Что такое горячие юпитеры и почему их орбиты особенные? -

Введение в горячие юпитеры

Как следует из названия, горячие юпитеры – это газовые гиганты, похожие на Юпитер, которые вращаются очень близко к своим родительским звездам. Они настолько близки к своей родительской звезде, что радиус их орбит обычно составляет около 0,1 астрономической единицы (АЕ). Для сравнения, среднее расстояние между Меркурием и Солнцем составляет 0,4 АЕ.

Горячие юпитеры – это первый тип экзопланет, который обнаружили астрономы. В 1995 году швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Келоз обнаружили газовый гигант, вращающийся вокруг звезды, похожей на Солнце, 51 Пегаса. За это открытие они получили в 2019 году Нобелевскую премию по физике.

Их наблюдение за этим горячим Юпитером показало, что экзопланета имеет короткий орбитальный период – около 4,2 дня. По состоянию на 2020 год большинство экзопланет, открытых с помощью наземных исследований (таких как WASP, HATNet и т.д.), были горячими юпитерами.

Это компьютерное моделирование того, как горячий Юпитер, найденный в звездной системе 51 Пегаса, будет выглядеть вблизи.

Из обнаруженных на сегодняшний день горячих юпитеров около шести имеют орбитальный период менее одного дня. Эти объекты классифицируются как горячие юпитеры с ультракоротким периодом (USP). В 2020 году исследователи опубликовали статью об открытии горячего юпитера USP с самым коротким орбитальным периодом. Объект называется NGTS-10 b и имеет орбитальный период 0,77 дня – около 18 часов!

Понятие планетарного цикла в астрологии

Сегодня об астрологии слышали многие, а некоторые даже видели собственную натальную карту. Стоит пояснить, что в данной карте отображается положение небесных тел, в котором они находились в момент появления человека.

За определенный период времени планета совершает круг по орбите, возвращаясь в ту точку, в какой находилась во время рождения натива. Любое небесное тело дарит определенную энергию, влияет на события в жизни индивида, запуская некоторые процессы. В результате после периода спокойствия и размеренности наступает время перемен. Достаточно часто люди не могут объяснить и даже сформулировать, что именно случилось.

Если вы знаете, какую энергию несет каждая планета, вам будет проще разобраться в процессах и понимать суть изменений. Также подобная информация позволяет грамотно использовать планетарный цикл для улучшения своей жизни.

Ганимед

Спутник Юпитера Ганимед – это самый большой спутник в нашей планетарной системе. Если бы он не находился в зоне притяжения Юпитера, а имел свою орбиту, его можно было бы назвать полноценной планетой. Это ещё и единственный спутник, который имеет собственное магнитное поле. Около 60% Ганимеда покрыты новыми образованиями льда. Это ледяные полосы, появившиеся около 3 миллиардов лет назад. Оставшиеся 40% – это ещё более древняя ледяная поверхность, покрытая кратерами оставшимися от образования планет. Исследователи предполагают наличие под поверхностью Европы огромного океана, но намного глубже, чем на Европе.

Общие сведения о Юпитере

Юпитер – это пятая планета от Солнца. В настоящее время известно 79 его спутников. Это небесное тело состоит из ядра, нескольких слоев и плотной атмосферы. Его магнитное поле напоминает плоский диск. Интересно, что у Юпитера есть кольца, их видно только с близкого расстояния.

Планета хорошо заметна на ночном небе. Она очень яркая из-за способности поверхности хорошо отражать солнечные лучи. Низкая плотность Юпитера подсказывает исследователям, что основную его массу составляют газы. Однако вопрос о составе ядра остается нерешенным.

Луна и планеты Юпитер (внизу) и Венера (выше и левее) в небе над Буэнос-Айресом 1 декабря 2008 года

Юпитер и Земля значительно отличаются друг от друга по своей структуре. Ввиду малой плотности и большого объема пятую от Солнца планету относят к газовым гигантам.

