Из чего состоит атмосфера Юпитера, как образуются полосы на его поверхности, почему молнии на планете достигают 1000 километров в длину и другие интересные факты

Юпитер – одна из самых интересных для изучения планет. И дело не только в знаменитых полосах на поверхности. Атмосфера планеты-гиганта имеет практически такой же состав, как и сама планета, а Белые овалы и Большое красное пятно больше напоминают разведенную в воде акварель, чем атмосферную толщу. Естественно, что у такой визуальной картинки очень интересное строение, с ним мы и познакомимся в этой статье.

Юпитер

Химический состав

Газовая оболочка Юпитера является самой большой во всей Солнечной системе и уходит в глубину аж на 5000 км. Она состоит преимущественно из водорода и гелия в процентном соотношении примерно 89% и 10% соответственно, а остальные элементы в ней присутствуют в минимальных количествах – это аммиак, вода, сероводород, фосфит и метан.

На сегодняшний день атмосфера Юпитера и ее химический состав изучены учеными достаточно хорошо. Все благодаря тому, что в декабре 1995 года ученые NASA произвели зондирование космическим аппаратом Галилео. Помимо этого, было проведено много других исследований: постоянные наблюдения ISO – инфракрасной космической обсерватории, запущенной в том же 1995 году из французской Гвианы, постоянные наблюдения зондами Галилео и Кассини, данные с наземных радаров.

Химический состав

Поверхность Юпитера разделена на множество полос, параллельных экватору. В 2003 году ученые выяснили причину их происхождения – наличие в верхнем слое атмосферы повышенной плотности аммиака в определенных областях. В верхних слоях газовой оболочки, где концентрация аммиака выше, образуются непрозрачные облака – так называемый аммиачный лед. Эти зоны значительно светлее, а на более низких высотах, где теплее, присутствуют соединения серы, фосфора и углерода, поэтому полосы как бы окрашены в разные цвета. На многих фото, сделанных со спутников, видны полосы коричневатого оттенка. Они возникают из-за высокого содержания в атмосферных слоях гидросульфида аммония.

Циркуляция воздушных масс

Движение атмосферных масс определяется высокой скоростью вращения вокруг своей оси. Планета делает полный оборот за 10 часов, а поэтому восходящие воздушные потоки очень сильные, и на экваторе воздушные массы двигаются со скоростью свыше 140 м/с. На полюсах ветра более умеренные.

Воздушные массы
Циркуляция воздушных потоков на Юпитере

В атмосферных зонах воздушные потоки восходящие, а у полюсов – нисходящие, поэтому в местах «встречи» зон и полюсов, происходят сильные турбулентности, что порождает мощные вихревые потоки.

Вихревые образования Юпитера, как и Земли, называются циклонами и антициклонами. Циклоны – это вращение воздушных масс в одном направлении с планетой, антициклоны вращаются в противоположную сторону. Диаметр вихрей превышает 2000км, и 90% из них – антициклоны.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от NASA (@nasa)


Температура на Юпитере колеблется от 24000 °С в ядре до -145°С на вершине облаков в районе «аммиачных льдов». Средняя температура Юпитера днем в районе стратосферы достигает 21°С, что ученые в шутку называют «комнатной температурой», ночью показатель падает до минусовой отметки. Поэтому погода на Юпитере считается крайне нестабильной.

Слои атмосферы

В отличие от Земли, температура планеты Юпитер варьируется по следующему принципу: чем выше от поверхности планеты, тем температура выше. Это связано с разным давлением, которое более высокое у поверхности, и достигает отметки в 1 бар, и становится более низким к верхним слоям. Всего у газовой оболочки планеты 5 различимых слоев.

  • Экзосфера – самый высокий и тонкий слой, практически как внешняя сторона планеты. Здесь частицы притягиваются гравитацией к поверхности, но давление настолько мало, что они практически находятся в свободном полете.
  • Термосфера – от греческого «термос» — тепло. Здесь высокую температуру определяет солнечная радиация, которая не находит препятствий.
  • Стратосфера – область, где встречаются теплые слои воздуха от внешней оболочки и холодные от поверхности планеты. Так как Юпитер не имеет озонового слоя, который защищал бы от ультрафиолетовых лучей Солнца, верхние уровни атмосферы – самые горячие, а нижние – холодные. Именно в стратосфере происходит смена температуры от низкой к высокой, поэтому она считается «теплым» промежутком с пограничным значением давления.
  • Тропопауза – место резкого снижения вертикального температурного коэффициента.
  • Тропосфера – самый нижний слой у поверхности, в котором происходит большинство погодных явлений и движение воздушных масс.

