Юпитер - планета-гигант

Оглавление Введение Современные исследования Юпитера Строение планеты Атмосфера
Кольцо Юпитера Спутники Юпитера Ио Европа Ганимед. Каллисто. Малые спутники Последние исследования Юпитера Новые спутники Юпитера Спутник Юпитера – Гималия Большое рентгеновское пятно на Юпитере Крупнейший вулканический выброс над Ио из всех виданных ранее Климат на спутнике Юпитера Ио – новая загадка для ученых Заключение Список использованной литературы:
Введение Юпитер - вторая по яркости после Венеры планета Солнечной системы. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером, то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой планеты древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер. Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой, у которой были открыты спутники. В 1610 г. Галилей, направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звёздочки, не видимые простым глазом. На следующий день они изменили своё положение и относительно Юпитера, и относительно друг друга. Наблюдая за этими звёздами Галилей заключил, что наблюдает спутники Юпитера, образовавшиеся вокруг него как центрального светила. Это была уменьшенная модель Солнечной системы. Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевых спутников Юпитера –Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто-делает их удобными « небесными часами», и моряки долгое время пользовались ими, чтобы определять положение корабля в открытом море. В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из древнейших загадок: распространяется ли свет мгновенно или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов, датский астроном Оле Рёмер в 1675 г. обнаружил, что наблюдения и вычисления расходятся, если Юпитер и Земля находятся по разные стороны Солнца. В этом случае затмения спутников запаздывают примерно на 1000 с. Рёмер пришёл к правильному выводу, что 1000 с. – это как раз, которое нужно свету, чтобы пересечь орбиту Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн. километров, скорость света оказывается близкой к 300000км./с. Юпитер- это планета – гигант которая содержит в себе более 2/3 всей нашей планетной системы. Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше, чем у Земли. Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м^3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше, чем плотность Земли. Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли. Юпитер представляет собой гигантский шар из водорода, практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая: -140 С. Юпитер быстро вращается (период вращения 9 ч. 55 мин. 29 с.). Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась, и её полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального, равного 71400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного. Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов: в 1973 г. – «Пионер-10», в 1974 – «Пионер-11». В марте и в июле 1979 г. его посетили более крупные и «умные» аппараты – «Вояджер-1 и –2». В декабре 1995 до него долетела межпланетная станция «Галилео», которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд. То есть, можно уверенно заявить, что человечество проявляет огромный интерес к этой планете. В своей работе я хочу рассказать, как происходило исследование Юпитера, какие были получены результаты, выявить методы и средства, с помощью которых это стало возможно, постараюсь собрать максимум информации из наиболее свежих источников.
Современные исследования Юпитера Изучать планеты-гиганты с помощью космической техники начали на десятилетие позже, чем планеты земной группы. 3 марта 1972 г. с Земли стартовал американский космический аппарат "Пионер-10". Через 6 месяцев полёта аппарат успешно миновал пояс астероидов и ещё через 15 месяцев достиг окрестностей "царя планет", пройдя на расстоянии 130 300 км от него в декабре 1973 г. С помощью оригинального фотополяриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырёх самых крупных спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Помимо Большого Красного Пятна, размеры которого превышают диаметр нашей планеты, обнаружено белое пятно поперечником более 10 тыс. километров. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет 133 К. Было обнаружено также, что Юпитер излучает в 1,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца; уточнена масса планеты и спутника Ио. Исследования показали, что Юпитер обладает мощным магнитным полем; также была зарегистрирована зона с интенсивной радиацией (в 10 тыс. раз больше, чем в околоземных радиационных поясах) на расстоянии 177 тыс. километров от планеты. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию полёта аппарата. "Пионер-10" начал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что шлейф магнитосферы Юпитера был обнаружен за пределами орбиты Сатурна. В 1987 г. "Пионер-10" вышел за границы Солнечной системы. Трасса "Пионера-11", пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров от Юпитера в декабре 1974 г., была рассчитана иначе. Он прошёл между поясами и самой планетой, не получив опасной дозы радиации. На этом аппарате были установлены те же приборы, что и на предыдущем. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Их высота оказалась различной в полосах и расположенных между ними зонах. Согласно исследованиям "Пионера-II", светлые зоны и Большое Красное Пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, чем в соседних областях полос, и здесь холоднее. Притяжение Юпитера развернуло "Пионер-11" почти на 180°. После нескольких коррекций траектории полёта он пересёк орбиту Сатурна недалеко от самой планеты. Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978г. было использовано для последовательного изучения этих планет. Под влиянием полей тяготения космические аппараты смогли переходить с трассы полёта от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну. Без использования гравитационных полей промежуточных планет полёт к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну - 20 лет вместо 12. В 1977 г. в длительное путешествие отправились аппараты "Вояджер -1, -2", причём "Вояджер-2" был запущен раньше, 20 августа 1977 г., по "медленной" траектории, а "Вояджер-1" - 5 сентября 1977 г. по "быстрой". "Вояджер-1" совершил пролёт около Юпитера в марте 1979 г., а "Вояджер-2" прошёл мимо гиганта на четыре месяца позже. Они передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями. Атмосферные массы красного, оранжевого, жёлтого, коричневого и синего цветов постоянно перемещались. Полосы вихревых потоков захватывали друг друга, то сужаясь, то расширяясь. Скорость перемещения облаков оказалась равной 11км/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой стрелки и делало полный оборот за 6 ч. "Вояджер-1" впервые показал, что у Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57 тыс. километров от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действуют восемь вулканов. "Вояджер-2" сообщил спустя несколько месяцев, что шесть из них продолжают активно действовать. Фотографии других галилеевых спутников - Европы, Ганимеда и Каллисто - показали, что их поверхности резко отличаются друг от друга.
Американский космический аппарат "Галилео", доставленный на околоземную орбиту в грузовом отсеке корабля многоразового использования "Атлантис", представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также для более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, который должен был проникнуть в атмосферу планеты. Траектория "Галилео" была довольно сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой прошёл в феврале 1990 г. Затем по новой траектории в декабре он вернулся к Земле. Были переданы многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны.
В октябре 1991 г., проходя через пояс астероидов, аппарат сфотографировал малую планету Гаспра. Вернувшись к Земле второй раз в декабре 1992 г. и получив новое ускорение, он устремился к основной цели своего путешествия - Юпитеру. Оказавшись в августе 1993 г. снова в поясе астероидов, он сфотографировал ещё одну малую планету, Иду. Спустя два года "Галилео" достиг окрестностей Юпитера. По команде с Земли от него отделился спускаемый зонд и в течение пяти месяцев совершал самостоятельный полёт к границам атмосферы Юпитера со скоростью 45 км/с. За счёт сопротивления её верхних слоев в течение двух минут скорость снизилась до нескольких сот метров в секунду. При этом перегрузки превосходили земную силу тяжести в 230 раз. Аппарат проник в атмосферу на глубину 156 км и функционировал в течение 57 мин. Данные об атмосфере ретранслировались через основной блок "Галилео".