Происхождение названия

Название планеты происходит от имени римского бога Юпитера. Это бог неба, дневного света, грозы и одновременно отец всех богов.

Как образовался Юпитер

Планета образовалась из той же туманности, что и Солнце. Это подтверждает и ее состав: соотношение водорода и гелия почти такое же, как и на нашей дневной звезде. Масса Юпитера приблизительно в 1000 раз меньше солнечной, и этого явно недостаточно для того, чтобы «запустить» термоядерные реакции, вырабатывающие свет и тепло.

Размер

Радиус Юпитера – около 70 тыс. км. Диаметр Юпитера – около 139,8 тыс. км. Столь значительные размеры объясняются тем, что он первым начал формироваться вблизи Солнца. Из-за этого будущая планета сконцентрировала значительные количества газообразного вещества, находящегося вокруг главной звезды.

Масса Юпитера более чем в два раза превышает все остальные небесные тела Солнечной системы (без Солнца), включая кометы и астероиды. Площадь Юпитера превышает 62 млрд. км2.

Возраст планеты

Возраст Солнечной системы – примерно 4,6 млрд. лет. Применение методов изотопного анализа позволило установить время возникновения планеты. Ядро Юпитера сформировалось примерно через миллион лет после того, как .

Цвет планеты

Фото показывают нам Юпитер с пятнами и полосами белого, красного, коричневого, оранжевого и желтого оттенков. Цвет планеты постоянно изменяется, поскольку здесь все время образуются атмосферные вихри, быстро меняются погодные условия.

Во время штормов происходит перенос серы, углеводорода, фосфора и других веществ. Этот процесс создает пятна разного цвета. Они помогают более подробно изучить атмосферные явления, происходящие на планете.

Спутники несостоявшейся звезды

Визуализация движения спутников Юпитера

На сегодняшний день их количество оценивается цифрой 79, но она достаточно условна и ученые говорят, что фактически их не меньше ста. 50 спутников уже имеют собственные имена – по традиции их называют женскими именами в честь возлюбленных и многочисленных дочерей Юпитера (Зевса). Божества в древние времена особой нравственностью и разборчивостью не отличались, поэтому среди сателлитов Юпитера оказался и Ганимед – прекрасный юноша, понравившийся всемогущему громовержцу и потому похищенный им. Остальные 29 небесных тел, открытые относительно недавно, собственных имен пока не имеют.

История

Обнаружен горячий Юпитер 2 января 2014 г. : график показывает распределение масс планет по отношению к большой оси в логарифмическом масштабе.

Существование горячего Юпитера — планеты типа и их детектирования метод радиальной скорости спектроскопического были предложены, еще в 1952 году , в российской — американский астроном Отто Струве ( — ).

В году горячий Юпитер 51 Pegasi b был первой экзопланетой, обнаруженной вокруг звезды, похожей на Солнце .

В 2001 году первым обнаружением атмосферы экзопланеты было обнаружение горячего Юпитера HD 209458 b
. Там даже были зафиксированы ветры со скоростью 3 км / с.

Характеристики планеты Юпитер

Энергия Юпитера

Внутреннее строение планеты

Изучение самой большой планеты Солнечной системы показало, что она излучает энергии примерно в 2,5 раза больше, чем получает извне, что говорит о наличии неких внутренних источников этого явления. Причем излучение Юпитера находится в очень широком диапазоне волн, включая видимый спектр.

Общепризнанное объяснение этого факта пока не найдено. Предполагается, что источниками энергии могут служить процессы фазового перехода металлического водорода в молекулярную фазу. Также большинство исследователей сходятся во мнении, что ядро планеты разогрето за счет внутреннего сжатия и имеет температуру, по разным источникам, от 20 000°С до 30 000°С.

