования, примером которых служит Большое красное пятно (БКП), расположенное на широте около 22° в Южной тропической зоне. БКП имеет форму овала длиной до 40 000 км и шириной около 13 000 км. Цвет его — красный, но бывают годы, когда оно лишь с трудом выделяется на белом фоне зоны. Эффекты вращения и вертикальные движения в атмосфере в сочетании с различными уровнями облаков обусловливают сложную зависимость видимых систематических движений на разных удалениях от экватора. Периоды вращения РI и РII лишь в среднем описывают вращение атмосферы Юпитера. В действительности же систематически направленные ветры, действующие в той или иной полосе или зоне, приводят к сильно отличающимся значениям периода вращения.
Химический состав атмосферы Юпитера определяется спектроскопически. По сильным полосам поглощения раньше всего в атмосфере Юпитера были обнаружены метан СН4 и аммиак NН3. Позднее по слабым полосам в инфракрасной области спектра был обнаружен молекулярный водород Н2, затем пары воды Н2О, молекулы ацетилена С2Н2, этана С2Н6, фос-фина РН3 и, наконец, окиси углерода СО.
Тёмные полосы Юпитера имеют аэрозольную природу и состоят из частиц диаметром 0,2 — 0,3 мкм. Над уровнем, где атмосферное давление составляет 1 агпм (к нему относятся приведённые выше геом. размеры Ю.), располагаются кристаллы аммиака. Несколько ниже этого уровня находятся твёрдые частицы полисульфидов, ещё ниже — ледяные кристаллики воды и, наконец, на 60 км ниже этого уровня — взвешенные капли раствора аммиака в воде. Внутреннее строение Юпитера. Существуют несколько моделей строения Юпитера при разных предположениях о его химическом составе. Вследствие большой силы тяжести на Юпитере давление газов возрастает с глубиной очень быстро и уже на расстоянии 10 тыс. км от поверхности становится настолько большим, что преобладающий газ (водород) изменяет своё состояние и переходит из нормальной молекулярной фазы в металлическую. С ростом температуры по мере приближения к центру планеты металлический водород расплавляется (температура вблизи центра Юпитера приближается к 20 000 К при давлении порядка 100 млн. агпм и плотности 20—30 г! см3). В некоторых моделях Юпитера предполагается существование слоя льда (Н2О) значительной толщины, но лишь вблизи поверхности, где температура невысока.
По-видимому, Юпитер имеет твёрдую оболочку сравнительно недалеко от поверхности. Предположение о существовании такой оболочки могло бы объяснить магнитное поле, жёстко вращающееся вместе с планетой, и неоднородности тепловых потоков, проявляющиеся в многочисленных деталях полос и особенно в длительно существующих БКП, вращающихся почти с тем же периодом, что и магнитное поле Юпитера. Магнитное поле Юпитера обнаруживается по сильному радиоизлучению, особенно интенсивному в дециметровом и декаметровом диапазонах. Дециметровые волны исходят из околопланетного пространства и представляют собой синхротронное излучение электронов, захваченных магнитосферой Юпитера в радиационные пояса, подобные земным. Декаметровое излучение (на волне 7,5 м) имеет характер шумовых бурь, длящихся от нескольких часов до нескольких минут. Излучение направлено и исходит из определённых малых участков поверхности Юпитера. Из повторяемости радиовсплесков следует, что их источники вращаются с периодом РIII = 9 ч 55 мин 30 сек. С периодом РIII изменяется также дециметровое излучение. Именно этот период приписывают вращению твёрдого слоя, собственно образующего поверхность Юпитера. Природа твёрдого слоя Юпитера пока ещё неясна. Его верхняя граница должна находиться вблизи видимой поверхности, нижняя же граница может быть расположена там, где металлический водород переходит от твёрдой фазы к жидкой. На этой границе и в глубине жидкого ядра возникают электрические токи, являющиеся причиной магнитного поля Юпитера. Напряжённость магнитного поля Юпитера 4 э. Направление магнитной оси Юпитера составляет угол около 10° с его осью вращения.
Магнитосфера Юпитера имеет очень большие размеры. В ближайших к планете областях (до 20 радиусов) она имеет явно выраженный дипольный характер и содержит радиационные пояса, в которых движутся захваченные полем электроны, обладающие энергией св. 6 Мэв. Их взаимодействие с полем порождает дециметровое синхротронное излучение. В более отдалённых областях ср. магнитосфера простирается до 60 планетных радиусов и деформирована вращением. Здесь возможны плазменные истечения и колебания, излучающие в декаметровом диапазоне. Ещё дальше, до 90—100 планетных радиусов, находится внешняя магнитосфера, простирающаяся до магнито-паузы, размеры которой изменчивы. С ночной стороны она простирается за орбиту Сатурна. Все 5 ближайших к Юпитеру его спутников постоянно охвачены средней магнитосферой. Ближайший большой спутник — Ио обладает, по-видимому, своим магнитным полем и существенно влияет на частоту радиовсплесков Юпитера. Спутники. Известны 13 спутников Юпитера. Последний из них Юпитер XIII, открыт в 1974. Первые 4 самых больших спутника были открыты Г. Галилеем в 1610. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892, почти три столетия спустя,— самый близкий к планете: он удалён от планеты всего лишь на 2,54 экваториальных радиуса Юпитера. Все эти спутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадают с плоскостью экватора Юпитера. Их периоды обращения — от 12 ч у Юпитера V до 16,8 сут у Юпитера IV. Все остальные спутники Юпитера, открытые в 20 в., удалены от планеты на большие расстояния. В 1976 были заново утверждены названия спутников. Почти все они взяты из мифологии среди персонажей, так или иначе связанных с деятельностью Юпитера (первые 4 спутника были названы ещё Галилеем). Ниже приведены названия спутников; в скобках даны их радиусы в км и видимые звёздные величины в противостоянии (1976):
I — Ио (1820; 4,9); II — Европа (1530; 5,3); III — Ганимед (2610; 4,6); IV — Каллисто (2450; 5,6); V — Амальтея (120; 13); VI — Гамалия (80; 14,2); VII — Элара (50; 17); VIII — Пасифея (12; 18); IX — Синопа (10;
18.6); X — Лизифоя (8; 18,3); XI — Карма (-9; 18,6); XII — Ананке (8;
18.7); XIII — Леда (5; 20).
Четыре галилеевых спутника по размерам своим приближаются к планетам (Ганимед и Каллисто больше Меркурия). Периоды их осевого вращения и обращения вокруг Юпитера совпадают. Средние плотности больше, чем у Юпитера: 2,89; 3,20; 2,07 и 1,54 г! см3. Все они имеют низкую температуру, близкую к равновесной. Их альбедо довольно высокое, но ниже, чем у Юпитера, что указывает скорее на особенности поверхности, чем на наличие мощной атмосферы. Действительно, радарные и инфракрасные наблюдения позволили установить, что поверхность их составлена из льда или смеси льда и скал, т. к. отмечаются значит, неровности. «Пионер-10» и «Пионер-11» сфотографировали Ганимеда с близкого расстояния, причём были обнаружены устойчивые тёмные и светло-зеленые образования. Ио имеет атмосферу и значит, ионосферу. По близкому совпадению плоскостей первых пяти спутников с плоскостью экватора Юпитера можно полагать, что эти спутники образовались одновременно с планетой из одного сгустка первичного вещества. Что касается остальных спутников, то они скорее всего в прошлом являлись астероидами и были захвачены Юпитером.
Использованная литература: 1. Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; 2. Физические характеристики планет-гигантов, А.-А., 1971; 3. Жарков В. Н., Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973; 4. Долги нов Ш. Ш., Магнетизм планет, М., 1974; 5. Мартынов Д. Я., Планеты. Решенные и нерешенные проблемы, М., 1970; 6. «3емля и Вселенная», ст. и заметки о Юпитере за годы 1974 — 77.
Юпитер- вторая по яркости после Венеры планета Солнечной системы. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером ,то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой планеты древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса ; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер.
Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой , у которой были открыты спутники . В 1610 г. Галилей , направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки , не видимые простым глазом . На следующий день они изменили своё положение и относительно Юпитера , и относительно друг друга. Наблюдая за этими звёздами Галилей заключил , что наблюдает спутники Юпитера , образовавшиеся вокруг него как центрального светила .Это была уменьшенная модель Солнечной системы . Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых спутников Юпитера –Ио , Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными “ небесными часами”, и моряки долгое время пользовались ими , чтобы определять положение корабля в открытом море .
В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов , датский астроном Оле Рёмер в 1675 г. обнаружил , что наблюдения и вычисления расходятся , если Юпитер и Земля находятся по разные стороны Солнца . В этом случае затмения спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу , что 1000 с. – это как раз , которое нужно свету ,чтобы пересечь орбиту Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн. километров , скорость света оказывается близкой к 300000км./с.
Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3 всей нашей планетной системы . Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше , чем у Земли . Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше , чем плотность Земли . Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли . Юпитер представляет собой гигантский шар из водорода , практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая:-140 С.
Юпитер быстро вращается ( период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.). Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась , и её полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального , равного 71400 км . Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного .
Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов : в 1973 г. – “Пионер-10” , в 1974 – “Пионер-11”. В марте и в июле1979 г. его посетили более крупные и “умные” аппараты – “Вояджер-1 и –2”.В декабре 1995 до него долетела межпланетная станция “Галилео”, которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд.
Особенности Юпитера.
Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер — самая большая планета этой группы и ближайшая из планет-гигантов к нам и Солнцу. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, поэтому сезонных изменений условия освещения на нем нет.
У всех планет-гигантов вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого они значительно сжаты.
Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим лишь плавающие в них облака, вытянутые полосами, параллельными экватору, вследствие их быстрого вращения.
Полосы облаков видны на Юпитере даже в слабый, телескоп Юпитер вращается зонами—чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а на средних широтах на несколько минут больше. Аналогичным образом вращаются и другие планеты-гиганты.
Поскольку планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, их температура (по крайней мере над их облаками) очень низка:
на Юпитере —145°С, на Сатурне —180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.
Атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород, есть там метан СН4 и, по-видимому, много гелия, а в атмосфере Юпитера и Сатурна обнаружен еще и аммиак NНз. Отсутствие полос NH3 в спектрах более далеких планет объясняется тем, что он там вымерз. При низкой температуре аммиак конденсируется, и из него, вероятно, состоят видимые облака Юпитера.
Интенсивные движения, охватывающие облачный и соседние с ним слои атмосферы, имеют устойчивый характер. В частности, таким устойчивым атмосферным “вихрем” является знаменитое Красное пятно, наблюдаемое на Юпитере уже свыше 300 лет.
Изучение процессов, происходящих в атмосферах различных планет, помогает земной метеорологии и климатологии.
Теоретически построены модели массивных планет, состоящих из водорода и гелия. Расчеты модели внутреннего строения Юпитера показывают, что по мере приближения к центру водород должен последовательно проходить через газообразную, газо-жидкую и жидкую фазы. В центре планеты, где температура может достигать нескольких тысяч кельвин, находится жидкое ядро, состоящее из металлов, силикатов и водорода в металлической фазе, которая наступает при давлениях порядка 10″ Па. В 1975 г. металлическую фазу водорода удалось экспериментально получить на Земле, что подтверждает справедливость теоретических расчетов внутреннего строения планет-гигантов.
