Юпитер

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Юпитер

Введение

Юпитер- друга за яскравістю після Венери планета Сонячної системи. Але якщо Венеру можна побачити лише вранці чи ввечері, то Юпітер іноді сяє їй всю ніч. Через повільного, величного переміщення цієї планети древні греки дали їй ім'я свого верховного бога Зевса; в римському пантеоні йому відповідав Юпитер.

Дважды Юпітер відіграв важливу роль історії астрономії. Він був першої планетою, що має було відкрито супутники. У 1610 р. Галілей, спрямувавши телескоп на Юпітер, зауважив поруч із планетою чотири зірочки, не видимі простим оком. На наступного дня вони змінили своє ситуацію і щодо Юпітера, і щодо одне одного. Спостерігаючи цими зірками Галілей уклав, що спостерігає супутники Юпітера, які утворилися навколо неї як центрального світила. Це була зменшена модель Сонячної системи. Бистре і добре помітне переміщення галилеевых супутників Юпітера -Іо, Європи, Ганімеда і Каллисто-делает їх зручними «небесними годинами», і моряки довгий час користувалися ними, щоб визначати становище корабля у відкритому морі.

В вдруге Юпітер та його супутники допомогли розв’язати одне з найдавніших загадок: поширюється чи світло миттєво чи його кінцева? Регулярно спостерігаючи затемнення супутників Юпітера і порівнюючи дані з результатами попередніх розрахунків, датський астроном Оле Рёмер в 1675 р. виявив, що спостереження та обчислення розходяться, якщо Юпітер і Земля перебувають різних боку Сонця. І тут затемнення супутників запізнюються приблизно 1000 з. Рёмер дійшов правильному висновку, що 1000 з. — це саме, яке потрібно світу, щоб перетнути орбіту Землі по діаметру. Оскільки діаметр земної орбіти становить 300 млн. кілометрів, швидкість світла виявляється близька до 300 000 км. /с.

Юпитер- це планета — гігант що містить у собі понад 2/3 нашої планетної системи. Маса Юпітера дорівнює 318 земним. Його обсяг в 1300 разів більше, ніж в Землі. Середня щільність Юпітера 1330 кг/м3, що можна з щільністю води та в 4 рази менше, ніж щільність Землі. Видима поверхню планети в 120 разів перевищує площа Землі. Юпітер є гігантський кулю з водню, практично його хімічний склад збігаються з сонячним. І це температура на Юпітері жахливо низкая: -140 С.

Юпитер швидко обертається (період обертання 9 год. 55 хв. 29 з.). Через дії відцентрових сил планета помітно розплющилась, і її полярний радіус став на 4400 км менше екваторіального, рівного 71 400 км. Магнітне полі Юпітера удванадцятеро сильніше земного.

Возле Юпітера побувало п’ять американських космічних апаратів: в 1973 р. — «Пионер-10», в 1974 — «Пионер-11». У тому й у июле1979 р. його відвідало більше великі й «розумні» апарати — «Вояджер-1 і -2».В грудні 1995 перед ним долетіла міжпланетна станція «Галілео», що стали першим штучним супутником Юпітера і скинула у його атмосферу зонд.

Особенности Юпитера.

Из чотирьох гігантських планет найкраще вивчений Юпітер — найбільша планета цієї групи і найближча з планет-велетнів вже питання Сонцю. Вісь обертання Юпітера майже перпендикулярна до площині його орбіти, тому сезонних змін умови висвітлення у ньому нет.

У всіх планет-велетнів обертання навколо осі досить швидке, а щільність мала. У результаті цього значно сжаты.

Все планети-гіганти оточені потужними протяжними атмосферами, і ми бачимо лише плаваючі у яких хмари, витягнуті смугами, паралельними екватору, внаслідок їх швидкого вращения.

Полосы хмар видно на Юпітері навіть у слабкий, телескоп Юпітер обертається зонами-чем ближчі один до полюсах, то повільніша. На екваторі період обертання 9 год 50 хв, але в середніх широтах сталася на кілька хвилин більше. Так обертаються та інші планеты-гиганты.

