Если вы посмотрите на северо-западную часть неба после захода Солнца (юго-западную в северном полушарии), то вы обнаружите одну яркую точку света, которая легко выделяется по отношению ко всему, что находится вокруг нее. Это и есть планета , сияющая интенсивным и ровным светом.
Сегодня люди могут изучить этот газовый гигант как никогда. После путешествия длинной в пять лет и десятилетий проведенных в планировании, космический аппарат NASA под названием Juno наконец-то достиг орбиты Юпитера.
Таким образом, человечество становится свидетелем вступления в новый этап исследования самого большого из газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Но что мы знаем о Юпитере и с какой базой должны вступить в эту новую научную веху?
Размер имеет значение
Юпитер - это не только один из самых ярких объектов в ночном небе, но и самая большая планета в Солнечной системе. Именно благодаря размерам Юпитер и является столь ярким. Более того, масса газового гиганта превышает более чем в два раза массу всех других планет, лун, комет и астероидов в нашей системе вместе взятых.
Огромный размер Юпитера позволяет предположить, что он мог быть самой первой планетой, сформировавшейся на орбите Солнца. Считается, что планеты возникли из обломков, оставшихся после того, как межзвездное облако газа и пыли объединялось во время формирования Солнца. В начале своей жизни наша, тогда еще молодая звезда, породила ветер, который сдул большую часть оставшегося межзвездного облака, однако Юпитер был в состоянии частично удержать его.
Более того, в Юпитере заключен рецепт того, из чего сделана сама Солнечная система - его компоненты соответствуют содержанию других планет и малых тел, а процессы, которые происходят на планете являются основополагающими примерами синтеза материалов для формирования столь удивительных и разнообразных миров, как планеты Солнечной системы.
Царь планет
Учитывая отличную видимость, Юпитер, наряду с , и , люди наблюдали в ночном небе еще с древнейших времен. Независимо от культуры и вероисповедания, человечество считало эти объекты уникальными. Уже тогда наблюдатели отмечали, что они не остаются неподвижными в пределах узоров созвездий, подобно звездам, а движутся по определенным законам и правилам. Поэтому древнегреческие астрономы причисляли эти планеты к так называемым «блуждающим звездам», а позже от этого названия появился сам термин «планета».
Примечательно то, насколько точно древние цивилизации обозначили Юпитер. Не зная тогда еще, что он является самой крупной и самой массивной из планет, они назвали эту планету в честь римского царя богов, который также являлся богом неба. В древнегреческой мифологии аналогом Юпитера является Зевс - верховное божество Древней Греции.
Однако Юпитер — не самая яркая из планет, этот рекорд принадлежит Венере. Существуют сильные отличия в траекториях движения Юпитера и Венеры по небу и ученые уже объяснили чем это обусловлено. Оказывается, Венера, будучи внутренней планетой, расположена близко к Солнцу и появляется как вечерняя звезда после захода Солнца или утренняя звезда до восхода Солнца, тогда как Юпитер, являясь внешней планетой, способен странствовать по всему небосклону. Именно такое движение, наряду с высокой яркостью планеты, помогло древним астрономам отметить Юпитер как Царя планет.
В 1610 году, начиная с конца января и до начала марта, астроном Галилео Галилей наблюдал за Юпитером с помощью своего нового телескопа. Он легко идентифицировал и отследил первые три, а затем и четыре яркие точки света на его орбите. Они образовывали прямую линию по обе стороны от Юпитера, но их позиции постоянно и неуклонно менялись по отношению к планете.
В своем труде, который называется Sidereus Nuncius («Толкование Звезд», лат. 1610 г.) Галилей уверенно и совершенно правильно объяснил движение объектов, находящихся на орбите вокруг Юпитера. Позже именно его выводы стали доказательством того, что все объекты на небе вращаются не по орбите , что и привело к конфликту астронома с католической церковью.
Итак, Галилею удалось обнаружить четыре основных спутника Юпитера: Ио, Европу, Ганимеда и Каллисто, – спутники, которые сегодня ученые называют галилеевыми лунами Юпитера. Спустя десятилетия астрономы смогли выявить и остальные спутники, общее количество которых на данный момент составляет 67, что является самым большим количеством спутников на орбите планеты Солнечной системы.
Большое красное пятно
У Сатурна есть кольца, у Земли голубые океаны, а у Юпитера — поразительные яркие и закрученные в полосы облака, формирующиеся под влиянием очень быстрого вращения газового гиганта вокруг своей оси (каждые 10 часов). Наблюдаемые на его поверхности образования в виде пятен представляют собой формирования динамических погодных условий в облаках Юпитера.
Для ученых остается вопросом, насколько глубоко к поверхности планеты проходят эти облака. Считается, что так называемое Большое красное пятно - огромная буря на Юпитере, обнаруженная на его поверхности еще в 1664 году, постоянно сокращается и уменьшается в размерах. Но даже сейчас эта массивная штормовая система превосходит размеры Земли примерно в два раза.
Последние наблюдения космического телескопа «Хаббл» указывают на то, что начиная 1930-х, когда только началось последовательное наблюдение объекта, его размер мог уменьшиться вдвое. В настоящее время многие исследователи говорят о том, что уменьшение размеров Большого красного пятна происходит все более и более быстрыми темпами.
Радиационная опасность
Юпитер имеет самое сильное магнитное поле из всех планет. На полюсах Юпитера магнитное поле в 20 тысяч раз сильнее, чем на Земле, оно простирается на миллионы километров в космос, достигая при этом орбиты Сатурна.