Благодаря наличию магнитного поля Юпитер имеет пояса радиации, подобные земным, но значительно превосходящие их. Его магнитосфера простирается на миллионы километров, охватывая четыре крупнейших спутника. Юпитер является источником радиоизлучения. Космические аппараты зарегистрировали на нем мощные вспышки молний.
Из остальных данных о планетах заслуживает упоминания особенность осевого вращения Урана, которое, как и у Венеры, происходит в направлении, противоположном направлению вращения всех остальных планет. Кроме того, он вращается как бы лежа на боку, поэтому в течение года происходит значительное изменение условий освещения поверхности планеты.
Атмосфера.
Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты, состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны, и это объясняет их более интенсивную окраску.
Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона. Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на американских аппаратах “Пионер-10” и “Пионер-11”, показали, что Красное пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется несколько устойчивых красных пятен меньшего размера.
Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана, ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжелых элементов).
Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и капелек воды.
Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8 – 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается оптическая толщина t=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично, состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в образовании облаков на Юпитере принимать участие не может.
Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К. Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются, конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии, накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и затем в тепловую).
Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая – 10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы) находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов). При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см ?, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты (по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и каменных образований.
Кольцо Юпитера.
Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на электромагнитные поля.
Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974 г. по данным “Пионера” осталось непризнанным). Его главная часть имеет радиус 123-129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно: оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.
Внутренние и внешние спутники Юпитера.
У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц) лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны.
Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий. Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного.
Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей , которые открывались нам только в космическую эру.
Ио
Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной стороны Юпитера на другую.
По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-оранжевой поверхности “Вояджеры” обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически активные области Ио нагреты до 300° С.
Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км. Мощный подземный гул сотрясает почву , из жерла вулкана с огромной скоростью ( до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так называются котлообразные впадины , образовавшиеся вследствие провала вершины вулкана ) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается горячими реками . на фотографиях “Вояджеров” видны черные озёра и даже целые моря расплавленной серы .
Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в поперечнике . В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из твёрдой серы . Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах , а в небе над ними нависает громада Юпитера…
Существование таких пейзажей вдохновило много художников.
Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника, которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом, горбы слегка перемещаются по её поверхности ,что приводит к разогреванию внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов , у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая , хотя активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных натрия и калия.
Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с большим содержанием железа и его соединений.
Европа.
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км.
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов.
Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10-30 км.
Ганимед.
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше.
С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кгм^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Каллисто.
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами , – Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты.
У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба- обнаружены с помощью межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера ,по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км /ч.
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км.
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км.
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что ни один из них не отклоняется от “идеальной” круговой траектории более чем на один градус . Такие спутники называются регулярными.
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды , котрые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии , куда также входят Леда, Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке, Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –от 8 км у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников.( Считается , что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.
Список литературы
Жарков В.Н. “Внутреннее строение Земли и планет”, М.: Наука, 1974 год.
Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.: Аванта+, 1997 год, 688с: ил.
Планета отличается своим магнитным полем, которое почти в 20000 раз превышает земное. В его ловушку попадают электрически заряженные частицы в интенсивном поясе электронов и прочие элементы. Они регулярно воздействуют на луны и кольца планеты. Причем уровень такого излучения превышает смертоносный луч для человека в 1000 раз. Из-за этого планета опасна даже для сильно экранированных космических кораблей, среди которых и зонд НАСА Галилео. Магнитосфера Юпитера раздувается в противоположную сторону от Солнца на 1-3 миллионов километров и становится зауженной в хвосте, который способен тянуться на 1 миллиард км позади планеты.
У него также самая большая скорость вращения. Один оборот вокруг оси – чуть больше 10 часов. Из-за этого планета сплющивается на полюсах и расширяется в экваторе на 7%.
На Земле можно уловить радиоволны Юпитера, отличающиеся большой мощностью. Они делятся на два вида: сильные всплески (когда Ио или другая большая луна проходят через некие области магнитного поля) и постоянное излучение от поверхности и частиц высоких энергий в радиационных поясах. Эти волны помогают ученым исследовать лунные океаны.
Больше всего внимания привлекает Большое Красное Пятно. Это масштабный шторм, не прекращающийся уже более трех веков. Дети удивятся, но оно по своему размаху превышает объем земного диаметра в три раза, а его край вращается вокруг центра против часовой стрелки (360 км/ч). Цвет бури изменяется от кирпично-красного до легкого коричневого. Так может происходить из-за наличия небольших серных и фосфорных скоплений в кристаллах аммиака в облаках планеты. Пятно растет и уменьшается, а иногда кажется, будто полностью исчезает.
Состав и структура Юпитера – объяснение для детей
Состав атмосферы (по объему): молекулярный водород (89.8%), гелий (10.2%), небольшое количество аммиака, этана, метана, дегидрида водорода, воды, аэрозолей гидросульфида аммония, ледяных аэрозолей аммиака, аэрозолей водяного льда.
Магнитное поле: почти в 20000 раз сильнее земного.
Химический состав: плотное ядро (состав не определен), окруженное богатым нам гелий шаром жидкого металлического водорода, который обернут в атмосферу из молекулярного водорода.
Внутренняя структура: ядро примерно в 10 больше земной массы, окруженное шаром металлического водорода в жидком состоянии (80-90% от диаметра планеты). Все это расположено в атмосфере, состоящей из газообразного и жидкого водорода.
Орбита и вращение Юпитера – объяснение для детей
Средняя удаленность от Солнца: 778 412 020 км (в 5,203 раза больше земной).
Перигелий (самая близкая дистанция к Солнцу): 740 742 600 км (в 5,036 раза больше земной).
Афелий (наибольшая отдаленность от Солнца): 816 081 400 км (в 5.366 раз больше земной).
Спутники Юпитера – объяснение для детей
Родители должны объяснить детям, что у Юпитера есть целых 67 спутников, названных в честь многих возлюбленных римских богов. Ранее упоминалось о самых главных – галилейских лунах (4 спутника Юпитера, найденные Галилео Галилеем).
Ганимед – самый большой спутник в Солнечной системе. Дети удивятся, но по своим размерам он даже обходит Меркурий и Плутон. Это также единственная луна (из известных), у которой есть свое магнитное поле. Между слоями льда скрывается как минимум один океан.
Юпитер и его вулканический спутник Ио
Ио – спутник с самыми активными вулканами. Из-за выбрасываемой серы, луна выглядит желто-оранжевой. Так как она вращается вокруг планеты, то гравитация Юпитера создает приливы на твердой поверхности, поднимая их на 100 метров. Этого тепла достаточно, чтобы задействовать вулканы.
Замороженная кора Европы представляет собою водяной лед и может скрывать жидкий океан. Причем, если это так, то воды там будет вдвое больше, чем на Земле. Такие же ледяные океаны могут прятаться под ледяными корками Каллисто и Ганимеда. Некоторые из них проявляются в виде новых пятен на южном полюсе. Потенциальная жизнь заставляет НАСА добиваться финансирования для новых миссий.
Каллисто (из четверки) меньше всех отображает свет. Поэтому кажется, что поверхность луны – бесцветная и черная каменная порода.
Верхний слой атмосферы Юпитера состоит из смеси газов водорода и гелия и имеет толщину 8 – 20 тыс. км. В следующем слое, толщина которого 50 – 60 тыс. км, из-за повышения давления газовая смесь переходит в жидкое состояние. В этом слое температура может достигать 20 000 С. Ещё ниже (на глубине 60 – 65 тыс. км.) водород переходит в металлическое состояние. Этот процесс сопровождается увеличением температуры до 200 000 С. При этом давление достигает фантастических величин в 5 000 000 атмосфер. Металлический водород – это гипотетическое вещество, характеризующееся наличием свободных электронов и проводящее электрический ток, как это свойственно металлам.
Спутники планеты Юпитер
У самой большой планеты в Солнечной системе есть 16 естественных спутников. Четыре из них, о которые говорил еще Галилей имеют свой уникальный мир. Один из них спутник Ио имеет удивительный пейзажи скалистых пород с настоящими вулканами на которых, изучавший спутники аппарат “Галилео” запечатлел извержение вулкана. Самый крупный в Солнечной системе спутник Ганимед, хоть и уступает в диаметре спутникам Сатурна Титану и Нептуна Тритону имеет ледяную кору, которая покрывает поверхность спутника толщиной 100 км. Есть предположение, что под толстым слоем льда находится вода. Также, о существовании подземного океана выдвигается гипотеза и на спутнике Европа, который тоже состоит из толстого слоя льда, на снимках отчетливо прослеживаются разломы, словно от айсбергов. А самый древний обитатель Солнечной системы может считаться по праву спутник Юпитера Калисто, на его поверхности кратеров больше, чем на любой другой поверхности других объектов Солнечной системы, да и поверхность не сильно претерпела изменений за последний миллиард лет.
Читайте также: Спутники Юпитера
Интересные факты о планете
Несмотря на колоссальные размеры Юпитера, сутки на планете длятся около 10 часов. Смены времён года там не существует, так как экватор находится в плоскости эклиптики, но ветры дуют параллельно экватору со скоростью до 500 км\час, образуя при этом Северный и Южный экваториальные пояса. Они хорошо заметны даже в любительские телескопы и представляют собой коричневатые полосы с турбулентными завихрениями. Интересной загадкой является Большое красное пятно. Учёные считают, что это огромный ураган, который вращается со скоростью более 300 км\час уже несколько столетий.
Ещё одна из загадок Юпитера в том, что он является источником рентгеновского излучения. Он пульсирует с периодом примерно в 40 минут. В атмосфере планеты постоянная и очень сильная электрическая активность. Молнии достигают величины свыше 1000 км.
Изучение планеты
Первое исследование Юпитера в 1610 году провёл Галилео Галилей помощью собственного телескопа. Он же открыл 4 самых крупных спутника планеты. В 1665 Кассини открывает Большое красное пятно и вычисляет длительность суток на планете. Визуальные исследования были затруднены из-за очень плотной атмосферы, и астрономы только открывали новые спутники.
С 1972 года началось планомерное исследование планеты космическими аппаратами серии «Пионер» и «Вояджер», которые передали на Землю огромное количество фотоснимков, данные о составе атмосферы и результаты исследования магнитного и радиационного поля Юпитера.
Запущенный в 1989 году межпланетный аппарат «Галилео» выпустил в атмосферу Юпитера зонд, который, спускаясь на парашюте, работал и передавал данные больше часа, пока высокое давление не разрушило аппарат.
Читайте также: Исследование Юпитера космическим аппаратом “Галилео”
Планета Юпитер и ее спутники (Скачать оригинал реферата)
Реферат по астрономии
на тему : «Планеты Солнечной системы».
Что же окружает Юпитер ?
выполнил ученик 11 класса «Б»
школы-гимназии №226
Соколов Александр.
Оглавление:
Введение – 2 стр.
Атмосфера – 4 стр.
Кольцо Юпитера – 7 стр.
Внутренние и внешние – 8 стр.
спутники Юпитера
Введение.
Юпитер- вторая по яркости после Венеры планета Солнечной
системы. Но если Венеру можно видеть только утром или
вечером ,то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного,
величественного перемещения этой планеты древние греки дали
ей имя своего верховного бога Зевса ; в римском пантеоне ему
соответствовал Юпитер.
Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал
первой планетой , у которой были открыты спутники . В 1610 г. Галилей ,
направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки , не
видимые простым глазом . На следующий день они изменили своё положение и
относительно Юпитера , и относительно друг друга. Наблюдая за этими
звёздами Галилей заключил , что наблюдает спутники Юпитера ,
образовавшиеся вокруг него как центрального светила .Это была уменьшенная
модель Солнечной системы . Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых
спутников Юпитера –Ио , Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными «
небесными часами», и моряки долгое время пользовались ими , чтобы
определять положение корабля в открытом море .
В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из
древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его
конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти
данные с результатами предварительных расчетов , датский астроном Оле Рёмер
в 1675 г. обнаружил , что наблюдения и вычисления расходятся , если Юпитер
и Земля находятся по разные стороны Солнца . В этом случае затмения
спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу
, что 1000 с. – это как раз , которое нужно свету ,чтобы пересечь орбиту
Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн.
километров , скорость света оказывается близкой к 300000км./с.
Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3
всей нашей планетной системы . Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в
1300 раз больше , чем у Земли . Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что
сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше , чем плотность Земли .
Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли . Юпитер
представляет собой гигантский шар из водорода , практически его химический
состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая:-
140 С.
Юпитер быстро вращается ( период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.).
Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась , и её
полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального , равного 71400 км .
Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного .
Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов
: в 1973 г. – «Пионер-10» , в 1974 – «Пионер-11». В марте и в июле1979 г.
его посетили более крупные и «умные» аппараты – «Вояджер-1 и –2».В декабре
1995 до него долетела межпланетная станция «Галилео», которая стала первым
искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд.
Совершим и мы небольшое мысленное путешествие вглубь Юпитера.
Атмосфера.
Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты,
состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую
циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве
тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение
гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении
кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока
практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными
движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими
потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх
окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый
цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны,
и это объясняет их более интенсивную окраску.
Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться
циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в
атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч
лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона.
Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на
американских аппаратах «Пионер-10» и «Пионер-11», показали, что Красное
пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется
несколько устойчивых красных пятен меньшего размера.
Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в
атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана,
ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей
планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1%
более тяжелых элементов).
Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1
атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из
кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и
капелек воды.
Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8
– 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные
разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что
температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно
объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и
эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается
оптическая толщина ?=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в
центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то
яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной
в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически
непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда
следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к
довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах
СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При
температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует
спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому
предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично,
состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в
образовании облаков на Юпитере принимать участие не может.
Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть
такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения
солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной
способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К.
Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не
только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким
образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую
от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним
источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам
земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются,
конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии,
накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования
планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная
энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и
затем в тепловую).
Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура
довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным
теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня
верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты
внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая –
10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы)
находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что
то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов).
При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в
сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см
і, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты
(по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из
тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и
каменных образований.
Кольцо Юпитера.
Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные
сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают
пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате
электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые
получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают
очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и
микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на
электромагнитные поля.
Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо
Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974
г. по данным «Пионера» осталось непризнанным). Его главная часть имеет
радиус 123-129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень
разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего
света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к
поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до
ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно:
оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого
наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.
Внутренние и внешние спутники Юпитера.
У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с
нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру
примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его
обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли.
Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц)
лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше
Луны.
Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько
удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты
невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них
движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением
других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый
внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий.
Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск
планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта
Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного.
Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и
историей , которые открывались нам только в космическую эру.
Ио.
Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра
планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря
огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и
составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый
спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной
стороны Юпитера на другую.
По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная
особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-
оранжевой поверхности «Вояджеры» обнаружили 12 действующих вулканов,
извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид
серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества.
Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически
активные области Ио нагреты до 300(С.
Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км.
Мощный подземный гул сотрясает почву , из жерла вулкана с огромной
скоростью ( до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного
безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих
сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так
называются котлообразные впадины , образовавшиеся вследствие провала
вершины вулкана ) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается
горячими реками . на фотографиях «Вояджеров» видны черные озёра и даже
целые моря расплавленной серы .
Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в
поперечнике . В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из
твёрдой серы . Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах , а в небе над
ними нависает громада Юпитера…
Существование таких пейзажей вдохновило много художников.
Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на
нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим
мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника,
которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру
одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом,
горбы слегка перемещаются по её поверхности ,что приводит к разогреванию
внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается
приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую
очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому,
что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов , у которых мощные извержения
эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая , хотя
активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества
даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из
ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных
натрия и калия.
Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной
вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой
до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично
расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с
большим содержанием железа и его соединений.
Европа.
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых
спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного
льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует
водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень
высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км.
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей
соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе:
на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность
спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной
в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе.
Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность
достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и
крупномасштабных тектонических процессов.
Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не
заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве
возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров
диаметрами 10-30 км.
Ганимед.
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его
радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего
1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность
Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории,
представляет собой странные полосы льда, порожденные активными
геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные
40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую
многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора
было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые
выше.
С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное
тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав:
мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кг\м^3. В
условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может
существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической
решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными
переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника
припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров
до нескольких десятков метров.
Каллисто.
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км.
Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера
1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-
ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена
метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и
других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из
всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской
структуры, окружённой кольцевыми волнами , – Вальхаллы. В центре её
находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него
концентрическими кругами располагаются горные хребты.
У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких
спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба- обнаружены с помощью
межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их
диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца
Юпитера ,по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники
делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км
/ч.
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и
Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км.
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет
неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он
состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена
американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету
открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км.
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны
расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У
орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что
ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем
на один градус . Такие спутники называются регулярными.
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и
отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём
движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза,
отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы
километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две
команды , котрые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии ,
куда также входят Леда, Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке, Карме и
Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70
лет( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-
11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за
240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два
года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –от 8 км
у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и
неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг
Юпитера в обратную сторону.
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении
нерегулярных спутников.( Считается , что регулярные внутренние спутники
сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания
многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании
внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты
показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате
систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные
орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.
Список использованной литературы:
1. Жарков В.Н. «Внутреннее строение Земли и планет», М.: Наука, 1974 год.
2. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.:
Аванта+, 1997 год, 688с: ил.
Юпитер
Юпи?тер — пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур: месопотамской, вавилонской, греческой и других. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримскоговерховного бога-громовержца.
Ряд атмосферных явлений на Юпитере — такие, как штормы, молнии, полярные сияния, — имеют масштабы, на порядки превосходящие земные. Примечательным образованием в атмосфере является Большое красное пятно — гигантский шторм, известный с XVII века.
Юпитер имеет, по крайней мере, 67 спутников, самые крупные из которых — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открытыГалилео Галилеем в 1610 году.
Исследования Юпитера проводятся при помощи наземных и орбитальных телескопов; с 1970-х годов к планете было отправлено 8 межпланетных аппаратов НАСА: «Пионеры», «Вояджеры», «Галилео» и другие.
Во время великих противостояний (одно из которых происходило в сентябре 2010 года) Юпитер виден невооружённым глазом как один из самых ярких объектов на ночном небосклоне послеЛуны и Венеры. Диск и спутники Юпитера являются популярными объектами наблюдения для астрономов-любителей , сделавших ряд открытий (например, кометы Шумейкеров-Леви, которая столкнулась с Юпитером в 1994 году, или исчезновения Южного экваториального пояса Юпитера в 2010 году)
Оптический диапазон
В инфракрасной области спектра лежат линии молекул H2 и He, а также линии множества других элементов.Количество первых двух несёт информацию о происхождении планеты, а количественный и качественный состав остальных — о её внутренней эволюции.
Однако молекулы водорода и гелия не имеют дипольного момента, а значит, абсорбционные линии этих элементов незаметны до того момента, пока поглощение за счёт ударной ионизации не станет доминировать. Это с одной стороны, с другой — эти линии образуются всамых верхних слоях атмосферы и не несут информацию о более глубоких слоях. Поэтому самые надёжные данные по обилию гелия и водорода на Юпитере получены со спускаемого аппарата «Галилео».
Что же касается остальных элементов, то при их анализе и интерпретации тоже возникают трудности. Пока что нельзя с полной уверенностью сказать, какие процессы происходят в атмосфере Юпитера и насколько сильно онивлияют на химический состав — как во внутренних областях, так и во внешних слоях. Это создаёт определённые трудности при более детальной интерпретации спектра. Однако считается, что все процессы, способные тем или иным образом влиять на обилие элементов, локальны и сильно ограничены, так что они не способны глобально изменить распределения вещества.
Также Юпитер излучает (в основном в инфракрасной областиспектра) на 60 % больше энергии, чем получает от Солнца. За счёт процессов, приводящих к выработке этой энергии, Юпитер уменьшается приблизительно на 2 см в год.
Гамма-диапазон
Излучение Юпитера в гамма-диапазоне связано с полярным сиянием, а также с излучением диска. Впервые зарегистрировано в 1979 году космической лабораторией имени Эйнштейна.
На Земле области полярных сияний в рентгене иультрафиолете практически совпадают, однако, на Юпитере это не так. Область рентгеновских полярных сияний расположена гораздо ближе к полюсу, чем ультрафиолетовых. Ранние наблюдения выявили пульсацию излучения с периодом в 40 минут, однако, в более поздних наблюдениях эта зависимость проявляется гораздо хуже.
Ожидалось, что рентгеновский спектр авроральных сияний на Юпитере схож с рентгеновским спектромкомет, однако, как показали наблюдения на Chandra, это не так. Спектр состоит из эмиссионных линий с пиками у кислородных линий вблизи 650 эВ, у OVIII линий при 653 эВ и 774 эВ, а также у OVII на 561 эВ и 666 эВ. Существуют также линии излучения при более низких энергиях в спектральной области от 250 до 350 эВ, возможно, они принадлежат сере или углероду.
Гамма-излучение, не…
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов
Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10- 30 км
Ганимед
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км . Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше
С точки зрения космического геолога Ганиме д- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно – ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кг\м^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров
Каллисто
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами , – Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты
У Юпитера внутри орбит ы Ио о ткрывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида , Адрастея и Теб а – обнаружены с помощью межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера , по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км /ч
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитеро м- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г . и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем на один градус . Такие спутники называются регулярными
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды , которые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии , куда также входят Леда , Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке , Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет ( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –о т 8 км у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе , вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников .( Считается , что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска Страницы: 1 2
РЕФЕРАТ
по астрономии
на тему:
«Планета Юпитер»
2001
ПЛАН:
Планеты солнечной системы.
Расстояние до Солнца.
Размер и масса планеты Юпитер.
Атмосфера планеты.
Продолжительность: цикл, год, суток.
Наличие естественных спутников.
Химический состав атмосферы.