Строение планеты Видимая поверхность Юпитера представляет собой верхний уровень облаков, окружающих планету. Благодаря этому все детали на поверхности Юпитера постоянно меняют свой вид. Из устойчивых деталей известно Большое Красное пятно, наблюдающееся уже более 300 лет . Это - громадное овальное образование, размерами около 35000 км по долготе и 14000 по широте между Южной тропической и Южной умеренной полосами. Цвет его красноватый, но подвержен изменениям. Спектральные исследования Юпитера показали, что атмосфера его состоит из молекулярного водорода и его соединений: метана и аммиака. В небольших количествах присутствуют также этан, ацетилен, фосфен и водяной пар. Облака Юпитера состоят из кристалликов и капелек аммиака. В декабре 1973 г. с помощью американского космического аппарата "Пионер -10" удалось обнаружить наличие гелия в атмосфере Юпитера и измерить его содержание. Можно считать, что атмосфера Юпитера на 74% состоит из водорода и на 26% из гелия. На долю метана приходится не более 0,1% состава атмосферы планеты. Атмосферный слой имеет толщину около 1000 км. Ниже чисто газового слоя в атмосфере лежит слой облаков, которые мы и видим в телескоп. В настоящее время построена двухслойная модель внутреннего строения планеты. Оболочка планеты состоит в основном из газовой компоненты (водород, гелий, неон), а ядро - из тяжелой компоненты (оксиды кремния, магния и железа, сульфиды, железо, никель и др.). Слой жидкого молекулярного водорода имеет толщину 24000 км. На этой глубине давление достигает 300 ГПа, а температура 11000 К, здесь водород переходит в жидкое металлическое состояние, т.е. становится подобным жидкому металлу. Слой жидкого металлического водорода имеет толщину около 42000 км. Внутри него располагается небольшое железно-силикатное твердое ядро радиусом 4000 км . На границе ядра температура достигает 30000 К. По массе ядро Юпитера составляет 3-4% от полной массы. В 1956 г. было обнаружено радиоизлучение Юпитера на волне 3 см, соответствующее тепловому излучению с температурой 145 К. По измерениям в инфракрасном диапазоне температура самых наружных облаков Юпитера 130 К. Полеты американских космических аппаратов "Пионер-10" и "Пионер-11" позволили уточнить строение магнитосферы Юпитера, а изменение температуры облачного слоя в основном подтвердило известный из наземных наблюдений результат: количество тепла, которое Юпитер испускает, более чем вдвое превышает тепловую энергию, которую планета получает от Солнца. Возможно, что идущее из недр планеты тепло выделяется в процесс медленного сжатия гигантской планеты (1мм. в год). Магнитное поле планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей: дипольного (как поле Земли), которое простирается до 1,5 млн. км от Юпитера, и не дипольного, занимающего остальную часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля у поверхности в 20 раз больше, чем на Земле. Кроме теплового и дециметрового радиоизлучения Юпитер является источником радиовсплесков (резких усилений мощности излучения) на волнах длиной от 4 до 85 м, продолжительностью от долей секунды до нескольких минут или даже часов. Однако длительные возмущения - это не отдельные всплески, а серии всплесков - своеобразные шумовые бури и грозы. Согласно современным гипотезам, эти всплески объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты. Атмосфера Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты, состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую циркуляцию на Юпитере, такой же, как и на Земле: разность в количестве тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает возникновение гидродинамических потоков, которые отклоняются в зональном направлении кориолисовой силой. При таком быстром вращении, как у Юпитера, линии тока практически параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими потоками, имеющими разную скорость. Конвективные движения выносят вверх окрашивающее вещество, присутствием которого объясняется слегка красноватый цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны, и это объясняет их более интенсивную окраску. Так же как и в земной атмосфере, на Юпитере могут формироваться циклоны. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в атмосфере Юпитера, могут быть очень устойчивы (время жизни до 100 тысяч лет). Вероятно, Большое Красное пятно является примером такого циклона. Изображения Юпитера, полученные при помощи аппаратуры, установленной на американских аппаратах «Пионер-10» и «Пионер-11», показали, что Красное пятно не является единственным образованием подобного типа: имеется несколько устойчивых красных пятен меньшего размера. Спектроскопическими наблюдениями было установлено присутствие в атмосфере Юпитера молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана, ацетилена и водяного пара. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжелых элементов). Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 1 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристаллов аммиака ниже, должны быть расположен облака из кристаллов льда и капелек воды. Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8 – 14 мк, равна в центре диска 128 – 130К. Если рассмотреть температурные разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно объяснить следующим образом. На краю диска луч зрения идет наклонно, и эффективный излучающий уровень (то есть уровень, на котором достигается оптическая толщина t=1) расположен в атмосфере на большей высоте, чем в центре диска. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то яркость и температура на краю будут несколько меньше. Слой аммиака толщиной в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически непрозрачен для инфракрасного излучения в интервале 8 – 14 мк. Отсюда следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к довольно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах СН показывает, что температура облаков значительно больше (160 – 170К) При температуре ниже 170К аммиак (если его количество соответствует спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому предполагается, что облачный покров Юпитера, по крайней мере частично, состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и в образовании облаков на Юпитере принимать участие не может.
