Юпитер: красота, величие,тайны и последние открытия

Юпитер – самая крупная и одна из самых зрелищных планет нашей системы. При приближении к этому гиганту на космическом корабле нас прежде всего привлекли бы его облака. Яркие полосы разноцветные полосы, гребни воздушных волн, закрученные вихри – такая величественная красоты непременно приковала бы наш взгляд к иллюминатору:
Юпитер с близкого расстояния, заснятый аппаратом "Юнона" (Juno)
Сказать, что эта планета огромна – это не сказать почти ничего. Представить размер Юпитера поможет только сравнение.
Например, облететь вокруг Земли на современном пассажирском лайнере можно менее, чем за два дня. Для облета Юпитера нам бы потребовалось целых три недели! И дозаправиться надо было бы 50 раз.
Совмещение фотографий газового гиганта и нашей планеты тоже помогает представить, насколько он велик:
Сравнительные размеры Земли и Юпитера. Картинка из открытых источников.
Масса Юпитера в 300 тысяч раз больше земной и составляет 70% массы всей солнечной системы. (Вынуждена уточнить для тех, кто не знает, как оцениваются массы планет: 70% - это БЕЗ МАССЫ СОЛНЦА). При этом сила его гравитации – всего в 2,528 раз превышает земную (на поверхности). Причина, конечно, в его низкой плотности: у газовой планеты она в 4 раза меньше земной. Такие большие планеты, кстати, и не могут быть твердыми – это противоречит законам механики. Центростремительное ускорение столь огромного тела, будь оно плотным, как Земля, достигнет такой величины, что планета просто «взорвется», разлетится на части.
Вращается Юпитер очень быстро – сутки на нём длятся всего 10 часов, поэтому его экваториальная зона выпукла, а полярные – сплющены.
Юпитер виден с Земли невооруженным глазом, люди наблюдали его и в древние времена, поэтому первооткрывателя у планеты не существует. Галилео Галилей, наблюдая Юпитер в свой первый в мире телескоп, сделал действительно грандиозное открытие, но другого плана: он обнаружил 4 самых крупных спутника планеты-гиганта и установил, что они вращаются вокруг Юпитера.
Галилеевы спутники. Картинка из открытых источников.
Это была сенсация, революция в научном мире, перевернувшая все существующие представления людей о законах мироздания: ведь прежде считалось аксиомой, что Земля – это центр Вселенной, и все планеты, Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг неё. Поставив под сомнение эту догму, Галилей положил начало развитию науки астрономии на совершенно ином, более высоком, уровне.
До начала XX века о гигантской планете, как, впрочем, и об остальных, не знали почти ничего. Астрономы считали, что атмосфера и внутреннее строение Земли и Юпитера примерно одинаковы. Только с освоением метода спектрального анализа стало известно, что Юпитер окутывает плотный слой облаков, состоящий из водорода и гелия с примесью аммиака, метана и других соединений.
С приходом радиоастрономии в науку, в 1955 году, ученые обнаружили, что Юпитер - источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность гиганта. В 1966 году открылось, что Юпитер излучает энергии в 2,5 раза больше, чем получает от Солнца. В XX столетии информация собиралась по крупицам, еще долго планету считали очень холодной, ломали голову над вопросами, есть ли на Юпитере вода, что собой представляет трехсотлетний ураган, известный как Большое Красное Пятно, какое у планеты ядро и над многими другими.
Своими знаниями о планете-гиганте мы обязаны развитию технологий и зондам NASA, в особенности последнему из них – Юноне.
Постепенно Юпитер как будто сбрасывает с себя густой облачный покров, хотя и до сих пор оставляет немало загадок. Как же ученым удалось проникнуть в тайны газового гиганта, отброшенного от Земли в среднем на 700 миллионов километров?
Исследования и открытия
Первой миссией к Юпитеру был аппарат «Пионер-10». В декабре 1973 г. он пролетел на расстоянии 132 тыс. км от облаков планеты, сделал первые фотографии, уточнил массу планеты, состав атмосферы, мощность магнитного поля, и прислал первую фотографию Юпитера:
Первое фото Юпитера с АМС "Пионер-10", 1973 г.
Спустя год мимо газового гиганта пролетел зонд «Пионер-11», который с расстояния 43 тыс. км переслал более подробные фотографии Большого Красного пятна и северной полярной шапки Юпитера.
«Пионеры» очень помогли ученым в дальнейшем: именно они зафиксировали чрезвычайно высокий уровень радиации и сверхсильное магнитное поле газового гиганта, выводящее из строя электронику. Благодаря этим сведениям будущие аппараты были спроектированы с такой хорошей защитой от радиации, что, например, миссия последнего зонда – Юноны – продлена до 2025 года, поскольку приборы продолжают прекрасно работать.
В марте 1979 года «Вояджер-1» передал новые снимки и сведения об атмосфере планеты: с его помощью было установлено, что Большое Красное пятно – это сложный антициклон.
В июле того же года «Вояджер-2» прошел мимо Юпитера на расстоянии 720 тыс. км, передав данные о множестве мелких вихрей в облаках планеты.
Для более подробного изучения Юпитера в 1989 году был запущен космический аппарат «Галилео».