С древнейших времен люди знали на небе светила, которые назвали планетами. По внешнему виду они похожи на звезды, но отличаются от них тем, что непрерывно движутся по небу, перемещаясь из одного созвездия в другое. Пути их сложны. Если нарисовать на звездной карте путь какой-нибудь планеты, то получится линия с какими-то неправильными петлями и изгибами. Планета движется сначала справа налево все вперед и вперед. Потом останавливается и, помедлив, поворачивает назад. Пройдя немного в обратную сторону, она снова направляется вперед и движется все быстрее и быстрее до новой остановки. Древние ученые настойчиво стремились разгадать такое странное движение планет, но не смогли этого сделать, так как ошибочно считали, что планеты движутся вокруг Земли. Движение планет на небе кажется причудливым по тому, что, смотря на них, мы в то же время сами движемся вместе с Землей.
Солнце вместе с планетами и многочисленными спутниками планет составляет солнечную или планетную, систему. Путь каждой планеты — приблизительно окружность, по которой эта планета обходит Солнце. У каждой планета есть свой путь, или своя орбита.
Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше ее орбита, тем короче тот путь, который ей приходится пробегать; кроме того, более близко к Солнцу планета движется по своему пути быстрее, чем более далекая; поэтому и время оборота планеты вокруг Солнца тем короче, чем ближе она к Солнцу.
Заметив планеты очень давно, люди дали им названия, которые сохранились до наших дней. Не понимая действительной причины движений планет, люди объяснили их движения желаниями и капризами богов, которым сами в то время поклонялись, и дали планетам имена богов и богинь. Так попали на страницы современных научных книг по астрономии такие имена древнеримских богов, как Меркурий – бог торговли, Венера – богиня красоты, Марс – бог войны и др.
Юпитер — самая крупная из всех планет солнечной системы. Он находится от Солнца на расстоянии 777,6 млн. км, или более чем в 5,2 раз дальше, чем Земля.
Свой путь вокруг Солнца Юпитер проходит почти за 12 земных лет.
Диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли и составляет 139560 км., а по объему из Юпитера можно было бы сделать 1312 таких шаров, как Земля. Но, обладая такими огромными размерами, Юпитер, по массе только в 317 раз больше Земли. Это значит, что Юпитер состоит совсем не из такого вещества, как Земля. Наш земной шар сложен из тяжелых каменных пород, а в его центре некоторые ученые предполагают ядро из еще более тяжелых веществ — металлов. Юпитер имеет другое строение: в среднем его вещество немногим тяжелее воды.
В те месяцы, когда Юпитер бывает виден, его легко найти на небе, потому что он светит ярче всех других звезд и планет, кроме Венеры. По блеску Юпитер занимает на небе четвертое место — после Солнца, Луны и Венеры. Только Марс способен давать такой же сильный свет, но лишь в редкие дни наибольших сближений его с Землей.
Если посмотреть на Юпитер в небольшую зрительную трубу, то можно увидеть замечательную картину: возле яркого шара планеты видны четыре звездочки. Это самые большие спутники Юпитера. Они каждый день бывают расположены по-разному: то два справа, два слева; то три с одной стороны, а один — с другой; то все четыре расположатся цепочкой по одну сторону от Юпитера. А бывает и так, что какой-нибудь из спутников спрячется за шар Юпитера, или станет перед ним и исчезнет на его фоне, либо попадет в тень от Юпитера — произойдет затмение данного спутника Юпитера. Во всех этих случаях спутник становится невидимым.
Эти четыре спутника Юпитера очень крупные, их диаметры составляют от 3000 до 5070 км, два из них размером больше, чем Меркурий, но несколько меньше его по массе. Эти спутники Галилей открыл в 1610 году. Их названия: Ио (диаметр – 3460 км., расстояние от Юпитера – 422 тыс. км), Европа (диаметр –3050 км, расстояние – 671 тыс. км.), Ганимед (диаметр – 5070 км, расстояние – 1071 тыс. км.), Каллисто (диаметр – 4750 км, расстояние – 1884 тыс. км.) Кроме того, у Юпитера есть еще 8 мелких спутников, которые можно увидеть только в сильные телескопы. Таким образом, всего у Юпитера 12 спутников и все это обширное семейство движется вместе с самим Юпитером вокруг Солнца.
Но что же представляет собой сам Юпитер? Если рассматривать его в телескоп, то сразу бросается в глаза некруглая форма этой планеты. Другие небесные тела — Меркурий, Венера, Земля, Луна — имеют малое сжатие у полюсов. У Юпитера сжатие, или сплюснутость, у полюсов значительно больше.
Легко разглядеть еще, что Юпитер полосатый; на его округлом, но заметно растянутом диске виден ряд чередующихся светлых и темных полос, которые каждый год располагаются по-разному. Значит, это не горы, не океаны и не суша, а всего-навсего длинные ряды облаков и туч разной окраски. В этом отношении Юпитер похож на Венеру: все, что мы видим на нем, — это сплошной воздушно-облачный покров, который скрывает от нашего взора то, что находится под ним. Разница в том, что на Венере этот покров гладкий, ровный, однородный, а на Юпитере он пятнистый, разноцветный.
Движение облаков позволяет легко и просто установить, как и с какой скоростью вращается Юпитер. Каждое пятно, каждое облачко на его диске постепенно передвигается от одного края к другому. Это значит, что Юпитер вращается вокруг своей оси. Вращение его очень быстрое. Установлено, что сутки на нем длятся всего 9 часов 50 минут, а скорость движения по орбите составляет 13 км. в секунду. Таким быстрым вращением объясняется большое полярное сжатие Юпитера.
Ученых давно занимал вопрос о химическом составе клубящейся тучами и облаками мощной атмосферы Юпитера. Оказалось, что в ней нет ни кислорода, ни водяных паров, ни углекислоты — словом, ничего того, что входит в состав нашей земной атмосферы. Зато там оказалось большое количество газа, называемого метаном. Это тот газ, который горит синими огоньками в наших газовых плитах. Кроме того, там есть аммиак, многим знакомый по резкому запаху нашатырного спирта. Из-за огромного расстояния Юпитера от Солнца температура его атмосферы 140° ниже нуля.
Юпитер по всем своим свойствам так не похож на нашу Землю, что очень трудно разобраться в его своеобразной природе. Есть предположение, что ядро его состоит из сильно сжатых газов.
Юпитер по всем своим свойствам так не похож на нашу Землю, что очень трудно разобраться в его своеобразной природе. Есть предположение, что ядро его состоит из сильно сжатых газов.
Средняя общеобразовательная школа №28
РЕФЕРАТ
на тему:
ЮПИТЕР
Выполнила:
ученица 11 класса «А»
Гречихина К.Я
Проверил:
преподаватель физики и
астрономии
Лисова Л.В.
г. Наб. Челны
2003г.
ЮПИТЕР , пятая по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы.
Общие сведения. Ю. — самая крупная из планет-гигантов. Известен с древних времён. Движется вокруг Солнца на ср. расстоянии 5,203 а. е. (778 млн. км.). Эксцентриситет орбиты 0,048, наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Полный оборот вокруг Солнца Ю. совершает за 11,862 года, двигаясь со средней скоростью 13,06 км\сек. Ср. си-нодич. период обращения 399 сут. За 12 лет Ю. обходит всё небо вдоль эклиптики и в противостоянии виден как чуть желтоватая звезда —2,6 звёздной величины; уступает в блеске только Венере, и Марсу во время великого противостояния.
Видимый диск Юпитера имеет форму эллипса, оси которого в ср. противостоянии видны под углом 46,5» и 43,7». В соединении с Солнцем Юпитер имеет угловые размеры на 1/3 меньше, а блеск на 0,84 звёздной величины слабее, чем в противостояниях. Визуальное альбедо Юпитера равно 0,67. Экваториальный диаметр Юпитера равен 142 600 км, полярный — 134 140 км; сжатие Юпитера (1: 15,9) обусловлено быстрым его осевым вращением. Период вращения близ экватора составляет 9 ч 50 мин 30 сек (РI), а на средних широтах — 9 ч 55 мин 40 сек (РII). Объём Юпитера превосходит объём Земли в 1315 раз, а масса — в 318 раз. Масса Юпитера составляет 1: 1047,39 долю Солнца. Средняя плотность (1,33 г! см3) мало отличается от средней плотности Солнца. Ускорение силы притяжения на полюсе Юпитера равно 27,90 м/сек2, на экваторе — 25,90 м/сек2: центробежное ускорение на экваторе — 2,25 м/сек2. Параболическая скорость (скорость убегания) на поверхности Юпитера равна 61 км/сек. Все геометрические, механические и физические характеристики указаны по данным на 1974. Сведения о Юпитере и его спутниках были значительно обогащены результатами измерений и наблюдений, полученными американскими автоматическими межпланетными станциями «Пионер-10» (1973) и «Пионер-11» (1974).
Атмосфера Юпитера. Наблюдаемая поверхность Юпитера состоит из облаков и других атмосферных образований и пересечена многочисленными тёмными полосами (поясами), разделёнными светлыми зонами, расположенными параллельно экватору, который наклонён всего лишь на 3°04′ к плоскости орбиты Юпитера. Полосы имеют разнообразную окраску и сложную структуру, которая постоянно изменяется. Особенно изменчив вид Южной и Северной экваториальных полос, которые временами исчезают, а затем восстанавливаются с намечающейся цикличностью около 4 лет. Очень узкая экваториальная полоса также нередко становится невидимой. Околополярные же области сравнительно устойчивы.
Количество тепла, приходящего от Солнца на единицу площади Юпитера, составляет 51,0 вт/м2, т. е. в 27 раз меньше, чем на единицу площади Земли. Такое количество тепла способно нагреть поверхность Юпитер до температуры (равновесной) 110 К. Между тем прямые измерения как наземными средствами, так и с помощью космических зондов указывают на температуру до 145 К по измерениям инфракрасного излучения Юпитера и на более высокие значения — до 170 К в сантиметровом радиодиапазоне. В отдельных местах тёмных полос инфракрасное излучение в очень длинных волнах приводит к значениям температуры от 200 до 270 К. Рекордно высокая температура 310 К была обнаружена в одном тёмном пятне (6*12 тыс. км) близ экватора. Такая температура может быть обусловлена только потоком тепла из недр планеты, превышающим поток, приходящий от Солнца, в 2 раза.
В облачной структуре Юпитера существуют более пли менее постоянные образования, примером которых служит Большое красное пятно (БКП), расположенное на широте около 22° в Южной тропической зоне. БКП имеет форму овала длиной до 40 000 км и шириной около 13 000 км. Цвет его — красный, но бывают годы, когда оно лишь с трудом выделяется на белом фоне зоны. Эффекты вращения и вертикальные движения в атмосфере в сочетании с различными уровнями облаков обусловливают сложную зависимость видимых систематических движений на разных удалениях от экватора. Периоды вращения РI и РII лишь в среднем описывают вращение атмосферы Юпитера. В действительности же систематически направленные ветры, действующие в той или иной полосе или зоне, приводят к сильно отличающимся значениям периода вращения.
Химический состав атмосферы Юпитера определяется спектроскопически. По сильным полосам поглощения раньше всего в атмосфере Юпитера были обнаружены метан СН4 и аммиак NН3. Позднее по слабым полосам в инфракрасной области спектра был обнаружен молекулярный водород Н2, затем пары воды Н2О, молекулы ацетилена С2Н2, этана С2Н6, фос-фина РН3 и, наконец, окиси углерода СО.