Сердцем магнитного поля Юпитера считается слой жидкого водорода, скрытый глубоко внутри планеты. Водород находится под таким высоким давлением, что он переходит в жидкое состояние. Таким образом, учитывая, что электроны внутри атомов водорода способны передвигаться, он берет на себя характеристики металла и способен проводить электричество. Учитывая быстрое вращение Юпитера, такие процессы создают идеальную среду для создания мощного магнитного поля.
Магнитное поле Юпитера является самой настоящей ловушкой для заряженных частиц (электронов, протонов и ионов), некоторые из которых попадают в него из солнечных ветров, а другие от галилеевых спутников Юпитера, в частности, от вулканического Ио. Некоторые из подобных частиц движутся по направлению к полюсам Юпитера, создавая впечатляющие полярные сияния вокруг, которые в 100 раз ярче, чем сияния на Земле. Другая часть частиц, которая попадает в плен магнитного поля Юпитера, образует его радиационные пояса, превосходящие в разы любые версии поясов Ван Аллена на Земле. Магнитное поле Юпитера ускоряет эти частицы до такой степени, что они движутся в поясах почти со скоростью света, создавая самые опасные зоны радиационного излучения в Солнечной системе.
Погода на Юпитере
Погода на Юпитере, как и все остальное о планете очень величественна. Над поверхностью все время бушуют штормы, которые постоянно изменяют свою форму, разрастаются на тысячи километров буквально за несколько часов, а их ветры закручивают облака со скоростью 360 километров в час. Именно здесь присутствует так называемое Большое красное пятно, представляет собой бурю, которая длится уже несколько сотен земных лет.
Юпитер завернут в облака состоящие из кристаллов аммиака, их можно рассмотреть в виде полос желтых, коричневых и белых цветов. Облака, как правило, расположены на определенных широтах, также известных как тропические районы. Эти полосы образуются за счет подачи воздуха в различных направлениях на разных широтах. Более легкие оттенки областей, где поднимается атмосфера называются зонами. Темные регионы, где воздушные потоки опускаются — называются поясами.
GIF
Когда эти противоположные потоки взаимодействуют между собой, появляются штормы и турбулентность. Глубина облачного слоя составляет всего 50 километров. Он состоит из, по крайней мере, двух уровней облаков: нижнего, более плотного и верхнего, более тонкого. Некоторые ученые считают, что еще существует тонкий слой водяных облаков под слоем из аммиака. Молнии на Юпитере могут быть в тысячу раз мощнее, чем молнии на Земле, а хорошей погоды на планете практически не бывает.
Несмотря на то, что большинству из нас при упоминании колец вокруг планеты на ум приходит Сатурн с его ярко выраженными кольцами, у Юпитера они тоже есть. Кольца Юпитера в основном состоят из пыли, что делает их трудно различимыми. Формирование этих колец, как полагают, произошло за счет силы тяжести Юпитера, которая захватила материал, выброшенный из его спутников в результате их столкновений с астероидами и кометами.
Планета - рекордсмен
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что Юпитер является самой крупной, самой массивной, самой быстро вращающейся, и наиболее опасной планетой Солнечной системы. Он имеет самое сильное магнитное поле и наибольшее число известных спутников. Кроме того, считается, что именно он захватил нетронутый газ из межзвездного облака, которое и породило наше Солнце.
Сильное гравитационное влияние этого газового гиганта помогло переместить материал в нашей Солнечной системе, притягивая лед, воду и органические молекулы из внешних холодных областей Солнечной системы в ее внутреннюю часть, где эти ценные материалы и могли быть захвачены гравитационным полем Земли. На это указывает и тот факт, что п ервые планеты, которые астрономы обнаруживали на орбитах других звезд, практически всегда относились к классу так называемых горячих Юпитеров - экзопланет, массы которых схожи с массой Юпитера, а расположение на орбите своих звезд является достаточно близким, что обуславливает высокую температуру поверхности.
И вот теперь, когда космический аппарат Juno уже находится на орбите этого величественного газового гиганта, у научного мира появилась возможность выяснить некоторые тайны формирования Юпитера. Будет ли подтверждена теория о том, что все началось с каменистого ядра, которое затем привлекло огромную атмосферу или же происхождение Юпитера больше похоже на образование звезды, сформировавшейся из солнечной туманности? На эти другие вопросы ученые планируют найти ответы во время следующей 18-месячной миссии Juno, посвященной детальному исследованию Царя планет.
Первое зарегистрированное упоминание Юпитера было отображено у древних вавилонян в 7-м или 8-м веке до н.э. Юпитер назван так в честь царя римских богов и бога неба. Греческим эквивалентом является Зевс, — повелитель молний и грома. У жителей Месопотамии данное божество было известно как Мардук, — покровитель города Вавилона. Германские племена называли планету как Донар, который был также известен как Тор.
Открытие Галилеем четырех спутников Юпитера в 1610 году было первым доказательством вращения небесных тел не только по орбите Земли. Данное открытие стало также дополнительным доказательством гелиоцентрической модели Солнечной системы Коперника.
Из восьми планет Солнечной системы на Юпитере самый короткий день. Планета вращается с очень большой скоростью и делает оборот вокруг своей оси каждые 9 часов и 55 минут. Такое быстрое вращение вызывает эффект уплощения планеты и именно поэтому она иногда выглядит сплюснутой.
