Юпітэр

Юпі́тэр — пятая паводле аддаленасьці ад Сонца і першая паводле велічыні плянэта Сонечнай сыстэмы. Плянэта вядомая з антычных часоў і названая ў гонар старажытнарымскага бога Юпітэра, аналяга старажытнагрэцкага Зэўса. Належыць да тыпу газавых гігантаў.

Юпітэр
Абазначэньні
Названа ў гонар	Юпітэр
Парамэтры арбіты
Эпоха J2000.0
Апацэнтар	816,1 млн. км 5,5 а.а.
Пэрыцэнтар	740,7 млн. км 4,95 а.а.
Вялікая паўвось	778,4 млн. км 5,2 а.а.
Эксцэнтрысытэт	0,048
Сыдэрычны пэрыяд	4332,589 содні
Сынадычны пэрыяд	34 463 232 s
Сяр. арбітальная хуткасьць	13,1 км/с
Сярэдняя анамалія	0,35 радыян
Нахіленьне	да экліптыкі да экватару Сонца да нязьменнай плоскасьці
Даўгата ўзыходнага кута	1,753601 радыян
Аргумэнт пэрыцэнтра	4,8 радыян
Ёсьць спадарожнікам	Сонца
Спадарожнікі	63
Фізычныя характарыстыкі
Сярэдні радыюс	71 492 ± 1 км, 69 911 ± 6 км і 66 854 ± 10 км
Аб’ём	1 431 280 000 000 000 кубічны кіламетр
Маса	1 898 190 ± 1 Ёг і 1,89813E+27 кг
Сярэдняя шчыльнасьць	1326 ± 1 кг/м³
Гравітацыя на паверхні ля экватару	23,1 м/с²
Простае ўзьняцьцё паўночнага полюсу	17г 52х 10с
Схіленьне паўночнага полюсу	+64° 29′ 0″
Альбэда	0,343 і 0,538
Абсалютная зорная велічыня (H)	−9,4

Арбітальныя характарыстыкі
Арбітальны пэрыяд	4333,3 дня 11,86 гадоў
Нахіл арбіты	1,3°
Фізычныя характарыстыкі
Экватарыяльны дыямэтар	142,9 тыс. км (11,2 зямных)
Палярны дыямэтар	133,7 тыс. км (10,5 зямных)
Плошча паверхні	61,4 млрд км² (120,5 зямных)
Аб’ём	1,43x1015 км³ (1321 зямных)
Маса	1,9x1027 кг (318 мас Зямлі)
Сярэдняя шчыльнасьць	1,326 г/см³
Паскарэньне сілы цяжары	23,1 м/с² (у 2,4 разу больш зямнога)
Пэрыяд звароту вакол сваёй восі	9 г 55 хвіл.
Нахіл восевага кручэньня	3,13°
Альбеда (адбівальная здольнасьць)	0,52
Тэмпэратура бачных аблокаў	мін. сярэдн. макс. 110°К (-165°С) 150°K (-125°С) н/д)
Склад верхніх пластоў атмасфэры
Вадарод (па аб’ёме)	~90%
Гелій (па аб’ёме)	~10%
Мэтан	0,1%
Вадзяны пар	0,1%
Аміяк	0,02%
Этан	0,0002%
Фосфін	0,0001%
Серавадарод	меней 0,0001%

Фізычныя характарыстыкі

Характарыстыка плянэты

Юпітэр — самая вялікая плянэта Сонечнай сыстэмы. Ягоны экватарыяльны радыюс роўны 71,4 тыс. км, што ў 11,2 разу перавышае радыюс Зямлі. Пры назіраньні Юпітэра ў тэлескоп з 40-кратным павелічэньнем, ягоныя кутнія памеры адпавядаюць памерам Месяца, які назіраецца няўзброеным вокам. Маса Юпітэра больш чым у 2 разы перавышае агульную масу ўсіх астатніх плянэт, у 318 разоў — масу Зямлі й усяго ў 1000 разоў меншы за масу Сонца. Калі б Юпітэр быў прыкладна ў 70 разоў больш масіўны, ён змог бы стаць зоркай. Шчыльнасьць Юпітэра прыкладна роўная шчыльнасьці Сонца й значна саступае шчыльнасьці Зямлі. Экватарыяльная плоскасьць плянэты блізкая да плоскасьці ейнай арбіты, таму на Юпітэры не бывае зьмен часоў году.