Другие известные экзопланеты

Помимо пригодных для жизни, среди экзопланет есть настоящие рекордсмены, на которых тоже стоит обратить внимание:

SWEEPS-11 – самая удаленная от Солнечной системы экзопланета. Она находится на расстоянии 27 700 световых лет. И хотя на данный момент ученые пытаются подтвердить предположительное существование планеты в 3 700 000 000 световых лет от Солнца, SWEEPS-11 остается самой далекой из подтвержденных.
Проксима Центавра b – ближайшая к Земле экзопланета. Расстояние до нее – всего 4,25 световых лет.
OGLE-2016-BLG-1195Lb – представляет собой цельный кусок льда. Не только ее поверхность, но и внутренняя часть планеты состоят целиком из водяного льда. Этому способствует и тот факт, что температура на планете не поднимается выше –190 градусов.
На KELT-9b же все наоборот. Средняя температура поверхности планеты около 4,5 тыс градусов (всего на 1000 меньше, чем на поверхности Солнца). Ученые уверены, что со временем под действием такой температуры планета уничтожит саму себя.
GJ 1214b – планета, поверхность которой целиком покрыта водой. По предварительным анализам ученых, глубина дна планеты может достигать более 1,5 тыс км (для сравнения: Марианская впадина – 11 км).
Кеплер-16b – планета, вращающаяся одновременно вокруг двух звезд. Ученым пока не удалось объяснить этот феномен.
PSR J1719-1438 b – планета, целиком состоящая из алмаза.

Планеты-изгои

Блуждающие планеты, или планеты-изгои — это самостоятельные объекты, масса которых аналогична массам планет. Происхождение таких объектов неизвестно, но есть вероятность, что ранее они были связаны с какой-то звездой.

Американские ученые оценили ориентировочное количество в нашей Галактике одиноких планет-изгоев, не связанных ни с одной звездой. Только в Млечном Пути могут быть сотни таких планет. Их выявлением и точным подсчетом будет заниматься инфракрасный космический телескоп Nancy Grace Roman, запуск которого запланирован в ближайшие годы.

По поводу образования планет-изгоев авторы выдвигают несколько гипотез. Первоначально эти планеты могли возникнуть в газовых дисках вокруг молодых звезд, а затем, из-за взаимодействия с другими планетами в системе или пролета через другие звездные системы, могли быть выброшены в межзвездное пространство. Или они могли сформироваться непосредственно из вращающихся пыли и газа в результате процесса, аналогичного рождению звезд.
Эти планеты вряд ли будут поддерживать жизнь. Они, вероятно, очень холодные, потому что у них нет звезды, но их изучение поможет лучше понять процесс планетообразования в целом.

Наблюдение Юпитера

Эта планета очень удобна для начинающих астрономов-любителей. Видно её в южной части неба, притом поднимается она достаточно высоко над горизонтом. По яркости Юпитер уступает разве что Венере. Самые удобные моменты для наблюдений – противостояния, когда планета находится наиболее близко к Земле.

Противостояния Юпитера:

08 апреля 2017 г. -2,5m

09 мая 2018 г. -2,5m

10 июня 2019 г. -2,6m

14 июля 2020 г. -2,8m

20 августа 2021 г. -2,9m

26 сентября 2022 г. -2,9m

03 ноября 2023 г. -2,9m

Наблюдать планету Юпитер интересно даже в бинокль. 8-10-кратное увеличение в темную ночь позволит увидеть 4 галилеевых спутника – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто. Диск планеты при этом становится заметным и не выглядит просто точкой, как другие звезды. Деталей, конечно, в бинокль при таких увеличениях не видно.

Вид Юпитера в телескоп при разных увеличениях.

Если вооружиться телескопом, то можно увидеть гораздо больше. Например, 90-мм рефрактор Sky Watcher 909 уже с комплектным окуляром 25-мм (увеличение 36 крат) позволяет увидеть несколько полос на диске Юпитера. 10-мм окуляр (90 крат) позволит увидеть несколько больше подробностей, в том числе и Большое красное пятно, тени от спутников на диске планеты.

