Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ЮПИ́ТЕР

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 35. Москва, 2017, стр. 591-592

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Л. В. Ксанфомалити

ЮПИ́ТЕР, круп­ней­шая пла­не­та Сол­неч­ной сис­те­мы, пя­тая по уда­лён­но­сти от Солн­ца, ас­тро­но­мич. знак . От­но­сит­ся к груп­пе пла­нет-ги­ган­тов. Ю. – чет­вёр­тое по яр­ко­сти све­ти­ло зем­но­го не­ба (по­сле Солн­ца, Лу­ны и Ве­не­ры), ви­зу­аль­ная звёзд­ная ве­ли­чи­на из­ме­ня­ет­ся от –1,61 до –2,94.

Общая характеристика

Мас­са Ю. 1,9·1027 кг (318 масс Зем­ли). Боль­шая по­лу­ось ор­би­ты 5,204 а. е. (0,7785 млрд. км). Ор­би­та на­кло­не­на к плос­ко­сти эк­лип­ти­ки под уг­лом 1,03°, экс­цен­три­си­тет ор­би­ты 0,049. Си­де­рич. пе­ри­од об­ра­ще­ния во­круг Солн­ца 11,86 зем­ных лет, ср. ор­би­таль­ная ско­рость 12,6 км/с. Ср. по­ток сол­неч­но­го из­лу­че­ния на ор­би­те Ю. 50 Вт/м2 (в 27 раз мень­ше, чем на Зем­ле). На­клон эк­ва­то­ра к ор­би­те 3,13°. Эк­ва­то­ри­аль­ный ра­ди­ус Ю. (по верх­ней гра­ни­це об­лач­но­го слоя) 71492±4 км (ок. 10,54 ра­диу­са Зем­ли), по­ляр­ное сжа­тие ок. 0,06. Ср. плот­ность 1326 кг/м3. Ю. име­ет наи­мень­ший сре­ди пла­нет Сол­неч­ной сис­те­мы си­де­рич. пе­ри­од вра­ще­ния; он за­ви­сит от ши­ро­ты и со­став­ля­ет у эк­ва­то­ра 9 ч 50 мин 30 с, на ср. ши­ро­тах – 9 ч 55 мин 40 с. Ус­ко­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния на эк­ва­то­ре 29,79 м/с2. Сфе­рич. аль­бе­до 0,343 (по Бон­ду). На Ю. при­хо­дит­ся 71% со­во­куп­ной мас­сы пла­нет Сол­неч­ной сис­те­мы. Объ­ём Ю. в 1317 раз боль­ше зем­но­го.

Ю. из­лу­ча­ет в про­стран­ст­во на 60% боль­ше энер­гии, чем по­лу­ча­ет от Солн­ца (эф­фек­тив­ная темп-ра пла­не­ты пре­вы­ша­ет рав­но­вес­ное зна­че­ние). Вы­со­кий те­п­ло­вой по­ток из недр Ю. об­ра­зу­ет­ся как за счёт чрез­вы­чай­но мед­лен­но­го (при­мер­но на 2 см в год) сжа­тия пла­не­ты, так и за счёт за­па­са те­п­ло­вой энер­гии, воз­ник­шей при её фор­ми­ро­ва­нии.

Атмосфера и внутреннее строение

Рис. 1. Юпитер (снимок космического телескопа «Хаббл», 2014).

Ю. об­ла­да­ет про­тя­жён­ной и слож­ной ат­мо­сфе­рой, в ко­то­рой, на­ря­ду с осн. со­став­ляю­щи­ми (ок. 90% во­до­ро­да и ок. 10% ге­лия), при­сут­ст­ву­ют аэ­ро­зо­ли, об­ра­зую­щие слои об­ла­ков на раз­ных уров­нях. На ви­ди­мой об­лач­ной по­верх­но­сти Ю. за­мет­ны тём­ные поя­са и свет­лые зо­ны (рис. 1). Вы­де­ля­ют эк­ва­то­ри­аль­ные, тро­пи­че­ские, уме­рен­ные и по­ляр­ные поя­са и зо­ны. Их об­ра­зо­ва­ние объ­яс­ня­ет­ся тем, что в глу­би­не ат­мо­сфе­ры воз­ни­ка­ют на­гре­тые мас­сы га­зов, соз­даю­щие цир­ку­ля­цию ат­мо­сфе­ры, ана­ло­гич­ную зем­ной. Пред­по­ла­га­ют, что свет­лые зо­ны от­ли­ча­ют­ся по­вы­шен­ной кон­цен­тра­ци­ей бе­лых кри­стал­лов ам­миа­ка, а тём­ные поя­са – крас­но-ко­рич­не­вых кри­стал­лов гид­ро­суль­фи­да ам­мо­ния.

