ЮПИТЕР (ПЛАНЕТА): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ, СТРУКТУРА - ARTE - 2025

Юпитер е най-голямата от планетите в Слънчевата система и една от най-ярките на нощното небе през цялата година, поради което е кръстен на царя на римските богове. В римската митология бог Юпитер е най-големият от боговете, еквивалентен на бога Зевс в гръцката митология.

Наблюдавайки орбитата си по отношение на Слънцето, Юпитер е петата планета в Слънчевата система и има поне 79 природни спътника. Диаметърът му е 11 пъти по-голям от диаметъра на Земята и след Слънцето той е най-големият и тежък обект в Слънчевата система.

Фигура 1. Изображение на Юпитер, направено от космическия телескоп Хъбъл, в който могат да се наблюдават характерните ленти, голямото червено петно ​​и Аврората на Джовиан. (източник: НАСА, ЕКА).

Човечеството е наблюдавало Юпитер от древни времена, но Галилео Галилей е първият, който е наблюдавал планетата с телескоп и е открил четири от основните си спътници през 1610 година.

Галилей наблюдава характерните ленти на Юпитер и четирите галилейски спътника, чиито имена са Йо, Европа, Ганимед и Калисто. Откритията на Галилей напълно промениха представите за мястото на Земята и човечеството във Вселената, тъй като за първи път бяха наблюдавани небесни тела, които се въртят около друга звезда, която не е нашата планета.

Неговите наблюдения подкрепят няколко революционни идеи за неговото време: първата е, че Земята не е център на Вселената, а втората и не по-малко важна, че извън нея има „други светове“, както Галилей нарича сателитите на Юпитер.

Обща характеристика на Юпитер

Фигура 2. Земята, в сравнение с Юпитер, се вписва свободно в Голямото червено петно. (Източник: НАСА / JPL-CALTECH)

Размер и маса

Юпитер е петата планета, като се вземе предвид орбиталният радиус по отношение на Слънцето. Четвъртата планета е Марс, но между тях има граница: астероидният пояс.

Планетите с орбита по-малка от тази на астероидния пояс са скалисти, докато тези с по-голяма орбита са газови или ледени гиганти. Юпитер е първият от тях, а също и този с най-голям обем и маса.

Масата на Юпитер, еквивалентна на 300 земни маси, е толкова голяма, че е два пъти по-голяма от сумата от масата на останалите планети в Слънчевата система. Що се отнася до неговия обем, той е еквивалент на 1300 Земя.

Движенията

Юпитер се върти около собствената си ос толкова бързо, че прави една пълна революция за 9 часа 50 минути. Това е 2,4 пъти по-бързо от скоростта на въртене на Земята и никоя планета в Слънчевата система не я превишава.

Неговият орбитален период, тоест времето, необходимо за извършване на пълна революция около Слънцето, е 12 години.

наблюдение

Въпреки че е пет пъти по-отдалечен от Слънцето от нашата планета, големият му размер и характерните облаци правят слънчевата светлина перфектно да се отразява върху повърхността му, поради което е една от най-ярките звезди на нощното небе.

Когато се наблюдава с телескоп, се забелязват само най-високите му облаци, които имат някои неподвижни зони и други в движение, образувайки модел на ленти по екваториалната му линия.

Най-тъмните ленти се наричат ​​колани и по-светлите зони. Те са сравнително стабилни, въпреки че постепенно променят формата и цвета си, обикаляйки планетата в противоположни посоки.

Белите облаци са резултат от надстройки, които се охлаждат, образувайки амониеви кристали. След това тези течения се огъват настрани, за да се спуснат отново, в по-тъмните колани.

Червеникав, жълт и кафяв цвят

Разнообразието от червеникави, жълтеникави и кафяви цветове, наблюдавани на Юпитер, са резултат от различните молекули, присъстващи в облаците Йовиан. Между лентите и поясите се образуват гигантски бури и вихри, които могат да се разглеждат като точки или като петна.

Тези бури са практически постоянни и сред тях се откроява Голямото червено петно, наблюдавано за първи път през 17 век от Робърт Хук, знатен съвременен физик и съперник на Исак Нютон.

Голямото червено петно ​​е на поне 300 години, но наблюденията показват, че колосалният му размер, по-голям от Земята, намалява през последните десетилетия.

Що се отнася до атмосферата на Джовиан, тя е доста дебела. Неговата дълбочина не се знае точно, но се изчислява на стотици километри.