Более крупные телескопы конечно, позволят рассмотреть детали Юпитера более подробно. Станут видны детали в поясах планеты и можно увидеть более слабые спутники. С мощным инструментом можно получить и неплохие снимки. Использовать телескоп диаметром более 300 мм бесполезно – атмосферное влияние не позволит увидеть больше деталей. Большинство астрономов-любителей для наблюдений Юпитера используют телескоп-рефлектор диаметром от 150 мм.

Для большего удобства можно применять светофильтры голубого или синего цвета. С ними более контрастно видно Большое красное пятно и пояса. Светло-красные фильтры помогают лучше рассмотреть детали синего оттенка, а с желтыми лучше рассматривать полярные области. С зелеными фильтрами контрастнее выглядят облачные пояса и Большое красное пятно.

Планета Юпитер очень активная, в атмосфере постоянно происходят изменения. Полный оборот он делает менее, чем за 10 часов, что позволяет увидеть на нем множество изменяющихся деталей. Поэтому это очень удобный объект для первых наблюдений, даже для тех, у кого довольно скромный инструмент.

Как ищут и находят новые экзопланеты

Еще совсем недавно открытие экзопланет в других звездных системах было практически невыполнимой задачей для ученых. Из-за ничтожного размера и отсутствия собственного свечения, большинство планет просто теряются возле звезд.

Даже сейчас чтобы зафиксировать предполагаемую планету, астрофизикам приходится использовать доступное оборудование на пределе возможностей.

Инструменты поиска

Обнаружить планеты в других системах только при помощи телескопа практически невозможно из-за того, что свет собственных звезд затмевает их. На сегодняшний день непосредственно наблюдались лишь около десятка экзопланет, размеры которых гораздо превосходили размер Юпитера и находившиеся на далеких от звезд орбитах.

Поэтому, для проведения исследований помимо наземных обсерваторий ученые используют несколько орбитальных спутников. Самые известные из них – “TESS” и “Кеплер”.

“TESS” был запущен на орбиту именно с целью открытия и наблюдения за экзопланетами в 2018 году. Для этого он использует транзитный метод сканирования.

Орбитальный спутник TESS

“Кеплер” – самый старый спутник, задействованный в работе с экзопланетами. Он был запущен на орбиту Земли в 2009 году и имеет собственный телескоп с радиусом зеркала около 1 метра. С его помощью ученые наблюдают за более, чем 600 планетами, по размеру схожими с Землей.

Кроме спутников в проекте задействован и самый успешный земной телескоп “SuperWASP”. Две его обсерватории расположены в США и Южной Африке. Только с его помощью было найдено не менее 70 экзопланет.

Применяемые методы поиска

Помимо метода прямого наблюдения, который малоэффективен для наблюдения за экзопланетами, ученые используют еще 5 методов обнаружения экзопланет:

Метод Доплера представляет собой измерение скорости вращения звезды. Он не подходит для поиска мелких планет (массой всего несколько масс Земли), так как они недостаточно влияют на движение звезды. Также с его помощью не получится определить планету, которая вращается слишком медленно (более 10 лет на оборот). Метод основан на том, что планета, двигаясь вокруг звезды, воздействует на ее магнитное поле и приводит ее в движение. Это “раскачивание” также называется доплеровским смещением. Далее путем расчетов астрофизики определяют амплитуду, с которой движется пара (звезда и планета), а также скорость самой планеты, ее массу и скорость движения. Также по наблюдениям можно определить форму орбиты и ее направление по отношению к земле. Этот метод самый распространенный, так как дает наибольший спектр данных об экзопланете.
Транзитный метод основан на измерении яркости звезды. Когда планета проходит на фоне звезды, то частично загораживает ее. Изменения в световом потоке фиксируются приборами, после чего проводится анализ. В результате измерений можно узнать не только размер планеты, но и есть ли у нее атмосфера. В сочетании с предыдущим методом позволяет определить плотность вещества. Обнаружить таким способом можно только те планеты, орбиты которых направлены к земле. Также является вторым по эффективности способом, с его помощью было обнаружено почти 200 экзопланет.
Метод гравитационного микролинзирования. Хоть эта методика и не самая результативная, она позволяет определять наиболее удаленные и небольшие (вплоть до размера Земли) планеты. Ее смысл заключается в том, что между наблюдаемой звездной системой и наблюдателем должна находиться еще одна звезда, играющая роль линзы, ее магнитное поле фокусирует свет, исходящий от звезды. Однако, если у самой звезды-линзы есть планеты, это может нарушить ахроматичность. Таким способом было обнаружено уже 13 экзопланет.
Астрономический метод. Несмотря на то, что его вполне можно использовать для нахождения планет, к нему прибегают в основном для уточнения массы уже найденных тел. Сам метод заключается в измерении вращения звезды под действием гравитации самой планеты. Он неэффективен для планет с большой орбитой или незначительной массой.
Радионаблюдение пульсаров. Планеты, вращающиеся вокруг пульсаров хоть и редкость, но уже доказанный факт. На данный момент обнаружено уже по крайней мере 5 таких экзопланет. Из-за того что пульсар сам по себе является мощным источником радиоизлучения, если на его орбите находится планета, то сигнал будет искажен. Однако, для того, чтобы этот способ сработал, необходимо, чтобы планета находилась между самим пульсаром и Землей, что значительно ограничивает возможности поиска.