Подлетая к Юпитеру после пяти лет странствий, зонд зафиксировал приближение кометы, невидимой с Земли, и обеспечил ученым возможность впервые наблюдать встречу кометы с поверхностью небесного тела. Позже, уже непосредственно столкновение и его последствия зафиксировал телескоп «Хаббл».
13 июля 1995 года зонд, отделившийся от основного аппарата Галилео, направился к Юпитеру, разогнавшись да огромной скорости – 47 км/с, поскольку на него действовала сильная гравитация. В результате температура специального плазменного слоя, покрывающего защитный экран, достигла 14 000 °С, а перегрузки – 228 g. Метеоры, сгорающие дотла в атмосфере Земли, подвержены температуре и удару в 100 раз слабее. Однако зонд выдержал это испытание, раскрыл парашют и стал погружаться в слои Юпитера с исправно работающими приборами на своем борту (за исключением главной антенны, что снизило скорость передачи данных на Землю). Десять тысяч человек, работавших над проектом «Галилео», аплодировали и даже прыгали от радости, видя, что их многолетний труд не пропал даром.
Это был волнующий момент для ученых: "Галилео" остался цел и раскрыл парашют. Кадр с канала Hubble.
Ученые были почти уверены, что найдут на Юпитере слой водяного льда, но зонд, все глубже погружаясь в газовые слои, не обнаружил никаких водяных облаков, а плотность газов оказалась ниже предполагаемой. Зато аппарат зафиксировал температуру более высокую, чем ожидалось: на глубине 120 км – плюс 150°С и давление 24 атмосферы. Позже, с помощью «Юноны», ученые выяснили, что атмосфера Юпитера действительно горячее, чем считали прежде. Зонд измерил мощность молний: они оказались в 1000 раз сильнее земных.
Связь была потеряна на расстоянии примерно 160 км от верхней границы облаков: аппарат расплавился, обогатив собой атмосферу Юпитера.
АМС «Галилео», оставшаяся до 2003 года на орбите, также обнаружил «мокрые» и «сухие» пятна в атмосфере гиганта, в «сухих» пятнах содержание воды оказалось еще в 100 раз меньше, чем в остальной атмосфере. Позже «Юнона» нашла на планете воду (см. ниже).
Станция зафиксировала также горячие пятна вдоль экватора и передала множество снимков Большого Красного Пятна крупным планом:
Снимок БКП на Юпитере, переданный "Галилео", после компьютерной обработки.
«Кассини»,основной миссией которого было изучение Сатурна, приближался к Юпитеру в декабре 2005 года и передал на Землю более 25 тысяч изображений – уже гораздо более высокого качества,
Снимок Юпитера с АМС "Кассини".
а также ценные данные о вертикальной циркуляции атмосферы: именно «Кассини» выяснил, что в светлых полосах Юпитера – нисходящие потоки атмосферных масс, а в темных – наоборот, восходящие.
Аппарат «Новые горизонты», по пути к Плутону, передал изображение Малого Красного пятна на Юпитере:
Снимок Малого пятна на Юпитере аппаратом "Новые горизонты".
Следующая миссия к Юпитеру, призванная дать ответы на оставшиеся вопросы, была названа символично – «Юнона». Так звали жену главного бога римской мифологии, которая одна могла заглянуть под облачный саван Юпитера и увидеть его истинную личину.
Римская богиня и аппарат "Юнона". Фото из открытых источников, коллаж автора.
«Юнона» стартовала 5 августа 2011 года, а 5 июля 2016 года она вышла на орбиту гигантской планеты. Она выведена на максимально вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Юпитера, мин расстояние от верхнего слоя облаков 4100 км, совершает оборот за 53 дня и лишь 2 часа из них находится в зоне максимальной опасности:
Так выглядит орбита "Юноны". Кадр с канала "Наука".
Основными задачами «Юноны» были: определить химический состав и структуру атмосферы Юпитера, выяснить, какое у него ядро и найти ответы на вопросы о формировании планеты.
Юнона с каждым витком вокруг газового гиганта делает новые открытия. Сделанные ею снимки представляют интерес не только для ученых. Это – современные фотографии высокого разрешения, которые буквально завораживают своей красотой:
Фото вихрей Юпитера с "Юноны".
Грозовые вспышки на Юпитере. Фото "Юноны".
БКП на Юпитере и тень от Ио. Фото "Юноны".
Но вернемся к науке. Впервые ученые получили возможность рассмотреть полюса Юпитера. Как выяснилось, они выглядят, совершенно иначе, чем остальная поверхность планеты: вместо ровных разноцветных полос облаков видны закрученные вихри, спирали и воронки:
Фотография полюса Юпитера с "Юноны".
Строение атмосферы планеты оказалось куда более сложным, чем представлялось астрономам: до исследований «Юноны» считали, что если опуститься ниже облаков, то картина будет более-менее одинаковой на всем Юпитере. На самом деле гигант разнообразный и сложный.
В частности, у планеты существует асимметрия гравитационного поля в направлении север-юг, которая проявляется в различиях значений ускорения свободного падения (g). То есть атмосферные течения на севере и на юге могут…
Подробнее на https://pikabu.ru/story/yupiter_krasota_velichietaynyi_i_poslednie_otkryitiya_10106021