композиция

Химическият състав на атмосферата му е много подобен на този на звезда: 80% водород, 17% хелий и малки пропорции водна пара, метан и амоняк.

Атмосферното налягане се увеличава с дълбочина до степен, че водородният газ се втечнява, образувайки океан от течен водород, при толкова високо налягане, че се държи като метал. Това би била долната граница на атмосферата на Йовиан.

Океанът на Юпитер от метален течен водород е по-горещ от слънчевата повърхност, от порядъка на 10 000 ° C, и доста ярък.

Много е вероятно Юпитер да има много плътно ядро, съставено от тежки метални елементи, но са необходими повече данни, за да се потвърди това твърдение.

Обобщение на физическите характеристики на Юпитер

-Маса: 1.9 × 10 ²⁷ кг

-Екваториален радиус : 71 492 км, еквивалентен на 11 пъти по-голям от радиуса на Земята.

- полярен радиус: 66854 км.

-Форма: сплескана на полюсите с коефициент 0,065.

-Радио през орбита: 7,78 × 10 ⁸ км, което се равнява на 5,2 AU

- Наклон на оста на въртене: 3º12 по отношение на орбиталната равнина.

-Температура: -130ºC (облаци)

-Гравитация: 24,8 m / s ²

-Собствено магнитно поле: Да, 428 μT в екватора.

-Атмосфера: плътна атмосфера на водород и хелий.

-Плътност: 1336 kg / m ³

-Сателити: 79 известни.

-Пръстени: Да, тъмни и съставени от прах.

Структура на Юпитер

Най-външният слой на Юпитер е изграден от облаци и е с дебелина 50 км. Под този слой облаци има друг слой, главно водород и хелий, с дебелина 20 000 км.

Преходът между газовата и течната фаза е постепенен, тъй като налягането нараства с дълбочина.

Под този течен слой и в резултат на екстремни налягания, електроните на водородните и хелиевите атоми се отделят от своите ядра и се превръщат в свободни електрони, които се движат в море от течен метален водород.

На по-голяма дълбочина може да има твърдо ядро, 1,5 пъти по-голямо от диаметъра на Земята, но 30 пъти по-тежко от нашата планета. И тъй като е планета, съставена от газ и течност, поради огромната си скорост на въртене, планетата приема сплескана форма на полюсите си.

Кога и как да наблюдавате Юпитер

Юпитер изглежда ярко бял и е лесно видим при здрач. Да не се бърка с Венера, която също е много ярка.

Телескоп изглед на Юпитер

На пръв поглед Юпитер свети по-ярко на нощното небе от Сириус, най-ярката звезда и винаги е близо до някакво зодиакално съзвездие, което може да варира в зависимост от годината, в среда от 30 градуса.

Фигура 3. Нощен изглед на Юпитер и четирите галилейски спътника, с малък телескоп. Източник: @Asismet_IF.

С добър бинокъл с фиксиран монтаж или малък телескоп, Юпитер се появява като бял диск с гладки ленти.

Четирите галилейски сателита са лесно видими с малък телескоп: Ганимед, Йо, Европа и Калисто. Позициите на сателитите варират от един ден до следващия, а понякога се виждат само три, тъй като някои от тях са зад или пред планетата.

Има няколко мобилни приложения, които ви позволяват да идентифицирате и търсите планети и звезди в небето. Сред тях Sky Maps се откроява като един от първите. По този начин позицията на Юпитер се намира във всеки момент.

Фигура 4. Положение на Юпитер и други планети в небето, наблюдавано с Sky Maps 02/20/20 в 23:14 от Каракас, Венецуела.

Движение за превод

Орбитата на Юпитер е елипсовидна и има фокус извън центъра на Слънцето поради огромната си маса. Нужни са 11,86 години, за да го изминете със скорост 13,07 км / с.

Сега винаги се твърди, че планетите се въртят около центъра на Слънцето, което е сравнително точно за почти всички, с изключение на Юпитер.

Превод на Юпитер. Източник: Тод К. Тимбърлейк, автор на Лесна Java симулация = Франсиско Ескембре / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Това е така, защото Юпитер е толкова масивен, че центърът на гирация, центърът на масата или центърът на масата на системата Слънце-Юпитер се движи към Юпитер, като е извън слънчевото тяло.

