Значительная часть всех спутников была открыта на стыке двух тысячелетий, в последнее время. Многие из этих открытий еще не подтверждены, для большинства из них не проводилось нужного числа наблюдений и расчетов орбит. Почти все новые спутники имеют значительный угол наклона орбиты к экватору планеты и предпочитают вращаться в сторону, обратную направлению вращения Юпитера.
Юпитер из-за влияния на него приливных сил, вызванных галилеевыми спутниками, тормозится в своем вращении вокруг собственной оси. Однако он не остается в долгу, замедляя движение всех спутников по орбитам, и те медленно от него удаляются. Насколько это известно, все спутники Юпитера обращены к нему одной стороной, настолько сильно он замедлил их осевое вращение. Напомним, что то же произошло с нашей Луной под влиянием Земли.
По большей части, спутники Юпитера носят мифические имена любовниц Громовержца.
Размеры
— 60 × 40 × 34 км.
Расстояние до Сатурна
127 690 км.
Период обращения
7 ч. 4 м. 29 с.
Метида обращается вокруг Юпитера быстрее, чем он - вокруг своей оси. Это одна из наименее изученных лун Юпитера. Необычная орбита защищает ее от любопытных человеческих глаз.
Размеры
— 20 × 16 × 14 км.
Расстояние до Сатурна
128 690 км.
Период обращения
7 ч. 9 м. 30 с.
Адрастея движется непосредственно в системе колец Юпитера и, предположительно, является для кольца источником материала. Орбита Адрастеи почти совпадает с орбитой Метиды.
Размеры
— 250 × 146 × 128 км.
Расстояние до Сатурна
181 366 км.
Период обращения
11 ч. 57 м. 23 с.
Амальтея - один из самых красных объектов Солнечной системы. Вопреки ледяному составу, поверхность Амальтеи красного цвета.
Размеры
— 116 × 98 × 84 км.
Расстояние до Сатурна
221 889 км.
Период обращения
16 ч. 11 м. 17 с.
Фива - самый дальний из внутренних спутников Юпитера. Она ориентирована в пространстве так, что вытянутый конец оси всегда направлен к Юпитеру.
Диаметр
— 3642 км.
Расстояние до Сатурна
421 700 км.
Период обращения
1,77 дня
Этот спутник является самым геологически активным телом Солнечной системы, на нём находится более 400 действующих вулканов.
Диаметр
— 3122 км.
Расстояние до Сатурна
671 034 км.
Период обращения
3,55 дня
В наше время Европа рассматривается в качестве одного из основных мест в Солнечной системе, где возможна внеземная жизнь.
Диаметр
— 5260 км.
Расстояние до Сатурна
1 070 412 км.
Период обращения
7,15 дня
Ганимед является самым крупным и самым массивным спутником в Солнечной системе. Ганимед - единственный спутник в Солнечной системе, обладающий собственной магнитосферой.
Диаметр
— 4820 км.
Расстояние до Сатурна
1 882 709 км.
Период обращения
16,69 дня
Сильно изрытый кратерами поверхностный слой Каллисто покоится на холодной и жёсткой ледяной литосфере, толщина которой по разным оценкам составляет от 80 до 150 км.
Диаметр
— 8 км.
Расстояние до Сатурна
7 393 216 км.
Период обращения
129,87 дня
В отличие от большинства спутников Юпитера, которые в соответствии со своими орбитальными свойствами образуют группы, Фемисто обращается в одиночестве.
Леда
Диаметр
— 10 км.
Расстояние до Сатурна
11 187 781 км.
Период обращения
241,75 дня
Гималия
Диаметр
— 170 км.
Расстояние до Сатурна
11 451 971 км.
Период обращения
250,37 дня
Лиситея
Диаметр
— 36 км.
Расстояние до Сатурна
11 740 560 км.
Период обращения
259,89 дня
Элара
Диаметр
— 86 км.
Расстояние до Сатурна
11 778 034 км.
Период обращения
261,14 дня
Дия
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
12 570 424 км.
Период обращения
287,93 дня
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
17 144 873 км.
Период обращения
458,62 дня
Карпо является одиночным спутником и не принадлежит ни к какой группе. Наклонение орбиты ограничивается эффектом Козаи, вызывающим периодический обмен между эксцентриситетом и наклонением орбиты.
S/2003 J 12
Диаметр
— 1 км.
Расстояние до Сатурна
17 739 539 км.
Период обращения
−482,69 дня
Эвпорие
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
19 088 434 км.
Период обращения
−538,78 дня
S/2003 J 3
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
19 621 780 км.
Период обращения
−561,52 дня
S/2003 J 18
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
19 812 577 км.
Период обращения
−569,73 дня
S/2011 J 1
Диаметр
— 1 км.
Расстояние до Сатурна
20 101 000 км.
Период обращения
−580,7 дня
S/2010 J 2
Диаметр
— 1 км.
Расстояние до Сатурна
20 307 150 км.
Период обращения
−588,82 дня
Тельксиное
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
20 453 753 км.
Период обращения
−597,61 дня
Эванте
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
20 464 854 км.
Период обращения
−598,09 дня
Гелике
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
20 540 266 км.
Период обращения
−601,40 дня
Ортозие
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
20 567 971 км.
Период обращения
−602,62 дня
Иокасте
Диаметр
— 5 км.
Расстояние до Сатурна
20 722 566 км.
Период обращения
−609,43 дня
S/2003 J 16
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
20 743 779 км.
Период обращения
−610,36 дня
Праксидике
Диаметр
— 7 км.
Расстояние до Сатурна
20 823 948 км.
Период обращения
−613,90 дня
Гарпалике
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
21 063 814 км.
Период обращения
−624,54 дня
Мнеме
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
21 129 786 км.
Период обращения
−627,48 дня
Гермиппе
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
21 182 086 км.
Период обращения
−629,81 дня
Тионе
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
21 405 570 км.
Период обращения
−639,80 дня
Ананке
Диаметр
— 28 км.
Расстояние до Сатурна
21 454 952 км.
Период обращения
−642,02 дня
Герсе
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
22 134 306 км.