Ранние открытия

Хотя официально наличие экзопланет не подтверждали до 1990-х годов, астрономы знали, что они там есть. И это не строилось на фантазиях и сильном желании. Достаточно было посмотреть на медлительность вращения нашей звезды и планет.

Ученые владели главным механизмом – история появления Солнечной системы. Они знали, что существовало газовое и пылевое облако, не выдержавшее давления собственной гравитации и рухнувшее в себя. В момент крушения появилось Солнце и планеты. Сохранение углового момента обеспечило ускорение для будущей звезды. Солнце вмещает 99.8% массы всей системы, а у планет – 96% момента движения. Поэтому исследователи не уставали удивляться медлительности нашей звезды.

Наиболее юная экзопланета достигает возраста меньше миллиона лет и вращается вокруг звезды Coku Tau 4, удаленной на 420 световых лет. Ученым удается заметить ее из-за большого пробела, присутствующего в звездном диске. Она в 10 раз крупнее земной орбиты и скорее всего создается во время вращения планеты, очищающей пространство диска от пыли.

Они начали искать исключительно звезды, напоминающие нашу. Но ранние находки в 1992 году неожиданно привели к пульсару (мертвая звезда с быстрой скоростью вращения после взрыва сверхновой) – PSR 1257+12. В 1995 году обнаружился первый мир – 51 Пегаса b. По размеру напоминал Юпитер, но располагался ближе к своей звезде. Это было удивительное и шокирующее открытие. Но прошло 7 лет, и мы нашли новую планету, намекающую на то, что Вселенная богата на миры.

В 1998 году команда из Канады заметила мир образца Юпитер возле Гамма Цефея. Но ее орбитальный путь был намного меньше, чем у Юпитера, и ученые не претендовали на исследование находки.

Температура поверхности

Близость горячего Юпитера к звезде-хозяину является причиной довольно экстремальных температур. Одной из особенностей горячих юпитеров является то, что они приливно-отливные, когда одна сторона всегда обращена к звезде-хозяину, а другая постоянно отвернута.

Наблюдения космического телескопа Spitzer показали, что относительно более холодные горячие юпитеры могут иметь температуру атмосферы до 700 градусов Цельсия. Более горячие версии могут иметь температуру атмосферы в диапазоне от 700 до 1 700 градусов Цельсия.

Это иллюстрация космического телескопа Спитцер, используемого в основном для инфракрасных наблюдений.

Однако существует подкласс горячих юпитеров, известный как ультрагорячие юпитеры (UHJ), с более высокими температурами. Эти экзопланеты находятся на близком расстоянии от своих звезд-хозяев, в результате чего дневные температуры превышают 2200 градусов по Кельвину, что чуть выше 2000 градусов по Цельсию (это также является определяющей чертой того, что представляет собой UHJ).