Според изчисленията центърът на тежестта на системата Слънце-Юпитер е 1,07 пъти по-голям от слънчевия радиус, тоест извън Слънцето.

Фигура 5. Центърът на тежестта на системата Слънце-Юпитер е извън Слънцето. Орбитата на Юпитер е елипса с един от фокусите й в центъра на тежестта. (Източник: spaceplace.nasa.gov)

Перихелионът е най-краткото разстояние между орбитата на Юпитер и фокуса на елипсата, разположен в центъра на тежестта на системата Слънце-Юпитер. Стойността му е 816,62 милиона километра.

Напротив, афелионът е най-голямото разстояние между фокуса и орбитата, което в случая на Юпитер е 740,52 милиона километра.

Ексцентричността на орбитата показва колко е далеч от кръглата форма. Орбитата на Юпитер има ексцентриситет 0,048775 и се изчислява чрез разделяне на разстоянието от центъра на елипса до фокуса на дължината на полу-голямата ос на елипса.

Въртящо движение

Сидеалният период на въртене на Юпитер около неговата собствена ос е 9 часа 55 минути и 27,3 секунди. Оста на въртене има наклон 3,13º по отношение на оста на орбитално въртене.

Тъй като е толкова обемист, Юпитер има най-краткия период на въртене на всички планети в Слънчевата система.

Сателити на Юпитер

Гигантските планети се характеризират с това, че имат голям брой спътници или луни. Към днешна дата са преброени 79 спътника на Юпитер, но най-големите и най-известни са четирите сателита, открити от Галилео Галилей през 1610 г., които в близост са:

-IO, това е ⅓ диаметърът на Земята

-Европа, с ¼ от земния диаметър

-Ganymede, ⅖ диаметърът на Земята

-Калисто, точно под ⅖ части от земния диаметър

Тези четири спътника заедно имат 99,99% от масата на всички спътници и пръстени на Йовиан.

Между Юпитер и Галилеевите спътници има четири малки вътрешни спътници, открити сравнително наскоро (1979 г.).

Към външността на спътниците на Галилея е групата от редовни спътници, общо 10, плюс групата на ретроградни спътници, от които до момента са известни шестдесет и един (61).

По ред на орбитален радиус се определят четири групи спътници:

1. Вътрешни спътници (4) с орбити между 128 000 до 222 000 км.
2. Галилеевите спътници (4) орбитите им са между 422 000 км за Йо и 1883 000 км за Калисто. Заедно те имат 99,99% от масата на всички спътници на Jovian.
3. Редовни спътници (10) между 7 284 000 км до 18 928 000 км.
4. Ретроградни спътници (61) от 17 582 000 км до 28 575 000 км.

Юпитер също има пръстени. Те са в по-ниска орбита от Галилеевите спътници и между орбитите на вътрешните спътници. Смята се, че тези пръстени са възникнали в резултат на въздействието на някакъв вътрешен сателит с метеороид.

Галилейски спътници

Фигура 6. Юпитер и четирите галилейски спътника: Йо, Европа, Ганимед и Калисто. (Източник: wikimedia commons).

Четирите галилейски спътника съставят много интересна група, тъй като експертите смятат, че отговарят на условията за евентуална колонизация в бъдеще.

Йо

Има интензивна вулканична активност, повърхността се подновява постоянно с разтопена лава, която идва от вътрешността му.

Отоплителната енергия на Йо идва главно от силната приливна сила, произведена от огромната гравитация на Юпитер.

Европа

Той е вторият от спътниците на Галилея по ред на разстояние, но шестият от спътниците на Юпитер. Името му идва от гръцката митология, в която Европа е любовник на Зевс (Юпитер в римската митология).

Той е само малко по-малък от Луната и има плътна кора със замръзнала вода. Той има не много гъста атмосфера от кислород и други газове. Гладко набраздената й повърхност е най-гладката от звездите в Слънчевата система, като има само няколко кратера.

Под ледената кора на Европа се смята, че е океан, чието движение, задвижвано от приливни сили от гигантския Юпитер, предизвиква тектонична активност върху ледената повърхност на спътника. По този начин на гладката му повърхност се появяват пукнатини и канали.

Много експерти смятат, че Европа има условията да бъде домакин на някакъв живот.

Ганимед

Той е най-големият спътник в Слънчевата система, има скалиста и ледена мантия с желязна сърцевина. Размерът му е малко по-голям от този на планетата Меркурий, с почти половината от масата му.