Период обращения
−672,75 дня
Этне
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
22 285 161 км.
Период обращения
−679,64 дня
Кале
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
22 409 207 км.
Период обращения
−685,32 дня
Тайгете
Диаметр
— 5 км.
Расстояние до Сатурна
22 438 648 км.
Период обращения
−686,67 дня
S/2003 J 19
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
22 709 061 км.
Период обращения
−699,12 дня
Халдене
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
22 713 444 км.
Период обращения
−699,33 дня
S/2003 J 15
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
22 720 999 км.
Период обращения
−699,68 дня
S/2003 J 10
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
22 730 813 км.
Период обращения
−700,13 дня
S/2003 J 23
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
22 739 654 км.
Период обращения
−700,54 дня
Эриноме
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
22 986 266 км.
Период обращения
−711,96 дня
Аойде
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
23 044 175 км.
Период обращения
−714,66 дня
Каллихоре
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
23 111 823 км.
Период обращения
−717,81 дня
Калике
Диаметр
— 5 км.
Расстояние до Сатурна
23 180 773 км.
Период обращения
−721,02 дня
Карме
Диаметр
— 46 км.
Расстояние до Сатурна
23 197 992 км.
Период обращения
−721,82 дня
Каллирое
Диаметр
— 9 км.
Расстояние до Сатурна
23 214 986 км.
Период обращения
−722,62 дня
Эвридоме
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
23 230 858 км.
Период обращения
−723,36 дня
S/2011 J 2
Диаметр
— 1 км.
Расстояние до Сатурна
23 267 000 км.
Период обращения
−726,8 дня
Пазифее
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
23 307 318 км.
Период обращения
−726,93 дня
S/2010 J 1
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
23 314 335 км.
Период обращения
−724,34 дня
Коре
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
23 345 093 км.
Период обращения
−776,02 дня
Киллене
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
23 396 269 км.
Период обращения
−731,10 дня
Эвкеладе
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
23 483 694 км.
Период обращения
−735,20 дня
S/2003 J 4
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
23 570 790 км.
Период обращения
−739,29 дня
Пасифе
Диаметр
— 60 км.
Расстояние до Сатурна
23 609 042 км.
Период обращения
−741,09 дня
Гегемоне
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
23 702 511 км.
Период обращения
−745,50 дня
Архе
Диаметр
— 3 км.
Расстояние до Сатурна
23 717 051 км.
Период обращения
−746,19 дня
Исоное
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
23 800 647 км.
Период обращения
−750,13 дня
S/2003 J 9
Диаметр
— 1 км.
Расстояние до Сатурна
23 857 808 км.
Период обращения
−752,84 дня
S/2003 J 5
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
23 973 926 км.
Период обращения
−758,34 дня
Синопе
Диаметр
— 38 км.
Расстояние до Сатурна
24 057 865 км.
Период обращения
−762,33 дня
Спонде
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
24 252 627 км.
Период обращения
−771,60 дня
Автоное
Диаметр
— 4 км.
Расстояние до Сатурна
24 264 445 км.
Период обращения
−772,17 дня
Мегаклите
Диаметр
— 5 км.
Расстояние до Сатурна
24 687 239 км.
Период обращения
−792,44 дня
S/2003 J 2
Диаметр
— 2 км.
Расстояние до Сатурна
30 290 846 км.
Период обращения
−1077,02 дня
Галилеевы спутники (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) являются одними из самых интересных объектов для наблюдения в Солнечной системе. Обладая даже несложными инструментами и начальными навыками, Вы можете увидеть эти спутники и, так сказать, пойти по стопам самого Галилея. Спутники вращаются вблизи плоскости экватора Юпитера, а тот, в свою очередь, почти совпадает с плоскостью орбит Земли и Юпитера. Из-за этого мы наблюдаем движение галилеевых спутников сбоку. Все пять небесных тел выстраиваются для нас в цепочку. Иногда один, два, а еще реже три или четыре спутника увидеть не удается. Спутники могут находится либо прямо за планетой, либо перед ней. Сведения о всех явлениях в системе спутников Юпитера можно найти в астрономических календарях.
Как известно, – самая большая планета в Солнечной системе с самой большой массой. По этой причине спутников у Юпитера больше, чем у любой другой планеты в Солнечной системе. Юпитер иногда даже называют “Настоящая звезда” потому, что он имеет свою собственную систему космических тел центром которой он сам и является. На данный момент зарегистрировано 67 спутников на орбитах Юпитера, но это не самая точная цифра. На вопрос “Сколько спутников у Юпитера” ученые отвечаю что их не меньше 100, но не все еще открыты. Число изученных спутников составляет лишь 60. Спутники планеты Юпитер вращаются вокруг планеты как на близких расстояниях, так и на весьма больших, благодаря огромной силе тяжести планеты.
Спутники планеты Юпитер или Луны Юпитера.
Обычно спутники Юпитера или Луны Юпитера делят на три группы:
- Галилеевы
- Внутренние
- Внешние
Галлиеевы спутники, как несложно догадаться, были открыты Галилеем еще в 1610 году. К этим спутникам относятся самые известные спутники Юпитера: Ио, Европа, Каллисто, Ганимед. Эти спутники были открыты самыми первыми потому, что они находятся ближе остальных к планете и они имеют достаточные размеры для того, чтобы их можно было обнаружить в то время. Другие спутники были обнаружены немного позднее. огромен и позволяет планете удерживать на своих орбитах массу спутников.
Ио
Этот спутник известен своей вулканической активностью. Из всех галилеевых спутников он находится ближе всех к планете и, благодаря все той же силе тяжести Юпитера, на Ио постоянно происходят извержения магмы. Магма на Ио принимает различный цветовой спектр: от желтого до коричневого и иногда даже черного. Поверхность Ио твердая, в отличии от , и её покрывает своя же застывшая магма, поэтому цвет поверхности спутника, в основном, желтый.
Европа
Европа еще более интересный объект. Он имеет интересный рельеф который состоит из льда и необычных трещин в нем. Над вопросом происхождения такого рельефа ученые “ломают голову” уже довольно давно. Все трещины в огромной глыбе льда, покрывающей спутник, образуют сетку, которая располагается по всей поверхности Европы. Существует предположение, что под этим льдом, ближе к ядру спутника, находится океан в котором, возможно, существует жизнь .
Каллисто
Второй по величине спутник в системе Юпитера. Поверхность этого спутника полностью покрыта кратерами от попаданий на спутник различных космических тел. Этот факт свидетельствует о том, что Каллисто древнее остальных спутников и так же о том, что на Каллисто нет вулканической активности.
Ганимед
Самый крупный спутник в системе Юпитера. Поверхность Ганимеда, так же как и Европы, покрыта толстым слоем льда и имеет в своих недрах активное расплавленное металлическое ядро, что создает Ганимеду свое магнитное поле. Предположительно, ближе к ядру спутника, где температура позволяет существовать воде, существует океан, в котором может существовать жизнь. Если бы Ганимед не был спутником Юпитера, его можно было бы смело отнести к самостоятельной планете.
Так же существуют небольшие спутники которые вращаются очень близко к планете и называются внутренними. Здесь можно было бы рассказать еще о 56 изученных спутников Юпитера, но о них пока мало что известно. имеют свою механику вращения вокруг планеты, которая представлена на анимации ниже.
Страница 2 из 5
Ио
(Io) Средний радиус: 1 821,3 км. Период вращения: повернут к Юпитеру одной стороной. Ио - самый близкий к планете спутник Юпитера , один из четырех галилеевых спутников. Ио является четвертым по величине в Солнечной системе, его диаметр равен 3 642 километрам. На Ио действуют более 400 вулканов, что делает его наиболее геологически активным во всей Солнечной системе. Это объясняется гравитационным взаимодействием с Юпитером и другими спутниками: Европой и Ганимедом. У некоторых вулканов выбросы серы и ее диоксида достигают 500 километров в высоту. На поверхности Ио обнаружены более 100 гор, которые образовались в результате обширного сжатия силикатной коры спутника. Некоторые из них превышают гору Эверест на Земле. Спутник состоит в основном из силикатных пород, окружающих расплавленное железное или сернистое железное ядро. Большую часть его поверхности занимают обширные равнины, покрытые замороженной серой или диоксидом серы.
Первым спутник увидел Галилео Галилей 7 января 1610 с помощью сконструированного им телескопа с увеличением в 20-крат. Ио способствовал принятию модели Солнечной системы Коперника, разработке законов движения планет Кеплера и первому измерению скорости света.
В 1979 году два КА «Вояджер» передали на Землю подробные изображения поверхности Ио. КА «Галилео» в 1990-ых и в начале 2000-ых годов получил данные о внутренней структуре Ио и составе поверхности. В 2000 году КА «Кассини-Гюйгенс» и космическая станция «Новые горизонты» в 2007 году, а также наземные телескопы и космический телескоп Хаббл продолжают исследования Ио.
Европа
(Europa) Средний радиус: 1560,8 км. Период вращения: повернут к Юпитеру одной стороной.
Европа или Юпитер II - шестой и самый маленьким из галилеевых спутников Юпитера . Однако, он один из самых крупных спутников Солнечной системы. Большей частью Европа состоит из силикатных пород, а в ее центре, вероятно, находится железное ядро. У спутника есть разреженная атмосфера, состоящая в основном из кислорода. На поверхности лежит лед, что делает ее одной из самых гладких в Солнечной системе. Европа испещрена пересекающимися трещинами и полосами, кратеров практически нет. Существует гипотеза, что под поверхностью Европы находится океан из воды, который, вероятно, может служить пристанищем для внеземной микробиологической жизни. Такой вывод объясняется тем, что тепловая энергия от приливного ускорения позволяет океану оставаться жидким, а также стимулирует эндогенную геологическую активность, близкую к тектонике плит.
Хотя Европа исследовалась космическими аппаратами эпизодически, ее необычные характеристики заставили ученых сформировать долгосрочную программу исследований спутника. В настоящее время большая часть имеющихся данных о Европе получено КА «Галилео», миссия которого началась в 1989 году.
Начало новой миссии «Europa Jupiter System Mission» (EJSM) по изучению спутника Юпитера, запланировано на 2020 год. Это вызвано высокой вероятностью обнаружения на них внеземной жизни. Предполагается запустить от двух до четырех КА: «Jupiter Europa Orbiter» (NASA), «Jupiter Ganymede Orbiter» (ESA), «Jupiter Magnetospheric Orbiter» (JAXA) и «Jupiter Europa Lander» (Роскосмос). Последний планируется посадить па поверхность Европы в рамках миссии «Лаплас - Европа П».
Ганимед
(Ganimed) Средний радиус: 2 634,1 км. Период вращения: повернут к Юпитеру одной стороной.
Ганимед - третий из галилеевых спутников Юпитера, крупнейший в Солнечной системе. По размерам он превосходит Меркурий , а его масса в 2 раза превышает массу земной Луны. Он всегда повернут к планете одной и той же стороной, поскольку совершает один оборот вокруг оси за время прохождения по орбите вокруг Юпитера.
Спутник состоит приблизительно из равного количества силикатных пород и водяного льда. Он имеет жидкое ядро богатое железом. Предполагается, что на Ганимеде под поверхностью, толщиной примерно в 200 километров, между слоями льда существует океан. Сама же поверхность Ганимеда имеет два типа ландшафтов. Темные области с ударными кратерами и светлые области, которые содержат многочисленные углубления и гребни.
Ганимед - единственный спутник в Солнечной системе, обладающий собственным магнитным полем. У него также имеется тонкая кислородная атмосфера, в которую входят атомарный кислород, кислород и, возможно, озон.
Ганимед открыл Галилео Галилей, который первым увидел его 7 января 1610 года. Изучение Ганимеда началось с исследования системы Юпитера космическим аппаратом «Пионер-10». Позднее по программе «Вояджер» были произведены более точные и подробные исследования Ганимеда, в результате которых удалось оценить его размеры. Подземный океан и магнитное поле были обнаружены космическим аппаратом «Галилео». Новая миссия по исследованию спутников Юпитера «Europa Jupiter System Mission» (EJSM), утвержденная в 2009 году, возьмет старт в 2020 году. В ней примут участие США, ЕС, Япония и Россия.
