По своему составу атмосфера Юпитера близка к Солнцу, планету еще называют «несостоявшейся звездой», но её масса слишком мала для возникновения термоядерных реакций, обеспечивающих энергию светил.

Химический состав

14-кадровая анимация показывает циркуляцию атмосферы Юпитера

Большая часть объема – 89% – приходится на водород, гелий составляет 10%, а последний процент поделили между собой водяной пар, метан, ацетилен, аммиак, сероводород и фосфор. Планета состоит из тех веществ, что и ее газовая оболочка – здесь не существует четкого разграничения поверхности и атмосферы. На определенном уровне, под действием колоссального давления, водород переходит в жидкое состояние и образует глобальный океан. При наблюдениях с Земли мы обозреваем только верхний слой атмосферы. Оранжевый оттенок ей придают соединения серы и фосфора. Вариации в насыщенности цвета облаков подтверждают различия в составе атмосферы.

Слои атмосферы

Разбивка атмосферных слоев происходит по показателям температуры и давления. На уровне поверхности, где давление равняется 1 бар, находится тропосфера. Именно здесь движущиеся потоки воздуха образуют зоны и пояса, температура держится на уровне -110 градусов по Цельсию.

С продвижением вверх, температурные показатели увеличиваются и в термосфере достигают 725 градусов, а давление падает. В этой зоне возникает яркое полярное сияние, заметное с Земли.

Циркуляция воздушных масс

Движение атмосферы Юпитера определяется двумя факторами: высокой скоростью вращения вокруг оси, которая составляет 10 часов, и восходящими потоками, возникающими при отдаче внутреннего тепла. Чередующиеся полосы зон и поясов выстраиваются параллельно экватору. Местные ветра изменяют скорость и направление с увеличением широты. На экваторе воздушные массы движутся со скоростью до 140 м/с и совершают суточный оборот на 5 минут быстрее, чем умеренные области. У полюсов ветра стихают.

Зоны возникают благодаря восходящим потокам. Здесь наблюдается увеличение давления, а светлую окраску облакам придают застывшие кристаллы аммиака. Температурные показания зон – ниже, а видимая поверхность – выше, чем у поясов, которые представляют собой нисходящие потоки. Темный цвет нижнего слоя облаков формируют коричневые кристаллы гидросульфида аммония. Движение во всех полосах устойчиво и не меняет свое направление. При соприкосновении зон и поясов возникает сильная турбулентность, рождающая мощные вихри.

Большое Красное Пятно (БКП)

Обработанный снимок Большого Красного Пятна на Юпитере

На протяжении 300 лет астрономы наблюдают уникальное явление – ураган, превосходящий по размеру Землю. Окраинные зоны Большого Красного Пятна создают хаотичное завихрение облаков, но ближе к центру движение замедляется. Температура образования ниже, чем у других областей. Оно движется со скоростью 360 км/ч против часовой стрелки, полный оборот вокруг планеты совершает за 6 суток. За столетие границы антициклона уменьшились вдвое. Замечено БКП было в 1665 году Дж. Кассини, но момент его возникновения не установлен, так что возраст урагана может быть больше, чем принято считать.

Исследования

Юпитер, снимок зонда Вояджер-1

Первым аппаратом, который посетил Юпитер, стал «Пионер-10» в 1971 году. Он передал снимки планеты и спутников, измерил показатели магнитного поля. Аппаратура зонда обнаружила значительное излучение внутреннего тепла Юпитера. Полет «Вояджера — 1» дал несколько тысяч качественных снимков газового гиганта, сведения о верхних областях атмосферы.

Наибольший вклад в изучение Юпитера внесла миссия «Галилео», продолжавшаяся 8 лет. Спуск аппарата предоставил сведения о внутренних слоях атмосферы. Были найдены «сухие» области, где содержание воды меньше обычного в 100 раз, «горячие пятна», образованные тонким участком облаков, проведен анализ химических составляющих. Лучшие снимки планеты выполнил «Кассини», благодаря им составлена подробная карта.