Поскольку планети-гіганти перебувають далеке від Сонця, їх температура (по крайнього заходу над їх хмарами) дуже низка:

на Юпітері -145°С, на Сатурні -180°С, на Урані і Нептуні ще ниже.

Атмосферы планет-велетнів перебувають у основному молекулярний водень, є там метан СН4 і, очевидно, багато гелію, а атмосфері Юпітера і Сатурна виявлено що й аміак NНз. Відсутність смуг NH3 в спектрах далекі планет пояснюється тим, що він вимерз. При низької температури аміак вони вбирають, і з нього, мабуть, складаються видимі хмари Юпитера.

Интенсивные руху, стали охоплювати хмарний і сусідні поруч з них верстви атмосфери, мають сталого характеру. Зокрема, таким стійким атмосферним «вихором» є знамените Червоне пляма, бачимо на Юпітері вже майже 300 лет.

Изучение процесів, які у атмосферах різних планет, допомагає земної метеорології і климатологии.

Теоретически побудовано моделі масивних планет, які з водню і гелію. Розрахунки моделі внутрішнього будівлі Юпітера показують, що в міру наближення до центру водень повинен послідовно проходити через газоподібну, газо-жидкую і рідку фази. У центрі планети, де температура може становити кількох тисяч кельвін, перебуває рідке ядро, що складається з металів, силікатів і водню в металевої фазі, що при тисках порядку 10 «Па. У 1975 р. металеву фазу водню вдалося експериментально дістати Землі, що підтверджує справедливість теоретичних розрахунків внутрішнього будівлі планет-гигантов.

Благодаря наявності магнітного поля Юпітер має пояса радіації, подібні земним, але значно переважали їх. Його магнітосфера має мільйони кілометрів, охоплюючи чотири найбільших супутника. Юпітер є джерелом радіовипромінювання. Космічні апарати зареєстрували у ньому потужні спалахи молний.

Из інших даних про планетах заслуговує на увагу особливість осьового обертання Урана, яке, як і в Венери, відбувається у напрямі, протилежному напрямку обертання решти планет. З іншого боку, він обертається хіба що лежачи при боці, тому впродовж року відбувається значних змін умов висвітлення поверхні планеты.

Атмосфера.

Атмосфера Юпітера є величезну бушующую частина планети, що складається з водню і гелію. Механізм, що призводить на дію загальну циркуляцію на Юпітері, той самий, як і Землі: різницю у кількості тепла, який від Сонця на полюсах і екваторі, забезпечує появу гідродинамічних потоків, які відхиляються в зональном напрямі кориолисовой силою. За такої швидкому обертанні, як в Юпітера, лінії струму практично рівнобіжні екватору. Картина ускладнюється конвективными рухами, що більш інтенсивні межах між гідродинамічними потоками, мають різну швидкість. Конвективные руху виносять вгору окрашивающее речовина, присутністю якого пояснюється злегка червонястий колір Юпітера. У сфері темних смуг конвективные руху найбільш сильні, і це пояснює їх понад інтенсивну окраску.

Так само як й у земної атмосфері, на Юпітері можуть формуватися циклони. Оцінки показують, значні циклони, якщо вони утворюються у атмосфері Юпітера, можуть бути дуже стійкі (тривалість життя до 100 тисяч літ). Мабуть, Велике Червоне пляма є взірцем такого циклону. Зображення Юпітера, отримані з допомогою апаратури, встановленої на американських апаратах «Пионер-10» і «Пионер-11», показали, що Червоне пляма перестав бути єдиним освітою такого типу: є кілька стійких червоних плям меншого размера.

Спектроскопическими спостереженнями було встановлено присутність у атмосфері Юпітера молекулярного водню, гелію, метану, аміаку, етана, ацетилену і водяної пари. Очевидно, елементний склад атмосфери (і всієї планети загалом) не відрізняється від сонячного (90% водню, 9% гелію, 1% важчих элементов).