Один оборот по орбите вокруг Солнца у Юпитера занимает 11,86 земных лет. Это означает, что если смотреть на планету с Земли, кажется что она перемещается в небе очень медленно. Юпитеру необходимы месяцы для того, чтобы перейти от одного созвездия к другому.
Юпитеру подходит его название - имя главного бога римского пантеона. Из всех планет Солнечной системы Юпитер самая большая, его масса превосходит массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых.
Юпитер является пятой по удалённости от Солнца планетой Солнечной системы, следующей за Марсом. Он открывает список планет-гигантов.
Характеристики Юпитера
средний радиус орбиты:
778,330,000
км
диаметр:
142,984
км
масса:
1.9*10^27 кг
Юпитер находится значительно дальше (более, чем в 5 раз) от Солнца, чем Земля. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за
11,87 лет. Юпитер быстро вращается вокруг своей оси, делая один оборот за 9 часов 55 минут, причём экваториальная зона Юпитера вращается быстрее, а зоны полюсов - медленнее. Впрочем, это не удивительно, т. к. Юпитер не является твёрдым телом.
Рзамеры Юпитера очень велики - он в 11 с лишним раз больше Земли по размерам и в 318 раз - по массе. Но, т. к. основные элементы, из которых состоит Юпитер - это лёгкие газы водород и гелий, то плотность его невелика - всего 1,13 г/куб. см., что примерно в 4 раза меньше плотности Земли.
По своему составу Юпитер похож на Солнце - 89% его атмосферы приходится на водород и 11% - на гелий. Кроме того, в атмосфере имеются и другие вещества - метан, аммиак, ацетилен, а также вода. В атмосфере Юпитера происходят бурные процессы - дуют мощные ветры и образуются вихри. Вихри на Юпитере могут быть очень устойчивыми, например, знаменитое Красное пятно - мощный вихрь в атмосфере Юпитера, открытый более 300 лет назад, продолжает существовать до сих пор.
Существуют разные представления о внутреннем строения Юпитера. Понятно, что внутри гигантской планеты существует огромное давление. Некоторые учёные полагают, что на достаточно большой глубине водород, из которого преимущественно состоит Юпитер, под воздействием этого гигантского давления, переходит в особую фазу - т. н. металлический водород, становясь жидким и проводящим электрический ток. Предположительно, в самом центре Юпитера находится ядро, состоящее из твёрдых пород, которое, хотя и составляет лишь маленькую часть массы Юпитера, вероятно, всё же в несколько раз больше и тяжелее Земли.
Юпитер имеет очень мощное магнитное поле, намного более сильное, чем земное. Оно простирается на многие миллионы километров от планеты. Предполагается, что основным генератором этого мощного магнтиного поля является находящийся в глубинах Юпитера слой металлического водорода.
Окрестности Юпитера посетили несколько космических аппаратов. Первым из них был американский "Пионер-10" в 1973 г. Пролетавшие мимо Юпитера в 1979 г. "Вояджер-1" и "Вояджер-2" обнаружили наличие у Юпитера колец, подобных кольцам Сатурна, но всё же значительно более тонких. Космический аппарат "Галилео" целых восемь лет находился на орбите Юпитера - с 1995 по 2003 год. С его помощью было получено множество новых данных. С борта "Галилео" был впервые направлен к Юпитеру спускаемый аппарат, который измерил температуру и давление в верхних слоях атмосферы. На глубине 130 км температура оказалась равна +150 °C (у поверхности она составляет около -130 °C), а давление - 24 атмосферы. Космический аппарат "Кассини", пролетавший мимо Юпитера в 2000 году, сделал наиболее детальные снимки Юпитера.
У Юпитера имеется огромное число спутников. На сегодняшний день их известно более 60, но вполне вероятно, что на самом деле спутников у Юпитера не менее сотни.
Спутники Юпитера
Характеристика некоторых спутников Юпитера
| Название | Радиус орбиты, тыс. км | Период обращения вокруг Юпитера, "–" обрат., сут. | Радиус, км | Масса, кг | Открыт | Метида | 128 | 0,29478 | 20 | 9 10 16 | 1979 | Адрастея | 129 | 0,29826 | 13x10x8 | 1 10 16 | 1979 | Амальтея | 181 | 0,49818 | 31x73x67 | 7,2 10 18 | 1892 | Теба | 222 | 0,6745 | 55x45 | 7,6 10 17 | 1979 | Ио | 422 | 1,76914 | 1830x1818x1815 | 8,9 10 22 | 1610 | 671 | 3,55118 | 1565 | 4,8 10 22 | 1610 | Ганимед | 1070 | 7,15455 | 2634 | 1,5 10 23 | 1610 | 1883 | 16,6890 | 2403 | 1,1 10 23 | 1610 | Леда | 11 094 | 238,72 | 5 | 5,7 10 16 | 1974 | Гималия | 11 480 | 250,566 | 85 | 9,5 10 18 | 1904 | Лиситея | 11 720 | 259,22 | 12 | 7,6 10 16 | 1938 | Элара | 11 737 | 259,653 | 40 | 7,6 10 17 | 1904 | Ананке | 21 200 | –631 | 10 | 3,8 10 16 | 1951 | Карме | 22 600 | –692 | 15 | 9,5 10 16 | 1938 | Пасифе | 23 500 | –735 | 18 | 1,6 10 17 | 1908 | Синопе | 23 700 | –758 | 14 | 7,6 10 16 | 1914 |
Большая часть спутников Юпитера имеют весьма небольшие размеры и массу, характерные для типичных астероидов. Наибольший интерес для изучения представляют 4 больших спутника Юпитера, которые намного превосходят по размерам все меньшие спутники. Эти спутники были открыты ещё Галилеем в 1610 г., рассматривавшим окрестности Юпитера в свой первый телескоп.
Периоды обращения по орбитам вокруг Юпитера Ио, Европы, Ганнимеда и Каллисто почти точно соотносятся между собой как 1:2:4:8, это следствие резонанса. Все эти спутники Юпитера по своему составу и внутреннему строению подобны планетам земной группы, хотя по массе все они и уступают самой маленькой из больших планет - Меркурию. Ганнимед, Каллисто и Ио даже больше Луны, а Европа совсем немного уступает ей по размерам.
Ио является самым ближним к Юпитеру из крупных спутников. Вследствие приливных взаимодействий его вращение вокруг своей оси заторможено, и он повёрнут к Юпитеру всё время одной стороной. Большим сюрпризом для учёных стало обнаружение на Ио активно действующих вулканов. Эти вулканы постоянно выбрасывают массы серы и сернистого газа, вследствие чего поверхность Ио имеет оранжевый цвет. Часть сернистого газа улетает в космос и образует тянущийся по орбите след. На Ио есть очень слабая атмосфера, плотность её в 10 млн. раз меньше земной.
Европа оказалась не менее интересным спутником, чем Ио. Главной особенностью Европы является то, что сверху она полностью покрыта толстым слоем льда. Ледяная поверхность испещрена многочисленными складками и трещинами. Согласно предположениям учёных, под этим толстым слоем льда должен существовать океан, т. е. большая масса воды в жидком состоянии. Некоторые учёные выдвинули гипотезу, что в таком океане способны существовать простейшие микроорганизмы. Так ли это или нет, ещё предстоит выяснить.
Ганнимед является самым большим спутником Юпитера и вообще самым большим спутником в Солнечной системе. Чем-то рельеф Ганнимеда напоминает Луну. На нём обнаружены чередующиеся тёмные и светлые участки, кратеры, горы и желоба. Однако плотность Ганнимеда существенно меньше плотности Луны - очевидно, на нём очень много льда. Также у Ганнимеда обнаружено небольшое собственное магнитное поле.
Каллисто, подобно Ганнимеду, покрыт кратерами, многие из которых окружены концентрическими трещинами. Его плотность ещё меньше, чем у Ганнимеда, очевидно, в его составе лёд составляет около половины массы, остальное приходится на камень (силикаты) и металлическое ядро.
Юпитер – планета уникальная по многим параметрам. Если бы он был всего в 3-4 раза больше, то имел бы все шансы стать звездой. Но для этого ему не хватило массы, и Юпитер остался просто газовым гигантом. Но даже так он более чем в 2,5 раза превосходит все остальные планеты вместе взятые.
Ещё один интересный момент – это спутники. На данный момент обнаружено 67 штук. Самый крупный спутник Юпитера заодно является самым большим с Солнечной системе, но кроме него у газового гиганта есть и более мелкие, метеориты, случайно притянутые атмосферой. Первые 4 открыл ещё Галилей, а за ним только очень ленивый или невезучий астроном не обнаруживал что-нибудь ещё. Кстати, поиск не окончен до сих пор, ведь теоретически у этой планеты может быть до 100 спутников. Но по-настоящему крупных среди них не так много, о них мы сегодня и поговорим. Интересно и другое: все спутники этой планеты так или иначе связаны с богом грома и молнии – Зевсом. И за каждом стоит своя история, как правило – амурная.
Довольно живописная поверхность
Рассказывая об этом спутнике Юпитера, не один раз придется употребить слово «единственный»:
- Это единственный спутник Юпитера, который носит мужское имя. Ганимед был виночерпием богов и, по одной из версий, его любовником. Все остальные спутники Юпитера – женщины.
- Ганимед – единственный из всех спутников Солнечной системы, который имеет собственную магнитосферу и даже небольшую атмосферу с кислородом, правда, очень разряженную и тонкую.
- Ганимед – не только крупнейший спутник Юпитера, но и самый большой во всей Солнечной системе. Он больше Луны и даже больше Меркурия. Его диаметр составляет 5268 километр.
А ещё на Ганимеде есть жидкая вода. Правда, она скрыта толщей льда, укрывающей её от космического холода. Но это не мешает учены фантазировать о подводных цивилизациях. Даже если они состоят из пары видов микробов, это будет величайшим открытием и резко повысит наши шансы встретить братьев по разуму.
Второй по размеру спутник Юпитера несколько уступает Ганимеду по диаметру, но совсем немного. У Каллисто он составляет 4820 километров, что меньше диаметра Ганимеда, но больше чем у нашей Луны. Каллисто – второй из галилеевых спутников, открытых им в далеком 1610 году.
Большая, ледяная и вся в кратерах
Интересно и его название. Каллисто была девушкой из свиты богини-охотницы Артемиды, поклявшейся хранить девственность. Но когда Зевс увидел её, то влюбился и принял облик Артемиды, чтобы переспать с Каллисто. Узнав об этом, ревнивая Гера (интересно, почему же ревнивая?) превратила её в медведицу, Зевс же поместил свою возлюбленную на небо в виде созвездия Большой Медведицы.
Зато теперь спутник Каллисто – один из наиболее интересных. В нем есть подземные озера и моря, насыщенные разнообразными химическими элементами. А удаленность от Юпитера обеспечила ему очень низкий уровень радиацию. Именно поэтому Каллисто рассматривают в числе наиболее вероятных претендентов на создание внеземной исследовательской базы, с которой можно было бы исследовать другие планеты и спутники Солнечной системы.
Ио
По традиции, имя третьего по размеру спутника Юпитера (и четвертого Солнечной системы), было выбрано из связанных с Зевсом персонажей. Ио была жрицей Геры, супруги Зевса. После ночи их любви злая Гера превратила соперницу в корову и послала овода гнать её. Спасая любовницу от мучений, Зевс превратил её в созвездие тельца. По другой версии она добежала до моря, названного Ионическим, позже переправилась в Египет, где смогла принять свой облик.
Если в Солнечной системе и есть ад, то, скорее всего, он находится на Ио. Атмосфера состоит из диоксида серы, сера же составляет и большую часть её почвы. На этом спутнике, диаметром в 3630 километров, находятся более 400 постоянно действующих активных вулканов. Лава и вулканический пепел, состоящие в основном из различных соединений серы, постоянно меняют облик этого спутника.
Очередная пассия любвеобильного Зевса, Европа попалась ему на глаза, когда она с подругами играла на берегу моря. Зевс превратился в белого быка и похитил её. С ней на спине он переплыл море и высадился на Крите. Там все самое интересно и случилось. Одним из детей Европы был печально знаменитый Минотавр.
Все самое интересное – подо льдом
Но это лишь миф. Сегодня же Европа – один из самых любимых спутников всех астрономов, ведь именно он имеет больше всего шансов не развитие внеземной жизни, пусть даже и микроскопической.
Это ему обеспечивает подводный океан, глубина которого может более чем вдвое превышать наш. Дополнительный плюс – постоянное сжатие и растяжение, от попадания в гравитационное поле Юпитера. Это «подогревает» спутник, находящийся слишком далеко от Солнца. Поэтому там темно, но все же довольно тепло для существования жидкой воды.
Европа – один из крупнейших спутников Юпитера, она же замыкает четверку обнаруженных Галилеем. В масштабах Солнечной системы она тоже попала в престижную пятерку, пусть и последним номером. А ещё она чаще всего упоминается в самых разных фантастических фильмах и книгах как потенциальная обитаемая планета.
Если вы подумали, что Амальтея – это ещё одна любовница Зевса, вы не угадали. Это коза, которая выкормила его, когда он был младенцем. Позже, Зевс натянул её шкуру на свой щит, Эгиду, а из одного из рогов сделал Рог изобилия (хорошая благодарность). В общем, легендарная была коза.
Амальтея, в отличие от других спутников, не имеет правильной сферической формы. Фактически, это сильно испещренный кратерами кусок камня. У него даже нельзя определить средний диаметр, ведь в каждом измерении он отличается. В большинстве случаев её размеры обозначают как 262 на 146 на 134 километров.
Гималия
Ганимед, Каллисто, Ио и Европа – крупнейшие из спутников Юпитера. Остальные и открыты были позже, и размеры имеют менее впечатляющие. Так диаметр Гималии составляет около 183 километров.
Она названа именем ничем непримечательной нимфы, одной из многочисленных любовниц Зевса. Зато спутник – более чем примечательный. Во-первых, он один из самых крупных нерегулярных спутников, что уже выделяет его из общего списка.
А ещё Гималия – крупнейший спутник так называемой «группы Гималии», в которую входят кроме неё ещё три: Леда, Лиситея и Элара. Они движутся по близким орбитам и, скорее всего, имеют общее происхождение.
Перечислять большие спутники Юпитера можно ещё очень и очень долго, ведь их более полусотни. Но о самых крупных мы уже рассказали, а значит, на этом можно ставить точку.
Юпитер по праву можно назвать самой «весомой» планетой Солнечной системы, ведь если сложить вместе все остальные планеты, включая нашу Землю, то их общая масса будет в 2,5 раза меньше, чем у этого гиганта. Юпитер обладает очень мощным радиационным излучением, уровень которого в Солнечной системе превышает только Солнце.
Всем известны кольца Сатурна, однако и у Юпитера тоже есть масса спутников. К настоящему времени ученым точно известно 67 таких спутников, из которых 63 хорошо изучены, однако предполагается, что спутников у Юпитера не менее сотни, причем большинство из них были открыты в последние десятилетия. Судите сами: в конце 70-х годов 20 века было зарегистрировано всего 13 спутников, а в дальнейшем наземные телескопы нового поколения позволили обнаружить еще более 50.
У большинства спутников Юпитера диаметр небольшой – от 2 до 4 км. Астрономы подразделяют их на галилеевы, внутренние и внешние.
Галилеевы спутники
Самые крупные спутники Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты Галилео Галилеем в 1610 году, в честь него они и получили свое название. Их образование произошло уже после формирования планеты, из того газа и пыли, которые ее окружали.
Ио
Ио получила свое имя в честь возлюбленной Зевса, поэтому правильнее было бы говорить о ней в женском роде. Она является пятым по счёту спутником Юпитера и представляет собой самое активное в вулканическом отношении тело Солнечной системы. Возраст Ио примерно такой же, как у самого Юпитера, — 4,5 миллиарда лет. Как и наша Луна, Ио всегда повернута к Юпитеру лишь одной стороной, а ее диаметр ненамного превышает лунный (3642 км против 3474 км у Луны). Расстояние от Юпитера до Ио 350 тыс. км. По величине она занимает четвертое место среди спутников в Солнечной системе.