Факты и тайны

Наблюдения за Юпитером ведутся с древних времен, но он по-прежнему полон загадок. Самая значительная по размерам планета Солнечной системы не зря получила имя верховного бога Рима. Ее масса в 2 раза больше, чем всех остальных планет, сложенных вместе. Газовый гигант вращается вокруг оси быстрее всех, имеет самое мощное магнитное поле, его грандиозный ураган БКП наблюдается с Земли, а молнии могут достигать 1000 км. Цвет и природа длительного антициклона не имеют объяснения, как и многие факты, известные о Юпитере.

Одной из постоянных тем дискуссий является возможность появления жизни в атмосфере планеты. Мощнейшие электрические разряды и умеренные температурные показатели могут способствовать формированию сложных органических соединений под плотным слоем облаков, но жидкое состояние поверхности и минимальное содержание воды исключают наличие известных жизненных форм.

Атмосфера Юпитера, на самом деле, и есть вся эта огромная планета. У газового гиганта нет твердой поверхности, на которую можно было бы посадить космический корабль. Известно, что Юпитер почти полностью состоит из водорода и гелия. В его атмосфере присутствует лишь небольшая примесь других газов, составляющих крошечный процент от ее состава.

Атмосфера Юпитера является одной из основных научных целей миссии НАСА «Юнона». Она начала свою работу на орбите вокруг планеты в 2016 году. Космический аппарат должен провести точные измерения количество воды, которое содержит атмосфера Юпитера. Эта информация должна помочь ученым получить лучшее понимание о том, как сформировалась Солнечная система.

Атмосфера Юпитера. Состав

Юпитер состоит преимущественно из водорода. Это самый простой газ во Вселенной. И в составе атмосферы Юпитера его около 90 процентов. Остальные 10 процентов — это гелий. В очень небольших количествах здесь также присутствуют аммиак, сера, метан и водяной пар.

По мере продвижения от внешних краев Юпитера к его центру давление и температура повышаются. Это вызывает разделение газов на слои. В глубинах газового гиганта водород становится жидким. И даже может начать проявлять свойства металла.

Юпитер может похвастаться просто колоссальными запасами водорода и гелия. И это делает его самой массивной планетой в Солнечной системе.

Транзит Ио. Мозаичная композитная фотография. Кассини, 1 января 2001 г. (Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / Michael Benson / Kinetikon Pictures).

Слои атмосферы Юпитера

Для того, чтобы сделать свою работу удобнее, астрономы установили точкой отсчета так называемое «дно атмосферы» самой большой планеты Солнечной системы. Это позволило систематизировать слои, которые имеет атмосфера Юпитера.

«Дно атмосферы», — это точка, в которой по расчетам ученых, атмосферное давление будет равно одному бару. То есть столько же, сколько и на поверхности Земли.

Слой, находящийся над «поверхностью» Юпитера, известен как тропосфера. Он простирается примерно 50 на километров. Тропосфера содержит аммиак, гидросульфид аммония и воду. Именно эти соединения образуют характерные красные и белые полосы, видимые с Земли. Более холодные белые полосы известны как зоны, а более темные красные называются поясами. Газы внутри зон поднимаются вверх, а внутри поясов — опускаются вниз.

Ветры обычно держат эти две области отдельно друг от друга. Но иногда ледяные белые облака перекрывают красные полосы, заставляя их на некоторое время исчезать. Тропосфера также содержит плотные облака, состоящие из воды. Они тоже влияют на динамику атмосферы.

По мере того, как мы продвигаемся все выше в тропосферу, температура постепенно повышается.

Следующий слой, стратосфера, простирается почти на 320 км над «поверхностью». Здесь стоит туман из углеводородов. Температура в этой области достигает минус 100 по Цельсию. И становится тем выше, чем больше становится расстояние от условной нулевой точки. Стратосфера, как и тропосфера, нагревается Солнцем. Эта область заканчивается там, где давление составляет одну тысячную от нормального земного давления.

Дальше идет термосфера. Температура здесь поднимается примерно до 725 градусов по Цельсию. Полярные сияния, которые наблюдаются вокруг полюсов Юпитера, родом именно из этих мест. Термосфера нагревается частицами, находящимися в магнитосфере. А также Солнцем.

Самым внешним слоем атмосферы Юпитера является экзосфера. Из этой области частицы газа могут улетать в космос. Четкой границы экзосфера не имеет. И она плавно переходит в космическое пространство.

Изображение предоставлено NASA / ESA / A. Simon-Miller (Центр космических полетов имени Годдарда. НАСА)

Большое Красное Пятно

В дополнение к красно-белым полосам, которые делают Юпитер визуально ошеломляющим зрелищем, планета также может похвастаться еще одной выдающейся особенностью. Она известна как Большое Красное Пятно. Это место на самом деле является мощным штормом. Он расположен к югу от экватора планеты. Этот колоссальный ураган легко можно увидеть с помощью земных телескопов.

Юпитерианскому циклону требуется около шести земных суток, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. И он настолько большой, что в него можно поместить две Земли. Однако недавние исследования говорят о том, что этот гигантский шторм, который наблюдается уже более 350 лет, постепенно уменьшается в размерах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Фотография одного из новых кандидатов в спутники Юпитера, имеющего обозначение j22r94a24.Edward Ashton (University of British Columbia)

Астрономы в ходе анализа архивных снимков окрестностей Юпитера, сделанных наземным телескопом CFHT, обнаружили 45 кандидатов в ретроградные нерегулярные спутники планеты-гиганта. Это может означать, что общее число таких тел субкилометрового размера может доходить до нескольких сотен штук, а обнаружить их должны помочь обзорные телескопы нового поколения. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Долгое время Юпитер считался рекордсменом по количеству спутников, их насчитали 79, и лишь недавно его по этому показателю обошел Сатурн. Быстрый рост числа известных спутников самой большой планеты в Солнечной системе произошел в последние 20 лет из-за развития цифровых камер с большим полем зрения. Предполагается, что новооткрытые нерегулярные спутники Юпитера, обладающие небольшими размерами, сформировались в другом месте и были захвачены гравитацией планетой в ранней Солнечной системе, причем механизм захвата до сих пор остается неясным. Понимание текущего количества спутников Юпитера и их распределения по размерам может дать ограничения на динамические модели системы спутников гиганта и ее начальное состояние.

Эдвард Эштон (Edward Ashton), Мэтью Бодуан (Matthew Beaudoin) и Бретт Глэдмэн (Brett Gladman) из Университета Британской Колумбии опубликовала результаты анализа 60 снимков участка неба площадью в один квадратный градус в окрестностях Юпитера, сделанных в сентябре 2010 года при помощи 340-мегапиксельной камеры MegaPrime, установленной на телескопе CFHT(Canada-France-Hawaii Telescope). Целью работы был поиск новых нерегулярных спутников Юпитера, размеры которых не превышают километра.

В результате астрономам удалось обнаружить 52 интересных объекта, с блеском до 25,7 звездной величины, характеристики движения которых были похожи на характеристики движения модельных спутников Юпитера. Размеры объектов по оценкам ученых не превышают 800 метров. Семь из наиболее ярких обнаруженных объектов оказались уже известными нерегулярными спутниками Юпитера, остальные были признаны кандидатами в ретроградные спутники планеты (то есть направление их движения по орбите не совпадает с направлением вращения Юпитера) и ждут подтверждения своего статуса на основе долговременных наблюдений.

Общая оценка количества ретроградных нерегулярных спутников Юпитера с радиусом более 400 метров, сделанная учеными на основе полученных данных наблюдений, составляет 600 объектов. Дальнейших наблюдений за новоокрытыми объектами астрономы не планируют, ожидается, что этим займутся обзорные наземные телескопы, такие как обсерватория Веры Рубин.

Ранее мы рассказывали о том, как поваренная соль и космические лучи покрасили поверхность Европы, как «Юнона» обнаружила аморфный лед на полюсах Ганимеда и как Юпитер обвинили в регулярном «вымораживании» атмосферы Ио.

Александр Войтюк

Рубрики: Сонник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *