Глоссарий по физике

Планета Юпитер

Период обращения Юпитера вокруг Солнца 11,862 года. Средняя скорость по орбите 13,06 км/с. Видимая звёздная величина Юпитера в среднем противостоянии около 2,3^m (уступает в блеске только Венере и Марсу во время великого противостояния). Значение приэкваториального радиуса 71400км до уровня верхней границы облачного слоя (давление атмосферы 100 кПа), сжатие 0,0647. Масса Юпитера 1,899^.10²⁷ кг (317,8 земной), уточнённое значение отношения массы Солнца к массе Юпитера 1047,346 + 0,004, средняя плотность 1330 кг/м³, ускорение свободного падения на экваторе за вычетом центробежного (равного 2,25 м/с²) 23,5 м/с² (2,4 земного), первая космическая скорость на Юпитере 43,6 км/с, вторая - 61,7 км/с. Газовая оболочка Юпитера изменяет период обращения от зоны к зоне (так называемое дифференциальное вращение). Период обращения тропической зоны атмосферы 9 ч 50 мин 30 с, полярных зон на 5 мин 11 с медленнее. Определение периода вращения по модуляции декаметрового и дециметрового излучения, связанной с вращением силовых линий магнитного поля Юпитера, даёт значение 9ч 55мин 29,7с.

На видимом диске планеты Юпитер хорошо видны параллельные экватору тёмные и светлые полосы, получившие название поясов и зон. Крупнейшие из них - тропические, их оттенок и ширина изменяются со временем.

Большое Красное Пятно планеты Юпитер

По возмущениям орбит американских космических аппаратов (КА) "Пионер-10" и "Пионер-11", пролетевших около планеты Юпитер в 1973 и 1974, была уточнена степень сжатия планеты и определены гармоники гравитационного потенциала (до шестой включительно). Эти данные свидетельствуют в пользу жидкостной модели Юпитера, находящегося в состоянии гидростатического равновесия на всех уровнях. В марте и июле 1979 пролёты около Юпитера осуществили КА "Вояджер-1" и "Вояджер-2", передавшие на Землю высококачественные телевизионные изображения планеты, её кольца и нескольких спутников. Были также проведены исследования атмосферы, облачного слоя, параметров магнитного поля, ионосферы и магнитосферной плазмы, дополнительно уточнены параметры гравитац. поля.

Планета Юпитер состоит в основном из водорода и гелия. Для большинства моделей внутреннего строения (см. в статье Планеты и спутники) принимается, что отношение содержания водорода и гелия (по массе) на уровне, отвечающем давлению ~100 кПа и температуре 150-175°К, примерно соответствует солнечному - 3,4:1. Граница перехода от молекулярного водорода к металлическому лежит на глубине 0,75 - 0,8 радиуса Юпитера. Это соответствует давлению 300 ГПа. Согласно моделям, в центре планеты находится жидкое ядро из металлов и силикатов, окружённое ледяной оболочкой, состоящей из воды и, возможно, аммиака. Радиус центрального ядра составляет менее 0,1 радиуса Юпитера, масса - 3-4% массы всей планеты, температуpa в центр. части ядра 25000°К, давление 8000 ГПа. Совокупности имеющихся данных хорошо соответствует модель с примерно адиабатической температурным градиентом в недрах планеты.

Измерения с КА подтвердили существование значительного теплового потока из недр планеты Юпитер, хотя и несколько меньшего, чем по данным наземных наблюдений. Таким образом, планета Юпитер излучает в космос приблизительно в 2 раза больше энергии, чем получает от Солнца. С этим связано упомянутое превышение эффективной температуpы над равновесной. Механизм генерации внутреннего тепла был не ясен до работы К.А. Хайдарова "Энергия эфира", в которой было показано, что энергия переходит из эфира в разогретый газ и обнаруживается только в больших объемах, которыми обладают планеты гиганты и звезды.

Об атмосфере планеты Юпитер можно говорить в известном смысле условно как о приблизительно 1000-километровом газовом слое, поскольку планета не обладает поверхностью, отделяющей твёрдую оболочку от газообразной. Давлению 100 кПа соответствует температуpа (165+5)°К. В первом приближении высотный ход температуpы можно охарактеризовать адиабатическим градиентом.