Каллисто
(Callisto)Средний радиус: 2410,3 км. Период вращения: повернут к Юпитеру одной стороной.
Каллисто - четвертый по дальности от Юпитера спутник, открытый в 1610 году Галилео Галилеем. Он является третьим по размерам в Солнечной системе, а в системе спутников Юпитера - вторым после Ганимеда. Диаметр Каллисто немного меньше Меркурия - приблизительно 99 %, а его масса составляеттреть от массы планеты. Спутник не находится в орбитальном резонансе, которому подвержены три остальные галилеевы луны: Ио, Европа и Ганимед, и, следовательно, не испытывает на себе эффектов приливного разогрева. Период вращения Каллисто синхронен с орбитальным периодом, поэтому спутник всегда повернут к Юпитеру одной стороной.
Каллисто состоит из примерно равного количества горных пород и льдов, со средней плотностью около 1,83 г/см3. Спектроскопические исследования показали, что на поверхности Каллисто присутствует водяной лед, углекислый газ, силикаты и органика. Существует предположение, что у спутника есть силикатное ядро и, возможно, океан из жидкой воды на глубине свыше 100 км.
Поверхность Каллисто испещрена кратерами. На ней видны многокольцевые геоструктуры, ударные кратеры, цепочки из кратеров (катены) и связанные с ними откосы, отложения и гребни. Также на поверхности заметны небольшие и яркие пятна инея на вершине возвышенностей, окруженные более низким гладким слоем из темного вещества. На Каллисто обнаружена тонкая атмосферы, состоящая из углекислого газа и, возможно, молекулярного кислорода.
Начало изучения Каллисто положили космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11», а затем продолжили «Галилео» и «Кассини».
Леда
(Leda) Диаметр: 20 км. Период обращения вокруг Юпитера: 240,92 дня.
Леда - нерегулярный спутник Юпитера, известный также как Юпитер XIII. Нерегулярными называют спутники планет, характеристики движения которых могут значительно отличаться от общих правил движения большинства спутников. Например, спутник имеет орбиту с большим эксцентриситетом или движется по орбите в обратном направлении и так далее.
Леда, также как и Лиситея, принадлежит к группе Гималии. Поэтому она обладает схожими характеристиками. Ее средний диаметр лишь составляет 20 км, что делает ее самым маленьким объектом группы. Плотность вещества оценивается в 2,6 г/см3. Предполагается что спутник состоит преимущественно из силикатных пород. Он имеет очень темную поверхность с ал ьбедо 0,04. Звездная величина при наблюдении с Земли равна 19,5"".
Леда совершает один полный оборот вокруг Юпитера за 240 дней и 12 часов. Расстояние до Юпитера составляет в среднем 11,165 млн. км. Орбита спутника имеет не очень большой эксцентриситет 0,15.
Леда была открыта известным американским астрономом Чарльзом Ковалем, который заметил изображение спутника на фотографических пластинках 14 сентября 1974 года. Сами пластинки были экспонированы в Паломарской обсерватории за три дня до этого. Поэтому официальной датой откры гия нового космического объекта считается 11 сентября 1974 года, Спутник был назван и честь Леды, возлюбленной Зепса из греческой мифологии. Коваль предложил название, которое Международный астрономический союз официально утвердил в 1975 году.
Юпитер является пятой планетой по удаленности от Солнца и самой крупной в Солнечной системе. Так же, как и Уран, Нептун и Сатурн, Юпитер относится к газовым гигантам. Про него человечество знало уже давно. Довольно часто встречаются упоминания о Юпитере в религиозных верованиях и мифологии. В современности планета получила свое имя в честь древнеримского бога.
По масштабам на Юпитере атмосферные явления намного превосходят земные. Самым примечательным образованием на планете считается Большое красное пятно, которое является гигантским штормом, известным нам еще с 17 века.
Примерное число спутников – 67, из которых самыми крупными являются: Европа, Ио, Каллисто и Ганимед. Первым их открыл Г. Галилей в 1610 году.
Все исследования планеты проводятся при помощи орбитальных и наземных телескопов. Начиная с 70-х годов к Юпитеру отправили 8 аппаратов НАСА. Во время великих противостояний планета была видна невооруженным глазом. Юпитер относится к самым ярким объектам неба после Венеры и Луны. А спутники и сам диск считаются самыми популярными для наблюдателей.
Наблюдения за Юпитером
Оптический диапазон
Если рассматривать объект в инфракрасной области спектра, можно обратить внимание на молекулы Не и Н2, точно так же становятся заметными линии остальных элементов. Количество Н говорит о происхождении планеты, а про внутреннюю эволюцию можно узнать благодаря качественному и количественному составу других элементов. Но молекулы гелия и водорода не обладают дипольным моментом, а это означает, что их абсорбционные линии не заметны до момента поглощения ударной ионизацией. Также данные линии появляются в верхних слоях атмосферы, откуда они не способны нести данные про более глубокие слои. Исходя из этого, самую достоверную информацию о количестве водорода и гелия на Юпитере можно получить, используя аппарат «Галилео».
Касательно остальных элементов, их анализ и интерпретация сильно затруднительны. Полной достоверности о происходящих процессах в атмосфере планеты сказать никак нельзя. Также под большим вопросом химический состав. Но, по мнению большинства астрономов, все процессы, которые могут влиять на элементы, локальны и ограничены. Из этого выходит, что они не несут особых изменений в распределение веществ.
Юпитер излучает энергии на 60% больше, чем потребляет от Солнца. Данные процессы влияют на размеры планеты. В год Юпитер уменьшается на 2 см. П. Боденхеймер в 1974 году выдвинул мнение, что в момент формирования планета была в 2 раза больше, нежели сейчас, а температура была значительно выше.
