Юпитер: последние исследования и общие сведения
Юпитер составляется приблизительно на 90% из водорода и на 10% из гелия (по числу атомов и в соотношении 75/25 % по массе) с по следам метана, воды, аммиака. Этот состав очень близкий в состав извечной Солнечной Туманности, из которой сформировалась вся Солнечная система. Подобный состав и у Сатурна, а в состав Урана и Нептуна входит намного меньше водорода и гелия.
Наши знания относительно внутреннего строения Юпитера (и других газовых планет) носят косвенный характер и, вероятно, еще долго останутся такими. Атмосферный зонд Галілео передал данные о составе атмосферы всего на глубине 150 км. ниже верхних пластов туч. Юпитер, возможно, имеет ядро из твердого материала, масса которого составляет приблизительно от 10 до 15 масс Земли.
Выше ядра находится основной объем планеты в форме редкого металлического водорода. Эта экзотическая форма возможная только при давлениях, которые превышают 4 миллиона бар. Редкий металлический водород состоит из ионизированных протонов и электронов (как внутри Солнца, но при более низкой температуре). При такой температуре и давлении, как у Юпитера, водород внутри него - жидкость, а не газ. Он является электрическим проводником и источником магнитного поля Юпитера. Этот водородный пласт, возможно, также содержит некоторое количество гелия.
Наиболее отдаленный от ядра пласт составляется прежде всего с обычного молекулярного водорода и гелия, которые находятся в редком стане внутри и постепенно переходят в газообразный извне. Атмосфера, что мы видим - только самая верхняя часть этого глубокого уровня. Также присутствуют, но в малюсеньких количествах, вода, двуокись углерода, метан и другие простые молекулы.
Как думают, существует три четко выделяемых пласта туч: из замороженного аммиака, гидросульфида аммония и смеси льда и воды.
Данные атмосферного зонда Galileo также показывают значительно меньшее количество воды, чем ожидали.
На Юпитере и других газовых планетах существуют полосы, ограниченные по широте, внутри которых дуют ветры с очень высокими скоростями, причем их направления противоположные в сопредельных полосах. Небольшой разности в химическом составе и температуре между этими областями довольно для того, чтобы они выглядели как цветные полосы, что мы видим на изображениях этих планет. Светлые полосы называются зонами, темные - поясами. Полосы были известные некоторое время на Юпитере, но вихры на границе между полосами были впервые замечены благодаря наблюдениям на Voyager. Согласно данным зонда Galileo выявлено, что скорость ветра оказалась намного выше ожидаемой (больше чем 400 миль в час), и эти потоки простираются на всю глубину атмосферы, на которую был способен опуститься зонд; они могут проникать на тысяче километров внутрь планеты. Оказалось, что атмосфера Юпитера высоко турбулентная.
Яркие цвета, видимые в тучах Юпитера, является результатом протекания разных химических реакций элементов, которые являются присутствующими в атмосфере, возможно, включая серу, наличие которой может давать широкий спектр цветов, но детали пока не известные.
Цвета соотносятся с высотой туч: синие - наиболее низкие, сопровождаемые коричневыми и белыми, высочайшие - красные. Иногда мы можем наблюдать нижние равные через разрывы в верхних пластах хмар.
Большое Красное Пятно было подмечено земными наблюдателями более чем 300 лет тому (открытие приписывается Кассіні, или Робертові Хуку, в 17 столетии). Она имеет размеры 12 000 на 25 000 км - довольно для того, чтобы вместить две такие планеты, как Земля. Другие меньшие подобные пятна наблюдались на протяжении десятилетий. Инфракрасные наблюдения и направление ее обращения указывают, что это пятно - область высокого давления, над которой верхние пласты туч располагаются значительно выше и они более холодные, чем над окружающими областями. Подобные структуры были подмечены на Сатурне и Нептуне. Не известно, как такие структуры могут сохраняться так долго.
Юпитер излучает в космос большее количество энергии, чем получает от Солнца. Внутри Юпитера - горячее ядро, температура которого составляет приблизительно 20 000 K. Теплота генерируется механизмом Кельвина - Гельмгольца, за счет медленного гравитационного сжатия планеты. Юпитер не делает энергию ядерным синтезом, как Солнце; он слишком малый, и его внутренняя температура слишком холодная для того, чтобы запустить ядерные реакции. Эта внутренняя теплота, возможно, вызывает конвекцию глубоко в редких пластах Юпитера, вследствии чего мы наблюдаем сложные движения в верхних пластах туч. Сатурн и Нептун подобный Юпитеру в этом отношении, но Уран, как не удивительно, нет.Юпитер имеет огромное магнитное поле, намного более сильное, чем в Земли. Магнитосфера тянется больше чем на 650 миллионов км - за орбиту Сатурна! Обратите внимание, что магнитосфера Юпитера далекая от сферической - она тянется на несколько миллионов километров по направлению к Солнцу. Спутники Юпитера, итак, находятся в пределах его магнитосферы, которая может частично объяснять активность на Іо. К сожалению для будущих космических путешественников и проектировщиков космических кораблей Voyager и Galileo, окружающая среда вокруг Юпитера содержит высокие уровни энергетических частиц, захваченных магнитным полем Юпитера. Эта радиация подобная найденной в пределах Радиационных поясов Ван Аллена Земли, но намного более интенсивная, она губительная для незащищенного человека.
Вернуться назад