Нижней атмосфере свойственны интенсивные вертикальные движения и крупномасштабная циркуляция. Основные составляющие атмосферы - водород и гелий, присутствуют также метан, аммиак и вода. Содержание воды определено не очень уверенно (в среднем менее 0,01%). Содержание СН₄ составляет 0,07%, a NH₃ - менее 0,02%, хотя обе эти составляющие создают сильные полосы поглощения в спектре Юпитера Обнаружены также молекулы CH₃D, HCN, С₂Н₆, С₂,Н₂, СО. Предполагается, что красноватые и желтоватые оттенки на диске Юпитера связаны с присутствием в атмосфере водородных и аммонийных полисульфидов и серы, а также, возможно, органических соединений, образующихся под действием электрических разрядов в атмосфере. Наличие молекул фосфина (РН₃), с чем связывалось возможное образование в облаках аморфного красного фосфора, не подтверждено более поздними исследованиями.

Цветные изображения планеты, полученные с КА, дали определённые сведения об особенностях и структуре облаков, характере движений в атмосфере Юпитера. Высота облаков различна в хорошо выделяющихся на диске планеты поясах и зонах. Расчётная модель облачного покрова включает три основных слоя. Верхний (давление 50-100 кПа) состоит из кристаллического аммиака, промежуточный - из гидросульфида аммония NH₄SH, нижний (давление несколько сотен кПа) - из кристаллов водяного льда.

Светлые зоны и БКП характеризуются восходящими течениями. Облака в них расположены выше, их поверхностная температуpa ниже, чем в соседних областях поясов. На границе зон и поясов образуются встречные (сдвиговые) течения, развивается сильная турбулентность. Природа БКП аналогична обнаруженным на снимках другим красным, белым, голубым пятнам меньшего размера: это метеорологические явления, представляющие собой громадные устойчивые вихри в атмосфере. Вихревая структура БКП, являющегося по своей природе антициклоном, отчётливо различима на снимках. Вопрос о механизме подвода энергии и об удивительной стабильности таких образований остаётся открытым.

Согласно данным радиоизмерений, самая низкая температуpа в атмосфере планеты Юпитер (80-120°К) достигается на уровне, где давление ~10 кПа. Между уровнями, соответствующими давлениям 1 и 10 кПа, лежит область температурной инверсии, и на уровне 1 кПа температуpa возрастает до 130 - 170°К. Эти данные удовлетворительно согласуются с измерениями температуpы, проводившимися с КА при помощи ИК-радиометров. Согласно расчётам, мезосфера Юпитера в области давлений 0,1-100 Па характеризуется примерно постоянной температуpой 180°К. В верхних слоях атмосферы (термосфере и экзосфере), где происходит прямое поглощение солнечного УФ-излучения, температуpa близка к средней электронной температуpе, равной 800 - 1000°К. В атмосфере Юпитера примерно на уровне облаков зарегистрирована грозовая активность.

Планета Юпитер обладает ионосферой, протяжённость к-рой превышает 3 тыс. км, а концентрация электронов составляет (в максимуме) 10⁵ см^-3. Зарегистрированы заметные флуктуации электронной плотности. Эти нерегулярности носят однородный характер в нижней части ионосферы, однако на более высоких уровнях обнаруживаются отклонения от равномерного распределения в пространстве, обусловленные магнитным полем планеты.

Уникальный феномен представляет магнитосфера планеты Юпитер (см. также Магнитосферы планет). При наблюдении с Земли её угловой размер составляет ~2°. На дневной стороне планеты магнитосфера простирается на 50-100 радиусов Юпитера в зависимости от флуктуации набегающего потока солнечного ветра, обусловливаемых вариациями солнечной активности. С ночной стороны магнитный шлейф Юпитера простирается далеко за орбиту Сатурна, отстоящего от Юпитера на ~5а.е.