Яркостная температура 130К заметно выше, чем равновесная, то есть такая, которую должно иметь тело, светящееся только за счет переизлучения солнечной радиации. Расчеты, учитывающие измерение отражательной способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К. Существенно, что величина яркостной температуры около 130К была получена не только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким образом, полное излучение Юпитера 2,9 раз превосходит энергию, получаемую от Солнца, и большая часть излучаемой им энергии обусловлена внутренним источником тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам земного типа. Однако источником внутренней энергии Юпитера не являются, конечно, ядерные реакции. По-видимому, излучается запас энергии, накопленный при гравитационном сжатии планеты (в процессе формирования планеты из протопланетной туманности гравитационная, когда гравитационная энергия пыли и газа, образующих планету, должна переходить в кинетическую и затем в тепловую).
Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура довольно быстро растет с глубиной. Согласно наиболее вероятным теоретическим моделям она достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня верхней границы облаков, а на глубине 500 км – около 1200К. А расчеты внутреннего строения показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая – 10000 км, но надо отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы) находится в жидком состоянии. Водород при этом находится в вырожденном, что то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов). При этом в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7г/см і, и свойства скорее напоминают жидкость, чем газ. В самом центре планеты (по расчетам на глубине 30000 км), возможно, находится твердое ядро из тяжелых элементов, образовавшееся в результате слипания частиц металлов и каменных образований. Кольцо Юпитера Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильные радиошумы, возле него межпланетные аппараты наблюдают пылевые бури – потоки мелких твердых частиц, выброшенных в результате электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные и на электромагнитные поля. Именно из таких мелких каменных частиц, в основном состоит кольцо Юпитера, открытое в марте 1979 года (косвенное обнаружение кольца в 1974 г. по данным «Пионера» осталось непризнанным). Его главная часть имеет радиус 123-129 тыс. км. Это плоское кольцо около 30км толщиной и очень разреженное – оно отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего света. Более слабые пылевые структуры тянутся от главного кольца к поверхности Юпитера и образуют над кольцом толстое гало, простирающееся до ближайших спутников. Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически невозможно: оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.
Спутники Юпитера Ранее у Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц) лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны. Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий. Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного. Ниже приведены названия спутников; в скобках даны их радиусы в км и видимые звёзд­ные величины в противостоянии (1976): I — Ио (1820; 4,9); II — Европа (1530; 5,3); III — Ганимед (2610; 4,6); IV — Каллисто (2450; 5,6); V — Амальтея (120; 13); VI — Гамалия (80; 14,2); VII — Элара (50; 17); VIII — Пасифея (12; 18); IX — Синопа (10; 18.6); X — Лизифоя (8; 18,3); XI — Карма (9; 18,6); XII — Ананке (8; 18.7); XIII — Леда (5; 20). Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей, которые открывались нам только в космическую эру. Совсем недавно были открыты еще несколько новых спутников Юпитера, о которых я расскажу в другой главе. Ио Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной стороны Юпитера на другую. По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-оранжевой поверхности «Вояджеры» обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически активные области Ио нагреты до 300°С. Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км. Мощный подземный гул сотрясает почву, из жерла вулкана с огромной скоростью (до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так называются котлообразные впадины, образовавшиеся вследствие провала вершины вулкана) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается горячими реками на фотографиях «Вояджеров» видны черные озёра и даже целые моря расплавленной серы. Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в поперечнике. В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из твёрдой серы. Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах, а в небе над ними нависает громада Юпитера. Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника, которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом, горбы слегка перемещаются по её поверхности, что приводит к разогреванию внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов, у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая, хотя активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных натрия и калия.
Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с большим содержанием железа и его соединений. Европа Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км. Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов. Из-за того, что поверхность молодая (всего 100млн. лет), на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10-30 км. Ганимед. Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше. С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро. Его плотность 1930 кг\м^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. Каллисто. Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами, - Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км, а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты. Малые спутники У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба - обнаружены с помощью межпланетных станций, и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера, по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км/ч. Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты; его диаметр около 100 км. Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму (размеры 270х165х150 км) и покрыт кратерами; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км. Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы, что ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем на один градус. Такие спутники называются регулярными. Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды, котрые были названы по наиболее крупным телам: группа Гималии, куда также входят Леда, Лиситея и Элара; и группа Пасифе с Ананке, Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет (1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км. спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток, а группы Пасифе -–за 630-760 суток, т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы: в группе Гималии –от 8 км у Леды до 90 км у Гималии; в группе Пасифе –от 15 до 35 км. они черны и неровны. Внешние спутники, входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону. Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников. (Считается, что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц.) Ясно только, что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.
Последние исследования Юпитера Новые спутники Юпитера Группа астрономов Гавайского университета объявила в январе 2001 года об открытии десяти новых спутников Юпитера, которые получили обозначения с S/2000 J2 по S/2000 J11. Наблюдения проводились в конце ноября - начале декабря с помощью широкоугольной камеры, установленной на 2,2 - метровом телескопе университета.
На основе оценок альбедо (отражательных способностей) новых спутников получены их примерные размеры. Все они очень малы - не более пяти километров в диаметре каждый. Все десять спутников имеют умеренно эллиптические орбиты с углом наклона от 15° до 30°. Девять из десяти облетают Юпитер по орбитам в направлении, противоположном направлению движения остальных спутников Юпитера. Среднее расстояние новых спутников от Юпитера составляет от 21 до 24 миллионов километров.
На январь 2001 года число известных естественных спутников Юпитера стало равно 28. Из них 12 спутников были открыты за один 2000 год. Первенство же по количеству спутников в Солнечной системе по прежнему держит Сатурн. На сегодняшний день у этой планеты известно 30 спутников. Третье место принадлежит Урану - у него известен 21 спутник. Спутник Юпитера – Гималия Cassini получил изображения Гималии - самого яркого из внешних спутников Юпитера. Снимки были получены 19 декабря 2000 года с расстояния 4,4 миллиона километров. До сих пор ни одному космическому кораблю или телескопу не удавалось получить изображений внешних спутников Юпитера, на которых они выглядели бы не в виде слабо светящихся звезд. Форма Гималии не сферическая, по-видимому, этот спутник был захвачен Юпитером из пояса астероидов. Большое рентгеновское пятно на Юпитере

Авторы: X-ray Image: R.Gladstone (SwRI), et al., Optical Image: Cassini Imaging Team, NASA Самая большая планета солнечной системы, газовый гигант Юпитер, знаменит своим похожим на водоворот Большим Красным Пятном. Справа показано оптическое изображение знакомой всем гигантской планеты с циклоническими системами и полосами облаков, полученное пролетавшим около нее космическим аппаратом Кассини. Слева показано в искусственных цветах соответствующее изображение Юпитера в рентгеновских лучах, полученное орбитальной обсерваторией Чандра. На изображении, полученном Чандрой, впервые были обнаружены рентгеновские пятна и авроральное рентгеновское излучение от полюсов. Рентгеновское пятно, доминирующее в излучении от северного полюса Юпитера (вверху) возможно, так же удивительно для современных астрономов, как когда-то было Большое Красное Пятно. Противореча ранее предложенным теориям, рентгеновское пятно находится слишком далеко на севере, чтобы быть связанным с тяжелыми заряженными частицами из окрестностей вулканического спутника Ио. Данные Обсерватории Чандра также показывают, что рентгеновское излучение пятна таинственным образом пульсирует с периодом около 45 минут. Астрономам еще предстоит дать ответы на эти вопросы. Крупнейший вулканический выброс над Ио из всех виданных ранее В августе космический аппарат "Галилео", работающий около Юпитера, совершил пролёт над находящимся на северном полюсе Ио вулканом Тваштар. Весной этого года там происходило и учёные надеялись, что аппарат сможет приблизиться к нему. Однако в итоге на сделанных "Галилео" снимках выброса из Тваштара не оказалось.
Вместо этого он обнаружил на Ио крупнейший вулканический выброс из всех, наблюдавшихся до сих пор, но извергался он не из Тваштара, а из вулкана, о котором прежде было ничего не известно. "Галилео" сумел "поймать" и проанализировать частицы, только недавно выброшенные извержением. "Это было совершенно неожиданно", - рассказывает доктор Луис Фрэнк, руководивший экспериментом. Ранее сделать это не удавалось. Частицы, попавшие в руки учёных, представляют собой своего рода снежинки, состоящие из 15-20 молекул двуокиси серы. По словам доктора Альфреда Макивена, члена группы обработки передаваемых "Галилео" изображений, выброс вздымается почти на полтысячи километров над поверхностью планеты. Шестнадцатого октября 2001г. "Галилео" совершил ещё один пролёт над Ио. На этот раз его траектория пройдёт вблизи южного полюса Ио. В этом районе на сделанных ранее инфракрасных снимках была замечена ещё одна горячая точка - по-видимому, ещё один вулкан.
Климат на спутнике Юпитера Ио – новая загадка для ученых На Земле на полюсах холодно, у экватора - жарко. Причины этого общеизвестны: лучи Солнца падают в полярных областях более полого, и температура там оказывается ниже. Однако, как к своему удивлению обнаружили учёные, работающие с космическим аппаратом Galileo, не все планеты ведут себя так же. Похоже, климат на Ио, одном из спутников Юпитера, подчиняется каким-то иным законам. Из инфракрасной карты Ио, которую сделал Galileo, следует, что температура на всей поверхности Ио примерно одинакова. Никакой разницы между экватором и полюсами не наблюдается. Отклонения от средней температуры замечены лишь в нескольких горячих очагах, которые соответствуют действующим на спутнике Юпитера вулканам. Около 250 учёных, съехавшихся на проходящую в эти дни конференцию, обсуждают причины странного феномена. В настоящее время выработано несколько теорий, объясняющих, странности климата Ио. Например, согласно одной гипотезе, на полюсах больше вулканов, так что поверхность там оказались лучше прогрета. По другой теории, поверхность Ио на экваторе состоит из вещества, которое плохо поглощает тепло.

Галилео .
Заключение Исследование удаленных планет Солнечной системы – недавнее направление в астрономии. Ранее просто не было технических средств и технологий, позволяющих решать задачи, возникающие при исследовании удаленных планет. Но начиная с 70-х г.г. XX века техника шагнула вперед, и человечество получило возможность получать больше информации о соседних планетах. Итак, подведем итог. Юпитер - одна из планет, видимых невооруженным глазом, и путь ее по ночному небу был наблюдаем тысячи лет. В 1610-м году, итальянский астроном Галилео Галилей обнаружил четыре самых больших спутника планеты: Ио, Европу, Ганимед, и Каллисто, известные также как Галилеевы спутники. Это было одно из самых ранних астрономических открытий, сделанных с телескопом. Оно сыграло свою роль, добавив уверенности сторонникам гелиоцентрической системы мира, В те далекие дни борьба мировоззрений была очень остра. В течение последующих лет, с улучшением телескопов, становились известными и размер планеты, и существование Большого Красного Пятна, которое представлялось, по началу, островом в гигантском море на поверхности Юпитера. Земная астрономия всегда продолжала совершенствоваться, мы достигли истинного понимания некоторых "поверхностных" явлений (изменений в расположении деталей, их размеров, цвете), считая их уже атмосферными, а не относящимися к вовсе несуществующей твердой поверхности.
С приходом радиоастрономии в науку (а именно в 1955-м году), мы обнаружили, что Юпитер - источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность гиганта. Юпитер изучается во всех длинах волн. Справа Вы видите сравнение снимков Юпитера в тепловых и видимых лучах.
В марте 1972-го года была запущена АМС "Пионер 10", для наблюдения пояса астероидов и Юпитера. Долетев до Юпитера в декабре 1973-го года, "Пионер 10" обнаружил интенсивное излучение, исходящее от Юпитера, огромное магнитное поле, предполагающее наличие проводящей ток жидкости в недрах планеты. Годом позже, однотипный космический аппарат "Пионер 11", пролетал Юпитер на своем пути к Сатурну и передал даже более подробные изображения гигантской планеты. Изучая данные, полученные этим аппаратом, ученые впервые заподозрили наличие у Юпитера колец. 31 марта 1997-го года был выключен космический аппарат "Пионер 10", который еще в 1973-м году первым преодолел пояс астероидов и достиг Юпитера. В 1983-м году он пересек орбиту Нептуна - самой далекой на тот год планеты от Солнца - и направился к границам Солнечной системы. Находящееся в исправности оборудование "Пионера 10" питалось энергией распада помещенных на спутник радиоактивных веществ. Теперь этот источник иссяк. "Пионер 10" был выключен с расстояния в 9 световых часов, через 25 лет после запуска. В августе и сентябре 1977-го года, были запущенны два "Вояждера" для изучения внешней части Солнечной системы. "Вояждеры" побывали возле Юпитера в 1979-м году, подарив нам поразительные, красивые изображения царя планет, обнаружив тысячи деталей, до тех пор неизвестные. "Вояджеры" поведали нам, что процессы в атмосфере Юпитера - несоизмеримо более грандиозные подобия тех же явлений земной атмосферы. "Вояджеры" подтвердили догадки о кольцах планеты. Юпитер - третья планета, у которой открыли кольца. Запущенный в октябре 1989-го года с основной задачей изучения Юпитера, космический аппарат "Галилео" вернулся к Земле 8 декабря 1990-го года для совершения обычного гравитационного маневра. После он направился к астероиду Гаспра, потом повстречался с другим астероидом - Идой, откуда уже попал в систему Юпитера. "Галилео" был нацелен на самые разнообразные исследования как самой планеты, так и ее спутников. В 1995-м году от аппарата отделился специальный зонд, предназначенный для изучения атмосферы Юпитера. Крупным наземным и орбитальным телескопам, безусловно, по силам внести и свою лепту в изучение гиганта. Тому пример результаты исследований телескопа имени Хаббла.
Список использованной литературы: 1. Жарков В.Н. «Внутреннее строение Земли и планет», М.: Наука, 1974 год. 2. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова – М.: Аванта+, 1997 год, 688с: ил. 3. Е.П. Левитан «Твоя вселенная» 1995г. 4. А.Гомилин «Небо Земли» 1974г. 5. Аванта + «Энциклопедия для детей»1999г. 6. Л.Голосницкий «Жизнь на других мирах» 1975г. 7. Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; 8. Физические характеристики пла­нет-гигантов, А. А., 1971; 9. Жарков В. Н., Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973; 10. Долгинов Ш. Ш., Магнетизм планет, М., 1974; 11. Мартынов Д. Я., Планеты. Решенные и нерешенные проблемы, М., 1970;