Такая экстремальная среда вызывает диссоциацию некоторых молекул, например, молекул воды (H2O), в атмосфере. Спектры этой диссоциированной молекулы воды наблюдались совсем недавно в 2021 году на UHJ WASP-76b, что подтвердило ее присутствие в атмосфере этой экзопланеты. В будущем эти спектры могут быть использованы для изучения атмосфер других UHJ, особенно молекулярных диссоциаций, и получения дополнительной информации об их свойствах.

Одним из странных открытий, касающихся температуры горячих юпитеров, является то, что все они имеют одинаковую ночную температуру. Это удивительно, поскольку различия в атмосфере, массе планет, радиусах, периодах вращения и многом другом должны были привести к разным ночным температурам. Однако оказалось, что все горячие юпитеры имеют примерно одинаковую ночную температуру – около 1100 Кельвинов.

Однако этому есть возможное объяснение. Модели, использованные для этого исследования, предполагали среду, свободную от облаков. К сожалению, моделирование облаков – сложная задача, требующая больших вычислений. Горячие юпитеры, обладающие более экстремальными атмосферами, будут иметь и более сложные облачные образования. Однако с помощью таких телескопов, как космический телескоп Джеймса Уэбба и ARIEL Европейского космического агентства, можно легко провести характеристику облаков на горячих юпитерах, особенно на их ночной стороне.

Планета Юпитер интересные факты

Ни один космический аппарат не может работать вблизи орбиты исполина из-за мощных радиационных поясов.
Своим мощным гравитационным полем он защищает планеты внутренней группы, в том числе Землю, от прилетающих извне комет и астероидов.
Чтобы наглядно сравнить размеры Земли и пятой планеты, положите рядом с пятикопеечной монетой баскетбольный мяч.
Теоретически, человек массой в 80 кг на юпитерианской поверхности будет весить 192 кг. Это связано с тем, что гравитация на газовом гиганте в 2,4 раза больше земной.
Если бы в момент формирования ему удалось бы нарастить массу в 80 раз больше нынешней, в Солнечной системе возникла бы вторая звезда. Она классифицировалась бы как коричневый карлик.
Самая большая планета Солнечной системы излучает самые мощные радиоволны. Их можно уловить даже коротковолновыми антеннами на Земле. Они трансформируются в довольно необычный аудиосигнал, который некоторые принимают за сигналы от пришельцев.
Средняя продолжительность полета до газового гиганта составляет 5 лет. АМС «Новые горизонты» быстрее всех других зондов преодолела расстояние до юпитерианской орбиты. Для этого ей понадобилось чуть больше года.

Роль спутников Юпитера в развитии астрономии

На снимке слева направо Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Эти спутники входят в число крупнейших в Солнечной системы и могут наблюдаться в небольшой телескоп.

Юпитер стал первой планетой Солнечной системы, у которой были обнаружены сателлиты, если не считать Луну – спутник Земли. Сделал это Галилео Галилей, который в 1610 году с помощью телескопа обнаружил рядом с гигантом маленькие звездочки, которые вели себя необычно по сравнению с другими небесными объектами. Понаблюдав за их перемещениями в течение нескольких дней, он понял, что они вращаются вокруг Юпитера, а значит, являются не самостоятельными планетами, а его спутниками. Так были открыты Ганимед, Европа, Ио и Каллисто.

Вращение и орбита Юпитера

Юпитер с Земли имеет видимую величину в 2,94m, что делает планету третьим объектом по яркости, которые видны невооруженным взглядом после Венеры и Луны. Максимально отдалившись от нас, видимый размер планеты равен 1,61m. Минимальное расстояние от Земли к Юпитеру равно 588 миллионов километров, а максимальное — 967 миллионов километров.

Противостояние между планетами происходит каждые 13 месяцев. Нужно отметить, что раз в 12 лет проходит великое противостояние Юпитера, в данный момент планета находится возле перигелия собственной орбиты, при этом угловой размер объекта с Земли равен 50 угловым секундам.