Полное тиск у верхньої межі хмарного шару становить близько 1 атм. Хмарний шар має складну структуру. Верхній ярус складається з кристалів аміаку нижче, повинні прагнути бути розташований хмари з кристалів криги й крапельок воды.

Инфракрасная яркостная температура Юпітера, вимірювана в інтервалі 8 — 14 км, дорівнює у центрі диска 128 — 130К. Якщо проаналізувати температурні розрізи по центральному меридіану і екватору, помітні, що температура, вимірювана край диска, нижче, ніж у центрі. Це можна пояснити так. В кінці диска промінь зору йде похило, і досить ефективний випромінюючий рівень (тобто рівень, на якому досягається оптична товщина t=1) лежить у атмосфері на більшої висоті, ніж у центрі диска. Якщо тем-пература у атмосфері зменшується з збільшенням висоти, то яскравість і температура край будуть дещо менше. Шар аміаку завтовшки кілька сантиметрів (нормального тиску) вже непрозорий для інфрачервоних променів в інтервалі 8 — 14 км. Звідси випливає, що інфрачервона яркостная температура Юпітера належить до на досить рівні верствам його атмосфери. Розподіл інтенсивності у смугах СП показує, що температура хмар значно більше (160 — 170К) При температурі нижчій за 170К аміак (якщо його кількість відповідає спектроскопическим спостереженням) повинен конденсуватися; тому передбачається, що хмарний покрив Юпітера, по крайнього заходу частково, складається з аміаку. Метан вони вбирають за більш низьких температурах й освіті хмар на Юпітері брати участь не может.

Яркостная температура 130К помітно вище, ніж рівноважна, тобто така, яку має мати тіло, світну тільки завдяки традиційному переизлучения сонячної радіації. Розрахунки, враховують вимір отражательной здібності планети призводять до рівноважної температурі близько 100К. Істотно, що обсяг яркостной температури близько 130К отримали у вузькому діапазоні 8−14мк, а й далеко поза ним. Отже, повне випромінювання Юпітера 2,9 раз перевершує енергію, отримувану від поверхні Сонця, і більшість випромінюваної їм енергії обумовлена внутрішнім джерелом теплоти. У цьому сенсі Юпітер ближчі один до зіркам, ніж до планет земного типу. Проте джерелом внутрішньої енергії Юпітера є, звісно, ядерні реакції. Очевидно, випромінюється запас енергії, накопичений при гравітаційному стисканні планети (у процесі формування планети з протопланетной туманності гравітаційна, коли гравітаційна енергія пилу й газу, їхнім виокремленням планету, повинна переходити в кінетичну і потім у тепловую).

Наличие великого потоку внутрішнього тепла означає, що температура досить швидко зростає зі глибиною. Відповідно до найімовірнішим теоретичним моделям вона сягає 400К на глибині 100 км нижчий рівня верхньої межі хмар, але в глибині 500 км — близько 1200К. А розрахунки внутрішнього будівлі показують, що атмосфера Юпітера дуже глибока — 10 000 км, але відзначити, основна маса планети (нижче цього кордону) перебуває у рідкому стані. Водень при цьому перебуває у вырожденном, що таке саме, в металевому стані (електрони відірвані від протонів). Причому у самої атмосфері водень і гелій, слід сказати, перебувають у сверхкритическом стані: щільність в нижніх шарах сягає 0,6−0,7г/см ?, і їхні властивості радше нагадують чи рідина, ніж газ. У у самісінькому центрі планети (за розрахунками на глибині 30 000 км), можливо, перебуває тверде ядро з важких елементів, яке утворилося результаті злипання частинок металів і кам’яних образований.

Кольцо Юпитера.

Юпитер підносить багато сюрпризів: він генерує потужні полярні сяйва, сильні радіошуми, біля нього міжпланетні апарати спостерігають пилові бурі - потоки дрібних твердих частинок, викинутих внаслідок електромагнітних процесів в магнітосфері Юпітера. Дрібні частки, які отримують електричний заряд при опроміненні сонячним вітром, мають дуже цікавої динамікою: будучи проміжним випадком між макро і микротелами, вони однаково реагують і гравітаційні і електромагнітні поля.

