Jupiter ist einer der fünf Planeten im Sonnensystem, die ohne optische Instrumente am Nachthimmel zu sehen sind. Immer noch keine Ahnung von seiner Größe, nannten die alten Astronomen ihn die höchste römische Gottheit.
Triff Jupiter
Jupiters Umlaufbahn ist 778 Millionen km von der Sonne entfernt. Ein Jahr dauert dort 11,86 Erdenjahre. Der Planet dreht sich in nur 9 Stunden 55 Minuten vollständig um seine Achse, und die Rotationsgeschwindigkeit ist in verschiedenen Breitengraden unterschiedlich, und die Achse steht fast senkrecht zur Umlaufbahnebene, wodurch saisonale Änderungen nicht beobachtet werden.
Jupiters Oberflächentemperatur beträgt 133 Grad Celsius (140 K). Der Radius beträgt mehr als 11, und die Masse beträgt das 317-fache des Radius und der Masse unseres Planeten. Die Dichte (1,3 g/cm3) entspricht der Dichte der Sonne und ist viel geringer als die Dichte der Erde. Die Schwerkraft auf Jupiter beträgt das 2,54-fache und das Magnetfeld ist 12-mal größer als bei ähnlichen terrestrischen Parametern. Die Temperatur am Tag auf Jupiter unterscheidet sich nicht von der Nacht. Dies ist auf eine beträchtliche Entfernung von der Sonne und starke Prozesse zurückzuführen, die in den Eingeweiden des Planeten ablaufen.
EruDie optische Erforschung des fünften Planeten wurde 1610 von G. Galileo entdeckt. Er war es, der die vier massereichsten Satelliten des Jupiters entdeckte. Bis heute sind 67 kosmische Körper als Teil des Planetensystems des Riesen bekannt.
Forschungsgeschichte
Bis in die 1970er Jahre wurde der Planet mit bodengestützten und dann orbitalen Mitteln im optischen, Radio- und Gammaband untersucht. Die Temperatur des Jupiter wurde erstmals 1923 von einer Gruppe von Wissenschaftlern des Lowell-Observatoriums (Flagstaff, USA) geschätzt. Unter Verwendung von Vakuum-Thermoelementen fanden die Forscher heraus, dass der Planet "definitiv ein k alter Körper" ist. Photoelektrische Beobachtungen von Jupiters Sternbedeckung und spektroskopische Analysen ermöglichten einen Rückschluss auf die Zusammensetzung seiner Atmosphäre.
Nachfolgende Flüge interplanetarer Fahrzeuge verfeinerten und erweiterten die gesammelten Informationen erheblich. Unbemannte Missionen "Pioneer-10; 11" in den Jahren 1973-1974. Zum ersten Mal übermittelten sie Bilder des Planeten aus nächster Nähe (34.000 km), Daten über die Struktur der Atmosphäre, das Vorhandensein eines Magnet- und Strahlungsgürtels. Voyager (1979), Ulysses (1992, 2000), Cassini (2000) und New Horizons (2007) haben verbesserte Messungen von Jupiter und seinem Planetensystem durchgeführt, und Galileo (1995-2003) und Juno (2016) schlossen sich den Reihen von an die künstlichen Satelliten des Riesen.
Interne Struktur
Der Kern des Planeten mit einem Durchmesser von etwa 20.000 km, bestehend auseine kleine Menge Gestein und metallischer Wasserstoff, steht unter einem Druck von 30-100 Millionen Atmosphären. Die Temperatur des Jupiters in dieser Zone beträgt etwa 30.000 ˚С. Die Masse des Kerns beträgt 3 bis 15% der Gesamtmasse des Planeten. Die Erzeugung von thermischer Energie durch Jupiters Kern wird durch den Kelvin-Helmholtz-Mechanismus erklärt. Die Essenz des Phänomens besteht darin, dass bei einer starken Abkühlung der Außenhülle (die Oberflächentemperatur des Planeten Jupiter beträgt -140 ° C) ein Druckabfall auftritt, der zu einer Kompression des Körpers und einer anschließenden Erwärmung des Kerns führt.
Die nächste Schicht, 30.000 bis 50.000 km tief, ist eine Substanz aus metallischem und flüssigem Wasserstoff, gemischt mit Helium. Mit der Entfernung vom Kern sinkt der Druck in dieser Region auf 2 Millionen Atmosphären, die Temperatur des Jupiters fällt auf 6000 ˚С.
Die Struktur der Atmosphäre. Ebenen und Komposition
Es gibt keine klare Grenze zwischen der Oberfläche des Planeten und der Atmosphäre. Für ihre untere Schicht – die Troposphäre – nahmen die Wissenschaftler einen bedingten Bereich, in dem der Druck dem der Erde entspricht. Weitere Schichten, die sich von der "Oberfläche" entfernten, setzten sich in der folgenden Reihenfolge ab:
- Stratosphäre (bis 320 km).