Гамма-диапазон
Изучение планеты в гамма-диапазоне касается полярного сияния и изучения диска. Космическая лаборатория Эйнштейна зарегистрировала это в 1979 году. С Земли области полярного сияния в ультрафиолете и рентгене совпадают, но к Юпитеру это не относится. Более ранние наблюдения установили пульсацию излучения с периодичностью в 40 минут, но поздние наблюдения эту зависимость проявили намного хуже.
Астрономы надеялись, что при помощи рентгеновского спектра авроральное сияние на Юпитере будет похоже на сияние комет, но наблюдения с Chandra опровергли эту надежду.
По данным космической обсерватории XMM-Newton, выходит, что излучение диска в спектре гамма – это солнечное рентгеновское отражение излучения. По сравнению с полярным сиянием нет никакой периодичности интенсивности излучения.
Радионаблюдения
Юпитер относится к самым мощным радиоисточникам Солнечной системы в метровом-дециметровом диапазонах. Радиоизлучение обладает спорадическим характером. Подобные всплески происходят в диапазоне от 5 до 43 МГц, со средней шириной – 1 МГц. Продолжительность всплеска сильно мала – 0,1-1 сек. Излучение поляризовано, а по кругу может достигать 100%.
Радиоизлучение планеты в короткосантиметровом-миллиметровом диапазонах обладает чисто тепловым характером, хоть в отличие от равновесной температуры яркостная значительно выше. Эта особенность говорит о потоке тепла из недр Юпитера.
Вычисления гравитационного потенциала
Анализ траекторий космических аппаратов и наблюдения движений естественных спутников показывают гравитационное поле Юпитера. Обладает сильными отличиями в сравнении со сферически симметричным. Как правило, гравитационный потенциал представлен в разложенном виде по полиномам Лежандра.
Аппараты «Пионер-10», «Пионер-11», «Галилео», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини» использовали для вычисления гравитационного потенциала насколько измерений: 1) передавали изображения, чтобы определить их местоположение; 2) эффект Доплера; 3) радиоинтерферометрия. Некоторым из них при измерениях приходилось учитывать гравитационное присутствие Большого красного пятна.
Помимо этого, обрабатывая данные, приходится постулировать теорию движения спутников Галилея, обращающихся вокруг центра планеты. Огромной проблемой для точных вычислений считается учет ускорения, у которого негравитационный характер.
Юпитер в Солнечной системе
Экваториальный радиус данного газового гиганта составляет 71,4 тыс. км, тем самым в 11,2 раза превышая Земной. Юпитер – это единственная в своем роде планета, у которой центр масс с Солнцем расположен вне Солнца.
Масса Юпитера превышает суммарный вес всех планет в 2,47 раза, Земли – в 317,8 раз. Но меньше от массы Солнца в 1000 раз. По плотности сильно схожа со Светилом и в 4,16 раз меньше, чем у нашей планеты. Зато сила тяжести превышает земную в 2,4 раза.
Планета Юпитер как «неудавшаяся звезда»
Некоторые исследования теоретических моделей показали, что если бы масса Юпитера была немного большей, чем она есть в действительности, то планета начала бы сжиматься. Хоть небольшие изменения особо не повлияли бы на радиус планеты, при условии если б реальная масса увеличилась в четыре раза, планетарная плотность выросла настолько, что начался б процесс уменьшения размеров из-за действия сильной гравитации.
Исходя из данного исследования, Юпитер обладает максимальным диаметром как для планеты с аналогичной историей и строением. Дальнейшее увеличение массы привело к продолжительности сжатия до тех пор, пока Юпитер в процессе формирования звезды не превратился бы в коричневого карлика с массой, превосходящей его нынешнюю массу в 50 раз. Астрономы считают, что Юпитер – это «неудавшаяся звезда», хоть до сих пор не ясно, существует ли схожесть между процессом формирования планеты Юпитер и теми планетами, которые формируют двойные звездные системы. По ранним данным выходит, что Юпитер должен был быть в 75 раз массивнее, чтобы стать звездой, но самый маленький известный красный карлик больший в диаметре всего на 30%.
Вращение и орбита Юпитера
Юпитер с Земли имеет видимую величину в 2,94m, что делает планету третьим объектом по яркости, которые видны невооруженным взглядом после Венеры и Луны. Максимально отдалившись от нас, видимый размер планеты равен 1,61m. Минимальное расстояние от Земли к Юпитеру равно 588 миллионов километров, а максимальное - 967 миллионов километров.
Противостояние между планетами происходит каждые 13 месяцев. Нужно отметить, что раз в 12 лет проходит великое противостояние Юпитера, в данный момент планета находится возле перигелия собственной орбиты, при этом угловой размер объекта с Земли равен 50 угловым секундам.
Юпитер удален от Солнца на 778,5 миллионов километров, при этом полный оборот вокруг Солнца планета делает за 11,8 земных года. Наибольшее возмущение на движение Юпитера по собственной орбите делает Сатурн. Существует два вида возмещения:
Вековое – оно действует на протяжении 70 тысяч лет. При этом меняется эксцентриситет орбиты планеты.
Резонансное - проявляется за счет соотношения близости 2:5.
Особенностью планеты можно назвать то, что она имеет большую близость между плоскостью орбиты и плоскостью планеты. На планете Юпитер не бывает смены сезонов года, за счет того, что ось вращения планеты наклонена 3,13°, для сравнения можно добавить, что наклон оси Земли равен 23,45°.
Вращение планеты вокруг своей оси является самым быстрым среди всех планет, которые входят в Солнечную систему. Таким образом, в районе экватора Юпитер делает оборот вокруг оси за 9 часов 50 минут и 30 секунд, а средние широты этот оборот делают на 5 минут и 10 дольше. В силу такого вращения радиус планеты на экваторе на 6,5% больше чем в средних широтах.