Именно з цих дрібних кам’яних частинок, переважно полягає кільце Юпітера, відкрите у березні 1979 року (непряме виявлення кільця 1974 р. за даними «Піонера» залишилося невизнаним). Його головна частина має радіус 123−129 тис. км. Це пласке кільце близько 30 км завтовшки і дуже розріджений — воно відбиває тільки кілька тисячних часток відсотка падаючого світла. Слабші пилові структури тягнуться від головного кільця до Юпітера й утворять над кільцем товсте гало, простирающееся до найближчих супутників. Побачити кільце Юпітера з Землі практично неможливо: вона дуже тонка й постійно повернутим до спостерігачеві руба через малого нахилу осі обертання Юпітера до площині його орбиты.

Внутренние і зовнішні супутники Юпитера.

У Юпітера виявлено 16 місяців. Дві їх — Іо і Європа — розміром із нашу Місяць, інші дві - Ганімед і Каллісто — перевершили її за діаметру приблизно півтора разу було. Каллісто дорівнює за величиною Меркурію, а Ганімед його обігнав. Щоправда, вони перебувають далі від міста своєї планети, ніж Місяць від Землі. Тільки Іо видно зі небі Юпітера як яскравий червонястий диск (чи півмісяць) місячних розмірів, Європа, Ганімед і Каллісто виглядають у кілька разів меншою Місяця.

Владения Юпітера досить широкі: вісім зовнішніх супутників настільки віддалені від цього, що їх можна було б спостерігати із дуже планети неозброєним оком. Походження супутників загадково: половини їх рухається навколо Юпітера в зворотний бік (проти зверненням інших 12 супутників і напрямом добового обертання самої планети). Найбільш зовнішній супутник Юпітера в 200 раз далі від цього, ніж найближчий. Наприклад, якщо висадитися однією з найближчих супутників, то помаранчевий диск планети займе півнеба. А орбіти самого далекого супутника диск гіганта Юпітера виглядатиме майже двічі менше лунного.

Спутники Юпітера — це найцікавіші світи, кожний із своїм обличчям й історією, які відкривалися нам лише у космічну эру.

Ио

Это самий близька до Юпітеру галилеев супутник, він віддалений від центру планети на 422 тис. км, т. е. трохи далі, ніж Місяць від Землі. Завдяки величезній масі Юпітера період звернення Іо набагато простіше місячного місяця і становить лише 42,5 год. Для спостерігача в цій телескоп це найбільш непосидючий супутник: багато хто день Іо видно на на новому місці, перебігаючи з одного боку Юпітера на другую.

По масі і радіусу (1815км) Іо справляє враження Місяць. Найбільш сенсаційна особливість Іо у тому, що вона вулканічно активна! Для її желто-оранжевой поверхні «Вояджеры» виявили 12 діючих вулканів, извергающих султани заввишки до 300 км. Основний вільний газ — діоксид сірки, який замерзає потім лежить на поверхні як твердого білого речовини. Домінуючим помаранчевим кольором супутник зобов’язаний сполукам сірки. Вулканічно активні області Іо нагріті до 300° С.

Постоянно над планетою піднімається фонтан газу заввишки 300 км. Потужний підземний гул стрясає грунт, з жерла вулкана із великою швидкістю (до 1 км/с)вылетают разом із газом камені та після вільного безатмосферного зниження економіки з величезної висоти врізаються у поверхню вже під багатьох сотнях км від вулкана. З деяких вулканічних кальдер (так називаються котлообразные западини, які утворилися внаслідок провалу вершини вулкана) выплёскивается розплавлена чорна сірка і розтікається гарячими ріками. й на фотографіях «Вояджерів» видно чорні озёра і навіть цілі моря розплавленою сірки.

Крупнейшее лавове море біля вулкана Локі має розмір 20 км в поперечнику. У центрі його розташований потрісканий помаранчевий острів із твердої сірки. Чорні моря Іо хитаються у жовтогарячих берегах, а небі з них нависає громада Юпітера…

Существование таких пейзажів надихнуло багато художников.

