Юпитер

История изучения

Юпитер является одной из планет видимых невооруженным взглядом. Людям он известен очень давно: на ночном небе его наблюдали ещё жители Древнего Египта, Месопотамии и Китая. У каждого из народов планета называлась по разному: в месопотамской культуре — Мулу-баббар, т.е. «белая звезда», в вавилонской — Мардук (в честь верховного бога и покровителя Вавилона), в китайской — Суй-син или звезда года, в греческой — Фаэтон и позже — Зевс, в римской — Юпитер. В английском языке слово четверг буквально переводится как "день Тора", т.е. день бога грома и молнии в германо-скандинавской мифологии, который был связан с планетой Юпитер. Уже в то далёкое время жители Вавилона вели целенаправленные наблюдения за движением планеты и пытались это движение объяснить. Китайские астрономы описывали двенадцатилетний цикл движения Юпитера. Гораздо больше сведений о планете было получено в Средние века с помощью наблюдений в телескопы.

Так в 17 веке итальянский астроном Галилео Галилей с помощью изобретённого им телескопа открыл 4 крупнейших спутника Юпитера, впоследствии названных галилеевыми. Наблюдение послужило подтверждением гелиоцентрической системы Коперника, утверждавшего, что у Вселенной нет центра. В 60-х годах 17 века Джованни Кассини в телескоп наблюдал на поверхности планеты пятна и полосы, по вращению которых смог вычислить период вращения Юпитера. Выяснилось также, что Юпитер сжат у полюсов. В 1690 году Кассини обнаружил, что разные области атмосферы планеты-гиганта вращаются с разной скоростью. В 1671 году датский астроном Оле Рёмер, являющийся ещё и коллегой Кассини по Парижской обсерватории, обнаружил при наблюдении затмений спутников Юпитера, что истинное положение спутников отличается от рассчитанного на 22 минуты. Астроном установил, что наибольшей величины отклонение достигает когда Юпитер и Земля находятся по разные стороны от Солнца, на основании чего предположил, что свет проходит диаметр земной орбиты за 22 минуты и в результате вычислил скорость света. Рассчитанная Оле Рёмером величина — 215 тыс.км/с на 85 тыс.км отличается от действительной скорости света. С 17 века астрономам известен и крупнейший атмосферный вихрь Солнечной системы — Большое Красное Пятно. Первыми его наблюдали английский астроном Роберт Гук в 1664 году и Джованни Кассини в 1665-ом. В 1831 году наблюдения за красным пятном вёл немецкий астроном Генрих Швабе. Однако, официальной датой обнаружения Большого Красного Пятна считается 1878 год.

После почти пятнадцатилетнего перерыва в изучении Юпитера натупил 1892 год. В этот год американский астроном Эдвард Эмерсон Барнард обнаружил пятый спутник Юпитера — Амальтею. В течении следующих 87 лет с помощью наблюдений с Земли были открыты ещё 8 спутников планеты: Гималия, Элара, Пасифе, Синопе, Лиситея, Карме, Ананке и Леда. В 1932 году германский астроном Руперт Вильдт по изображениям планеты Юпитер в инфракрасном диапазоне определил линии поглощения аммиака и метана в спектре планеты, которые в небольших количествах присутствуют в её атмосфере. В 1938 г. в атмосфере планеты были обнаружены 3 долгоживущих антициклона, известных сегодня под названием "белое пятно". Несмотря на то, что пятна часто приближались друг к другу, лишь в 1998 году они стали сливаться, а затем поглотили третье пятно, став после Большого Красного Пятна самой заметной деталью атмосферы Юпитера. В 1955 году американцы Бернард Берк и Кеннет Франклин при картографировании неба в диапазоне 22,2 МГц обратили внимание на помехи неизвестной природы, искажавшие сильный радиоисточник в Крабовидной туманности. Как оказалось, сигнал перебивался радиоизлучением Юпитера. Радиоизлучение оказалось состоящим из отдельных всплесков разной продолжительности и мощности: L-всплесков длительностью до нескольких секунд и S-всплесков длительностью в десятые доли секунды. В 1959 году было обнаружено дециметровое излучение Юпитера, связанное с тороидальным поясом вокруг экватора планеты. Спустя 5 лет было установлено влияние на радиоизлучение планеты её спутника Ио, многочисленные вулканы которого выбрасывают в космическое пространство проводящее ток вещество. Вещество под воздействием магнитного поля Юпитера излучает радиоволны в дециметровом диапазоне, которые и засекли в 1959 году. Дальнейшее изучение Юпитера шло в основном с помощью космических аппаратов. Но про это будет отдельно.

