Юпитер

Пятая от Солнца планета, Юпитер, — самая большая и массивная из всех. Его масса равна 2/3 массы всех планет. Экваториальный радиус Юпитера — 71 492 км (в 11,2 раза больше радиуса Земли), а период вращения — 9 ч 55 мин, что позволяет увидеть всю планету за одну ночь.

Юпитер и его спутники — Ганимед (вверху) и Ио (внизу). Фото НАСА

Ось вращения гиганта почти перпендикулярна плоскости его орбиты, поэтому на Юпитере нет смены времен года. В отличие от твердых планет земной группы, газовые гиганты вращаются неоднородно. У Юпитера скорость вращения на экваторе равна 45 300 км/ч и уменьшается при продвижении к полюсам. Из-за быстрого вращения наблюдается заметное сжатие планеты у полюсов: полярный радиус Юпитера меньше экваториального на 6,5% (4,6 тыс. км).

Юпитер расположен от Солнца в пять с лишним раз дальше, чем Земля. Его орбита вытянута, а разница между самым большим и самым маленьким удалением от Солнца составляет 75 млн км. Один оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,86 года. В Солнечной системе только у Юпитера центр масс системы Солнце — планета находится вне Солнца и удален от последнего приблизительно на 7% солнечного радиуса.

Средняя плотность юпитерианского вещества сравнима с плотностью Солнца и равна 1,326 г/см3 , т. е. чуть выше плотности воды и в 4 раза меньше средней плотности Земли. Планета-гигант не имеет твердой поверхности, а состоит преимущественно из газа. Масса Юпитера в 1000 раз меньше солнечной, но будь он раз в 60–80 массивнее, то вполне мог бы стать звездой. Юпитер обладает собственным источником тепла и выделяет в 2–3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Точный механизм этого явления пока неизвестен.

Сверхмощная атмосфера гиганта создает неимоверно большое давление, растущее к центру, и газы в столь экстремальных условиях находятся в необычных состояниях. Предположительно на твердое железосиликатное ядро Юпитера приходится 3–4% массы всей планеты, а температура в нем достигает значений порядка 20–25 тыс. градусов. Выше ядра при температуре 11 тыс. градусов и давлении 3 млн атмосфер находится слой жидкого металлического водорода толщиной порядка 42 000 км. Это не жидкость и не газ, а необычная субстанция из протонов и электронов, способная проводить электрический ток, которая является источником сильного магнитного поля Юпитера, напряженность которого у поверхности планеты в 20 раз больше, чем напряженность магнитного поля у поверхности Земли. Оно захватывает заряженные частицы солнечного ветра, которые удерживаются и накапливаются в окрестностях планеты, образуя зоны интенсивной радиации. Дозы облучения, которые там можно получить, в десятки раз превышают смертельные для человека.

Над слоем металлического водорода располагается слой жидкого молекулярного водорода и гелия толщиной 24 000 км. Он не имеет четких границ и постепенно переходит в газообразную атмосферу. Состав облачного покрова планеты-гиганта подобен составу всей планеты в целом: 75% по массе приходится на водород, 24% — на гелий, а 1% — на примеси: метан, водяной пар и аммиак.

Галилеевы спутники Юпитера. Слева направо, в порядке удаления от Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто

У Юпитера есть система трех колец радиусом 129 000 км и толщиной порядка 30 км. Они очень разреженные, темные, слабо различимые, не содержат льда и состоят в основном из пыли и мелких каменных частиц, которые плохо отражают солнечные лучи, и расположены в плоскости экватора на высоте порядка 55 000 км над атмосферой, так что с Земли их можно наблюдать только в инфракрасном диапазоне.

По данным на 2018 г., у Юпитера известно 79 естественных спутников — больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Граница орбит спутников определяется областью гравитационного притяжения планеты и удалена от нее на расстояние 52 млн км. Четыре самых крупных спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) движутся почти по круговым орбитам в плоскости экватора планеты. Из-за сил приливного взаимодействия с планетой они медленно удаляются от нее, синхронизируя свое вращение с гигантом и постоянно обращаясь к нему одной и той же стороной.

Погода на Юпитере

На планете дуют ураганные ветры, скорость которых может достигать 500 км/ч, причем в смежных полосах потоки ветра направлены в противоположные стороны. Ветры дуют не только в поверхностных слоях, но на глубинах до 1000 км. Большое Красное Пятно в южном полушарии Юпитера — это область высокого давления в атмосфере, гигантский, самый крупный ураган в Солнечной системе, размеры которого существенно больше Земли. Он расположен на 8 км выше верхнего слоя облаков и вращается против часовой стрелки.

На Юпитере
На Юпитере постоянно бушуют штормы, развивающие скорость в 5 раз превосходящую самые быстрые ураганы на Земле. Некоторые самые сильные штормы можно наблюдать в телескоп как коричневые участки

Размеры Пятна постоянно меняются, в длину оно занимает 24–40 тыс. км, а в ширину — 12–14 тыс. км, но в целом Большое Красное Пятно уменьшается: в 1880 г. оно было в два раза больше и заметно ярче, чем сейчас. Еще в атмосфере Юпитера всегда идут грозы и бушуют сильные штормы, а молнии, сверкающие там, в тысячи раз мощнее земных. На Юпитере наблюдаются мощные полярные сияния, однако в отличие от земных солнечный ветер не играет большой роли в их создании. С магнитным полем газового гиганта взаимодействуют частицы, выброшенные вулканами спутника Юпитера Ио. Именно поэтому полярные сияния Юпитера самые интенсивные во всей Солнечной системе, они действуют почти всегда и не зависят от активности Солнца.