Вулканическая активність Іо обумовлена гравітаційним впливом її у інших тіл системи Юпітера. Насамперед, сама гігантською планетою своїм потужним тяжінням створила два припливних горба лежить на поверхні супутника, які загальмували обертання Іо, що вона завжди адресована Юпітеру однією стороною — як Місяць до Землі. Орбіта Іо перестав бути точним колом, горби злегка переміщаються по її поверхні, що призводить до разогреванию внутрішніх верств планети. У більшою ступеня цей ефект викликається приливними впливами інших масивних супутників Юпітера, в першу чергу найближчій до Іо Європі. Постійне розігрівання надр призвело до з того що Іо є вулканічно активним тілом Сонячної системы.

В на відміну від земних вулканів, які мають потужні виверження епізодичні, вулкани на Іо працюють безперервно, хоча активність їх не може змінюватися. вулкани і гейзери викидають частина речовини навіть у космос. Тому вздовж орбіти Іо тягнеться плазмовий шлейф з іонізованих атомів кисню і сірки і нейтральних хмар атомарних натрію і калия.

Ударные кратери на Іо відсутні через інтенсивної вулканічної переробки поверхні. На неї є кам’яні масиви заввишки до 9 км. Щільність Іо досить висока — 3000 кг/м3. Під частково розплавленою оболонкою з силікатів у центрі супутника розміщено ядро з великим змістом заліза та її сполук.

Европа.

Европа має радіус трохи менше, ніж в Іо — 1569 км. З галилеевых супутників в Європи сама світла поверхню з явними ознаками водяного льоду. Є припущення у тому, під крижаної кіркою існує водний океан, а під нею тверде силикатное ядро. Щільність Європи дуже високий — 3500кг/м3. Цей супутник видалено від Юпітера на 671 000 км.

Геологическая історія Європи немає нічого спільного з історією сусідніх супутників. Європа одне з гладких тіл в сонячної системі: у ньому немає пагорбів більш ста метрів заввишки. Уся крижана поверхню супутника покрита мережею смуг величезної протяжністю. Темні смуги у тисячі кілометрів — це сліди глобальної системи тріщин усією Європою. Існування цих тріщин пояснюється тим, що крижана поверхню досить рухається й неодноразово розколювалася від внутрішніх напруг і великомасштабних тектонічних процессов.

Из-за того, що поверхню молода (всього 100млн. років), на майже помітно ударних метеоритних кратерів, які у велику кількість виникали 4,5 млрд. років тому вони. Вчені знайшли на Європі тільки п’ятьох кратерів діаметрами 10−30 км.

Ганимед.

Ганимед є найбільшим супутником планет в Сонячну систему, його радіус дорівнює 2631 км. Щільність мала, проти Іо і Центральною Європою, всього 1930кг/м3. Віддаленість від Юпітера становить 1,07 млн. км. Усю поверхню Ганімеда можна розділити на дві групи: перша, що становить 60% території, є дивні смуги льоду, породжені активними геологічними процесами 3,5 млрд. років тому; друга, що становить інші 40%, є давню потужну крижану кору, вкриту численними метеоритними кратерами, слід також відзначити, що ця кора було частична разломлена і оновлена тими самими процесами, як і згадані выше.

С погляду космічного геолога Ганімед- найпривабливіше тіло серед супутників Юпітера. Вона має змішаний силикатно- крижаної склад: мантію з водяного льоду і кам’яне ядро. Його щільність 1930 кгм3. У разі низьких температур і високих внутрішніх тисків водяний лід може існувати у кількох модифікаціях з різними типами кристалічною ґрати. Багата геологія Ганімеда багато чому визначається складними переходами між тими різновидами льоду. Поверхня супутника припорошена шаром дірчастим каменно-ледяной пилу завтовшки від кількох основних метрів за кілька десятків метров.

Каллисто.