Юпитер удален от Солнца на 778,5 миллионов километров, при этом полный оборот вокруг Солнца планета делает за 11,8 земных года. Наибольшее возмущение на движение Юпитера по собственной орбите делает Сатурн. Существует два вида возмещения:

Вековое – оно действует на протяжении 70 тысяч лет. При этом меняется эксцентриситет орбиты планеты.
Резонансное — проявляется за счет соотношения близости 2:5.

Особенностью планеты можно назвать то, что она имеет большую близость между плоскостью орбиты и плоскостью планеты. На планете Юпитер не бывает смены сезонов года, за счет того, что ось вращения планеты наклонена 3,13°, для сравнения можно добавить, что наклон оси Земли равен 23,45°.

Вращение планеты вокруг своей оси является самым быстрым среди всех планет, которые входят в Солнечную систему. Таким образом, в районе экватора Юпитер делает оборот вокруг оси за 9 часов 50 минут и 30 секунд, а средние широты этот оборот делают на 5 минут и 10 дольше. В силу такого вращения радиус планеты на экваторе на 6,5% больше чем в средних широтах.

Ио

Ио – четвёртый по величине спутник в солнечной системе. Спутник Юпитера Ио находится в зоне приливного притяжения планеты, а это значит, что с Юпитера всегда видна только одна сторона, как и мы видим только одну сторону нашей Луны. От условной поверхности Юпитера Ио находится на расстоянии 350 000 км. По диаметр равна 3642 км.

В честь кого назван

Спутник Ио назван в честь персонажа древнегреческой философии Ио – дочь речного бога Инаха. Зевс тайно овладел ей превратившись в облачко. Но жена Зевса Гера узнала об измене мужа и решила наказать девушку, превратив в корову. Только на берегах Нила она смогла снова обратиться в человека и родила Эпафа. Эпаф стал родоначальником крепкой династии, породившей множество героев греческой мифологии.

Вулканы на Ио

В Солнечной системе не так много геологически активных объектов, и Ио самый яркий из них. При извержении в атмосферу выпускаются огромные столбы серы. С хорошей оптикой можно рассмотреть извержения на Ио даже с планеты Земля. На спутнике Юпитера найдено более 100 кальдер. На снимках хорошо видны потоки лавы и сам цвет планеты отражает огромное количество серы.

Наблюдения за Юпитером

Оптический диапазон

Если рассматривать объект в инфракрасной области спектра, можно обратить внимание на молекулы Не и Н2, точно так же становятся заметными линии остальных элементов. Количество Н говорит о происхождении планеты, а про внутреннюю эволюцию можно узнать благодаря качественному и количественному составу других элементов

Но молекулы гелия и водорода не обладают дипольным моментом, а это означает, что их абсорбционные линии не заметны до момента поглощения ударной ионизацией. Также данные линии появляются в верхних слоях атмосферы, откуда они не способны нести данные про более глубокие слои. Исходя из этого, самую достоверную информацию о количестве водорода и гелия на Юпитере можно получить, используя аппарат «Галилео».

Касательно остальных элементов, их анализ и интерпретация сильно затруднительны. Полной достоверности о происходящих процессах в атмосфере планеты сказать никак нельзя. Также под большим вопросом химический состав. Но, по мнению большинства астрономов, все процессы, которые могут влиять на элементы, локальны и ограничены. Из этого выходит, что они не несут особых изменений в распределение веществ.

Юпитер излучает энергии на 60% больше, чем потребляет от Солнца. Данные процессы влияют на размеры планеты. В год Юпитер уменьшается на 2 см. П. Боденхеймер в 1974 году выдвинул мнение, что в момент формирования планета была в 2 раза больше, нежели сейчас, а температура была значительно выше.

Гамма-диапазон

Изучение планеты в гамма-диапазоне касается полярного сияния и изучения диска. Космическая лаборатория Эйнштейна зарегистрировала это в 1979 году. С Земли области полярного сияния в ультрафиолете и рентгене совпадают, но к Юпитеру это не относится. Более ранние наблюдения установили пульсацию излучения с периодичностью в 40 минут, но поздние наблюдения эту зависимость проявили намного хуже.