Юпітэр круціцца вакол сваёй восі, прычым ня як цьвёрдае цела: кутняя хуткасьць кручэньня памяншаецца ад экватару да канцавосьсяў. На экватары суткі доўжацца каля 9 гадзін 50 хвілін. Юпітэр круціцца хутчэй, чым любая іншая плянэта Сонечнай сыстэмы. З прычыны хуткага кручэньня, палярны сьціск Юпітэра вельмі прыкметны: палярны радыюс менш экватарыяльнага на 4,6 тыс. км (г. зн. на 6,5%). Усё, што мы можам назіраць на Юпітэры — гэта хмарнасьць верхняга плясту атмасфэры. Гіганцкая плянэта складаецца пераважна з газу й ня мае звыклай нам цьвёрдай паверхні. Юпітэр вылучае ў 2—3 разы больш энэргіі, чым атрымлівае ад Сонца. Гэта можа тлумачыцца паступовым сьціскам плянэты, апусканьнем гелю й цяжэйшых элемэнтаў альбо працэсамі радыяактыўнага распаду ў нетрах плянэты.

Унутраны склад

Юпітэр складаецца, у асноўным, з вадароду й гелю. Пад аблокамі знаходзіцца пласт глыбінёй 7—25 тыс. км, у якім вадарод паступова зьмяняе свой стан ад газу да вадкасьці з павелічэньнем ціску й тэмпэратуры (да 6000°С). Выразнай мяжы, якая адлучае газападобны вадарод ад вадкага, відаць, не існуе. Гэта павінна выглядаць як бесьперапыннае кіпеньне глябальнага вадароднага акіяна. Пад вадкім вадародам знаходзіцца пласт мэталічнага вадароду таўшчынёй, паводле тэарэтычных мадэляў, каля 30-50 тыс. км. мэталічны вадарод фармуецца пры ціску ў некалькі мільёнаў атмасфэр. Пратоны й электроны ў ім існуюць паасобна й ён зьяўляецца добрым правадыром электрычнасьці. Магутныя электратокі, якія ўзьнікаюць у пласьце мэталічнага вадароду, спараджаюць гіганцкае магнітнае поле Юпітэра.

Навукоўцы лічаць, што Юпітэр мае ядро, якое складаецца зь цяжкіх элемэнтаў (цяжэйшых, чым гелій). Яго памеры — 15—30 тыс. км у дыямэтры, ядро валодае высокай шчыльнасьцю. Па тэарэтычных разьліках, тэмпэратура ядра плянэты — парадку 30 000°С, а ціск — 30—100 млн атмасфэр.

Атмасфэра

Атмасфэра Юпітэра складаецца з вадароду (81% па ліку атамаў і 75% па масе) і гелю (18% па ліку атамаў і 24% па масе). На дзель астатніх рэчываў прыходзіцца ня больш 1%. У атмасфэры прысутнічаюць мэтан, вадзяны пар, аміяк; маюцца таксама сьляды арганічных злучэньняў, этана, серавадарода, нэону, тлену, фосфіна, серы. Вонкавыя пласты атмасфэры ўтрымоўваюць крышталі замарожанага аміяку. Чырванаватыя варыяцыі колеру Юпітэра могуць тлумачыцца наяўнасьцю злучэньняў фосфару, серы й вугляроду. Паколькі колер можа моцна вар’іравацца, такім чынам, хімічны склад атмасфэры таксама розны ў розных месцах. Напрыклад, маюцца «сухія» і «мокрыя» вобласьці з розным утрыманьнем вадзянога пару.

