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.
Юпитер имеет небольшую систему колец вокруг. Его кольца в основном состоят из частиц пыли исходящих от некоторых из его спутников при ударах от комет и астероидов. Кольцевая система начинается на расстоянии около 92000 километров над облаками Юпитера и простирается на более чем 225000 километров от поверхности планеты. Общая толщина колец Юпитера состоит в диапазоне 2,000-12,500 километров.
На данный момент известно 67 спутников Юпитера. В их число входит четыре больших спутника, которые также известны как галилеевы спутники, обнаруженные Галилео Галилеем в 1610 году.
Самым большим спутником Юпитера является Ганимед, он же и самый большой спутник в Солнечной системе. Четыре самых крупных спутника Юпитера (Ганнимед, Каллисто, Ио и Европа) превосходят по своим размерам Меркурий, диаметр которого составляет около 5268 километров.
Юпитер является четвертым по своей яркости объектом в нашей Солнечной системе. Он занимает свое почетное место после Солнца, Луны и Венеры. Кроме того, Юпитер является одним из самых ярких объектов, которые можно увидеть с Земли невооруженным глазом.
Юпитер имеет уникальный облачный слой. Верхняя атмосфера планеты разделена на зоны и облачные пояса, которые состоят из кристаллов аммиака, серы и смеси этих двух соединений.
На Юпитере существует Большое красное пятно — огромный шторм, который бушует уже более трехсот лет. Этот шторм настолько обширен, что может вместить в себя сразу три планеты размером с Землю.
Если Юпитер был бы в 80 раз более массивным, внутри его ядра начался бы ядерный синтез, что превратило бы планету в звезду.
Фото Юпитера
Первые фотографии Юпитера, сделанные космическим аппаратом «Юнона», были опубликованы в августе 2016 г. Посмотрите на то, какая великолепная планета Юпитер, каким мы его не видели.
Реальное фото Юпитера, сделанное зондом «Юнона»
«Крупнейшая планета Солнечной системы на самом деле уникальна», - говорит Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона».
Плюсануть
Ответ от Єеренги[гуру]
Ганимед (др. -греч. Γανυμήδης) - седьмой спутник Юпитера на внешней орбите , один из галилеевых спутников. Является крупнейшим спутником в Солнечной системе, на 8 % превосходит по размерам Меркурий (диаметр Ганимеда равен 5 268 километров) , а по массе уступает этой планете почти в два раза - на 45 %. Для сравнения, диаметр Ганимеда на 2 % больше диаметра Титана - второго по величине спутника в Солнечной системе, а также он обладает самой высокой массой среди планетарных спутников - его масса в 2,02 раза превышает массу земной Луны . Совершая облёт орбиты примерно за семь дней, Ганимед участвует в орбитальном резонансе 1:2:4 с другими спутниками Юпитера - Европой и Ио. Ганимед состоит из примерно равного количества силикатных пород и водяного льда. Это полностью дифференцированное тело с жидким ядром, богатым железом. Подземный океан на Ганимеде предположительно существует между слоями льда под поверхностью, уходящей примерно на 200 километров вглубь . Сама же поверхность Ганимеда представлена двумя типами поверхностных ландшафтов. Тёмные области, занимающие треть поверхности спутника, испещрены ударными кратерами, возраст которых доходит до четырёх миллиардов лет. Светлые области, покрывающие остальную территорию, богаты обширными углублениями и гребнями, возраст которых несколько моложе. Причина разрушенной геологии светлых областей до конца не изучена, но, вероятно, является результатом тектонической активности, вызванной периодическим нагреванием . Ганимед является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственной магнитосферой, которая, скорее всего, была создана за счет конвекции в жидком, богатом железом, ядре . Небольшая магнитосфера заключена в пределах намного большего магнитного поля Юпитера и связана с ним через «открытые» силовые линии. У спутника также имеется тонкая кислородная атмосфера, в которую включены O, O2 и, возможно, O3 (озон) . Атомарный водород содержится в атмосфере в незначительных количествах. Связь ионосферы спутника с атмосферой в данное время не ясна . Открытие Ганимеда принадлежит Галилео Галилею, который первым увидел его 7 января 1610 года . Наименование вскоре было предложено Симоном Марием в честь мифологического Ганимеда - древнегреческого бога виночерпия, любовника Зевса . Изучение Ганимеда посредством космических аппаратов началось с исследования системы Юпитера «Пионером-10». По программе «Вояджер» были произведены более усовершенствованные исследования Ганимеда и удалось составить представление о его размере. Подземный океан и магнитное поле были обнаружены космическим аппаратом «Галилео» . Новая миссия для исследований ледяных спутников Юпитера - JUICE - была одобрена ЕКА 3 мая 2012 года, запуск планируется на 2022 год, прибытие в систему Юпитера - 2030 год.