Теории о существовании жизни на Юпитере
Огромное количество исследований за все время говорит о том, что условия Юпитера не способствуют зарождению жизни. Прежде всего, это объясняется низким содержанием воды в составе атмосферы планеты и отсутствием твердой основы планеты. Нужно отметить, что в 70-х годах прошлого века была выдвинута теория о том, что в верхних слоях атмосферы Юпитера возможно существование живых организмов, которые живут на основе аммиака. В поддержку данной гипотезы можно сказать, что атмосфера планеты даже на небольших глубинах имеет высокую температуру и большую плотность, а это способствует химическим эволюционным процессам. Данная теория была высказана Карлом Саганом, после чего совместно с Э.Э. Солпитером ученые проделали ряд вычислений, которые позволили вывести три предполагаемых формы жизни на планете:
- Флотеры – должны были выступать как огромные организмы, размером как большой город на Земле. Они подобны к воздушному шару, поскольку занимаются откачкой с атмосферы гелия и оставляя водород. Живут в верхних слоях атмосферы и вырабатывают молекулы для питания самостоятельно.
- Синкеры – микроорганизмы, которые способны очень быстро размножаться, что и позволяет выжить виду.
- Ханнтеры – хищники, которые питаются флотерами.
Но это только гипотезы, которые не подтверждены научными фактами.
Строение планеты
Современные технологии еще не позволяют ученым точно определить химический состав планеты, но все же верхние слои атмосферы Юпитера изучены с высокой точностью. Изучение атмосферы стало возможным только за счет спуска космического аппарата под названием «Галилео», он вошел в атмосферу планеты в декабре 1995 года. Это позволило точно говорить, что атмосфера состоит из гелия и водорода, кроме этих элементов, был обнаружен метан, аммиак, вода, фосфин и сероводород. Предполагается, что более глубокий шар атмосферы, а именно тропосфера, состоит из серы, углерода, азота и кислорода.
Также присутствуют инертные газы, такие как ксенон, аргон и криптон, причем их концентрация больше чем на Солнце. Возможность существования воды, диоксида и моноксидуглеродов возможна в верхних слоях атмосферы планеты за счет столкновения с кометами, как пример приводят комету Шумейкеров-Леви 9.
Красноватый цвет планеты объясняется присутствием соединений красного фосфора, углерода и серы или даже за счет органики, которая зародилась при воздействии электрических разрядов. Нужно отметить, что цвет атмосферы неоднороден, это говорит о том, что разные участки состоят из разных химических компонентов.
Структура Юпитера
Принято считать, что внутренняя структура планеты под облаками состоит со слоя гелия и водорода толщиной в 21 тысячу километров. Здесь вещество имеет плавный переход в своей структуре от газообразного состояния до жидкого, после чего идет слой с металлическим водородом мощностью в 50 тысяч километров. Средняя часть планеты занята твердым ядром с радиусом в 10 тысяч километров.
Наиболее признанная модель строения Юпитера:
- Атмосфера:
- Внешний водородный слой.
Нижняя часть состоит из смеси гелия, водорода, аммония и воды. Этот слой подразделяют еще на три:
- Верхний – аммиак в твердой форме, который имеет температуру в −145 °C с давлением в 1 атм.
- Посередине находится гидросульфат аммония в кристаллизованном состоянии.
- Нижнюю позицию занимает вода в твердом состоянии и возможно даже в жидком. Температура составляет порядка 130 °C, а давление 1 атм.
Средний слой представлен гелием (10%) и водородом (90%).
- Слой, состоящий из водорода в металлическом состоянии. Температуры могут меняться от 6,3 тысяч до 21 тысячи кельвинов. При этом давление так же изменчиво – от 200 и до 4 тысяч Гпа.
- Каменное ядро.
Создание данной модели стало возможным за счет анализа наблюдений и проведенных исследований с учетом законов экстраполяции и термодинамики. Нужно отметить, что данная структура строения не имеет четких границ и переходов между соседними слоями, а это в свою очередь говорит о том, что каждый слой полностью локализован, и исследовать их можно отдельно.
Атмосфера Юпитера
Температурные показатели роста по всей планете не монотонны. В атмосфере Юпитера, так же как и в атмосфере Земли, можно выделить несколько слоев. Верхние слои атмосферы обладают самыми высокими показателями температуры, а двигаясь к поверхности планеты, данные показатели значительно снижаются, но в свою очередь растет давление.
Термосфера планеты теряет большую часть тепла самой планеты, также здесь формируется так называемое полярное сияние. Верхней границей термосферы принято считать отметку давления в 1 нбар. При изучении были получены данные по температуре в этом слое, она достигает показателя в 1000 К. Ученым еще не удалось объяснить, почему здесь такая высокая температура.
Данные с аппарата «Галилео» показали, что температура верхних облаков составляет −107 °C при давлении в 1 атмосферу, а при спуске на глубину в 146 километров температура возрастает до показателя в +153 °C и давление в 22 атмосферы.
Будущее Юпитера и его спутников
Всем известно, что в итоге Солнце, как и другая звезда, исчерпает весь запас термоядерного топлива, при этом его светимость будет увеличиваться на 11% каждый миллиард лет. За счет этого привычная обитаемая зона значительно сместится за пределы орбиты нашей планеты вплоть до достижения поверхности Юпитера. Это позволит на спутниках Юпитера растопить всю воду, что позволит положить начало зарождения живых организмов на планете. Известно, что через 7,5 млрд лет Солнце как звезда превратится в красного гиганта, за счет этого Юпитер обретет новый статус и станет горячим Юпитером. При этом температура поверхности планеты будет составлять порядка 1000 К, а это приведет к свечению планеты. В этом случае спутники будут выглядеть как безжизненные пустыни.
Спутники Юпитера
Современные данные говорят, что Юпитер имеет 67 естественных спутников. Со слов ученых можно сделать вывод, что таких объектов вокруг Юпитера может быть больше сотни. Спутники планеты названы в основном в честь мифических персонажей, которые в какой-то мере связаны с Зевсом. Все спутники подразделены на две группы: внешние и внутренние. К внутренним относятся только 8 спутников, среди которых и галилеевы.
Первые спутники Юпитера были открыты еще в 1610 году известным ученым Галилео Галилеем, это Европа, Ганимед, Ио и Каллисто. Данное открытие стало подтверждением правоты Коперника и его гелиоцентрической системе.