На спутниках планет, да и на самих планетах Солнечной системы крайне редко наблюдается вулканическая активность. В настоящее время в Солнечной системе известно лишь четыре космических тела, где она проявляется. Это Земля, спутник Нептуна Тритон, спутник Сатурна Энцелад и Ио, которая в этой четверке является безусловным лидером с точки зрения вулканической активности.
Масштаб извержений на Ио таков, что его хорошо видно из космоса. Достаточно сказать, что серная магма из вулканов извергается на высоту до 300 км (таких вулканов обнаружено уже 12), а гигантские лавовые потоки покрыли всю поверхность спутника, причем самых разнообразных расцветок. Да и в атмосфере Ио преобладает диоксид серы, что обусловлено высокой вулканической активностью.
Реальная картинка!
Анимация извержения в патерах Тваштара, составленная из пяти снимков, сделанных космическим аппаратом «Новые горизонты» в 2007 году.
Ио находится довольно близко к Юпитеру (по космическим меркам, конечно) и постоянно испытывает на себе массированное воздействие его гравитации. Именно гравитацией объясняется огромное трение внутри Ио, вызванная приливными силами, а также постоянное деформирование спутника, разогрев его недр и поверхности. На некоторых частях спутника температура достигает 300°C. Наряду с Юпитером, на Ио воздействуют силы притяжения от двух других спутников - Ганимеда и Европы, которая в основном и вызывает дополнительный разогрев Ио.
Извержение вулкана Пеле на Ио, снятое космическим аппаратом «Вояджер-2».
В отличие от вулканов на Земле, которые большую часть времени «спят» и извергаются лишь достаточно короткий отрезок времени, на раскаленной Ио вулканическая деятельность не прерывается, и образуются своеобразные реки и озера из вытекающей расплавленной магмы. Самое крупное известное на сегодня расплавленное озеро имеет диаметр 20 км, и в нём находится остров, состоящий из застывшей серы.
Однако взаимодействие планеты и ее спутника не является односторонним. Хотя Юпитер благодаря своим мощным магнитным поясам ежесекундно забирает у Ио до 1000 кг вещества, что практически в два раза усиливает его магнитосферу. Вследствие движения Ио сквозь его магнитосферу вырабатывается настолько мощное электричество, что в верхних слоях атмосферы планеты бушуют сильнейшие грозы.
Европа
Европа получила свое название в честь другой возлюбленной Зевса – дочери финикийского царя, которую он похитил в образе быка. Этот спутник — шестой по удалённости от Юпитера, и примерно такого же возраста, как и он, то есть 4,5 миллиарда лет. Однако поверхность Европы намного моложе (около 100 миллионов лет), поэтому на ней практически отсутствуют метеоритные кратеры, которые возникали в период формирования Юпитера и его спутников. Таких кратеров диаметром от 10 до 30 км удалось обнаружить всего пять.
Орбитальное расстояние Европы от Юпитера составляет 670 900 км. Диаметр Европы меньше, чем у Ио и у Луны, — всего 3100 км, и она так же повернута к своей планете всегда одной стороной.
Максимальная температура поверхности на экваторе Европы составляет минус 160°C, а на полюсах – минус 220°C. Хотя всю поверхность спутника покрывает слой льда, ученые считают, что он скрывает жидкий океан. Более того, исследователи полагают, что в этом океане существуют некие формы жизни благодаря термальным источникам, находящимся рядом с подземными вулканами, то есть так же, как на Земле. По количеству воды Европа опережает Землю в два раза.
Две модели структуры Европы
Поверхность Европы испещрена трещинами. Наиболее распространенная гипотеза объясняет это воздействием приливных сил на берегу океана под поверхностью. Вполне вероятно, что подъем воды подо льдом выше обычного происходит при приближении спутника к Юпитеру. Если это соответствует действительности, то появление трещин на поверхности как раз и вызвано постоянными подъемами и снижениями уровня воды.
По мнению ряда ученых, иногда происходит прорыв поверхности водными массами, наподобие лавы при извержении вулкана, а потом эти массы замерзают. В пользу этой гипотезы свидетельствуют айсберги, которые можно видеть на поверхности спутника.
Вообще поверхность Европы не имеет возвышенностей высотой более 100 м, поэтому она считается одним из самых гладких тел в Солнечной системе. Разреженная атмосфера Европы содержит в основном молекулярный кислород. По-видимому, это объясняется разложением льда на водород и кислород под воздействием солнечной радиации, а также другого жёсткого излучения. В результате молекулярный водород с поверхности Европы быстро улетучивается благодаря своей легкости и слабости гравитации на Европе.
Ганимед
Спутник получил свое название в честь прекрасного юноши, которого Зевс перенес на Олимп и сделал виночерпием на пирах богов. Ганимед является самым крупным спутником в Солнечной системе. Его диаметр составляет 5268 км. Если бы его орбита проходила не вокруг Юпитера, а вокруг Солнца, он бы считался планетой. Расстояние между Ганимедом и Юпитером составляет около 1070 миллионов км. Это единственный спутник в Солнечной системе, у которого имеется собственная магнитосфера.
Около 60% спутника занято странными полосами льда, ставшими следствием активных геологических процессов, протекавших 3,5 миллиарда лет назад, а 40% представляют собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую множеством кратеров.
Возможное внутреннее строение Ганимеда
Ядро и силикатная мантия Ганимеда выделяют тепло, которое делает возможным существование подземного океана. По предположениям ученых, он находится под поверхностью на глубине 200 км, в то время как на Европе большой океан расположен ближе к поверхности.
Зато тонкий слой атмосферы Ганимеда, состоящей из кислорода, похож на обнаруженную на Европе атмосферу. По сравнению с другими спутниками Юпитера плоские кратеры на Ганимеде практически не образуют возвышенности и не имеют впадины в центре, как у кратеров на Луне. По-видимому, это связано с медленным, постепенным движением мягкой ледяной поверхности.
Каллисто
Спутник Каллисто получил свое название в честь еще одной возлюбленной Зевса. С диаметром 4820 км это третий по величине спутник в Солнечной системе, причем это составляет примерно 99% диаметра Меркурия, в то время как масса спутника втрое меньше, чем у этой планеты.
Возраст Каллисто, как у самого Юпитера и других галилеевых спутников, также около 4,5 миллиардов лет, однако расстояние его до Юпитера по сравнению с другими спутниками существенно больше, почти 1,9 миллионов километров. Благодаря этому жёсткое радиационное поле газового гиганта не оказывает на него воздействия.
Поверхность Каллисто является одной из самых древних поверхностей в Солнечной системе - ей около 4 миллиардов лет. Всю ее покрывают кратеры, так что со временем каждый метеорит обязательно падал в уже имеющийся кратер. На Каллисто отсутствует бурная тектоническая деятельность, поверхность ее после формирования не разогревается, поэтому она сохранила свой древний вид.
По мнению многих ученых, Каллисто покрывает мощный ледяной слой, под которым находится океан, а в центре спутника содержатся горные породы и железо. Его разреженная атмосфера состоит из диоксида углерода.
Особого внимания на Каллисто заслуживает кратер Вальхалла общим диаметром около 3800 км. Его составляет яркий центральный регион диаметром 360 км, окруженный гребенчатыми концентрическими кольцами радиусом до 1900 километров. Вся это картина напоминает круги на воде от брошенного в нее камня, только в этом случае роль «камня» сыграл крупный астероид размером 10-20 км. Вальхалла считается самым крупным в Солнечной системе образованием вокруг ударного кратера, хотя сам кратер занимает по размеру лишь 13-е место.
Вальхалла - ударный бассейн на спутнике Каллисто
Как уже сказано, Каллисто находится за пределами жёсткого радиационного поля Юпитера, поэтому она рассматривается как наиболее пригодный объект (после Луны и Марса) для сооружения космической базы. Лед может служить источником воды, а с самой Каллисто будет удобно исследовать другой спутник Юпитера – Европу.
Для полета на Каллисто потребуется от 2 до 5 лет. Первую пилотируемую миссию планируется отправить не раньше 2040 года, хотя полет может начаться и позже.
Модель внутреннего строения Каллисто
Показаны: ледяная кора, возможный водный океан и ядро из камней и льдов.
Внутренние спутники Юпитера
Внутренние спутники Юпитера названы так из-за своих орбит, которые проходят очень близко от планеты и находятся внутри орбиты Ио, которая является самым близким к Юпитеру галилеевым спутником. Внутренних спутников четыре: Метида, Амальтея, Адрастея и Фива.
Амальтея, 3D модель
Слабая система колец Юпитера пополняется и поддерживается не только внутренними спутниками, но и небольшими внутренними лунами, которые пока еще невидимы. Основное кольцо Юпитера поддерживается Метидой и Адрастеей, а Амальтее и Фиве приходится поддерживать свои собственные слабые внешние кольца.
Из всех внутренних спутников наибольший интерес вызывает Амальтея с ее темно-красной поверхностью. Дело в том, что в Солнечной системе этому нет аналогов. Существует гипотеза, что такая окраска поверхности объясняется включениями в лед минералов и серосодержащих веществ, однако это не проясняет причину подобного цвета. Более вероятно, что захват Юпитером этого спутника произошел извне, как это регулярно происходит с кометами.
Внешние спутники Юпитера
Внешнюю группу составляют маленькие спутники с диаметром от 1 до 170 км, которые движутся по вытянутым орбитам с сильным наклоном к экватору Юпитера. На сегодняшний день известно 59 таких внешних спутников. В отличие от внутренних спутников, движение которых по собственным орбитам осуществляется в сторону вращения Юпитера, большинство внешних спутников движутся по своим орбитам в обратном направлении.
Орбиты спутников Юпитера
Поскольку у некоторых малых спутников орбиты почти одинаковы, предполагается, что они являются остатками спутников более крупного размера, разрушенных силой тяготения Юпитера. На снимках, полученных с пролетавших мимо космических аппаратов, они выглядят как бесформенные глыбы. Очевидно, гравитационное поле Юпитера захватило некоторые из них в процессе их свободного полета в космосе.
Кольца Юпитера
Наряду со спутниками Юпитер имеет и собственную систему, как и другие газовые гиганты в Солнечной системе: Сатурн, Уран и Нептун. Кольца Сатурна, открытые Галилеем в 1610 году, выглядят гораздо эффектнее и заметнее, так как состоят из блестящего льда, у Юпитера же это всего лишь незначительная пыльная структура. Именно этим объясняется их позднее обнаружение, когда в 1970-х годах системы Юпитера впервые достиг космический корабль.