Части материала о спутниках, их было всего три - Луна у Земли и два спутника Марса. Сегодня мы говорим о спутниках всего одной планеты, но количество спутников у планеты просто невероятное.
Юпитер занимает особое место в Солнечной системе, ведь он практически в два с половиной раза больше, чем все планеты вместе взятые. Юпитер настолько массивен, что их общий с Солнцем центр масс лежит над поверхностью Солнца.
Общий центр масс Юпитера с Солнцем указан точкой
У Юпитера очень мощное радиационное излучение, в Солнечной системе уровень выше только у Солнца. В сравнении с другими планетами вокруг него вращается огромное количество спутников.
Благодаря наземным наблюдениям системы Юпитера к концу 70-х годов было известно тринадцать спутников. В 1979 году, совершая пролёт мимо Юпитера, космический аппарат «Вояджер-1» обнаружил ещё три спутника. В дальнейшем с помощью наземных телескопов нового поколения был открыт ещё 51 спутник Юпитера.
Подавляющее большинство спутников имеют диаметр в 2–4 километра. Учёные предполагают, что спутников у Юпитера не меньше ста, но, как уже сказано, на сегодняшний день зарегистрировано 67, а хорошо изучено 63.
Спутники Юпитера разделяют на три группы: галилеевы, внутренние и внешние. Начнём с галилеевых.
Галилеевы спутники
Четыре самых крупных спутника - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто открыл Галилео Галилей в 1610 году, и поэтому сейчас они носят название «галилеевых». Эти спутники образовались из газа и пыли, которые окружали Юпитер после его формирования.
Галилеевы спутники Юпитера. Слева направо, в порядке удаления от Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто
Сравнение размеров. В верхнем ряду, слева направо, в порядке удаления от Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Внизу Земля и Луна
Ио
Ио - пятый по счёту спутник Юпитера, является самым вулканическим активным телом в Солнечной системе. Его возраст составляет четыре с половиной миллиарда лет; примерно такого же возраста Юпитер. Спутник всегда повёрнут к своей планете одной стороной. Расстояние от поверхности Юпитера до Ио составляет 350 тысяч километров. Его диаметр равен 3642 километрам - чуть больше чем у Луны (3474 километра). Он является четвёртым по величине спутником в Солнечной системе.
Вулканическая активность на спутниках - крайне редкое явление в Солнечной системе и Ио в нашей системе несомненный фаворит по данному показателю. Он входит в число четырёх известных в настоящее время космических тел Солнечной системы, на которых идут процессы вулканической активности. Помимо него: Земля, Тритон (спутник Нептуна) и Энцелад (спутник Сатурна). Также в вулканизме «подозревается» Венера (область Бета), однако активных вулканов на ней пока замечено не было.
Извержения на Ио гигантские, их хорошо заметно из космоса. Вулканы извергают серу на высоту в триста километров. На поверхности спутника отчётливо видно множество лавовых потоков и свыше ста кальдер, но отсутствуют ударные кратеры; вся поверхность покрыта серой в различных красочных формах. Атмосфера спутника Ио содержит в основном диоксид серы, это связанно с высокой вулканической активностью.