- Thermosphäre (bis 1000 km).
- Exosphäre.
Es gibt keine einheitliche Antwort auf die Frage, welche Temperatur auf Jupiter herrscht. In der Atmosphäre treten heftige Konvektionsprozesse auf, die durch die innere Hitze des Planeten verursacht werden. Die beobachtete Scheibe hat eine ausgeprägte Streifenstruktur. In weißen Streifen (Zonen) strömen Luftmassen nach oben, in dunklen (Bändern) gehen sie nach unten,konvektive Zyklen bilden. In den oberen Schichten der Thermosphäre erreicht die Temperatur 1000 ˚С, und wenn sie sich tiefer bewegt und der Druck zunimmt, fällt sie allmählich auf negative Werte. Wenn Jupiter die Troposphäre erreicht, beginnt Jupiters Temperatur wieder zu steigen.
Die oberen Schichten der Atmosphäre sind eine Mischung aus Wasserstoff (90%) und Helium. Die Zusammensetzung der unteren, wo die Hauptwolkenbildung stattfindet, umfasst auch Methan, Ammoniak, Ammoniumhydrosulfat und Wasser. Spektralanalyse zeigt Spuren von Ethan, Propan und Acetylen, Blausäure und Kohlenmonoxid, Phosphor- und Schwefelverbindungen.
Cloud Tiers
Unterschiedliche Farben der Jupiterwolken weisen auf das Vorhandensein komplexer chemischer Verbindungen in ihrer Zusammensetzung hin. In der Wolkenstruktur sind drei Ebenen deutlich zu erkennen:
- Oben - gesättigt mit Kristallen aus gefrorenem Ammoniak.
- Ammoniumhydrogensulfidgeh alt steigt im Mittel deutlich an.
- Unten - Wassereis und möglicherweise winzige Wassertropfen.
Einige von Wissenschaftlern und Forschern entwickelte Atmosphärenmodelle schließen das Vorhandensein einer weiteren Wolkenschicht aus flüssigem Ammoniak nicht aus. Die ultraviolette Strahlung der Sonne und das gew altige Energiepotential des Jupiter initiieren den Ablauf zahlreicher chemischer und physikalischer Prozesse in der Atmosphäre des Planeten.
Atmosphärische Phänomene
Die Grenzen der Zonen und Gürtel auf Jupiter sind durch starke Winde (bis zu 200 m/s) gekennzeichnet. Vom Äquator bis zu den Polen der RichtungStreams wechseln sich periodisch ab. Die Windgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Breitengrad ab und fehlt an den Polen praktisch. Das Ausmaß atmosphärischer Phänomene auf dem Planeten (Stürme, Blitzentladungen, Polarlichter) ist um eine Größenordnung größer als auf der Erde. Der berühmte Große Rote Fleck ist nichts weiter als ein riesiger Sturm, der an Fläche größer als zwei Erdscheiben ist. Der Fleck driftet langsam von einer Seite zur anderen. In hundert Jahren Beobachtung hat sich seine scheinbare Größe halbiert.
Die Voyager-Mission fand auch heraus, dass die Zentren atmosphärischer Wirbelformationen voll von Blitzen sind, deren lineare Dimensionen Tausende von Kilometern überschreiten.
Gibt es Leben auf dem Jupiter?
Die Frage wird viele verwundern. Jupiter – ein Planet, dessen Oberflächentemperatur (sowie die Existenz der Oberfläche selbst) eine mehrdeutige Interpretation hat – kann kaum die „Wiege des Geistes“sein. Aber die Existenz biologischer Organismen in der Atmosphäre eines Riesen in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts schlossen Wissenschaftler nicht aus. Tatsache ist, dass in den oberen Schichten Druck und Temperatur sehr günstig für das Auftreten und den Ablauf chemischer Reaktionen mit Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen sind. Der Astronom K. Sagan und der Astrophysiker E. Salpeter (USA) machten, geleitet von physikalischen und chemischen Gesetzen, eine kühne Vermutung über Lebensformen, deren Existenz unter diesen Bedingungen nicht ausgeschlossen ist:
- Sinker sind Mikroorganismen, die sich schnell und in großer Zahl vermehren können und es Populationen ermöglichen, in sich verändernden Umgebungen zu überleben. Bedingungen der Konvektionsströme.
- Floater sind riesige ballonartige Kreaturen. Schweres Helium freisetzen, in die oberen Schichten treiben.
Jedenfalls haben weder Galileo noch Juno so etwas gefunden.