Большое Красное Пятно

Газовый гигант называют «полосатой» планетой, поэтому среди вполне четких полос огромное красное пятно заметно сразу. На самом деле это ни что иное как устойчивый антициклонный шторм, который расположился на 22° южнее экватора. Ученые не знают точно сколько лет Красному Пятну. По имеющимся подсчетам «возраст» образования варьируется от 180 до 340 лет. Одно известно точно: красное пятно со временем становится заметно меньше. Так, с 1996 по 2006 год оно уменьшилось на 15%. Красное пятно имеет форму овала 25-40 тыс. км шириной и 12-14 тыс. высотой. Период вращения данного антициклона также уменьшается, ученые связывают это с сокращением размеров.

Большое Красное Пятно настолько огромное и четкое, что его видно с Земли.

Исходя из темпов сокращения размеров БКП, ученые предполагают, что к 2045 году оно может стать круглым. Однако, так как природа его сокращений на сегодняшний день неизвестна, это, по большей части, предположения. Соседние полосы при движении планеты постоянно искажают овал красного пятна.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от NASA (@nasa)


Инфракрасные снимки показывают, что Большое Красное Пятно располагается выше облаков, и вращается против часовой стрелки (поэтому считается антициклонным). Ветры на внешних кругах завихрений достигают 120 м/с (примерно 430 км/ч), а сама структура БКП, согласно инфракрасным исследованиям, неоднородная, что говорит о разностях температур и давления внутри антициклона.

Точный состав БКП неизвестен, поэтому до конца непонятно, что придает ему цвет. По мнению ученых, это могут быть соединения серы и красного фосфора, так как они присутствуют в атмосфере планеты, а градиент цветовой гаммы варьируется от насыщенного красного до почти белого.

Современные исследования

Последние глубокие исследования газового гиганта были сделаны 8 лет назад космическими аппаратами Galileo (NASA) и Cassini (совместная американо-итальянская разработка). Именно эти зонды дали максимум известной сейчас информации о внутренних слоях и составе атмосферы Юпитера.

В 2011 году американскими учеными был запущен зонд Юнона, который спустя 5 лет, в 2016 году, вышел на орбиту планеты и находится там по сей день. В 2021 году Юноне удалось сфотографировать с расстояния 1000 км спутник Юпитера – Ганимед. Интересно что данные снимки были сделаны случайно, и на данный момент Юнона продолжает выполнять свою основную задачу – изучение характеристик Юпитера.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от Mission Juno (@nasajuno)


Также в начале 2021 года английские ученые в журнале Science Advances опубликовали результаты изучения вспышек рентгеновских лучей. Данные исследования активно велись последние 40 лет. Открытие также стало возможным благодаря работе Юноны, и показало, что периодические колебания в магнитном поле создают плазменные волны, внутри которых активно заряженные ионы «врезаются» в атмосферу и освобождают энергию, являющуюся рентгеновскими лучами.

Интересные факты

Сегодня ученые рассматривают планеты не только как объекты для изучения, но и как возможные источники жизни, ищут схожести и различия по отношению с Землей, исследуют жизненные циклы веществ и возможности зарождения микроорганизмов. В этом плане газовый гигант остается крайне спорным объектом, потому что не имеет твердой поверхности и достаточного количества жидкости для образования хоть какой-то формы жизни. Ниже собраны некоторые факты о Юпитере.

  • Он имеет самые большие размеры в Солнечной системе.
  • Быстрее всех вращается вокруг своей оси.
  • Из-за высокой разреженности атмосферы молнии достигают длины в тысячу километров.
  • Самое мощное магнитное поле образует вокруг планеты «кольца».

При инфракрасных и ультрафиолетовых обработках фото Юпитера четко видна «слоистость» газового гиганта, бури, белые овалы и БКП. Большинство этих явлений до сих пор активно изучаются учеными и имеют не до конца понятную структуру и происхождение.

Певецкий А. А.

Младший научный сотрудник астрономической обсерватории

Оцените автора
Mirax
Добавить комментарий

Adblock
detector