Анимация извержения в патерах Тваштара, составленная из пяти снимков, сделанных космическим аппаратом «Новые горизонты» в 2007 году
Из-за близости к Юпитеру на спутник действуют огромные гравитационные силы планеты, что вызывает приливные силы, создающие огромное трение внутри спутника, поэтому происходит разогрев, как недр Ио, так и его поверхности. Гравитационные силы планеты постоянно вытягивают и деформируют спутник. Некоторые части спутника нагреты до трёхсот градусов Цельсия; также на Ио обнаружено двенадцать вулканов, извергающих магму на высоту до трёхсот километров.
Извержение вулкана Пеле на Ио, снятое космическим аппаратом «Вояджер-2»
Кроме Юпитера на Ио действуют силы притяжения других спутников - Ганимеда и Европы. Основное влияние оказывает спутник Европа, обеспечивая его дополнительный разогрев. В отличие от земных вулканов, имеющих долгое время «сна» и относительно короткий период извержений, вулканы раскалённого спутника всегда активны. Постоянно вытекающая расплавленная магма образует реки и озёра. Самое крупное расплавленное озеро имеет в диаметре двадцать километров и в нём есть остров застывшей серы.
Движение Ио сквозь магнитосферу Юпитера вырабатывает мощное электричество, вызывающее сильнейшие грозы в верхней части атмосферы Юпитера. Но не только Юпитеру плохо от их взаимодействия - его мощные магнитные пояса каждую секунду забирают от Ио 1000 килограммов веществ. Это дополнительно усиливает магнитосферу Юпитера, фактически увеличивая её размеры в два раза.
Европа
Европа шестой по удалённости от Юпитера спутник. Его поверхность покрыта слоем льда, учёные полагают, что под ним существует жидкий океан. Европа возрастом около четырёх с половиной миллиарда лет - примерно того же возраста, что и Юпитер.
Поскольку поверхность спутника молодая (примерно сто миллионов лет), на ней почти нет метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд лет назад. Учёными было найдено всего пять кратеров на поверхности Европы, их диаметр составляет 10–30 километров.
Орбитальное расстояние Европы от Юпитера равно 670 900 километрам. Спутник повёрнут к планете всё время одной стороной, диаметр его равен 3100 километрам, следовательно, Европа меньше Луны, но больше, чем Плутон. Температура поверхности Европы на экваторе никогда не поднимается выше минус 160 градусов Цельсия, а на полюсах выше минус 220 градусов Цельсия.
Две модели структуры Европы
Учёные предполагают, что глубоко под поверхностью спутника существует океан, и что в этом океане могут быть обнаружены формы жизни. Они могут существовать благодаря термальным источникам рядом с подземными вулканами, так же, как и на Земле. Количество воды на Европе больше в два раза, чем на нашей планете.
Колебания формы Европы, связанные с приливами, заставляющие её, то вытягиваться, то вновь скругляться
Поверхность спутника покрыта трещинами. Многие считают, что это вызвано приливными силами на берегу океана под поверхностью. Вполне возможно, что вода подо льдом поднимается выше, чем обычно, когда спутник подходит близко к Юпитеру. И если это так, то постоянные подъёмы и опускания уровня воды вызвали множество трещин, наблюдаемых на поверхности. Многие учёные считают, что океан под поверхностью иногда прорывается, через трещины (как лава из вулкана), а затем замерзает. Айсберги, наблюдаемые на поверхности спутника Европы, могут быть доказательством этой теории.
Европа является одним из самых гладких тел в Солнечной системе - на ней нет возвышенностей более ста метров. Атмосфера на спутнике разрежённая, и состоит в основном из молекулярного кислорода. Вероятно, это стало результатом разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации и другого жёсткого излучения. Молекулярный водород быстро улетучивается с поверхности спутника, поскольку он достаточно лёгкий, а сила тяготения Европы слабая.