Изображение Главного кольца, полученное Галилео при прямо-рассеянном свете
Кольцевую систему Юпитера образуют четыре основных компонента:
Гало - толстый тор из частиц, напоминающий по внешнему виду пончик или диск с отверстием;
Главное кольцо, очень тонкое и довольно яркое;
Два внешних кольца, широких, но слабых, получивших название «паутинные кольца».
Гало и Главное кольцо состоят главным образом из пыли с Метиды, Адрастеи и, вероятно, ещё нескольких более мелких спутников. Гало имеет в ширину примерно от 20 до 40 тыс. км, хотя основная составляющая его масса находится не далее нескольких сот километров от плоскости кольца. Форма гало, согласно распространенной гипотезе, обусловлена воздействием электромагнитных сил внутри магнитосферы Юпитера на частицы пыли кольца.
Паутинные кольца очень тонкие и прозрачные, как паутина, получили название по материалу формирующих их спутников Юпитера, Амальтеи и Фивы. Внешние же края Главного кольца очерчены спутниками Адрастея и Метис.
Кольца Юпитера и внутренние спутники
Среди планет Солнечной системы Юпитер занимает, несомненно, особое место. Во-первых, это самая большая планета в нашей системе (он весит в. 2,47 раза больше, чем все прочие планеты вместе взятые). Во-вторых, по величине радиационного излучения уступает только Солнцу. Некоторые астрономы даже называют Юпитер «несостоявшейся звездой» – видно, недаром во многих древних цивилизациях он ассоциировался либо с богом-творцом, либо с грозным богом-громовержцем.
Но если стать звездой Юпитеру и не удалось – то собственной «системой в системе» он определённо обзавёлся. Вокруг него вращается самое большое количество спутников во всей Солнечной системе – шестьдесят три! Правда, его почти «догнал» Сатурн – у него их 62, но 63 спутника Юпитера – это только то, что на сегодняшний день открыто, а по прогнозам астрономов, у Юпитера их может оказаться не менее ста.
Но и об известных на сегодняшний день 63 есть, что рассказать.
Начнём с самых крупных из них, открытых в 1610 г. Г.Галилеем (и ставших серьёзным доказательством теории Коперника). Их четыре – и названы они в честь персонажей античной мифологии, каким-то образом связанных с Юпитером-Зевсом (позже эта традиция была сохранена и для других спутников этой планеты): Европа (царская дочь, похищенная Зевсом), Ио (жрица Геры, соблазнённая Зевсом), Ганимед (юноша, похищенный Зевсом из-за необыкновенной красоты) и Каллисто (нимфа, спутница Артемиды-охотницы, убитая ею – опять же из-за излишнего внимания громовержца к героине).
Эти спутники объединяет не только время открытия, не только то, что они самые крупные – они ещё и вращаются синхронно, а к планете обращены одной и той же стороной. Но при всём сходстве – у каждого из них «своё лицо». Так, Ганимед – самый крупный среди всех спутников Солнечной системы. На Ио много действующих вулканов – продукты их извержений покрывают всю планету. У Каллисто постоянно меняется магнитное поле – в зависимости от магнитного поля Юпитера, и это позволяет предполагать наличие солёной воды под поверхностью спутника…
Но если относительно Каллисто только строят предположения – то относительно Европы сомнений нет: под ледяным панцирем, покрывающем планету, есть океан! Глубина его 90 км, по объёму он превосходит земной Мировой океан, а главное – в нём достаточно кислорода для поддержания жизни – причём не только одноклеточных организмов… а может, подводная жизнь Европы могла эволюционировать даже до разумной? Впрочем, это уже из области фантастики – пока даже наличие жизни как таковое на Европе остаётся лишь гипотезой, насколько она обоснована – покажут будущие исследования.
Самые близкие к Юпитеру спутники носят названия Метида и Адрастея. Кроме того, они самые быстрые: оборот вокруг гиганта они совершают всего за 7 часов (для сравнения: Луне, чтобы совершить путь вокруг Земли – имеющий несравненно меньший размер – требуется 27,3 земных суток).
Самый загадочный из спутников Юпитера – Амальтея, последний из его спутников, открытый при непосредственном наблюдении (все последующие были открыты методом фотографии) – это произошло в 1892 г. Загадка же состоит в малой плотности спутника (выявленной в 2002 г.) – это могло бы говорить о большом содержании льда, но такой спутник не мог сформироваться вблизи Юпитера. Не может Амальтея быть и астероидом, захваченным Юпитером – этому противоречит её орбита… На сегодняшний день предлагается одно объяснение: когда-то Амальтея была разбита на куски, а затем соединилась, и при этом внутри спутника образовались полости.
А есть среди спутников Юпитера особая группа – спутники с названиями, заканчивающимися на «е» (даже если это не совсем правильно: так, спутник, названный в честь мифологической критской царицы Пасифаи, называется не «Пасифая», а «Пасифе») – это своеобразная «метка» для определённой группы спутников. Что же их объединяет? Да то, что они вращаются вокруг планеты в направлении, противоположном вращению Юпитера вокруг своей оси (т.н. ретроградное движение). Учёные предполагают, что они были захвачены Юпитером, а не образовались вместе с планетой.
Но и это ещё не всё! Иногда Юпитер обзаводится временными спутниками. В роли таковых выступают кометы. Так, в 1949-1961 гг. комета Кусиды - Мурамацу совершила вокруг него два оборота.
Это лишь малая часть того, что известно на сегодняшний день о спутниках этой необычной планеты. А ведь учёные говорят, что у Юпитера может быть ещё больше спутников… Какие же ещё удивительные открытия нас ждут?