Про­цес­сы, иду­щие в ат­мо­сфе­ре Ю., име­ют вы­со­кую ин­тен­сив­ность, на­блю­дае­мые ци­кло­ны и мол­нии – ог­ром­ную про­тя­жён­ность. Бо­лее 300 лет ас­тро­но­мы на­блю­да­ют ги­гант­ский вихрь – т. н. Боль­шое крас­ное пят­но, уни­каль­ный дол­го­жи­ву­щий ци­клон, по­то­ки в ко­то­ром со­вер­ша­ют пол­ный обо­рот во­круг цен­тра за 6 сут. Ны­не его раз­ме­ры со­став­ля­ют 15×30 тыс. км, 100 лет на­зад оно бы­ло вдвое боль­ше.

Темп-ра у по­верх­но­сти Ю. (на уров­не, при­мер­но со­от­вет­ст­вую­щем дав­ле­нию у по­верх­но­сти Зем­ли, – ок. 100 кПа) со­став­ля­ет ок. 143 К. При дви­же­нии в глубь ат­мо­сфе­ры темп-ра рас­тёт, дос­ти­гая 426 К на глу­би­не 146 км (по дан­ным КА «Га­ли­лео»), где дав­ле­ние со­став­ля­ет 2,2 МПа.

На глу­би­не 5–25 тыс. км темп-ра воз­рас­та­ет до 6–10 тыс. К и бо­лее, дав­ле­ние из­ме­ня­ет­ся от 200 ГПа до 4000 ГПа. На этих глу­би­нах про­ис­хо­дит из­ме­не­ние фа­зо­во­го со­стоя­ния во­до­ро­да от га­зо­об­раз­но­го к жид­ко­му, при­чём рез­кая гра­ни­ца ме­ж­ду фа­за­ми от­сут­ст­ву­ет. По­это­му Ю. (как и Са­турн) ино­гда на­зы­ва­ют га­зо-жид­кой пла­не­той.

Твёр­дой по­верх­но­сти Ю. не име­ет. Внутр. строе­ние Ю. оп­ре­де­ля­ет­ся его ог­ром­ной мас­сой и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вы­со­кой кон­цен­тра­ци­ей мас­сы к цен­тру пла­не­ты (без­раз­мер­ный мо­мент инер­ции бли­зок к 0,2). Тео­рия внутр. строе­ния Ю. опи­ра­ет­ся на трёх­слой­ную мо­дель фи­гур га­зо-жид­ких тел. Рас­чёт­ные мо­де­ли ос­но­ва­ны на том, что вра­ще­ние из­ме­ня­ет струк­ту­ру га­зо-жид­ко­го те­ла и при­во­дит к от­кло­не­нию гра­ви­тац. по­тен­циа­ла от сфе­ри­че­ски сим­мет­рич­но­го. Со­глас­но тео­ре­тич. мо­де­лям и из­ме­ре­ни­ям, вы­пол­нен­ным с КА, под ат­мо­сфе­рой дол­жен на­хо­дить­ся глу­бо­кий слой га­зо-жид­ко­го во­до­ро­да. Ни­же, на уров­не 0,88 ра­диу­са пла­не­ты, во­до­род пе­ре­хо­дит в жид­ко-мо­ле­ку­ляр­ное со­стоя­ние, с плот­но­стью до 660 кг/м3. На уров­не 0,77 ра­диу­са Ю. про­ис­хо­дит пе­ре­ход во­до­ро­да в жид­ко­ме­тал­лич. фа­зу. Мас­са яд­ра пла­не­ты оце­ни­ва­ет­ся как 10 масс Зем­ли, диа­метр – 1,5 диа­мет­ра Зем­ли. Темп-ра яд­ра оце­ни­ва­ет­ся ве­ли­чи­ной ок. 23000 К (но есть и др. оцен­ки). Яд­ро пла­не­ты име­ет, ве­ро­ят­но, си­ли­кат­ный со­став. Дав­ле­ние в цен­тре со­став­ля­ет (5–7)·1012 Па.

Магнитное поле

Рис. 2. Полярное сияние на Юпитере в УФ-излучении (снимок космического телескопа «Хаббл», 2000).