Тэмпэратура вонкавага пласта аблокаў — каля −130 °C, аднак хутка расьце з глыбінёй. Па дадзеных спушчальнага апарата «Галілео», на глыбіні 130 км тэмпэратура роўная +150 °C, ціск — 24 атмасфэры. Ціск у верхняй мяжы хмарнага пласта — каля 1 атм, г. зн. як у паверхні Зямлі. «Галілео» выявіў «цёплыя плямы» ўздоўж экватару. Відаць, у гэтых месцах пласт вонкавых аблокаў тонкі і можна бачыць цяплейшыя ўнутраныя вобласьці.

Хуткасьць вятроў на Юпітэры можа перавышаць 600 км/г. Цыркуляцыя атмасфэры вызначаецца двума асноўнымі фактарамі. Па-першае, кручэньне Юпітэра ў экватарыяльных і палярных абласьцях неаднолькава, таму атмасфэрныя структуры выцягваюцца ў палосы, і апаясваюць усю плянэту. Па-другое, маецца тэмпэратурная цыркуляцыя за кошт цеплыні, якая вылучаецца зь нетраў. У адрозьненьне ад Зямлі (дзе цыркуляцыя атмасфэры адбываецца за кошт розьніцы сонечнага нагрэву ў экватарыяльных і палярных абласьцях) на Юпітэры ўзьдзеяньне сонечнай радыяцыі на тэмпэратурную цыркуляцыю малаважна.

Канвектыўныя струмені, якія выносяць ўнутраную цеплыню да паверхні, вонкава выяўляюцца ў выглядзе сьветлых зонаў і цёмных паясоў. У вобласьці сьветлых зон адзначаецца падвышаны ціск, які адпавядае ўзыходзячым струменям. Аблокі, якія ўтвараюць зоны, разьмяшчаюцца на больш высокім узроўні (прыкладна на 20 км), а іх сьветлая афарбоўка тлумачыцца мабыць падвышанай канцэнтрацыяй ярка-белых крышталяў аміяку. Мяркуецца, што цёмныя аблокі, якія разьмяшчаюцца ніжэй за паясы, складаюцца з чырвона-карычневых крышталяў гідрасульфіду амонію й маюць больш высокую тэмпэратуру. Гэтыя структуры ўяўляюць вобласьці сыходных струменяў. Зоны й паясы маюць розную хуткасьць руху ў кірунку кручэньня Юпітэра. Пэрыяд звароту вагаецца на некалькі хвілін у залежнасьці ад шыраты. Гэта прыводзіць да існаваньня ўстойлівых занальных плыняў альбо вятроў, стала дзьмучых раўналежна экватару ў адным кірунку. Хуткасьці ў гэтай глябальнай сыстэме дасягаюць ад 50 да 150 м/с і вышэй. На межах паясоў і зон назіраецца моцная турбулентнасьць, якая прыводзіць да ўтварэньня шматлікіх віхравых структур. Найболей вядомым такім утварэньнем зьяўляецца Вялікая чырвоная пляма, якая назіраецца на паверхні Юпітэра на працягу апошніх 300 гадоў.

У атмасфэры Юпітэра назіраюцца маланкі, магутнасьць якіх на тры парадкі перавышае зямныя, а таксама палярныя зьзяньні. Акрамя таго, арбітальным тэлескопам «Чандра» выяўлена крыніца пульсуючага рэнтгенаўскага выпраменьваньня (названы Вялікай рэнтгенаўскай плямай), прычына якога ўяўляюць пакуль загадку.