Дипольное магнитное поле планеты Юпитер имеет напряжённость 318 А/м на экваторе (на уровне с давлением 100 кПа). Магнитная ось наклонена к оси вращения планеты на (10,2+0,6)°. Напряжённость поля у полюсов составляет 1105 А/м (у сев.) и 1063 А/м (у юж.). Дипольный характер магнитного поля сохраняется примерно до расстояния 15 радиусов Юпитера, хотя некоторый вклад вносят квадрупольная и октупольная составляющие. Дальше заметное влияние на конфигурацию поля оказывают заряженные частицы, захваченные магнитным полем планеты и вращающиеся вместе с нею. В результате вокруг Юпитера образуется "магнитный диск", во внешних областях которого магн. силовые линии, возможно, не замкнуты, а сам диск на больших расстояниях, вероятно, отклоняется от плоскости, перпендикулярной оси магн. диполя в направлении плоскости, перпендикулярной оси вращения планеты.

Магнитосфера планеты Юпитер во многих чертах аналогична земной, увеличенной примерно в 100 раз. Протоны и электроны внутри магнитосферы образуют радиационные пояса. В этих поясах генерируется дециметровое излучение Юпитера Механизм дециметрового излучения - синхротронный: оно образуется при движении захваченных электронов в тороидальной области магнитосферы на расстоянии 1,5 - 6 радиусов планеты Юпитер. Энергия этих электронов ~10 МэВ. В свою очередь, всплески декаметрового излучения на частоте 8 МГц, вероятно, связаны с плазменными неустойчивостями ионосферы. Планета Юпитер излучает также в метровом диапазоне.

В магнитосфере планеты Юпитер происходит мощное ускорение электронов, которые проникают до орбиты Земли. Их энергия 3-30 МэВ. Как внутри, так и вне магнитосферы потоки ускоренных электронов характеризуются 10-часовой периодичностью, которая соответствует периоду вращения Юпитера По-видимому, найденные вариации отражают взаимодействие солнечной плазмы с магнитосферой Юпитера.

Известно 16 спутников планеты Юпитер. Четыре самых крупных (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) открыты в 1610 Г. Галилеем и наз. галилеевыми. Кроме того, в устойчивых либрационных точках L₄ и L₅ орбиты Юпитера находятся две группы астероидов (восточная и западная) - "троянцы". Планета Юпитер оказывает сильное возмущающее воздействие на периодические кометы, движущиеся по вытянутым орбитам между Солнцем и внешними областями Солнечной системы. У Юпитера обнаружено кольцо, внешний край которого находится на расстоянии 55 тыс. км от верхней границы облаков. Ширина кольца ~6 тыс. км, толщина ~1 км; оно состоит из частиц, обладающих низким альбедо, диапазон их размеров от нескольких мкм до неск. см.

По результатам пролётов КА получены след. отношения масс галилеевых спутников к массе планеты Юпитер и значения их диаметров: (4,684+0,022)•10^-5, диам. (363Оb10) км для Ио; (2,523+0,025)^.10^-5, диам. (3138+20) км для Европы; (7,803+0,030)^.10^-5, диам. (5262+20) км для Ганимеда; (5,661+0,019)•10^-5, диам. (4800+20) км для Каллисто. Их плотности последовательно убывают с ростом расстояния от планеты Юпитер: 3550 кг/м³ (Ио), 3040 кг/м³ (Европа), 1930 кг/м³ (Ганимед), 1830 кг/м³ (Каллисто). Это отражает особенности их внутр. строения: Ио целиком состоит из "скальных" (силикатных) пород, в то время как Европа на 20%, Ганимед на 40% и Каллисто почти на 50% состоят из водяного льда. На Ио открыта сильная вулканич. активность; совр. активный вулканизм, вероятнее всего, объясняется приливной диссипацией энергии из-за возникновения резонансов при движении в гравитац. поле Юпитера галилеевых спутников по орбитам, обладающим заметным эксцентриситетом. Зарегистрированы мощные выбросы серы из вулканов (на высоту до 250 км со скоростью ~1 км/с). Вероятно, толстый (до неск. км) слой серы и двуокиси серы (вместе с силикатными породами) покрывает поверхность Ио, придавая ему красно-оранжевую окраску. В свою очередь, поверхность Европы-ледяная, сильно выровненная, с многочисл. широкими протяжёнными трещинами, что, возможно, обусловлено находящимся под ледяной корой водным океаном. Поверхности Ганимеда и Каллисто также в осн. ледяные с обширными отложениями и выходами тёмного материала, испещрённые кратерами (особенно Каллисто); в формировании наблюдаемых структур значит. роль, по-видимому, играла тектонич. активность этих небесных тел в далёком прошлом.