Общая характеристика

Интересные факты о Юпитере

• Если бы Солнце было размером с входную дверь, то Земля была бы размером с монетку, а Юпитер с баскетбольный мяч.
• Юпитер – пятая планета от Солнца, вращающаяся на расстоянии около 778 миллионов километров (484 000 000 миль) или 5,2 АЕ.
• День на Юпитере занимает около 10 часов (время, которое требуется Юпитеру, чтобы совершить один полный оборот вокруг своей оси).
• Атмосфера Юпитера состоит в основном из водорода (Н2) и гелия (He).
• Юпитер имеет 50 известных спутников и еще 17 спутников, ожидающих подтверждения их открытия — то есть в общей сложности 67 спутников.
• Многие миссии исследовали Юпитер и его систему спутников. Одна из таких миссий Juno (Юнона) прибудет на Юпитер в 2016 году.
• Юпитер не может поддерживать жизнь в том виде, в котором мы ее знаем. Тем не менее, некоторые из спутников Юпитера имеют океаны под своей поверхностью, в которой может обитать жизнь.
• Планета Юпитер является самой большой планетой в нашей Солнечной системе, более чем в два раза массивнее всех остальных планет вместе взятых, а если бы он был примерно в 80 раз еще более массивней, то мог бы стать звездой, а не планетой.
• Красочные темные и светлые полосы Юпитера созданы сильными восточно-западными ветрами в верхних слоях планеты, бушующими со скоростью более чем 400 миль в час (640 километров в час).
• Самой необычной особенностью планеты Юпитер является, несомненно, Большое Красное Пятно, гигантский ураган, который длится уже более 300 лет. В самом широком месте, Большое Красное Пятно в три раза больше диаметра Земли, а его края движутся против часовой стрелки вокруг центра со скоростью около 225 миль (360 километров) в час. Цвет этого шторма, который обычно колеблется от кирпично-красного до светло-коричневого, может исходить от небольшого количества серы и фосфора в кристаллах аммиака в облаках Юпитера.
• Гигантское магнитное поле планеты Юпитер является самым сильным из всех планет в Солнечной системе и почти в 20 000 раз сильнее Земли. Это электрически заряженные частицы в интенсивном поясе электронов и других заряженных частиц, которые более чем в 1000 раз превышают смертельный уровень для человека, повреждая даже сильно экранированные космические аппараты, таких как Галилео. Магнитосфера Юпитера, которая состоит из этих полей и частиц, имеет толщину от 600000 до 2 млн. миль (1000000 до 3000000 километров) к Солнцу и сужается к хвосту протяженностью более 600 миллионов миль (1000000000 километров) за Юпитером.
• Состав планеты: 89,8 процента молекулярный водород, 10,2 процента гелий, незначительные количества метана, аммиака, водорода дейтерида, этан, воду, аммиачный лед, распыление воды со льдом, распыление аммиака гидросульфида.
• Ядро имеет массу, меньше чем масса Земли в 10 раз, окруженное слоем жидкого металлического водорода, составляющего от 80 до 90 процентов диаметра планеты, заключенного в атмосферу, состоящую в основном из газообразного и жидкого водорода.

Спутники Юпитера

Всего у Юпитера 67 спутников. Я расскажу о четырех крупнейших. О так наываемой Галилеевой группе спутников, названных в честь Галилео Галилея, открывшего их 7 января 1610 года с помощью своего первого в истории телескопа.Сам Галилей назвал четыре открытые им спутника «планетами Медичи» (в честь четырёх братьев Медичи) и присвоил им порядковые номера. Названия галилеевых спутников были предложены Симоном Мариусом в 1614, однако в течение долгого времени они практически не использовались. Лишь с середины XX века привычные нам названия стали общеупотребительными.

Ио

Европа

Ганимед

Каллисто

Карта спутников (только крупнейшие)