Има доказателства, че под повърхността му може да съществува океан от солена вода. ESA (Европейската космическа агенция) обмисли възможността да го посети за 2030 година.

Както е често срещано в Слънчевата система, орбитата на Ганимед е в резонанс с орбитите на Европа и Йо: когато Ганимед завърши една революция, Европа завършва две, докато Йо прави четири пълни оборота.

Фигура 7. Орбитален резонанс на галилеевите спътници на Юпитер. (Източник: wikimedia commons)

Калисто

Това е четвъртият галилейски спътник с размер, практически равен на този на Меркурий, но с една трета от теглото му. Той няма орбитален резонанс с останалите спътници, но е в синхронно въртене с Юпитер, като винаги показва същото лице към планетата.

Повърхността има изобилие от древни кратери и е съставена главно от скала и лед. Вероятно има вътрешен океан с дебелина поне 100 километра.

Няма данни за тектонична активност, така че нейните кратери вероятно са причинени от метеоритни въздействия. Атмосферата му е тънка, съставена от молекулен кислород и въглероден диоксид, с доста интензивна йоносфера.

композиция

Юпитер има гъста атмосфера, състояща се главно от водород на 87%, последван от хелий от порядъка на 13%. Други газове, присъстващи в пропорции, по-малки от 0,1%, са сероводород, водна пара и амоняк.

Облаците на планетата съдържат амонячни кристали, а червеникавият им цвят вероятно идва от молекули, които съдържат сяра или фосфор. Долните, невидими облаци съдържат амониев хидросулфид.

Поради наличието на гръмотевични бури в по-дълбоките слоеве е много вероятно тези слоеве да съдържат облаци, съставени от водна пара.

Вътрешна структура

Вътре в Юпитер водородът и хелият са в течна форма, поради високите налягания, причинени от огромната му сила на гравитация и плътната му атмосфера.

На дълбочина, по-голяма от 15 000 километра под повърхността на течността, водородните атоми са толкова сгъстени и техните ядра толкова близо един до друг, че електроните се отделят от атомите и преминават в проводната лента, образувайки течен метален водород.

Физическите модели предполагат, че по-дълбоко има скалисто ядро, съставено от тежки атоми. В началото те оцениха ядро ​​от 7 земни маси, но по-новите модели разглеждат ядро ​​с маса между 14 и 18 земни маси.

Важно е да сме сигурни дали съществува такова ядро, защото от отговора зависи дали теорията за пластемалното образуване на планетите е вярна.

В тази теория планетите се формират от ядра от твърди частици, пораждайки по-тежки твърди обекти с по-големи размери, които биха действали като ядра на гравитационна кондензация, които в течение на милиони години биха образували планети.

Магнитосфера на Юпитер

Благодарение на интензивното магнитно поле на Юпитер, планетата има обширна магнитосфера, до такава степен, че ако не беше невидима, тя би се виждала в земното небе с размер, подобен на този на Луната.

Нито една планета в Слънчевата система не надминава Юпитер по интензивност и обхват на магнитното поле.

Заредените частици от слънчевия вятър се улавят в линиите на магнитното поле и се въртят около тях, но имат дрейф или движение по полевите линии.

Тъй като магнитните линии възникват от единия полюс и се съединяват в другия, заредените частици придобиват кинетична енергия и се концентрират в полюсите, йонизиращи и възбуждащи газовете от полярната атмосфера на Юпитер, с последващо излъчване на светлинно излъчване.

Мисии до Юпитер

От 1973 г. Юпитер е посещаван от различни мисии на НАСА, американската космическа агенция, отговаряща за програмите за космически проучвания.

Мисии като Пионер 10 и 11, Галилео и Касини са изследвали спътниците на Юпитер. Предварителните данни сочат, че някои от тях имат благоприятни условия за живот, а също и за установяване на бази с хора.

Северноамериканската космическа агенция НАСА и европейската космическа агенция ESA имат сред своите планове нови мисии до Юпитер, главно с цел по-подробно проучване на спътника Европа.

пионер

Pioneer 10 е първата космическа сонда, прелетяла над Юпитер през декември 1973 г. Същата година, през април, стартира сондата Pioneer 11, достигаща орбитата на Jovian през декември 1974 г.

На тези мисии бяха направени първите снимки от близък план на Юпитер и галилейските спътници. Измерваха се също магнитното поле и радиационните пояси на планетата.

пътник

Също така стартирана през 1973 г., мисиите Voyager 1 и Voyager 2 отново посещават царя на планетите в Слънчевата система.

Данните, събрани от тези мисии, предоставиха изключителна и досега неизвестна информация за планетата и нейните спътници. Например, пръстеновата система на Юпитер е открита за първи път и също така се знае, че сателитът Io има интензивна вулканична активност.

Galileo

Той е стартиран през 1995 г. за седемгодишно проучване, но сондата има сериозни проблеми с основната антена. Въпреки това, той успя да изпрати ценна информация за спътниците на Юпитер.

Фигура 9. Сондата Галилео около Юпитер. Източник: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), Мисията откри подземни океани в Европа и предостави повече информация за активните вулкани на Йо.

Галилео приключи, когато сондата за проучване падна върху Юпитер, за да избегне сблъсъка и последващото замърсяване на ледената повърхност на Европа.

Касини

През декември 2000 г. свързаната с Сатурн мисия Касини / Хюйгенс получи данни, сравними по интерес с тези на мисиите Вояджър, но поради технологичните подобрения, те бяха с много по-добро качество.

Нови хоризонти

На път за Плутон космическата сонда „New Horizons“ посети планетата Юпитер през 2007 г.

Юнона

Най-новата от мисиите до Юпитер е космическата сонда Juno, която влезе в орбита с планетата на 5 юли 2016 г. Мисията на Juno е да изследва атмосферата на Джовиан, както и нейната магнитосфера и аврорите.

Очаква се тази мисия да предостави необходимите данни, за да се определи кои модели на ядрото са съвместими със съществуващите данни на Юпитер и по този начин да се сравни с моделите, които твърдят, че такова ядро ​​не съществува.

Забавни факти за Юпитер

-Той е най-големият в диаметър от четирите гигантски планети: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

-В обема, зает от Юпитер, се побира 1300 планети с размер на Земята.

-Юпитер има огромна маса, той е два и половина пъти по-голям от сумата от масите на седемте останали планети в Слънчевата система.

-Смята се, че твърдото му ядро ​​се е формирало само милион години след образуването на първоначалния диск на газ и прах, породил Слънчевата система, преди 4,5 милиарда години.

-Юпитер е планетата в Слънчевата система, която има най-краткия ден: периодът му на въртене е само 9 часа и 55 минути.

-Това е най-радиоактивната планета в Слънчевата система, освен слънчевата светлина, отразена от нейната атмосфера, тя също допринася за собственото си излъчване, главно в инфрачервения диапазон.

-Юпитер има най-големия спътник в Слънчевата система: Ганимед, с радиус 1,5 пъти по-голям от този на Луната и 0,4 пъти по-голям от радиуса на Земята.

-80% от атмосферата му е съставена от водород, последван от хелий, който допринася 17%. Останалото са други газове като водна пара, метан, амоняк и етан.

-Облаците на Юпитер са изградени от амониеви кристали, които образуват тънък слой с дебелина около 50 км. Но съвкупността от атмосферата му е от порядъка на 20 000 км, като е най-дебелата от всички планети в Слънчевата система.

-Това е планетата, която има най-големия и най-дълго известен антициклонен вихър в Слънчевата система: Голямото червено петно. С повече от 300 години съществуване размерът му е по-голям от два диаметра на Земята.

-Има изключително плътно ядро ​​от желязо, никел и течен метален водород.

-Той има интензивно магнитно поле, способно да произвежда постоянна аурора.

-Това е слънчевата планета с най-голямо ускорение на гравитацията, която се оценява на 2,5 пъти по-голяма от земната гравитация в края на нейната атмосфера.

- Много скорошни проучвания показват изобилие от вода в екваториалната зона, въз основа на анализа на данните от космическата мисия Юнона. В доклад на НАСА от 10 февруари 2020 г. в списанието Nature Astronomy е посочено, че 0,25% от екваториалната атмосфера на планетата е съставена от водни молекули.

Препратки

1. Астрофизика и физика. Възстановено от: astrofisicayfisica.com
2. Семена, М. 2011. Слънчевата система. Седмо издание. Учене в Cengage.
3. Space. Най-голямата планета на нашата Слънчева система. Възстановена от: space.com
4. Wikipedia. Сателити на Юпитер. Възстановено от: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Юпитер (планета). Възстановено от: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Юпитер (планета). Възстановено от: en.wikipedia.org.