Это другої за величині супутник у системі Юпітера, його радіус 2400 км. Серед галилеевых супутників Каллісто найдальший: відстань від Юпітера 1,88 млн. км, період обертання становить 16,7 діб. Щільність силикатно-ледяной Каллісто мала — 1830кг/м3. Поверхня Каллісто вкрай насичена метеоритними кратерами. Темний колір Каллісто — результат силікатних та інших домішок. Каллісто — саме кратерированное тіло Сонячної системи із усіх відомих. Величезною сили удар метеорита викликав освіту гігантської структури, оточеної кільцевими хвилями , — Вальхаллы. У центрі її перебуває кратер діаметром 350 км, а радіусі 2000 кілометрів від нього концентричними колами розташовуються гірські хребты.

У Юпітера всередині орбіти Іо відкривається кілька маленьких супутників. Три їх — Метида, Адрастея і Теба- виявлено з допомогою міжпланетних станцій, і них відомо трохи. Метида і Атрастея (їх діаметри 40 і 20 км відповідно) рухаються краєм головного кільця Юпітера, за однією орбіті радіусом 128 000 км. Ці швидкі супутники роблять оборот навколо гіганта Юпітера за 7 год. зі швидкістю понад 100 000 км /ч.

Более удалённый супутник Теба розташований посередині між Іо і Юпітером- з відривом 222 тис. кілометрів від планети; його діаметр близько 100 км.

Наиболее великий внутрішній супутник Амальтерея має неправильне форму (розміри 270*165*150 км) і покритий кратерами; він з тугоплавких порід тёмно-красного кольору. Амальтелия виявлено американським астрономом Едуардом Бернардом в 1892 р. і став п’ятим за рахунком відкритим супутником Юпітера. Обертається вона за орбіті радіусом 181 тис. км.

Внутренние супутники Юпітера та її чотири головні місяця розташовано поблизу площині екватора планети на майже кругових орбітах. У орбіт цих восьми супутників эксцентрисеты і нахилення акцій настільки малі, що жодного їх не відхиляється від «ідеальної» кругової траєкторії понад один градус. Такі супутники називаються регулярными.

Остальные вісім супутників Юпітера ставляться до нерегулярним і вирізняються значними эксцентрисетами і наклонениями орбіт. У своєму русі можуть можуть змінювати віддаленість від планети в 1,5−2 разу, відхиляючись у своїй від її екваторіальній площині на не один мільйон кілометрів. Ці вісім зовнішніх супутників Юпітера згруповані на два команди, котрые було названо по найбільшим тілах: група Гималии, куди також входять Леда, Лиситея і Елара ;і велика група Пасіфе з Ананке, Кармі і Синопі. Ці супутники відкривалися з допомогою наземних телескопів протягом 70 років (1904 -1974). Средние радіуси планет групи Гималии відповідають 11,1−11,7 млн км. супутники групи Гималии роблять оборот навколо Юпітера за 240−260 діб, а групи Пасіфе --за 630−760 діб, тобто. за двох років. Власні радіуси супутників дуже малі: групи Гималии -від 8 км у Леды до 90 км у Гималии; групи Пасіфе -від 15 до 35 км. вони чорні і нерівні. Зовнішні супутники, належать до групи Пасіфе, обертаються навколо Юпітера в сторону.

Учёные ще дійшли єдиного думці про походження нерегулярних супутників.(Вважається, що регулярні внутрішні супутники сформувалися з околопланетного газопилового диска внаслідок злипання багатьох дрібних частинок .) Зрозуміло лише, що значної ролі у формуванні зовнішніх супутників грав захоплення Юпітером астероїдів. Комп’ютерні розрахунки доводять, що, можливо, група Пасіфе виникла результаті систематичного захоплення планетою дрібних частинок і астероїдів на зворотні орбіти у зовнішній області околоюпитерианского диска.

Жарков В.М. «Внутрішнє будова Землі та планет», М.: Наука, 1974 рік.

Энциклопедия для дітей. Т. 8. Астрономія /Глав. ред. М. Д. Аксьонова — М.: Аванта+, 1997 рік, 688с: мул.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой