Почему Юпитер называют гигантом?

Юпитер - пятая по расстоянию от Солнца планета (после Меркурия, Венеры, Земли и Марса).

Древние астрономы назвали эту планету именем древнеримского бога неба, грома, молнии и дождя. Юпитер - настоящий гигант, самая большая планета Солнечной системы. Для невооруженного глаза это яркое желтое светило, которое своим блеском затмевает все планеты, за исключением Луны и Венеры. Он светит даже ярче, чем Сириус - самая яркая звезда на нашем небосклоне.

По астрономической классификации Юпитер - газовый гигант, так же как Сатурн, Уран и Нептун. Однако вес Юпитера в 2 раза превышает вес всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых! Однако масса Юпитера все же в 1000 раз меньше, чем масса Солнца. Если сравнивать с Землей, то радиус Юпитера в 11,2 раза больше, чем у нашей родной планеты; гигант в 1300 раз больше Земли по объёму и в 318 раз - по массе. И это при том, что плотность Юпитера в 4 раза меньше плотности Земли - ведь он состоит из газа и жидкости, а не из твердого вещества. Из-за огромной массы гравитация (сила притяжения) на Юпитере в 2,5 раза больше, чем на Земле. Это означает, что человек, весящий в земных условиях 50 кг, на Юпитере весил бы 125 кг.

Юпитер

Юпитер имеет мощную атмосферу высотой 50 км, состоящую на 90% из водорода и на 10% гелия. В нижних слоях атмосферы обнаруживаются также аммиак, сероводород, метан, гидросульфид аммония, вода и другие простые соединения, которые образуют облака. Большая часть Юпитера находится в жидком состоянии. Верхний слой - это смесь водорода и гелия толщиной 20 тыс. км, постепенно меняющая свое состояние по направлению к ядру от газообразного к жидкому, под влиянием повышения температуры и давления. Под жидким водородным слоем, под давлением 3 млн. земных атмосфер, находится море жидкого металлического водорода глубиной 40 тыс. км. В центре Юпитера находится твердое ядро, которое по своим размерам в 1,7 раза превосходит нашу планету, а по плотности 10-30 раз плотнее земного ядра.

Четких границ между газообразной и жидкой фазами водорода нет, поэтому на Юпитере нет и четких границ между слоями.

Строение Юпитера

Как видите, хотя этот гигант называется газовым, вещества в газообразном состоянии на нем относительно немного: те простые вещества и соединения, которые в земных условиях известны нам как газы, на Юпитере под действием чудовищного давления пребывают в жидком состоянии. Так что твердой поверхности на Юпитере нет. А если бы и была, то на ней невозможно было бы находиться без опасения быть раздавленным весом атмосферы.

Водород на Юпитере в нижних слоях под действием невообразимого давления приобретает удивительное свойство - становится металлом и является прекрасным проводником электричества. Металлический водород, а также металлический гелий создают мощное магнитное поле Юпитера - самое сильное магнитное поле в нашей Солнечной системе (разумеется, после солнечного): оно простирается на более чем 7 миллионов километров по направлению к Солнцу, а в противоположном направлении - почти до орбиты Сатурна. Мощные магнитные токи вызывают устойчивые полярные сияния на Юпитере. Они появляются из-за того, что магнитное поле газового гиганта искривляет траектории заряженных частиц солнечного ветра и направляет их на полюса планеты. Попадая в атмосферу, эти частицы на время отрывают электроны от молекул газа, после чего электрическое поле возникших ионов притягивает электроны обратно. В результате воссоединения электронов с ионами и восстановления исходных нейтральных молекул как раз и излучаются полярные сияния.

Полярное сияние на Юпитере
снимок в ультрафиолете с телескопа "Хаббл"
Белые пятнышки - это магнитные трубки, которые соединяют Юпитер с его спутниками:
яркое пятно слева - с Ио, пятно ниже центра - с Ганимедом, а маленькое пятнышко правее и ниже его - с Европой.

У Юпитера есть и радиационные пояса, подобные радиационным поясам Земли, но превосходящие их по силе и размерам в 14 раз. Эта гигантская планета — сильный радиоисточник, способный сильно повредить любой космический аппарат, подлетевший к нему слишком близко.

Магнитосфера Юпитера

Внимательный читатель, наверно, обратил внимание, что по химическому составу Юпитер весьма схож со звездой: он состоит, в основном, из водорода и гелия. Но стать звездой гиганту все же не дано: для того, чтобы он начал сжиматься и разогрелся до такой степени, чтобы в его недрах начались термоядерные реакции, характерные для звезд, ему нужно быть в 80 раз тяжелее! Поэтому астрономы называют его "неудавшейся звездой".

Тем не менее, Юпитер излучает тепла на 60% больше, чем получает от Солнца. Предполагают, что высвобождение тепла происходит из-за сжатия планеты, начавшегося еще в процессе ее формирования.

В атмосфере Юпитера постоянно бушуют грандиозные по масштабам атмосферные явления - ураганы и вихри, которые во много раз превосходят аналогичные земные события и достигают скорости 500 км/ч. Ветры в атмосфере Юпитера обусловлены не солнечным излучением, как на Земле, а внутренним теплом планеты.

Вихри и мощные ветры обусловливают интересную особенность Юпитера - его полосатость. Каждая такая полоса - это потоки вещества, причем в пределах смежных полос направление ветров противоположно, а скорость различна:

Движение облаков в атмосфере Юпитера
(Фото и анимация NASA)

Цвет полос связан с их составом и физическими свойствами. Светлые зоны - это области повышенного давления и восходящих потоков. Облака, образующие эти зоны, располагаются примерно на высоте 20 км, а их светлую окраску объясняют повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Темные пояса расположены ниже; это области нисходящих потоков. Они состоят, предположительно, из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. На границах поясов и зон наблюдаются многочисленные сильные завихрения. Один такой огромный вихрь, видимый как красное пятно, астрономы наблюдают еще с XVII века. Его так и называют: Большое Красное пятно. Это самый мощный вихрь в Солнечной системе. В его поперечнике могли бы поместиться 3 таких планеты, как Земля (а 100 лет назад он был в 2 раза больше). Вещество Большого красного пятна вращается со скоростью более 500 км/ч и делает полный оборот за 6 земных суток.

Большое Красное пятно
(Фото автоматической межпланетной станции "Кассини")


Большое Красное пятно
(Фото "Вояджера-1")

Несмотря на свою массивность, Юпитер - чемпион в Солнечной системе по скорости вращения вокруг своей оси: сутки на Юпитере длятся чуть меньше 10 часов. Из-за такого быстрого вращения планета заметно сплющена: ее экватериальный радиус на 6,49% больше полярного.

Год на Юпитере, то есть период полного обращения вокруг Солнца, составляет около 12 земных лет.

Спутники Юпитера состоят из твердых материалов. Сейчас их насчитывают более 60. Самые крупные - Ио, Каллисто, Ганимед и Европа. Эти спутники х называют "галилеевыми", потому что их открыл Галилео Галилей в 1610 г. Они видны даже в хороший бинокль. Ио - самый активный спутник в Солнечной системе по геологической активности: на нем более 400 действующих вулканов, и весь он покрыт застывшей лавой. На Ио можно наблюдать своего рода взрывы, при этом вещество спутника выбрасывается высоко в атмосферу и потом снова падает на планету. Вулканические извержения выбрасывают в космос огромные количества газа (оксида серы), который ионизируется под действием магнитного поля Юпитера и образует плазму, дополняющую магнитосферу Юпитера.

Спутники Юпитера