Тёмные полосы Юпитера имеют аэрозольную природу и состоят из частиц диаметром 0,2 — 0,3 мкм. Над уровнем, где атмосферное давление составляет 1 агпм (к нему относятся приведённые выше геом. размеры Ю.), располагаются кристаллы аммиака. Несколько ниже этого уровня находятся твёрдые частицы полисульфидов, ещё ниже — ледяные кристаллики воды и, наконец, на 60 км ниже этого уровня — взвешенные капли раствора аммиака в воде.
Внутреннее строение Юпитера. Существуют несколько моделей строения Юпитера при разных предположениях о его химическом составе. Вследствие большой силы тяжести на Юпитере давление газов возрастает с глубиной очень быстро и уже на расстоянии 10 тыс. км от поверхности становится настолько большим, что преобладающий газ (водород) изменяет своё состояние и переходит из нормальной молекулярной фазы в металлическую. С ростом температуры по мере приближения к центру планеты металлический водород расплавляется (температура вблизи центра Юпитера приближается к 20 000 К при давлении порядка 100 млн. агпм и плотности 20—30 г! см3). В некоторых моделях Юпитера предполагается существование слоя льда (Н2О) значительной толщины, но лишь вблизи поверхности, где температура невысока.
По-видимому, Юпитер имеет твёрдую оболочку сравнительно недалеко от поверхности. Предположение о существовании такой оболочки могло бы объяснить магнитное поле, жёстко вращающееся вместе с планетой, и неоднородности тепловых потоков, проявляющиеся в многочисленных деталях полос и особенно в длительно существующих БКП, вращающихся почти с тем же периодом, что и магнитное поле Юпитера.
Магнитное поле Юпитера обнаруживается по сильному радиоизлучению, особенно интенсивному в дециметровом и декаметровом диапазонах. Дециметровые волны исходят из околопланетного пространства и представляют собой синхротронное излучение электронов, захваченных магнитосферой Юпитера в радиационные пояса, подобные земным. Декаметровое излучение (на волне 7,5 м) имеет характер шумовых бурь, длящихся от нескольких часов до нескольких минут. Излучение направлено и исходит из определённых малых участков поверхности Юпитера. Из повторяемости радиовсплесков следует, что их источники вращаются с периодом РIII = 9 ч 55 мин 30 сек. С периодом РIII изменяется также дециметровое излучение. Именно этот период приписывают вращению твёрдого слоя, собственно образующего поверхность Юпитера. Природа твёрдого слоя Юпитера пока ещё неясна. Его верхняя граница должна находиться вблизи видимой поверхности, нижняя же граница может быть расположена там, где металлический водород переходит от твёрдой фазы к жидкой. На этой границе и в глубине жидкого ядра возникают электрические токи, являющиеся причиной магнитного поля Юпитера. Напряжённость магнитного поля Юпитера 4 э. Направление магнитной оси Юпитера составляет угол около 10° с его осью вращения.
Магнитосфера Юпитера имеет очень большие размеры. В ближайших к планете областях (до 20 радиусов) она имеет явно выраженный дипольный характер и содержит радиационные пояса, в которых движутся захваченные полем электроны, обладающие энергией св. 6 Мэв. Их взаимодействие с полем порождает дециметровое синхротронное излучение. В более отдалённых областях ср. магнитосфера простирается до 60 планетных радиусов и деформирована вращением. Здесь возможны плазменные истечения и колебания, излучающие в декаметровом диапазоне. Ещё дальше, до 90—100 планетных радиусов, находится внешняя магнитосфера, простирающаяся до магнито-паузы, размеры которой изменчивы. С ночной стороны она простирается за орбиту Сатурна. Все 5 ближайших к Юпитеру его спутников постоянно охвачены средней магнитосферой. Ближайший большой спутник — Ио обладает, по-видимому, своим магнитным полем и существенно влияет на частоту радиовсплесков Юпитера.
Спутники. Известны 13 спутников Юпитера. Последний из них Юпитер XIII, открыт в 1974. Первые 4 самых больших спутника были открыты Г. Галилеем в 1610. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892, почти три столетия спустя,— самый близкий к планете: он удалён от планеты всего лишь на 2,54 экваториальных радиуса Юпитера. Все эти спутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадают с плоскостью экватора Юпитера. Их периоды обращения — от 12 ч у Юпитера V до 16,8 сут у Юпитера IV. Все остальные спутники Юпитера, открытые в 20 в., удалены от планеты на большие расстояния. В 1976 были заново утверждены названия спутников. Почти все они взяты из мифологии среди персонажей, так или иначе связанных с деятельностью Юпитера (первые 4 спутника были названы ещё Галилеем). Ниже приведены названия спутников; в скобках даны их радиусы в км и видимые звёздные величины в противостоянии (1976):
I — Ио (1820; 4,9); II — Европа (1530; 5,3); III — Ганимед (2610; 4,6); IV — Каллисто (2450; 5,6); V — Амальтея (120; 13); VI — Гамалия (80; 14,2); VII — Элара (50; 17); VIII — Пасифея (12; 18); IX — Синопа (10;
18.6); X — Лизифоя (8; 18,3); XI — Карма (-9; 18,6); XII — Ананке (8;
18.7); XIII — Леда (5; 20).
Четыре галилеевых спутника по размерам своим приближаются к планетам (Ганимед и Каллисто больше Меркурия). Периоды их осевого вращения и обращения вокруг Юпитера совпадают. Средние плотности больше, чем у Юпитера: 2,89; 3,20; 2,07 и 1,54 г! см3. Все они имеют низкую температуру, близкую к равновесной. Их альбедо довольно высокое, но ниже, чем у Юпитера, что указывает скорее на особенности поверхности, чем на наличие мощной атмосферы. Действительно, радарные и инфракрасные наблюдения позволили установить, что поверхность их составлена из льда или смеси льда и скал, т. к. отмечаются значит, неровности. «Пионер-10» и «Пионер-11» сфотографировали Ганимеда с близкого расстояния, причём были обнаружены устойчивые тёмные и светло-зеленые образования. Ио имеет атмосферу и значит, ионосферу. По близкому совпадению плоскостей первых пяти спутников с плоскостью экватора Юпитера можно полагать, что эти спутники образовались одновременно с планетой из одного сгустка первичного вещества. Что касается остальных спутников, то они скорее всего в прошлом являлись астероидами и были захвачены Юпитером.
Использованная литература:
1. Мороз В. И., Физика планет, М., 1967;
2. Физические характеристики планет-гигантов, А.-А., 1971;
3. Жарков В. Н., Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973;
4. Долги нов Ш. Ш., Магнетизм планет, М., 1974;
5. Мартынов Д. Я., Планеты. Решенные и нерешенные проблемы, М., 1970;
6. «3емля и Вселенная», ст. и заметки о Юпитере за годы 1974 — 77.
Самая крупная планета в нашей Солнечной системе – это Юпитер. Наряду с Нептуном, Сатурном и Ураном эта планета классифицируется не иначе как газовый гигант. Юпитер был известен человечеству еще со времен древних цивилизаций, он нашел своё отражение в религиозных верованиях и мифологии. Название же его происходит от имени верховного бога-громовержца Древнего Рима.
Диаметр этого гиганта более чем в 10 раз превышает диаметр нашей планеты, а его объемы превосходят все планеты нашей Солнечной системы. В нем поместятся 1300 таких планет, как наша. Сила притяжения Юпитера такова, что может изменить траекторию движения комет, притом, чтов итоге это небесное тело может покинуть Солнечную систему вовсе. Магнитное поле планеты Юпитер также самое сильное среди всех планет системы.
Оно в 14 раз превышает наше. Многие астрономы склонны считать, что это поле создается благодаря движению водорода внутри гиганта. Юпитер – очень сильный радиоисточник, он может повредить любой из существующих космических аппаратов, подлетевших слишком близко.
Несмотря на свои огромные параметры, Юпитер – самая быстрая планета системы Солнца. Для полного её вращения достаточно десяти часов. Но для того, что бы облететь Солнце гигант затрачивает около 12 лет.
Это интересно: на планете нет смены времен года!
В принципе, гиганта можно рассматривать и как отдельную систему, такая своеобразная система Юпитера в системе Солнца. Всё дело в том, что вокруг него вращается более 60 спутников. Все они вращаются в противоположном направлении от вращения самой планеты. Вполне возможно, что истинное число спутников Юпитера переваливает за сотню, но, увы, пока они неизвестны для ученых. Среди всех небесных тел, вращающихся вокруг этого гиганта, можно выделить четыре: Каллисто, ИО, Европа и Ганимед. Все вышеперечисленные спутники больше нашей Луны минимум в 1,5 раза.
Юпитер имеет 4 кольца. Одно, самое главное, появилось благодаря столкновению метеорита с 4мя спутниками этой планеты: Метида, Альматея, Фива и Адрестея. Кольца Юпитера имеют одно отличие: в них не был найден лёд. Сравнительно недавно ученые обнаружили еще одно кольцо, которое расположилось само ближе к планете-гиганту, оно получило название Гало.
Удивительным фактом является то, что на планете Юпитер располагается Большое Красное пятно, котороя на самом деле является трехсот пятидесяти летним антициклоном. Возможно ему даже больше, чем мы предполагаем. Его открыл астроном Дж. Кассини в 1665 году. Он достигал своего максимума век назад: 14 тысяч км в ширину и 40 тысяч км в длину. На данный момент антициклон уменьшился вдвое. Красное пятно – это своеобразный вихрь, который вращается со скоростью 400-500 км/ч против часовой стрелки.
Земля и Юпитер чем-то похожи друг на друга. К примеру, бури на этой огромной планете долго не продолжаются, до 4 дней, а ураганы всегда сопровождаются штормом и молнией. Конечно, сила этих явлений намного больше, чем у нас.
Оказывается, Юпитер умеет «говорить». Он издает странные звуки, похожие на речь, их так же называются электромагнитные голоса. Это странное явление впервые зарегистрировал зонд NASA-Voyager.
Юпитер – довольно странная планета. Ученые не могут точно ответить, почему на ней природные явления ведут себя по-другому. К примеру, Юпитеру свойствен один интересный феномен – феномен «горячих теней». Всё дело в том, что обычно в тени температура ниже, чем на освещенных участках. Однако на этом гиганте там, где поверхность в тени, температура выше, чем в открытой окружающей местности. Существует много объяснений этой аномалии. Самой правдоподобной теорией является мнение, что все планеты поглощают большую часть энергии нашего светила, но небольшую часть – отражают. Выходит, что Юпитер наоборот отражает больше тепла, чем получает его от Солнца.
На этом странности не заканчиваются. Недавно на одном из спутников Юпитера – Ио – была зафиксирована вулканическая деятельность! На поверхности спутника было открыто восемь действующих вулканов. Это новость стала сенсацией, потому как нигде, кроме Земли, вулканов нет. На другом же спутнике – Европе – ученые обнаружили воду, которая находится под очень толстым слоем льда.
Юпитер может по праву считаться самой богатой планетой. По подсчетам ученых на этом гиганте может быть град из кусков алмаза. Дело в том, что на Юпитере углерод в кристаллических формах – далеко не редкость. Сначала молнии превращают метан в углерод, далее при падении он твердеет и превращается в графит. Падая еще ниже, графит в итоге становится алмазом, которому еще предстоит падать в течение 30 тысяч км. В самом конце, камни достигают такой большой глубины, что высокая температура ядра газового гиганта плавит их и, вполне возможно, что внутри создается огромный океан жидкого углерода.
Есть ли признаки жизни на Юпитере? Увы, на сегодняшний день наличие жизни на этой планете – маловероятно, потому как в атмосфере низкая концентрация воды и твёрдая поверхность в принципе отсутствует.
Перечитывая вышеизложенные факты, создается впечатление, что это далеко не все сенсации, самые интересные ждут нас впереди. Многие исследователи и ученые считают, что на Юпитере вполне возможна жизнь. Атмосфера этого гиганта очень похожа на нашу атмосферу в далеком прошлом. Поэтому, думается, это не последняя статья и это не последние факты, которые нам предстоит еще рассмотреть.
© Inga Korneshova статья написана специально для сайта 100facts.ru
Юпитер
Введение
Юпитер- вторая по яркости после Венеры планета Солнечной системы. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером ,то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой планеты древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса ; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер.
Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой , у которой были открыты спутники . В 1610 г. Галилей , направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки , не видимые простым глазом . На следующий день они изменили своё положение и относительно Юпитера , и относительно друг друга. Наблюдая за этими звёздами Галилей заключил , что наблюдает спутники Юпитера , образовавшиеся вокруг него как центрального светила .Это была уменьшенная модель Солнечной системы . Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых спутников Юпитера –Ио , Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными “ небесными часами”, и моряки долгое время пользовались ими , чтобы определять положение корабля в открытом море .
В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов , датский астроном Оле Рёмер в 1675 г. обнаружил , что наблюдения и вычисления расходятся , если Юпитер и Земля находятся по разные стороны Солнца . В этом случае затмения спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу , что 1000 с. – это как раз , которое нужно свету ,чтобы пересечь орбиту Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн. километров , скорость света оказывается близкой к 300000км./с.
Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3 всей нашей планетной системы . Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше , чем у Земли . Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше , чем плотность Земли . Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли . Юпитер представляет собой гигантский шар из водорода , практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая:-140 С.
Юпитер быстро вращается ( период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.). Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась , и её полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального , равного 71400 км . Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного .
Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов : в 1973 г. – “Пионер-10” , в 1974 – “Пионер-11”. В марте и в июле1979 г. его посетили более крупные и “умные” аппараты – “Вояджер-1 и –2”.В декабре 1995 до него долетела межпланетная станция “Галилео”, которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд.
Особенности Юпитера.
Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер — самая большая планета этой группы и ближайшая из планет-гигантов к нам и Солнцу. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, поэтому сезонных изменений условия освещения на нем нет.
У всех планет-гигантов вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого они значительно сжаты.
Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим лишь плавающие в них облака, вытянутые полосами, параллельными экватору, вследствие их быстрого вращения.
Полосы облаков видны на Юпитере даже в слабый, телескоп Юпитер вращается зонами—чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а на средних широтах на несколько минут больше. Аналогичным образом вращаются и другие планеты-гиганты.
Поскольку планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, их температура (по крайней мере над их облаками) очень низка:
на Юпитере —145°С, на Сатурне —180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.
Атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород, есть там метан СН4 и, по-видимому, много гелия, а в атмосфере Юпитера и Сатурна обнаружен еще и аммиак NНз. Отсутствие полос NH3 в спектрах более далеких планет объясняется тем, что он там вымерз. При низкой температуре аммиак конденсируется, и из него, вероятно, состоят видимые облака Юпитера.
Интенсивные движения, охватывающие облачный и соседние с ним слои атмосферы, имеют устойчивый характер. В частности, таким устойчивым атмосферным “вихрем” является знаменитое Красное пятно, наблюдаемое на Юпитере уже свыше 300 лет.
Изучение процессов, происходящих в атмосферах различных планет, помогает земной метеорологии и климатологии.
Теоретически построены модели массивных планет, состоящих из водорода и гелия. Расчеты модели внутреннего строения Юпитера показывают, что по мере приближения к центру водород должен последовательно проходить через газообразную, газо-жидкую и жидкую фазы. В центре планеты, где температура может достигать нескольких тысяч кельвин, находится жидкое ядро, состоящее из металлов, силикатов и водорода в металлической фазе, которая наступает при давлениях порядка 10″ Па. В 1975 г. металлическую фазу водорода удалось экспериментально получить на Земле, что подтверждает справедливость теоретических расчетов внутреннего строения планет-гигантов.
Благодаря наличию магнитного поля Юпитер имеет пояса радиации, подобные земным, но значительно превосходящие их. Его магнитосфера простирается на миллионы километров, охватывая четыре крупнейших спутника. Юпитер является источником радиоизлучения. Космические аппараты зарегистрировали на нем мощные вспышки молний.
Из остальных данных о планетах заслуживает упоминания особенность осевого вращения Урана, которое, как и у Венеры, происходит в направлении, противоположном направлению вращения всех остальных планет. Кроме того, он вращается как бы лежа на боку, поэтому в течение года происходит значительное изменение условий освещения поверхности планеты.
Атмосфера.
Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты, состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны, и это объясняет их более интенсивную окраску.
Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона. Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на американских аппаратах “Пионер-10” и “Пионер-11”, показали, что Красное пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется несколько устойчивых красных пятен меньшего размера.
Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана, ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжелых элементов).
Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и капелек воды.
Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8 – 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается оптическая толщина t=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично, состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в образовании облаков на Юпитере принимать участие не может.
Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К. Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются, конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии, накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и затем в тепловую).
Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая – 10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы) находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов). При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см ?, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты (по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и каменных образований.
Кольцо Юпитера.
Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на электромагнитные поля.
Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974 г. по данным “Пионера” осталось непризнанным). Его главная часть имеет радиус 123-129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно: оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.
Внутренние и внешние спутники Юпитера.
У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц) лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны.
Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий. Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного.
Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей , которые открывались нам только в космическую эру.
Ио
Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной стороны Юпитера на другую.
По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-оранжевой поверхности “Вояджеры” обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически активные области Ио нагреты до 300° С.
Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км. Мощный подземный гул сотрясает почву , из жерла вулкана с огромной скоростью ( до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так называются котлообразные впадины , образовавшиеся вследствие провала вершины вулкана ) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается горячими реками . на фотографиях “Вояджеров” видны черные озёра и даже целые моря расплавленной серы .
Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в поперечнике . В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из твёрдой серы . Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах , а в небе над ними нависает громада Юпитера…
Существование таких пейзажей вдохновило много художников.
Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника, которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом, горбы слегка перемещаются по её поверхности ,что приводит к разогреванию внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов , у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая , хотя активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных натрия и калия.
Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с большим содержанием железа и его соединений.
Европа.
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км.
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов.
Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10-30 км.
Ганимед.
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше.
С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кгм^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Каллисто.
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами , – Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты.
У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба- обнаружены с помощью межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера ,по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км /ч.
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км.
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км.
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что ни один из них не отклоняется от “идеальной” круговой траектории более чем на один градус . Такие спутники называются регулярными.
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды , котрые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии , куда также входят Леда, Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке, Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –от 8 км у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников.( Считается , что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.
Список литературы
Жарков В.Н. “Внутреннее строение Земли и планет”, М.: Наука, 1974 год.
Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.: Аванта+, 1997 год, 688с: ил.
Планета отличается своим магнитным полем, которое почти в 20000 раз превышает земное. В его ловушку попадают электрически заряженные частицы в интенсивном поясе электронов и прочие элементы. Они регулярно воздействуют на луны и кольца планеты. Причем уровень такого излучения превышает смертоносный луч для человека в 1000 раз. Из-за этого планета опасна даже для сильно экранированных космических кораблей, среди которых и зонд НАСА Галилео. Магнитосфера Юпитера раздувается в противоположную сторону от Солнца на 1-3 миллионов километров и становится зауженной в хвосте, который способен тянуться на 1 миллиард км позади планеты.
У него также самая большая скорость вращения. Один оборот вокруг оси – чуть больше 10 часов. Из-за этого планета сплющивается на полюсах и расширяется в экваторе на 7%.
На Земле можно уловить радиоволны Юпитера, отличающиеся большой мощностью. Они делятся на два вида: сильные всплески (когда Ио или другая большая луна проходят через некие области магнитного поля) и постоянное излучение от поверхности и частиц высоких энергий в радиационных поясах. Эти волны помогают ученым исследовать лунные океаны.
Больше всего внимания привлекает Большое Красное Пятно. Это масштабный шторм, не прекращающийся уже более трех веков. Дети удивятся, но оно по своему размаху превышает объем земного диаметра в три раза, а его край вращается вокруг центра против часовой стрелки (360 км/ч). Цвет бури изменяется от кирпично-красного до легкого коричневого. Так может происходить из-за наличия небольших серных и фосфорных скоплений в кристаллах аммиака в облаках планеты. Пятно растет и уменьшается, а иногда кажется, будто полностью исчезает.
Состав и структура Юпитера – объяснение для детей
Состав атмосферы (по объему): молекулярный водород (89.8%), гелий (10.2%), небольшое количество аммиака, этана, метана, дегидрида водорода, воды, аэрозолей гидросульфида аммония, ледяных аэрозолей аммиака, аэрозолей водяного льда.
Магнитное поле: почти в 20000 раз сильнее земного.
Химический состав: плотное ядро (состав не определен), окруженное богатым нам гелий шаром жидкого металлического водорода, который обернут в атмосферу из молекулярного водорода.
Внутренняя структура: ядро примерно в 10 больше земной массы, окруженное шаром металлического водорода в жидком состоянии (80-90% от диаметра планеты). Все это расположено в атмосфере, состоящей из газообразного и жидкого водорода.
Орбита и вращение Юпитера – объяснение для детей
Средняя удаленность от Солнца: 778 412 020 км (в 5,203 раза больше земной).
Перигелий (самая близкая дистанция к Солнцу): 740 742 600 км (в 5,036 раза больше земной).
Афелий (наибольшая отдаленность от Солнца): 816 081 400 км (в 5.366 раз больше земной).
Спутники Юпитера – объяснение для детей
Родители должны объяснить детям, что у Юпитера есть целых 67 спутников, названных в честь многих возлюбленных римских богов. Ранее упоминалось о самых главных – галилейских лунах (4 спутника Юпитера, найденные Галилео Галилеем).
Ганимед – самый большой спутник в Солнечной системе. Дети удивятся, но по своим размерам он даже обходит Меркурий и Плутон. Это также единственная луна (из известных), у которой есть свое магнитное поле. Между слоями льда скрывается как минимум один океан.
Юпитер и его вулканический спутник Ио
Ио – спутник с самыми активными вулканами. Из-за выбрасываемой серы, луна выглядит желто-оранжевой. Так как она вращается вокруг планеты, то гравитация Юпитера создает приливы на твердой поверхности, поднимая их на 100 метров. Этого тепла достаточно, чтобы задействовать вулканы.
Замороженная кора Европы представляет собою водяной лед и может скрывать жидкий океан. Причем, если это так, то воды там будет вдвое больше, чем на Земле. Такие же ледяные океаны могут прятаться под ледяными корками Каллисто и Ганимеда. Некоторые из них проявляются в виде новых пятен на южном полюсе. Потенциальная жизнь заставляет НАСА добиваться финансирования для новых миссий.
Каллисто (из четверки) меньше всех отображает свет. Поэтому кажется, что поверхность луны – бесцветная и черная каменная порода.
Верхний слой атмосферы Юпитера состоит из смеси газов водорода и гелия и имеет толщину 8 – 20 тыс. км. В следующем слое, толщина которого 50 – 60 тыс. км, из-за повышения давления газовая смесь переходит в жидкое состояние. В этом слое температура может достигать 20 000 С. Ещё ниже (на глубине 60 – 65 тыс. км.) водород переходит в металлическое состояние. Этот процесс сопровождается увеличением температуры до 200 000 С. При этом давление достигает фантастических величин в 5 000 000 атмосфер. Металлический водород – это гипотетическое вещество, характеризующееся наличием свободных электронов и проводящее электрический ток, как это свойственно металлам.
Спутники планеты Юпитер
У самой большой планеты в Солнечной системе есть 16 естественных спутников. Четыре из них, о которые говорил еще Галилей имеют свой уникальный мир. Один из них спутник Ио имеет удивительный пейзажи скалистых пород с настоящими вулканами на которых, изучавший спутники аппарат “Галилео” запечатлел извержение вулкана. Самый крупный в Солнечной системе спутник Ганимед, хоть и уступает в диаметре спутникам Сатурна Титану и Нептуна Тритону имеет ледяную кору, которая покрывает поверхность спутника толщиной 100 км. Есть предположение, что под толстым слоем льда находится вода. Также, о существовании подземного океана выдвигается гипотеза и на спутнике Европа, который тоже состоит из толстого слоя льда, на снимках отчетливо прослеживаются разломы, словно от айсбергов. А самый древний обитатель Солнечной системы может считаться по праву спутник Юпитера Калисто, на его поверхности кратеров больше, чем на любой другой поверхности других объектов Солнечной системы, да и поверхность не сильно претерпела изменений за последний миллиард лет.
Читайте также: Спутники Юпитера
Интересные факты о планете
Несмотря на колоссальные размеры Юпитера, сутки на планете длятся около 10 часов. Смены времён года там не существует, так как экватор находится в плоскости эклиптики, но ветры дуют параллельно экватору со скоростью до 500 км\час, образуя при этом Северный и Южный экваториальные пояса. Они хорошо заметны даже в любительские телескопы и представляют собой коричневатые полосы с турбулентными завихрениями. Интересной загадкой является Большое красное пятно. Учёные считают, что это огромный ураган, который вращается со скоростью более 300 км\час уже несколько столетий.
Ещё одна из загадок Юпитера в том, что он является источником рентгеновского излучения. Он пульсирует с периодом примерно в 40 минут. В атмосфере планеты постоянная и очень сильная электрическая активность. Молнии достигают величины свыше 1000 км.
Изучение планеты
Первое исследование Юпитера в 1610 году провёл Галилео Галилей помощью собственного телескопа. Он же открыл 4 самых крупных спутника планеты. В 1665 Кассини открывает Большое красное пятно и вычисляет длительность суток на планете. Визуальные исследования были затруднены из-за очень плотной атмосферы, и астрономы только открывали новые спутники.
С 1972 года началось планомерное исследование планеты космическими аппаратами серии «Пионер» и «Вояджер», которые передали на Землю огромное количество фотоснимков, данные о составе атмосферы и результаты исследования магнитного и радиационного поля Юпитера.
Запущенный в 1989 году межпланетный аппарат «Галилео» выпустил в атмосферу Юпитера зонд, который, спускаясь на парашюте, работал и передавал данные больше часа, пока высокое давление не разрушило аппарат.
Читайте также: Исследование Юпитера космическим аппаратом “Галилео”
Планета Юпитер и ее спутники (Скачать оригинал реферата)
Реферат по астрономии
на тему : «Планеты Солнечной системы».
Что же окружает Юпитер ?
выполнил ученик 11 класса «Б»
школы-гимназии №226
Соколов Александр.
Оглавление:
Введение – 2 стр.
Атмосфера – 4 стр.
Кольцо Юпитера – 7 стр.
Внутренние и внешние – 8 стр.
спутники Юпитера
Введение.
Юпитер- вторая по яркости после Венеры планета Солнечной
системы. Но если Венеру можно видеть только утром или
вечером ,то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного,
величественного перемещения этой планеты древние греки дали
ей имя своего верховного бога Зевса ; в римском пантеоне ему
соответствовал Юпитер.
Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал
первой планетой , у которой были открыты спутники . В 1610 г. Галилей ,
направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки , не
видимые простым глазом . На следующий день они изменили своё положение и
относительно Юпитера , и относительно друг друга. Наблюдая за этими
звёздами Галилей заключил , что наблюдает спутники Юпитера ,
образовавшиеся вокруг него как центрального светила .Это была уменьшенная
модель Солнечной системы . Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых
спутников Юпитера –Ио , Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными «
небесными часами», и моряки долгое время пользовались ими , чтобы
определять положение корабля в открытом море .
В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из
древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его
конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти
данные с результатами предварительных расчетов , датский астроном Оле Рёмер
в 1675 г. обнаружил , что наблюдения и вычисления расходятся , если Юпитер
и Земля находятся по разные стороны Солнца . В этом случае затмения
спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу
, что 1000 с. – это как раз , которое нужно свету ,чтобы пересечь орбиту
Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн.
километров , скорость света оказывается близкой к 300000км./с.
Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3
всей нашей планетной системы . Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в
1300 раз больше , чем у Земли . Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что
сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше , чем плотность Земли .
Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли . Юпитер
представляет собой гигантский шар из водорода , практически его химический
состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая:-
140 С.
Юпитер быстро вращается ( период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.).
Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась , и её
полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального , равного 71400 км .
Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного .
Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов
: в 1973 г. – «Пионер-10» , в 1974 – «Пионер-11». В марте и в июле1979 г.
его посетили более крупные и «умные» аппараты – «Вояджер-1 и –2».В декабре
1995 до него долетела межпланетная станция «Галилео», которая стала первым
искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд.
Совершим и мы небольшое мысленное путешествие вглубь Юпитера.
Атмосфера.
Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты,
состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую
циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве
тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение
гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении
кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока
практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными
движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими
потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх
окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый
цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны,
и это объясняет их более интенсивную окраску.
Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться
циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в
атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч
лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона.
Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на
американских аппаратах «Пионер-10» и «Пионер-11», показали, что Красное
пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется
несколько устойчивых красных пятен меньшего размера.
Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в
атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана,
ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей
планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1%
более тяжелых элементов).
Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1
атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из
кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и
капелек воды.
Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8
– 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные
разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что
температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно
объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и
эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается
оптическая толщина ?=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в
центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то
яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной
в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически
непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда
следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к
довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах
СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При
температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует
спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому
предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично,
состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в
образовании облаков на Юпитере принимать участие не может.
Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть
такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения
солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной
способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К.
Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не
только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким
образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую
от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним
источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам
земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются,
конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии,
накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования
планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная
энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и
затем в тепловую).
Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура
довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным
теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня
верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты
внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая –
10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы)
находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что
то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов).
При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в
сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см
і, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты
(по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из
тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и
каменных образований.
Кольцо Юпитера.
Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные
сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают
пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате
электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые
получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают
очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и
микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на
электромагнитные поля.
Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо
Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974
г. по данным «Пионера» осталось непризнанным). Его главная часть имеет
радиус 123-129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень
разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего
света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к
поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до
ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно:
оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого
наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.
Внутренние и внешние спутники Юпитера.
У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с
нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру
примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его
обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли.
Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц)
лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше
Луны.
Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько
удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты
невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них
движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением
других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый
внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий.
Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск
планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта
Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного.
Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и
историей , которые открывались нам только в космическую эру.
Ио.
Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра
планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря
огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и
составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый
спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной
стороны Юпитера на другую.
По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная
особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-
оранжевой поверхности «Вояджеры» обнаружили 12 действующих вулканов,
извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид
серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества.
Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически
активные области Ио нагреты до 300(С.
Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км.
Мощный подземный гул сотрясает почву , из жерла вулкана с огромной
скоростью ( до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного
безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих
сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так
называются котлообразные впадины , образовавшиеся вследствие провала
вершины вулкана ) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается
горячими реками . на фотографиях «Вояджеров» видны черные озёра и даже
целые моря расплавленной серы .
Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в
поперечнике . В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из
твёрдой серы . Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах , а в небе над
ними нависает громада Юпитера…
Существование таких пейзажей вдохновило много художников.
Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на
нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим
мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника,
которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру
одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом,
горбы слегка перемещаются по её поверхности ,что приводит к разогреванию
внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается
приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую
очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому,
что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов , у которых мощные извержения
эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая , хотя
активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества
даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из
ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных
натрия и калия.
Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной
вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой
до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично
расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с
большим содержанием железа и его соединений.
Европа.
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых
спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного
льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует
водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень
высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км.
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей
соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе:
на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность
спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной
в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе.
Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность
достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и
крупномасштабных тектонических процессов.
Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не
заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве
возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров
диаметрами 10-30 км.
Ганимед.
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его
радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего
1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность
Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории,
представляет собой странные полосы льда, порожденные активными
геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные
40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую
многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора
было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые
выше.
С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное
тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав:
мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кг\м^3. В
условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может
существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической
решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными
переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника
припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров
до нескольких десятков метров.
Каллисто.
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км.
Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера
1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-
ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена
метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и
других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из
всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской
структуры, окружённой кольцевыми волнами , – Вальхаллы. В центре её
находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него
концентрическими кругами располагаются горные хребты.
У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких
спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба- обнаружены с помощью
межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их
диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца
Юпитера ,по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники
делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км
/ч.
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и
Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км.
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет
неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он
состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена
американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету
открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км.
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны
расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У
орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что
ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем
на один градус . Такие спутники называются регулярными.
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и
отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём
движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза,
отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы
километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две
команды , котрые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии ,
куда также входят Леда, Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке, Карме и
Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70
лет( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-
11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за
240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два
года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –от 8 км
у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и
неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг
Юпитера в обратную сторону.
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении
нерегулярных спутников.( Считается , что регулярные внутренние спутники
сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания
многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании
внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты
показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате
систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные
орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.
Список использованной литературы:
1. Жарков В.Н. «Внутреннее строение Земли и планет», М.: Наука, 1974 год.
2. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.:
Аванта+, 1997 год, 688с: ил.
Юпитер
Юпи?тер — пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур: месопотамской, вавилонской, греческой и других. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримскоговерховного бога-громовержца.
Ряд атмосферных явлений на Юпитере — такие, как штормы, молнии, полярные сияния, — имеют масштабы, на порядки превосходящие земные. Примечательным образованием в атмосфере является Большое красное пятно — гигантский шторм, известный с XVII века.