Астрономы надеялись, что при помощи рентгеновского спектра авроральное сияние на Юпитере будет похоже на сияние комет, но наблюдения с Chandra опровергли эту надежду.

По данным космической обсерватории XMM-Newton, выходит, что излучение диска в спектре гамма – это солнечное рентгеновское отражение излучения. По сравнению с полярным сиянием нет никакой периодичности интенсивности излучения.

Радионаблюдения

Юпитер относится к самым мощным радиоисточникам Солнечной системы в метровом-дециметровом диапазонах. Радиоизлучение обладает спорадическим характером. Подобные всплески происходят в диапазоне от 5 до 43 МГц, со средней шириной – 1 МГц. Продолжительность всплеска сильно мала – 0,1-1 сек. Излучение поляризовано, а по кругу может достигать 100%.

Радиоизлучение планеты в короткосантиметровом-миллиметровом диапазонах обладает чисто тепловым характером, хоть в отличие от равновесной температуры яркостная значительно выше. Эта особенность говорит о потоке тепла из недр Юпитера.

Вычисления гравитационного потенциала

Анализ траекторий космических аппаратов и наблюдения движений естественных спутников показывают гравитационное поле Юпитера. Обладает сильными отличиями в сравнении со сферически симметричным. Как правило, гравитационный потенциал представлен в разложенном виде по полиномам Лежандра.

Аппараты «Пионер-10», «Пионер-11», «Галилео», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини» использовали для вычисления гравитационного потенциала насколько измерений: 1) передавали изображения, чтобы определить их местоположение; 2) эффект Доплера; 3) радиоинтерферометрия. Некоторым из них при измерениях приходилось учитывать гравитационное присутствие Большого красного пятна.

Помимо этого, обрабатывая данные, приходится постулировать теорию движения спутников Галилея, обращающихся вокруг центра планеты. Огромной проблемой для точных вычислений считается учет ускорения, у которого негравитационный характер.

Атмосфера и климат

Водородно-гелиевая
атмосфера плавно переходит в жидкую водородную мантию, не имея очерченной
нижней границы.

Для нижнего слоя юпитерианской атмосферы – тропосферы – характерна сложная структура облаков. Верхние облака состоят из аммиачного льда и сульфида аммония, далее идет плотный слой водяных облаков. Температура в тропосфере снижается с ростом высоты от 340 до 110К. Стратосфера постепенно разогревается до 200К, а максимальное значение температур(1000К) регистрируется в термосфере. Среднюю температуру Юпитера невозможно посчитать из-за отсутствия целостной поверхности. Его атмосфера граничит с кипящим океаном жидкого водорода. Ядро планеты прогревается до 35 тысяч градусов по Цельсию, что выше температуры Солнца.

Давление газовой оболочки
имеет тенденцию к уменьшению по мере отдаления от водородного океана. На нижнем
уровне тропосферы оно достигает 10 бар, тогда так в термосфере давление
снижается до 1 нанобара.

На гиганте нет хорошей
погоды. Тепловая энергия, идущая из ядра, превращает атмосферу планету в один огромный вихрь. Юпитерианские
ветра достигают скорости 2160 км/ч. Самым известным ураганов в атмосфере
планеты является Большое красное пятно. Он продолжается уже больше 300 лет, а
его площадь на данный момент составляет 40*13 тыс. км. При этом скорость
воздушных потоков достигает более 500м/с. Сопровождают юпитерианские вихри молнии протяженностью в несколько тысяч
километров и мощностью в разы больше земных.

фото Большого красного пятна Юпитера

В юпитерианской атмосфере периодически проходят алмазные дожди. Драгоценные углеродные осадки выпадают из паров метана во время разряда молнии под воздействием высокой температуры и давления, царящих в верхних слоях атмосферы.