Исследование Юпитера межпланетными станциями

2 марта 1972 года с мыса Канаверал был запущен космический аппарат «Пионер-10». 3 декабря 1973 года «Пионер-10» пролетел на расстоянии в 130 тыс.км от Юпитера, сфотографировав планету и установил существование у неё интенсивных радиационных поясов. Было также установлено, что количество энергии, излучаемой Юпитером в космическое пространство, в 2,5 раза превосходит количество энергии, получаемой им от Солнца, а также измерена масса спутников планеты. Спустя год после запуска «Пионера-10» был запущен «Пионер-11». 2 декабря 1974 года аппарат приблизился к Юпитеру на расстояние 43 тыс.км. Были сфотографированы: Большое Красное Пятно и полярные регионы Юпитера, измерена масса спутника планеты Каллисто. На основании снимков с аппарата учёными впервые были выдвинуты предположения о существовании у Юпитера системы колец. В 1977 году с разницей в 16 дней к Юпитеру направились космические аппараты программы «Вояджер». C помощью установленного на аппаратах оборудования были изучены циклоны в атмосфере Юпитера, были сделаны детальные снимки спутников Юпитера, получены данные о температуре верхних атмосферных слоёв Юпитера и химическом составе атмосферы, сфотографирована поверхность спутников планеты Европы и Ганимеда. В результате выяснилось, что под поверхностью Европы возможно существование жидкого океана (по-видимому водного), а поверхность Ганимеда покрыта грязным водяным льдом. 18 октября 1989 года был запущен аппарат «Галилео», чья миссия заключалась в подробном исследовании Юпитера и его спутников. 7 декабря 1995 года в атмосферу планеты на скорости сто шесть тысяч километров в час вошёл спускаемый зонд «Галлилео», который проработав 58 минут собрал данные о давлении и температуре юпитерианской атмосферы, которые затем посредством главного аппарата были переданы на Землю. Выяснилось, что внешние облака Юпитера имеют температуру в -80°C и давление в 1,6 атмосфер, тогда как с глубиной температура и давление повышаются: на глубине 130 км температура возросла до +150°C, а давление до 24 атмосфер. Ниже зонд не опустился: расплавился от сильной жары. За 8 лет нахождения аппарата на орбите «Галилео» сделал 35 оборотов вокруг Юпитера, передав на Землю свыше 30 гигабайт информации: 14 тысяч изображений планеты и спутников, а также данные о динамике атмосферы, и это несмотря на то, что главная антенна аппарата не раскрылась и поток данных составил лишь 1% от потенциально возможного. В атмосфере были обнаружены грозы и очень мощные электрические разряды, в 1000 раз более мощные чем на Земле. При исследовании спутников Юпитера было обнаружено, что: у Ио есть собственное магнитное поле, под поверхностью Европы с большой вероятностью имеется водный океан, существование которого было выдвинуто на основании наблюдений «Вояджера-2», наличие жидкой воды в недрах возможно и у спутников Ганимеда и Каллисто. 21 сентября 2003 года миссия аппарата была завершена: «Галилео» со скоростью 50 км/с вошёл в атмосферу Юпитера и сгорел в её верхних слоях. Кроме рассмотренных выше аппаратов, чьей миссией было всестороннее изучение Юпитера и его спутников, мимо планеты в разные годы пролетали: космический аппарат «Улисс», который 8 февраля 1992 года осуществил в окрестностях планеты гравитационный манёвр, попутно исследовав магнитосферу; космический аппарат «Кассини-Гюгенс» 30 декабря 2000 года совершавший гравитационный манёвр на расстоянии в 10 млн.км от Юпитера и передавший на Землю снимки высокого разрешения, проведший уникальный эксперимент по измерению магнитного поля планеты сразу с 2-ух точек и обнаруживший ряд интересных явлений; аппарат «Новые горизонты», осуществивший 28 февраля 2007 года в окрестностях Юпитера гравитационный манёвр по пути к Плутону и передавший на Землю качественные фотографии планеты и её спутников, общим объёмом в 33 гигабайт. Изучение планеты Юпитер идёт и с помощью космического телескопа «Хаббл», который первым сфотографировал полярные сияния на планете, сделал снимки столкновения с планетой обломков кометы Шумейкеров-Леви 9 в июле 1994 года, снимки атмосферных вихрей.

Переспективные исследования

НАСА начало миссию для детального изучения Юпитера с полярной орбиты. Космический аппарат «Юнона» был запущен 5 августа 2011 г. Межпланетную станцию планируется расположить в полярной орбите для того, чтобы изучить структуру планеты, гравитационное поле, магнитное поле и полярную магнитосферу. Аппарат призван дать ответы на вопросы о том, как формировался Юпитер, в том числе, имеет ли планета каменное ядро, какое количество воды присутствует в атмосфере и как распределяется масса внутри планеты. Также планируется изучить внутренние атмосферные потоки планеты, которые могут достигать скорости в 600 км/ч. Программа «Europa Jupiter System Mission» является совместным проектом НАСА/ESA, нацеленным на изучение Юпитера и его спутников. В феврале 2009 г. было анонсировано, что проект Europa Jupiter System Mission стал более приоритетным по сравнению с Titan Saturn System Mission. В объявлении было сказано, что приблизительно запланированная дата запуска — 2020 г. Миссия будет состоять из управляемого НАСА Jupiter Europa Orbiter (англ.) для исследований планеты-гиганта и её спутников Европы и Ио и управляемого ESA Jupiter Ganymede Orbiter. для исследования его спутников Ганимеда и Каллисто. Финансирование проекта со стороны ЕКА будет по прежнему конкурировать с остальными его проектами. В 2010 г. приоритетным был объявлен проект Titan Saturn System Mission, однако, миссия EJSM не отменена. Кроме того, в миссии EJSM возможно участие Японии с аппаратом Jupiter Magnetospheric Orbiter (JMO) для исследований магнитосферы Юпитера. Также в рамках миссии EJSM Россия с участием ЕКА планируют ещё один аппарат Лаплас - Европа П для посадки на Европу. В мае 2012 было объявлено, что ЕSА будет проводить комплексную европейско-российскую миссию Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) по изучению Юпитера и его спутников с предполагаемым океаном под поверхностью (Ганимеда, Каллисто, Европы) c запуском в 2022 и прибытием в систему Юпитера в 2030, в ходе которой российский аппарат совершит посадку на Ганимед.