У Ио обнаружены очень разрежённая атмосфера и ионосфера, состоящая в основном из ионов серы и натрия. Эти частицы образуют вдоль орбиты спутника своеобразный газовый тор. Ионосфера, очевидно, создаётся за счёт ударной ионизации атмосферных атомов энергичными заряженными частицами магнитосферы Юпитера В свою очередь, сами спутники вносят заметное возмущение в магнитосферу; ионосфера Ио вызывает модуляцию радиоизлучения Юпитера Между тором Ио и магнитосферой планеты Юпитер в полярных областях образуются сильные электрические поля, приводящие к ускорению заряженных частиц и их "высыпанию" в атмосферу Юпитера, вызывающему полярные сияния. Очень слабая атмосфера обнаружена космическим телескопом им. Хаббла у Европы.

Первые прямые измерения параметров атмосферы планеты Юпитер произведены 7 декабря 1995 космическим зондом, отделившимся от КА "Галилей". Предварительный анализ указывает на незначительное содернажие в атмосфере планеты Юпитер воды и не подкрепляет модельные представления о многослойной структуре облаков. Научная программа КА предусматривает подробные исследования планеты Юпитер и его галилеевых спутников.

Падение кометы Шумейкеров-Леви

В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью - около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности с помощью Космического телескопа <Хаббл>, инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции <Галилео>. Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например полярными сияниями, чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями.

Изучение Юпитера космическими аппаратами

В 1973 и 1974 мимо Юпитера прошли "Пионер-10" и "Пионер-11" на расстоянии (от облаков) 132 тыс. км и 43 тыс. км соответственно. Аппараты передали несколько сот снимков (невысокого разрешения) планеты и галилеевых спутников, впервые измерили основные параметры магнитного поля и магнитосферы Юпитера.

В 1979 около Юпитера пролетели "Вояжеры" (на расстоянии 207 тыс. км и 570 тыс. км). Аппараты передали большое количество подробных снимков планеты и её спутников, а также много других ценных данных (в частности, были обнаружены кольца Юпитера).

В 1992 мимо планеты прошёл <Улисс> на расстоянии 900 тыс. км. Аппарат провёл измерения магнитосферы Юпитера ("Улисс" был предназначен для изучения Солнца и не имел фотокамер).

С 1995 по 2003 на орбите Юпитера находился <Галилео>. С помощью этой миссии было получено множество новых данных. В частности, спускаемый аппарат впервые изучил атмосферу газовой планеты изнутри.

В 2000 мимо Юпитера пролетел "Кассини". Он сделал ряд снимков планеты с рекордным разрешением и получил новые данные о плазменном торе Ио. По снимкам "Кассини" были составлены самые подробные на сегодняшний день цветные "карты" Юпитера, на которых размер самых мелких деталей составляет 120 км. Кроме того, был поставлен уникальный эксперимент по измерению магнитного поля планеты одновременно с двух точек ("Кассини" и "Галилео").

28 февраля 2007 по пути к Плутону в окрестностях Юпитера совершил гравитационный манёвр аппарат "Новые горизонты".

На 2010 запланирован запуск аппарата "Юнона", который должен выйти на орбиту Юпитера и провести детальные исследования планеты.

В 2010-х годах планируется осуществление межпланетной миссии по изучению галилеевых спутников.

Литература о планете Юпитер

1. Юпитер, под ред. Т. Герелса, пер. с англ., т. 1-3, М., 1979;
2. Маров М. Я., Планеты Солнечной системы, 2 изд., М., 1986;
3. Спутники Юпитера, под ред. Д. Моррисона, пер. с англ., т. 1-3, М., 1985-86.
4. Хайдаров К.А. Строение небесных тел. - BRI, Алматы, 2004.
5. Хайдаров К.А. Происхождение Солнца и планет. - BRI, Алматы, 2004.
6. Хайдаров К.А. Эфирный ветер. - BRI, Алматы, 2004.

НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира

10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.