Вторая половина XX века ознаменовалась активным изучением космических объектов, среди которых особого внимания заслуживает Юпитер. Эту планету исследовали с помощью мощных наземных телескопов и радиотелескопов, но самые большие достижения в этой отрасли были получены за счет применения телескопа «Хаббла» и запуска большого количества зондов к Юпитеру. Исследования активно продолжаются и на данный момент, поскольку Юпитер хранит еще много тайн и загадок.
Восход Европы, снятый космическим аппаратом Кассини.
К настоящему времени в Солнечной системе открыто около 180 спутников планет. Развитие астрономии, а также использование для исследования космического пространства межпланетных летательных аппаратов, позволяет фиксировать в нем небесные тела все меньшего размера, поэтому указанная цифра постоянно увеличивается. Более половины обнаруженных сателлитов приходится на спутники Юпитера – самой крупной планеты, вращающейся вокруг Солнца.
На сегодняшний день их количество оценивается цифрой 79, но она достаточно условна и ученые говорят, что фактически их не меньше ста. 50 спутников уже имеют собственные имена – по традиции их называют женскими именами в честь возлюбленных и многочисленных дочерей Юпитера (Зевса). Божества в древние времена особой нравственностью и разборчивостью не отличались, поэтому среди сателлитов Юпитера оказался и Ганимед – прекрасный юноша, понравившийся всемогущему громовержцу и потому похищенный им. Остальные 29 небесных тел, открытые относительно недавно, собственных имен пока не имеют.
Роль спутников Юпитера в развитии астрономии
На снимке слева направо Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Эти спутники входят в число крупнейших в Солнечной системы и могут наблюдаться в небольшой телескоп.
Юпитер стал первой планетой Солнечной системы, у которой были обнаружены сателлиты, если не считать Луну – спутник Земли. Сделал это Галилео Галилей, который в 1610 году с помощью телескопа обнаружил рядом с гигантом маленькие звездочки, которые вели себя необычно по сравнению с другими небесными объектами. Понаблюдав за их перемещениями в течение нескольких дней, он понял, что они вращаются вокруг Юпитера, а значит, являются не самостоятельными планетами, а его спутниками. Так были открыты Ганимед, Европа, Ио и Каллисто.
Измерение скорости света
В XVII веке ученые не имели точного представления о конечности скорости света, поэтому важно было экспериментально узнать, как он распространяется – мгновенно или все-таки нет. Спутники Юпитера смогли помочь решить эту задачу. Если бы световые волны от любых источников распространялись мгновенно, то расположение небесных тел на небе, зафиксированное наблюдателем, полностью бы соответствовало фактическому. Если же это излучение имеет конечную скорость, то реальная картина будет искажена за счет разной удаленности рассматриваемых объектов.
В 1675 году датчанин Оле Ремер, провел расчеты местоположения сателлитов Юпитера для двух случаев: первый – Земля и газовый гигант находятся по одну сторону от Солнца, второй – по разные. Выявив расхождения расчетов и наблюдений, он пришел к правильному выводу, что скорость света имеет конечное значение, но точно вычислить ее не смог по причине отсутствия в тот период времени точных данных по удаленности орбит Земли и Юпитера от Солнца.
Несостоявшаяся звезда
Юпитер, обработанный снимок зонда Вояджер-1
Газовый гигант образовал внутри Солнечной системы свою собственную мини-структуру с многочисленными спутниками самых разных размеров, обращающихся вокруг него. Этот факт, химический состав его атмосферы (водород и гелий), а также поистине внушительные размеры позволяют называть Юпитер несостоявшейся звездой. Однако его массы недостаточно для возникновения термоядерной реакции, а значит, стать ей он так никогда и не сможет. Но будь Юпитер тяжелее на порядок, то в Солнечной системе было бы не одно светило, а целых два, – исследователям Вселенной известны коричневые карлики, имеющие массу примерно в 12-80 раз больше, чем у крупнейшей планеты Солнечной системы, которые относятся к самой легкой «весовой категории» звезд.
Энергия Юпитера
Изучение самой большой планеты Солнечной системы показало, что она излучает энергии примерно в 2,5 раза больше, чем получает извне, что говорит о наличии неких внутренних источников этого явления. Причем излучение Юпитера находится в очень широком диапазоне волн, включая видимый спектр.
Общепризнанное объяснение этого факта пока не найдено. Предполагается, что источниками энергии могут служить процессы фазового перехода металлического водорода в молекулярную фазу. Также большинство исследователей сходятся во мнении, что ядро планеты разогрето за счет внутреннего сжатия и имеет температуру, по разным источникам, от 20 000°С до 30 000°С.
Классификация спутников Юпитера
Если планета имеет много спутников, то в целях удобства их принято делить на три основные группы: главные, внутренние и внешние. Под главными спутниками понимаются наиболее крупные сателлиты, которых у Юпитера четыре: Ганимед, Европа, Ио и Каллисто. Их также часто называют «галилеевы», в честь открывшего их итальянского ученого-астронома. Области пространства вокруг центральной планеты подразделяются по отношению к орбитам главных спутников на внутреннюю и внешнюю области. В зависимости от того, в какой из этих частей пространства находится любой другой сателлит, он имеет название: «внутренний» или «внешний».
Внутренние спутники значительно меньше галилеевых и вращаются по орбитам в 1,8-3,1 радиуса Юпитера, то есть очень близко к его условной поверхности.
Главные сателлиты располагаются несколько дальше, занимая кольцо шириной 20 радиусов планеты, при этом самый близкий из них – Ио – находится в шести радиусах от центра вращения. Внутренние и главные небесные тела, составляющие свиту Юпитера, вращаются в экваториальной плоскости.
Внешние спутники размещаются на расстоянии 2-50 млн. км от центра планеты. Их габариты в основной массе оцениваются в несколько километров, но есть несколько относительно крупных (самый большой – 170 км). Эти небесные тела обычно имеют неправильную форму, эллиптические орбиты и различные наклоны к плоскости экватора.
Часть из них вращается в сторону противоположную вращению планеты и остальных спутников. Расчетным путем можно определить область гравитационного притяжения любого тела (так называемую сферу Хилла), которая для Юпитера составляет около 50 млн. км. Это и есть возможная граница для поиска спутников.
Внутренних сателлитов у Юпитера четыре и все они расположены внутри орбиты Ио – самого близкого к планете галилеева спутника.
Называются они Адрастея, Амальтея, Метида и Фива. Самый крупный из них – Амальтея – имеет неправильную форму, сильно изрыт кратерами и по своим размерам (270х165х150 км) занимает пятое место в системе Юпитера. Фива примерно в два раза меньше (116x98x84 км) и по форме напоминает эллипсоид. Остальные два спутника – Адрастея и Метида – имеют габариты 25x20x15 км и 60x40x34 км соответственно.
Все четыре малых планеты относятся к категории регулярных, т. е. вращаются в том же направлении, что и главные спутники, а их орбиты расположены в экваториальной плоскости и близки к круговой.
Двигаясь почти на одном расстоянии от Юпитера, Метида и Адрастея опережают его вращение вокруг собственной оси, что приводит к возникновению приливных сил, неумолимо приближающих их к поверхности планеты. Поэтому очень высока вероятность, что в итоге они упадут на нее.
Амальтея
Амальтея
Наибольший интерес из указанных спутников вызывает Амальтея, открытая в 1892 году Эдуардом Барнардом. Темно-красный цвет ее поверхности не имеет аналогов в Солнечной системе. Последние исследования позволили предположить, что состоит она в основном изо льда с включениями минералов и серосодержащих веществ.
Такие выводы позволяет сделать низкая плотность небесного тела (900 кг/м3;) и данные анализа его излучения. Но такая гипотеза не объясняет цвет спутника. Если же ее принять за основу, то можно говорить о внеюпитерианском происхождении этого тела, так как поблизости от поверхности Юпитера ледяной сателлит образоваться не мог.
Внешние спутники
Внешние спутники, а в настоящее время их насчитывается 59, отличаются существенно большим разбросом параметров и характеристик, чем у главных и внутренних. Все они обращаются по эллиптическим орбитам, имеющим большой угол наклона к плоскости экватора. Все внешние спутники, которые удалось наблюдать пролетающим мимо космическим аппаратам, визуально напоминают бесформенные глыбы с изъеденной странствиями поверхностью.
Классифицировать их можно по значениям большой полуоси и углу наклона вращения к плоскости экватора Юпитера, а также его направлению. Часть сателлитов движется по очень близким орбитам и, видимо, является кусками более крупного небесного тела, разрушившегося в результате столкновения с другим космическим объектом. Ближе к планете находятся спутники, вращающиеся в том же направлении, что и главные.
Нерегулярные спутники
Далее расположены спутники с обратным движением. Их подразделяют на группы: Ананке, Карме, Гималии и Пасифе. В каждом из указанных семейств выделяется одно крупное (размер – более 14 км) и ряд мелких (менее 4 км) тел.
Схожесть траекторий движения, скорей всего, говорит об общем происхождении спутников одной группы, что дополнительно подтверждается анализом их скоростей, которые между собой отличаются несущественно. Ряд спутников пока не классифицирован и ждет своих исследователей.
Изучение небесных тел, обращающихся на далеких внешних орбитах Юпитера, интересно тем, что они претерпели мало изменений с момента образования и поэтому несут в себе информацию о природе Солнечной системы.
Вероятнее всего, часть из них свободно летела в космическом пространстве из других областей галактики и была захвачена гравитационным полем гигантской планеты. Поэтому анализ их химического состава позволит узнать больше не только о Юпитере и его спутниках, но и о строении Вселенной в целом.
Главные (галилеевы) спутники
Полумесяцы планет и крупнейших спутников Солнечной системы
Главные спутники Юпитера образовались одновременно с ним и имеют орбиты, близкие к круговым. Вращаются они в плоскости экватора на расстоянии от 420 тыс. км до почти 2 млн. км от центра ядра планеты. В системе газового гиганта таких спутников четыре. Их имена в порядке удаления от планеты – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Плотность строения указанных сателлитов зависит от удаленности от планеты. Чем ближе спутник находится к Юпитеру, тем больший удельный вес имеет материал, из которого он состоит. Так у Ио плотность равна 3530 кг/м3, а у Каллисто – 1830 кг/м3. Все эти небесные тела, как и Луна по отношению к Земле, всегда обращены к своей планете одной стороной.
Все спутники Юпитера минимум в полтора больше Луны, а Ганимед – самый крупный сателлит Солнечной системы превышает размеры ее наименьшей планеты – Меркурия на 8% (по диаметру). Правда из-за низкой плотности (1936 кг/м3;) он уступает этой планете в массе более чем в два раза. Ученые считают, что раньше главных спутников было больше, и все они образовались из одного газопылевого облака. Впоследствии часть из них под действием гравитационных сил упала на поверхность Юпитера, и осталось всего четыре, наблюдаемые ныне.
Некоторые особенности галилеевых спутников
Пристальное и длительное изучение астрономами многих стран, а также несколько межпланетных космических миссий, передавших свои наблюдения на Землю, позволили получить очень много интересных данных о главных спутниках Юпитера.
Ио
Ио – самое вулканически активное небесное тело Солнечной системы. Близость массивного Юпитера приводит к разлому поверхности сателлита и активизации выбросов серы, придающей ему оранжево-желтую окраску. Скорей всего, его поверхность состоит из смеси льда и горных пород.
Европа
Европа полностью покрыта коркой водяного льда, под которой может скрываться жидкий океан, объем которого превышает запасы воды на Земле более чем в два раза. Причем на фотографических изображениях поверхность спутника имеет сетчатую структуру, что позволяет говорить о наличии разломов, трещин и проталин. Предполагается, что вода имеется также на Ганимеде и Каллисто. На Европе может быть в два раза больше воды, чем на Земле. Опять же, гравитация планеты, как считается, разогревает недра и согревает ее.
Ганимед — самый крупный спутник, больше чем планета Меркурий. Он единственный в Солнечной системе, у которого имеется собственное магнитное поле.
Каллисто — четвертый спутник, имеет одну из самых густо кратерированых поверхностей. В отличие от других, поверхность Каллисто, очень древняя, с ударными кратерами, ее возраст-миллиарды лет.