Юпитер: крупнейшая планета Солнечной системы

Атмосфера: слои, газы и давление

Атмосфера Юпитера состоит преимущественно из водорода и гелия — тех же элементов, что и Солнце. В верхних облаках холодно: температура опускается примерно до минус 145 градусов Цельсия. Чем глубже, тем горячее и плотнее: давление нарастает до значений, при которых привычные представления о газе перестают работать.

По современным компьютерным моделям, газы в атмосфере перемешиваются между слоями медленнее, чем думали раньше: этот процесс может занимать недели, а не часы. Атмосферные вихри и характерные полосы облаков возникают на границах зон и поясов, где соседние потоки движутся с разной скоростью: светлые зоны поднимаются вверх, тёмные пояса опускаются вниз.

Внутри планеты: от облаков до ядра

Твёрдой поверхности у Юпитера нет. Любой объект, попавший в атмосферу, встретил бы всё более плотный газ, затем слой жидкого металлического водорода. В таком состоянии водород под колоссальным давлением начинает проводить электрический ток. Именно этот слой считается источником мощного магнитного поля планеты.

В самом центре, по данным миссии «Юнона», находится размытое ядро — оно, вероятно, перемешано с окружающим веществом и не имеет чётких границ. Давление в глубинных слоях достигает значений, несопоставимых ни с чем на Земле.

Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее всех планет — сутки здесь длятся всего 9 часов 50 минут 28 секунд. Из-за такого стремительного вращения планета сплюснута у полюсов: экваториальный радиус заметно больше полярного. Быстрое вращение также усиливает атмосферную циркуляцию и формирует полосатый рисунок облаков.

Орбита Юпитера пролегает далеко от Солнца, поэтому один оборот вокруг него занимает около 11,86 земных лет. За это время на Земле школьники успевают окончить школу, поступить в университет и получить диплом.

Большое красное пятно — самый узнаваемый элемент Юпитера. Это гигантский антициклон, за которым наблюдают с 1831 года. Размер шторма превышает диаметр Земли, хотя за последние десятилетия он заметно уменьшился. Причина долголетия — отсутствие твёрдой поверхности.

Штормы на Юпитере — прямое следствие быстрого вращения планеты. Атмосферные вихри возникают там, где соседние потоки движутся с разной скоростью, и эта система работает непрерывно уже миллиарды лет. Большое красное пятно — лишь самый известный пример: подобных вихрей на планете значительно больше, просто они меньше и менее заметны.

На данный момент у самой большой планеты Солнечной системы 101 спутник, и единственная планета, которая её обгоняет, — это Сатурн с 285 спутниками. Большинство из них — небольшие тела диаметром около 1–3 км, обращающиеся на дальних орбитах. Мощная гравитация Юпитера удерживает их на месте и продолжает притягивать новые объекты из межпланетного пространства.

Галилеевы спутники

Четыре крупнейших спутника открыл Галилео Галилей в 1610 году — отсюда их название. Ио, Европа, Ганимед и Каллисто разительно отличаются друг от друга: Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе, Ганимед — крупнейший спутник среди всех планет, по размерам он больше Меркурия. Каллисто покрыта древними кратерами и считается одним из старейших сохранившихся поверхностных ландшафтов.

Европа привлекает особое внимание исследователей. Под её ледяной поверхностью предполагается существование жидкого океана — а значит, там теоретически могут быть условия для жизни. Это делает Европу одним из главных объектов астробиологических исследований. Прямых данных о жизни пока нет, но интерес к спутнику продолжает расти.

Магнитное поле Юпитера примерно в 20 000 раз мощнее земного по магнитному моменту. Оно формируется в слое жидкого металлического водорода и создаёт вокруг планеты огромную магнитосферу.

Радиационные пояса внутри магнитосферы настолько интенсивны, что представляют серьёзную угрозу для космических аппаратов: зонды, работающие вблизи Юпитера, получают значительные дозы радиации. Кольца у планеты есть, однако они слабые и тёмные. В отличие от колец Сатурна, кольца Юпитера состоят из мелкой пыли и с Земли практически не видны.

Долгое время считалось, что Юпитер защищает Землю, отклоняя астероиды и кометы своей гравитацией. Мощное притяжение действительно меняет траектории малых тел. Однако современные исследования показывают, что гравитация Юпитера способна как уводить опасные объекты в сторону, так и направлять их к внутренним планетам.

Есть гипотеза, что Юпитер изначально был твёрдым протопланетным ядром из камня и льда массой до 10 земных масс, а затем оно притянуло огромное количество газа из окружающего протопланетного диска. Процесс шёл быстро по астрономическим меркам — иначе газ просто рассеялся бы. Юпитер стал первым крупным телом в системе и во многом определил её нынешнюю структуру.

К Юпитеру летали несколько поколений космических аппаратов. Два американских зонда серии «Пионер» прошли мимо планеты в 1970‑х и передали первые детальные данные. Два аппарата серии «Вояджер» сфотографировали атмосферу и открыли кольца. Орбитальный зонд «Галилео» работал на орбите с 1995 по 2003 год и сбросил атмосферный зонд прямо в облака Юпитера.

Аппарат «Юнона» вышел на орбиту Юпитера в 2016 году и продолжает работу. Он изучает магнитное поле, атмосферу и внутреннее строение планеты. Данные миссии показали, что ядро планеты, вероятно, размыто и перемешано с окружающим веществом, а глубинная циркуляция газов происходит медленнее, чем предполагалось ранее. По недавним исследованиям, Юпитер содержит примерно в полтора раза больше кислорода, чем Солнце, — неожиданный результат для планеты, которую изучают уже десятилетия.

Любой объект, попавший в атмосферу, начнёт погружаться в среду с нарастающим давлением и температурой: сначала через плотный газ, затем через жидкость, ведущую себя как металл. На определённой глубине давление раздавит любой известный материал задолго до достижения ядра. При этом Юпитер прекрасно виден с Земли невооружённым глазом и остаётся одним из ярчайших объектов ночного неба — просто подойти ближе пока могут только автоматические зонды.

Юпитер держит несколько рекордов Солнечной системы. В его пустой оболочке поместилась 1000 планет размером с Землю, а масса превышает земную почти в 318 раз — при этом плотность в 4,16 раза ниже. Сутки здесь длятся около 9,9 часа, тогда как год растягивается почти на 12 земных лет. Число подтверждённых спутников достигло 101 и продолжает расти, магнитосфера тянется почти до орбиты Сатурна, а по содержанию кислорода планета превосходит само Солнце. Большое красное пятно — шторм размером больше Земли — бушует уже несколько сотен лет без признаков затухания.