Юпитер имеет, по крайней мере, 67 спутников, самые крупные из которых — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открытыГалилео Галилеем в 1610 году.
Исследования Юпитера проводятся при помощи наземных и орбитальных телескопов; с 1970-х годов к планете было отправлено 8 межпланетных аппаратов НАСА: «Пионеры», «Вояджеры», «Галилео» и другие.
Во время великих противостояний (одно из которых происходило в сентябре 2010 года) Юпитер виден невооружённым глазом как один из самых ярких объектов на ночном небосклоне послеЛуны и Венеры. Диск и спутники Юпитера являются популярными объектами наблюдения для астрономов-любителей , сделавших ряд открытий (например, кометы Шумейкеров-Леви, которая столкнулась с Юпитером в 1994 году, или исчезновения Южного экваториального пояса Юпитера в 2010 году)
Оптический диапазон
В инфракрасной области спектра лежат линии молекул H2 и He, а также линии множества других элементов.Количество первых двух несёт информацию о происхождении планеты, а количественный и качественный состав остальных — о её внутренней эволюции.
Однако молекулы водорода и гелия не имеют дипольного момента, а значит, абсорбционные линии этих элементов незаметны до того момента, пока поглощение за счёт ударной ионизации не станет доминировать. Это с одной стороны, с другой — эти линии образуются всамых верхних слоях атмосферы и не несут информацию о более глубоких слоях. Поэтому самые надёжные данные по обилию гелия и водорода на Юпитере получены со спускаемого аппарата «Галилео».
Что же касается остальных элементов, то при их анализе и интерпретации тоже возникают трудности. Пока что нельзя с полной уверенностью сказать, какие процессы происходят в атмосфере Юпитера и насколько сильно онивлияют на химический состав — как во внутренних областях, так и во внешних слоях. Это создаёт определённые трудности при более детальной интерпретации спектра. Однако считается, что все процессы, способные тем или иным образом влиять на обилие элементов, локальны и сильно ограничены, так что они не способны глобально изменить распределения вещества.
Также Юпитер излучает (в основном в инфракрасной областиспектра) на 60 % больше энергии, чем получает от Солнца. За счёт процессов, приводящих к выработке этой энергии, Юпитер уменьшается приблизительно на 2 см в год.
Гамма-диапазон
Излучение Юпитера в гамма-диапазоне связано с полярным сиянием, а также с излучением диска. Впервые зарегистрировано в 1979 году космической лабораторией имени Эйнштейна.
На Земле области полярных сияний в рентгене иультрафиолете практически совпадают, однако, на Юпитере это не так. Область рентгеновских полярных сияний расположена гораздо ближе к полюсу, чем ультрафиолетовых. Ранние наблюдения выявили пульсацию излучения с периодом в 40 минут, однако, в более поздних наблюдениях эта зависимость проявляется гораздо хуже.
Ожидалось, что рентгеновский спектр авроральных сияний на Юпитере схож с рентгеновским спектромкомет, однако, как показали наблюдения на Chandra, это не так. Спектр состоит из эмиссионных линий с пиками у кислородных линий вблизи 650 эВ, у OVIII линий при 653 эВ и 774 эВ, а также у OVII на 561 эВ и 666 эВ. Существуют также линии излучения при более низких энергиях в спектральной области от 250 до 350 эВ, возможно, они принадлежат сере или углероду.
Гамма-излучение, не…
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов
Из-за того , что поверхность молодая ( всего 100млн. лет ) , на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10- 30 км
Ганимед
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км . Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше
С точки зрения космического геолога Ганиме д- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно – ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро . Его плотность 1930 кг\м^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров
Каллисто
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами , – Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км , а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты
У Юпитера внутри орбит ы Ио о ткрывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида , Адрастея и Теб а – обнаружены с помощью межпланетных станций , и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера , по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км /ч
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитеро м- на расстоянии 222 тыс. км от планеты ; его диаметр около 100 км
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму ( размеры 270*165*150 км) и покрыт кратерами ; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г . и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы , что ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем на один градус . Такие спутники называются регулярными
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды , которые были названы по наиболее крупным телам : группа Гималии , куда также входят Леда , Лиситея и Элара ;и группа Пасифе с Ананке , Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет ( 1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км . спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток , а группы Пасифе -–за 630-760 суток , т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы : в группе Гималии –о т 8 км у Леды до 90 км у Гималии ; в группе Пасифе –от 15 до 35 км . они черны и неровны . Внешние спутники , входящие в группу Пасифе , вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников .( Считается , что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц .) Ясно только , что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска
Страницы: 1 2
РЕФЕРАТ
по астрономии
на тему:
«Планета Юпитер»
2001
ПЛАН:
Планеты солнечной системы.
Расстояние до Солнца.
Размер и масса планеты Юпитер.
Атмосфера планеты.
Продолжительность: цикл, год, суток.
Наличие естественных спутников.
Химический состав атмосферы.
С древнейших времен люди знали на небе светила, которые назвали планетами. По внешнему виду они похожи на звезды, но отличаются от них тем, что непрерывно движутся по небу, перемещаясь из одного созвездия в другое. Пути их сложны. Если нарисовать на звездной карте путь какой-нибудь планеты, то получится линия с какими-то неправильными петлями и изгибами. Планета движется сначала справа налево все вперед и вперед. Потом останавливается и, помедлив, поворачивает назад. Пройдя немного в обратную сторону, она снова направляется вперед и движется все быстрее и быстрее до новой остановки. Древние ученые настойчиво стремились разгадать такое странное движение планет, но не смогли этого сделать, так как ошибочно считали, что планеты движутся вокруг Земли. Движение планет на небе кажется причудливым по тому, что, смотря на них, мы в то же время сами движемся вместе с Землей.
Солнце вместе с планетами и многочисленными спутниками планет составляет солнечную или планетную, систему. Путь каждой планеты — приблизительно окружность, по которой эта планета обходит Солнце. У каждой планета есть свой путь, или своя орбита.
Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше ее орбита, тем короче тот путь, который ей приходится пробегать; кроме того, более близко к Солнцу планета движется по своему пути быстрее, чем более далекая; поэтому и время оборота планеты вокруг Солнца тем короче, чем ближе она к Солнцу.
Заметив планеты очень давно, люди дали им названия, которые сохранились до наших дней. Не понимая действительной причины движений планет, люди объяснили их движения желаниями и капризами богов, которым сами в то время поклонялись, и дали планетам имена богов и богинь. Так попали на страницы современных научных книг по астрономии такие имена древнеримских богов, как Меркурий – бог торговли, Венера – богиня красоты, Марс – бог войны и др.
Юпитер — самая крупная из всех планет солнечной системы. Он находится от Солнца на расстоянии 777,6 млн. км, или более чем в 5,2 раз дальше, чем Земля.
Свой путь вокруг Солнца Юпитер проходит почти за 12 земных лет.
Диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли и составляет 139560 км., а по объему из Юпитера можно было бы сделать 1312 таких шаров, как Земля. Но, обладая такими огромными размерами, Юпитер, по массе только в 317 раз больше Земли. Это значит, что Юпитер состоит совсем не из такого вещества, как Земля. Наш земной шар сложен из тяжелых каменных пород, а в его центре некоторые ученые предполагают ядро из еще более тяжелых веществ — металлов. Юпитер имеет другое строение: в среднем его вещество немногим тяжелее воды.
В те месяцы, когда Юпитер бывает виден, его легко найти на небе, потому что он светит ярче всех других звезд и планет, кроме Венеры. По блеску Юпитер занимает на небе четвертое место — после Солнца, Луны и Венеры. Только Марс способен давать такой же сильный свет, но лишь в редкие дни наибольших сближений его с Землей.
Если посмотреть на Юпитер в небольшую зрительную трубу, то можно увидеть замечательную картину: возле яркого шара планеты видны четыре звездочки. Это самые большие спутники Юпитера. Они каждый день бывают расположены по-разному: то два справа, два слева; то три с одной стороны, а один — с другой; то все четыре расположатся цепочкой по одну сторону от Юпитера. А бывает и так, что какой-нибудь из спутников спрячется за шар Юпитера, или станет перед ним и исчезнет на его фоне, либо попадет в тень от Юпитера — произойдет затмение данного спутника Юпитера. Во всех этих случаях спутник становится невидимым.
Эти четыре спутника Юпитера очень крупные, их диаметры составляют от 3000 до 5070 км, два из них размером больше, чем Меркурий, но несколько меньше его по массе. Эти спутники Галилей открыл в 1610 году. Их названия: Ио (диаметр – 3460 км., расстояние от Юпитера – 422 тыс. км), Европа (диаметр –3050 км, расстояние – 671 тыс. км.), Ганимед (диаметр – 5070 км, расстояние – 1071 тыс. км.), Каллисто (диаметр – 4750 км, расстояние – 1884 тыс. км.) Кроме того, у Юпитера есть еще 8 мелких спутников, которые можно увидеть только в сильные телескопы. Таким образом, всего у Юпитера 12 спутников и все это обширное семейство движется вместе с самим Юпитером вокруг Солнца.
Но что же представляет собой сам Юпитер? Если рассматривать его в телескоп, то сразу бросается в глаза некруглая форма этой планеты. Другие небесные тела — Меркурий, Венера, Земля, Луна — имеют малое сжатие у полюсов. У Юпитера сжатие, или сплюснутость, у полюсов значительно больше.
Легко разглядеть еще, что Юпитер полосатый; на его округлом, но заметно растянутом диске виден ряд чередующихся светлых и темных полос, которые каждый год располагаются по-разному. Значит, это не горы, не океаны и не суша, а всего-навсего длинные ряды облаков и туч разной окраски. В этом отношении Юпитер похож на Венеру: все, что мы видим на нем, — это сплошной воздушно-облачный покров, который скрывает от нашего взора то, что находится под ним. Разница в том, что на Венере этот покров гладкий, ровный, однородный, а на Юпитере он пятнистый, разноцветный.
Движение облаков позволяет легко и просто установить, как и с какой скоростью вращается Юпитер. Каждое пятно, каждое облачко на его диске постепенно передвигается от одного края к другому. Это значит, что Юпитер вращается вокруг своей оси. Вращение его очень быстрое. Установлено, что сутки на нем длятся всего 9 часов 50 минут, а скорость движения по орбите составляет 13 км. в секунду. Таким быстрым вращением объясняется большое полярное сжатие Юпитера.
Ученых давно занимал вопрос о химическом составе клубящейся тучами и облаками мощной атмосферы Юпитера. Оказалось, что в ней нет ни кислорода, ни водяных паров, ни углекислоты — словом, ничего того, что входит в состав нашей земной атмосферы. Зато там оказалось большое количество газа, называемого метаном. Это тот газ, который горит синими огоньками в наших газовых плитах. Кроме того, там есть аммиак, многим знакомый по резкому запаху нашатырного спирта. Из-за огромного расстояния Юпитера от Солнца температура его атмосферы 140° ниже нуля.
Юпитер по всем своим свойствам так не похож на нашу Землю, что очень трудно разобраться в его своеобразной природе. Есть предположение, что ядро его состоит из сильно сжатых газов.
Юпитер по всем своим свойствам так не похож на нашу Землю, что очень трудно разобраться в его своеобразной природе. Есть предположение, что ядро его состоит из сильно сжатых газов.