Ганимед
Ганимед - самый крупный спутник в Солнечной системе. Его диаметр равен 5268 километрам - это больше на 2 %, чем у Титана (второго по величине спутника в Солнечной системе) и больше на 8 %, чем у Меркурия. Если бы он вращался по орбите вокруг Солнца, а не вокруг Юпитера, его бы классифицировали как планету. Расстояние от Ганимеда до поверхности Юпитера равно примерно 1070000 километров. Он является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственной магнитосферой.
Поверхность Ганимеда разделяют на две группы. Первая - странные полосы льда, порождённые активными геологическими процессами три с половиной миллиарда лет назад, которая занимает 60 % поверхности. Вторая группа (оставшиеся 40 % поверхности, соответственно) - древняя мощная ледяная кора, покрытая многочисленными кратерами.
Возможное внутреннее строение Ганимеда
Тепло, которое идет от ядра и силикатной мантии, позволяет существовать подземному океану. Считается, что он расположен на глубине двухсот километров под поверхностью, в отличие от спутника Европа, который имеет большой океан ближе к поверхности.
Атмосфера спутника тонкая и состоит из кислорода, похожа на найденную у Европы. Кратеры на Ганимеде почти не возвышаются и очень плоские, по сравнению с кратерами на других спутниках. У них нет центральной впадины, характерной для кратеров на Луне. Это, вероятно, из-за медленного и постепенного движения мягкой ледяной поверхности.
Каллисто
Каллисто является третьим по величине спутником в Солнечной системе. Его диаметр равен 4820 км, что является около 99 % диаметра Меркурия, а масса - всего треть от массы этой планеты. Возраст Каллисто составляет около 4,5 миллиарда лет, примерно такого же возраста, как Ганимед, Европа, Ио и сам Юпитер. Спутник удалён от планеты на расстояние почти 1,9 миллионов километров (1 882 700 км). Из-за большого расстояния от планеты он находится вне жёсткого радиационного поля газового гиганта.
Каллисто
У Каллисто одна из самых древних поверхностей в Солнечной системе - её возраст равен примерно четырём миллиардам лет. Она вся покрыта кратерами, и каждый новый удар метеорита непременно попадал в уже образованный кратер. Древняя поверхность дошла до наших дней благодаря отсутствию бурной тектонической деятельности и разогрева поверхности спутника с момента его образования.
Многие учёные считают, что Каллисто покрыт огромным слоем льда, под которым расположен океан, а центр Каллисто содержит горные породы и железо. Атмосфера Каллисто разреженная и состоит из диоксида углерода.
Одно из самых примечательных мест на Каллисто - кратер Вальхалла. Кратер состоит из яркого центрального региона диаметром 360 км, вокруг него располагаются гребни в виде концентрических колец радиусом до 1900 километров: они расходятся от него словно кольца от брошенного в воду камня. В целом диаметр Вальхаллы составляет около 3800 километров. Это самая большая местность, образовавшейся вокруг ударного кратера во всей Солнечной системе. Сам кратер по своим размерам стоит только на тринадцатом месте в Солнечной системе. Такая структура возникла из-за столкновения спутника со сравнительно крупным астероидом размером 10–20 километров.
Вальхалла - ударный бассейн на спутнике Каллисто
Поскольку Каллисто находится вне жёсткого радиационного поля Юпитера, его рассматривают как приоритетный объект (после Луны и Марса) для строительства космической базы. Воду можно добывать изо льда спутника, а с его поверхности проводить исследование другого спутника Юпитера - Европы. Полёт на Каллисто может занять от двух до пяти лет. Предполагается, что первая пилотируемая миссия к этому спутнику отправится не раньше 2040 года, а возможно и ещё позже.