Вялікая чырвоная пляма

Асноўны артыкул: Вялікая чырвоная пляма

Вялікая чырвоная пляма ў ненатуральных колерах (фота Вояджэра-1)

Вялікая чырвоная пляма — авальнае ўтварэньне зьменлівых памераў, разьмешчанае ў паўднёвай трапічнай зоне. Была выяўлена ангельскім навукоўцам Робэртам Гукам. У цяперашні час яно мае памеры 15×30 тыс. км (значна больш памераў Зямлі), а 100 гадоў назад назіральнікі адзначалі ў 2 разы большыя памеры. Часам яно бывае ня вельмі выразна бачным. Вялікая чырвоная пляма — гэта ўнікальны гіганцкі ураган (антыцыклён), які існуе працяглы час, рэчыва ў якім круціцца супраць гадзіньнікавай стрэлкі й зьдзяйсьняе поўнае абарачэньне за 6 зямных сутак. Яно характарызуецца ўзыходзячымі плынямі ў атмасфэры. Аблокі ў ім разьмешчаныя вышэй, а тэмпэратура іх ніжэйшая за тэмпэратуру суседніх абласьцёх.

Магнітнае поле й магнітасфэра

Юпітэр валодае магутным магнітным полем; вось дыполя нахіленая да восі кручэньня на 10°. Напружанасьць поля на ўзроўні бачнай паверхні аблокаў роўная 14 Э ля паўночнага канцавосься й 10,7 Э у паўднёвага. Яго палярнасьць зваротная палярнасьці зямнога магнітнага поля. Існаваньне магнітнага поля тлумачыцца наяўнасьцю ў нетрах Юпітэра мэталічнага вадароду, які, зьяўляючыся добрым правадыром, круціцца зь вялікай хуткасьцю, і стварае магнітныя палі.

Юпітэр акружаны магутнай магнітасфэрай, якая на дзённым баку цягнецца да адлегласьці ў 50—100 радыюсаў плянэты, а на адваротным баку працягваецца да арбіты Сатурна. Паскораныя ў магнітасфэры Юпітэра электроны дасягаюць Зямлі. Калі б магнітасфэру Юпітэра можна было б бачыць з паверхні Зямлі, то ейныя кутнія памеры перавышалі б памеры Месяца. Магнітасфэра фармуецца пераважна за кошт струменяў зараджаных часьцінак, якія выносяцца магнітным полем плянэты з плязьменнага тора вакол арбіты Іа. Крыніцай часьцінак зьяўляюцца вульканы Іё. Магнітасфэра фармуецца таксама за кошт часьцінак сонечнага ветру.

Юпітэр валодае магутнымі радыяцыйнымі паясамі. Пры збліжэньні зь Юпітэрам «Галілео» атрымаў дозу радыяцыі, якая ў 25 разоў перавышае сьмяротную дозу для чалавека. Радыёвыпраменьваньне радыяцыйнага пояса Юпітэра ўпершыню было выяўлена ў 1955 годзе. Радыёвыпраменьваньне носіць сынхроны характар. Юпітэр акружаны іёнасфэрай працягласьцю 3000 км. Падобныя да палярных зьзяньняў на Зямлі палярныя зьзяньні на Юпітэры абумоўленыя сьцяканьнем зараджаных часьцінак уздоўж ліній магнітнага поля ў атмасфэру ў раёне паўночнага й паўднёвага канцавосьсяў плянэты. Аднак магнітнае поле Юпітэра вельмі вялікае, таму выкінутае з вульканічнага спадарожніка Іа іянізаванае рэчыва, улоўліваецца магнітным полем Юпітэра, і стварае зьзяньні, якія ў тысячу разоў больш інтэнсіўныя за палярныя зьзяньні на Зямлі.

Спадарожнікі й колцы

Буйныя спадарожнікі Юпітэра й іхныя паверхні

Асноўны артыкул: Спадарожнікі Юпітэра

Паводле зьвестак на сьнежань 2005 году Юпітэр мае 63 спадарожнікі, максымальнае значэньне для Сонечнай сыстэмы. Па ацэнках, спадарожнікаў можа быць ня меней за сотню. Чатыры самыя буйныя спадарожнікі — галілеевы спадарожнікі (Іо, Эўропа, Ганімэд і Кальліста). Яны былі адкрытыя яшчэ ў 1610 г. Галілеа Галілеем. Найбольшую цікавасьць уяўляе Эўропа, у якой маецца глябальны акіян, у якім ня выключана наяўнасьць жыцьця. Усе буйныя спадарожнікі Юпітэра круцяцца сынхронна, і заўсёды павернутыя да Юпітэра адным і тым жа бокам з прычыны ўплыву магутных прыліўных сіл плянэты-гіганта. Астатнія спадарожнікі нашмат меншыя, і ўяўляюць сабой скалістыя целы няправільнай формы. Сярод іх ёсьць і тыя, якія круцяцца ў зваротны бок.

Зацьменьне сонца спадарожнікам Іё на паверхні Юпітэра

У Юпітэра маюцца слабыя кольцы, выяўленыя падчас пралёту каля Юпітэра «Вояджэра-1» у 1979. Зь Зямлі кольцы могуць быць заўважаныя пры назіраньні ў інфрачырвоным дыяпазоне. Па выніках дасьледаваньняў «Галілеа» была зроблена выснова, што крыніцай папаўненьня кольцаў зьяўляюцца невялікія спадарожнікі Юпітэра.

Вывучэньне Юпітэра касьмічнымі апаратамі

Юпітэр вывучаўся выключна апаратамі НАСА. У 1973 і 1974 каля Юпітэра праляцелі «Піянэр-10» і «Піянэр-11» на адлегласьці (ад аблокаў) 132 тыс. км і 43 тыс. км адпаведна. Апараты перадалі некалькі сот здымкаў (невысокага разрашэньня) плянэты і галілеевых спадарожнікаў, упершыню вызначылі асноўныя парамэтры магнітнага поля і магнітасфэры Юпітэра. У 1979 каля Юпітэра праляцелі «Вояджэры» (на адлегласьці 207 тыс. км і 570 тыс. км). Апараты перадалі вялікую колькасьць падрабязных здымкаў плянэты і яе спадарожнікаў, а таксама шмат іншых каштоўных дадзеных (у прыватнасьці, былі выяўленыя кольцы Юпітэра).

У 1992 годзе каля самай плянэты мінуў «Уліс» на адлегласьці 900 тыс. км. Апарат правёў вымярэньні магнітасфэры Юпітэра («Уліс» прызначаны для вывучэньня Сонца й ня мае фотакамэр). З 1995 па 2003 гады на арбіце Юпітэра знаходзіўся «Галілео». З дапамогай гэтай місіі было атрымана мноства новых дадзеных. У прыватнасьці, спушчальны апарат упершыню вывучыў атмасфэру газавай плянэты знутры. У 2000 міма Юпітэра праляцеў «Касіні». Ён зрабіў шэраг здымкаў плянэты з рэкордным разрашэньням і атрымаў новыя дадзеныя аб плязьменным торы Іа. Па здымках «Касіні» былі складзеныя самыя падрабязныя на сёньняшні дзень каляровыя «карты» Юпітэра, на якіх памер самых дробных дэталяў складае 120 км. Акрамя таго, быў пастаўлены ўнікальны экспэрымэнт па вымярэньні магнітнага поля плянэты адначасова з двух кропак («Касіні» і «Галілеа»).

28 лютага 2007 па шляху да Плютону ў навакольлях Юпітэра зьдзейсьніў гравітацыйны манеўр апарат «Новыя гарызонты». На 2010 заплянаваны запуск апарата «Юнона», які павінен выйсьці на арбіту Юпітэра і правесьці дэталёвыя дасьледаваньні плянэты. У 2010-х гадах плянуецца ажыцьцяўленьне міжплянэтнай місіі па вывучэньні галілеевых спадарожнікаў.

Жыцьцё на Юпітэры

У цяперашні час наяўнасьць жыцьця на Юпітэры ўяўляецца малаверагоднай у выглядзе нізкай канцэнтрацыі вады ў атмасфэры й адсутнасьці цьвёрдай паверхні. У 1970-х гадах Карл Саган выказваўся з нагоды магчымасьці існаваньня ў верхніх пластах атмасфэры Юпітэра жыцьця на аснове аміяку . Варта адзначыць, што нават на невялікай глыбіні ў юпітэрыянскай атмасфэры тэмпэратура й шчыльнасьць досыць высокія і магчымасьць прынамсі хімічнай эвалюцыі выключыць нельга, паколькі хуткасьць і верагоднасьць праходжаньня хімічных рэакцый спрыяюць гэтаму.