В жид­ко­ме­тал­лич. слое те­кут силь­ные элек­трич. то­ки, соз­даю­щие ло­каль­ные и гло­баль­ное маг­нит­ные по­ля Ю. Ось ди­поль­но­го маг­нит­но­го по­ля пла­не­ты на­кло­не­на к оси вра­ще­ния на 10°, при­чём у по­ля име­ют­ся так­же квад­ру­поль­ные ком­по­нен­ты. На­пря­жён­ность маг­нит­но­го по­ля на уров­не ви­ди­мой по­верх­но­сти об­ла­ков рав­на 14 Э у сев. по­лю­са и 10,7 Э – у юж­но­го. Ю. ок­ру­жён ио­но­сфе­рой про­тя­жён­но­стью ок. 3000 км. При взаи­мо­дей­ст­вии сол­неч­но­го вет­ра с маг­нит­ным по­лем Ю. воз­ни­ка­ют са­мые боль­шие в Сол­неч­ной сис­те­ме по­ляр­ные сия­ния (рис. 2). Про­тя­жён­ные ра­ди­ац. поя­са Юпи­те­ра го­раз­до мощ­нее зем­ных. Энер­гия элек­тро­нов в ра­ди­ац. поя­сах дос­ти­га­ет 20 МэВ (что, в ча­ст­но­сти, при­во­дит к не­об­хо­ди­мо­сти до­пол­нит. за­щи­ты КА и их при­бо­ров при ис­сле­до­ва­нии спут­ни­ков Ю.).

Ю. об­ла­да­ет не­обыч­ным им­пульс­ным ра­дио­из­лу­че­ни­ем в по­ло­се час­тот 5–40 МГц. Ср. час­то­та та­ко­го из­лу­че­ния со­став­ля­ет ок. 20 МГц, при­чём ха­рак­тер из­лу­че­ния бли­зок к мо­но­хро­ма­ти­че­ско­му, а его яр­ко­ст­ная темп-ра мо­жет дос­ти­гать 1015 К.

Спутники и кольца

Сис­те­ма Ю. вклю­ча­ет 67 спут­ни­ков (на 1.1.2017), при­чём круп­ней­шие га­ли­лее­вы спут­ни­ки Юпи­те­ра (Ио, Ев­ро­па, Га­ни­мед, Кал­ли­сто) име­ют раз­ме­ры, срав­ни­мые с пла­не­той Мер­ку­рий и да­же пре­вы­шаю­щие её. Кро­ме то­го, во­круг Ю. об­ра­ща­ет­ся диф­фуз­ное коль­цо (см. Коль­ца пла­нет). Бла­го­да­ря сво­ей ог­ром­ной гра­ви­та­ции Юпи­тер иг­рал важ­ную роль при фор­ми­ро­ва­нии Сол­неч­ной сис­те­мы и про­дол­жа­ет ока­зы­вать влия­ние на дви­же­ние тел Сол­неч­ной сис­те­мы, осо­бен­но ма­лых. Так, Ю. за­хва­ты­ва­ет ко­ме­ты, соз­да­вая са­мое мно­го­числ. се­мей­ст­во ко­мет, дви­жу­щих­ся ме­ж­ду Ю. и Солн­цем. В 1994 ко­ме­та Шу­мей­ке­ров – Ле­ви 9 бы­ла ра­зо­рва­на при­лив­ны­ми си­ла­ми в бли­жай­шей ок­ре­ст­но­сти пла­не­ты. Ана­ло­гич­ные си­лы ока­зы­ва­ют су­ще­ст­вен­ное воз­дей­ст­вие на спут­ни­ки Ю., вы­ну­ж­дая их быть об­ра­щён­ны­ми к Ю. все­гда од­ной сто­ро­ной и вы­зы­вая са­мую вы­со­кую в Сол­неч­ной сис­те­ме вул­ка­нич. ак­тив­ность на спут­ни­ке Ио. Ю. влия­ет так­же и на дви­же­ние ас­те­рои­дов из Глав­но­го поя­са; напр., у Ла­гран­жа то­чек сис­те­мы Солн­це – Юпи­тер рас­по­ла­га­ют­ся тро­ян­цы.

Лит.: Ксан­фо­ма­ли­ти Л. В. Па­рад пла­нет. М., 1997; Сол­неч­ная сис­те­ма / Ред.-сост. В. Г. Сур­дин. М., 2008; Ку­ли­ков­ский П. Г. Спра­воч­ник лю­би­те­ля ас­тро­но­мии. 7-е изд. М., 2017.

Вернуться к началу