Модель внутреннего строения Каллисто. Показаны: ледяная кора, возможный водный океан и ядро из камней и льдов
Внутренние спутники Юпитера
Почему они внутренние? Дело в том, что орбиты этих спутников расположены очень близко к Юпитеру и все они внутри орбиты Ио - самого близкого к планете галилеева спутника. Их всего четыре: Метида, Амальтея, Адрастея и Фива.
Ведущая сторона Амальтеи (Юпитер справа, север сверху). Кратер Пан виден на правом верхнем краю, Гея (с яркими склонами) - на нижнем. Цветное фото «Вояджера-1» (1979)
Амальтея, 3D модель
Эти спутники, а также ряд пока ещё невидимых внутренних небольших лун, пополняют и поддерживают слабую систему колец Юпитера. Метида и Адрастея помогают поддерживать основное кольцо Юпитера, а Амальтея и Фива поддерживают свои собственные слабые внешние кольца.
Наибольший интерес из спутников внутренней группы вызывает Амальтея. Поверхность этого спутника имеет тёмно-красный цвет, у которого аналогов в Солнечной системе нет. Учёные предполагают, что она состоит в основном изо льда с включениями минералов и серосодержащих веществ, но эта гипотеза не объясняет цвет спутника. Скорее всего, Юпитер захватил спутник извне, как это делает регулярно с кометами.
Внешние спутники Юпитера
Внешняя группа состоит из маленьких спутников, диаметр которых от одного до ста семидесяти километров. Движутся они по вытянутым и сильно наклоненным к экватору Юпитера орбитам. В настоящее время насчитывается 59 спутников внешней группы. Спутники, которые расположены близко к планете, движутся по своим орбитам в сторону вращения Юпитера, а большинство удалённых спутников движутся в обратном направлении.
Орбиты спутников Юпитера
Некоторые малые спутники движутся почти по одинаковым орбитам, считается, что всё это остатки более крупных спутников, которые разрушила сила тяготения Юпитера. Все внешние спутники, которые наблюдались космическими аппаратами, пролетающими мимо, внешне напоминают бесформенные глыбы. Скорее всего, некоторые из них свободно летали в космосе, пока не были захвачены гравитационным полем Юпитера.
Кольца Юпитера
Кроме спутников у Юпитера есть система колец. Да, у Юпитера тоже есть кольца. Кроме того, они есть у всех четырёх газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Но в отличие от Сатурна, который имеет блестящие ледяные кольца, кольца Юпитера имеют незначительную пыльную структуру. Именно поэтому кольца Сатурна были открыты ещё в 1610 году Галилеем, а слабые кольца Юпитера лишь в 1970 годах, когда космический корабль впервые посетил систему Юпитера.
Изображение Главного кольца, полученное Галилео при прямо-рассеянном свете
Кольцевая система Юпитера состоит из четырёх основных компонентов: «гало» - толстый тор из частиц, относительно яркое и очень тонкое «Главное кольцо», а также два широких и слабых внешних кольца, известных как «паутинные кольца».
«Главное кольцо» и гало состоят в основном из пыли с Метиды, Адрастеи и, возможно, ещё нескольких спутников. Гало имеет форму пончика, его ширина составляет около двадцати-сорока тысяч километров, хотя большинство его материала лежит в пределах нескольких сотен километров от плоскости кольца. Его форма, как полагают, связана с электромагнитными силами внутри магнитосферы Юпитера, действующими на частицы пыли кольца.
«Паутинные кольца» - кольца тонкие и прозрачные как паутина, называются по материалу спутников, которые их и формируют: Амальтеи и Фивы. Внешние края Главного кольца очерчивают спутники Адрастея и Метис.
Кольца Юпитера и внутренние спутники
Мы прощаемся с Юпитером и его спутниками и продолжаем наше путешествие дальше. В следующей статье будем разбирать спутники и кольца Сатурна.
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.
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.