Сутыкненьні зь нябеснымі целамі

Камэта Шумейкераў-Леві

Сьлед ад аднаго з абломкаў камэты

Асноўны артыкул: Камэта Шумейкераў-Леві 9

У ліпені 1992 году да Юпітэра наблізілася камэта. Яна мінула на адлегласьці каля 15 тысяч кілямэтраў ад верхняй мяжы аблокаў і магутнае гравітацыйнае ўзьдзеяньне плянэты-гіганта разарвала яе ядро на 17 вялікіх частак. Гэты камэтны рой быў выяўлены на абсэрваторыі Маўнт-Паломар парай Кэролайн і Юджынам Шумейкерамі й астраномам-аматарам Дэвідам Леві. У 1994 году, пры наступным збліжэньні зь Юпітэрам, усе абломкі камэты ўрэзаліся ў атмасфэру плянэты зь велізарнай хуткасьцю — каля 64 км/с. Гэты грандыёзны касьмічны катаклізм назіраўся як зь Зямлі, так і з дапамогай касьмічных сродкаў, у прыватнасьці з дапамогай Касьмічнага тэлескопа «Габл», інфрачырвонага спадарожніка IUE і міжплянэтнай касьмічнай станцыі «Галілеа». Падзеньне ядраў суправаджалася цікавымі атмасфэрнымі эфэктамі, напрыклад палярнымі зьзяньнямі, чорнымі плямамі ў месцах падзеньня ядраў камэты, кліматычнымі зьменамі.

Іншыя падзеньні

19 ліпеня 2009 году астраном-аматар Энтані Ўэсьлі выявіў цёмную пляму ў раёне Паўднёвага полюса Юпітэра. У далейшым гэтую знаходку пацьвердзілі ў абсэрваторыі Кек на Гаваях. Аналіз атрыманых дадзеных паказаў, што найбольш верагодным целам, якое звалілася ў атмасфэру Юпітэра быў каменны астэроід.

3 чэрвеня 2010 году ў 20:31 па міжнародным часе два незалежныя назіральнікі — Энтані Уэсьлі ў Аўстраліі й Крыстафэр Го зь Філіпінаў — сфатаграфавалі выбліск над атмасфэрай Юпітэра, што, хутчэй за ўсё, зьяўлялася падзеньнем новага, раней невядомага цела на Юпітэр. Праз суткі пасьля гэтай падзеі новыя цёмныя плямы ў атмасфэры Юпітэра выяўлены не былі. Аднак былі праведзены назіраньні на найбуйнейшых тэлескопах на Гавайскіх выспах і заплянаваны назіраньні на касьмічным тэлескопе «Габл». 16 чэрвеня 2010 году НАСА апублікавала прэс-рэліз, у якім паведамлялася, што на здымках, атрыманых з касьмічнага тэлескопа «Габл» 7 чэрвеня 2010 году (праз 4 суткі пасьля фіксаваньня ўспышкі), не выяўлены прыкметы падзеньня ў верхнія плясты атмасфэры Юпітэра.

20 жніўня 2010 году ў 18:21:56 па міжнародным часе адбылася ўспышка над хмарным покрывам Юпітэру, якую выявіў японскі астраном-аматар Масаюкі Татыкава з прэфэктуры Кумамота на зробленым ім відэазапісе. На наступны дзень пасьля аб’явы аб дадзенай падзеі знайшлося пацьверджаньне ад незалежнага назіральніка Аокі Казуо — астранома-аматара з Токіё. Паводле некаторых меркаваньняў, гэта магло быць падзеньне астэроіда ці камэты ў атмасфэру плянэты-гіганта.

Вонкавыя спасылкі

Юпітэр — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў

• Факты аб Юпітэры на сайце НАСА
• Вучэбная старонка па Юпітэры