Jupiter ist der fünfte Planet von der Sonne und der größte im Sonnensystem. Zusammen mit Saturn, Uranus und Neptun wird Jupiter als Gasriese eingestuft.
Der Planet ist den Menschen seit der Antike bekannt, was sich in der Mythologie und im religiösen Glauben verschiedener Kulturen widerspiegelt: mesopotamisch, babylonisch, griechisch und andere. Der moderne Name Jupiter leitet sich vom Namen des antiken römischen obersten Donnergottes ab.
Eine Reihe atmosphärischer Phänomene auf Jupiter – wie Stürme, Blitze, Polarlichter – haben Größenordnungen, die um Größenordnungen größer sind als die auf der Erde. Eine bemerkenswerte Formation in der Atmosphäre ist der Große Rote Fleck – ein riesiger Sturm, der seit dem 17. Jahrhundert bekannt ist.
Jupiter hat mindestens 67 Monde, von denen die größten – Io, Europa, Ganymed und Callisto – 1610 von Galileo Galilei entdeckt wurden.
Jupiter wird mit Hilfe von Teleskopen auf der Erde und im Orbit untersucht; Seit den 1970er Jahren wurden 8 interplanetare NASA-Fahrzeuge auf den Planeten geschickt: Pioneers, Voyagers, Galileo und andere.
Während der großen Oppositionen (eine davon fand im September 2010 statt) ist Jupiter mit bloßem Auge als eines der hellsten Objekte am Nachthimmel nach Mond und Venus sichtbar. Jupiters Scheibe und Monde sind beliebte Beobachtungsobjekte für Amateurastronomen, die eine Reihe von Entdeckungen gemacht haben (z. B. die Kollision des Kometen Shoemaker-Levy mit Jupiter im Jahr 1994 oder das Verschwinden des südlichen Äquatorgürtels des Jupiter im Jahr 2010).
Optische Reichweite
Im Infrarotbereich des Spektrums liegen die Linien der H2- und He-Moleküle sowie die Linien vieler anderer Elemente. Die Nummer der ersten beiden enthält Informationen über den Ursprung des Planeten und die quantitative und qualitative Zusammensetzung des Rests - über seine interne Entwicklung.
Wasserstoff- und Heliummoleküle haben jedoch kein Dipolmoment, was bedeutet, dass die Absorptionslinien dieser Elemente unsichtbar sind, bis die Absorption aufgrund von Stoßionisation zu dominieren beginnt. Dies einerseits, andererseits - diese Linien entstehen in den obersten Schichten der Atmosphäre und tragen keine Informationen über die tieferen Schichten. Daher wurden die zuverlässigsten Daten über die Häufigkeit von Helium und Wasserstoff auf Jupiter vom Galileo-Lander erhalten.
Auch bei den übrigen Elementen gibt es Schwierigkeiten bei ihrer Analyse und Interpretation. Welche Prozesse in der Atmosphäre des Jupiters ablaufen und wie stark sie die chemische Zusammensetzung beeinflussen – sowohl in den inneren Regionen als auch in den äußeren Schichten – lässt sich bisher nicht mit letzter Sicherheit sagen. Dies schafft gewisse Schwierigkeiten bei einer detaillierteren Interpretation des Spektrums. Es wird jedoch angenommen, dass alle Prozesse, die die Häufigkeit von Elementen auf die eine oder andere Weise beeinflussen können, lokal und stark begrenzt sind, sodass sie nicht in der Lage sind, die Verteilung der Materie global zu verändern.
Jupiter strahlt auch (hauptsächlich im Infrarotbereich des Spektrums) 60 % mehr Energie aus, als er von der Sonne empfängt. Aufgrund der Prozesse, die zur Erzeugung dieser Energie führen, nimmt Jupiter um etwa 2 cm pro Jahr ab.
Gamma-Bereich
Die Strahlung von Jupiter im Gammabereich ist sowohl mit der Aurora als auch mit der Strahlung der Scheibe verbunden. Erstmals 1979 vom Einstein Space Laboratory aufgezeichnet.
Auf der Erde fallen die Aurora-Regionen im Röntgen- und Ultraviolett praktisch zusammen, auf Jupiter ist dies jedoch nicht der Fall. Die Region der Röntgen-Auroren liegt viel näher am Pol als Ultraviolett. Frühe Beobachtungen zeigten eine Pulsation der Strahlung mit einer Periode von 40 Minuten, bei späteren Beobachtungen ist diese Abhängigkeit jedoch viel schlimmer.
Es wurde erwartet, dass das Röntgenspektrum von Nordlichtern auf Jupiter dem Röntgenspektrum von Kometen ähnlich ist, aber wie Beobachtungen auf Chandra zeigten, ist dies nicht der Fall. Das Spektrum besteht aus Emissionslinien mit Spitzenwerten bei Sauerstofflinien nahe 650 eV, bei OVIII-Linien bei 653 eV und 774 eV und bei OVII bei 561 eV und 666 eV. Es gibt auch Emissionslinien bei niedrigeren Energien im Spektralbereich von 250 bis 350 eV, möglicherweise von Schwefel oder Kohlenstoff.
Nicht-Auror-Gammastrahlung wurde erstmals 1997 bei ROSAT-Beobachtungen nachgewiesen. Das Spektrum ähnelt dem Spektrum von Polarlichtern, jedoch im Bereich von 0,7-0,8 keV. Die Merkmale des Spektrums werden durch das Modell des koronalen Plasmas mit einer Temperatur von 0,4–0,5 keV mit solarer Metallizität gut beschrieben, mit der Hinzufügung von Mg10+- und Si12+-Emissionslinien. Die Existenz des letzteren hängt möglicherweise mit der Sonnenaktivität im Oktober-November 2003 zusammen.
Beobachtungen des Weltraumobservatoriums XMM-Newton haben gezeigt, dass die Scheibenstrahlung im Gammaspektrum reflektierte solare Röntgenstrahlung ist. Im Gegensatz zu Polarlichtern wurde keine Periodizität in der Änderung der Emissionsintensität auf Skalen von 10 bis 100 min gefunden.
Funküberwachung
Jupiter ist die stärkste (nach der Sonne) Radioquelle im Sonnensystem im Dezimeter-Meter-Wellenlängenbereich. Die Funkemission ist sporadisch und erreicht im Burst-Maximum 10-6.
Bursts treten im Frequenzbereich von 5 bis 43 MHz (meistens um 18 MHz) mit einer durchschnittlichen Breite von etwa 1 MHz auf. Die Dauer des Bursts ist kurz: von 0,1 bis 1 s (manchmal bis zu 15 s). Die Strahlung ist stark polarisiert, insbesondere im Kreis erreicht der Polarisationsgrad 100 %. Es gibt eine Modulation der Strahlung durch Jupiters nahen Satelliten Io, der innerhalb der Magnetosphäre rotiert: Der Ausbruch tritt wahrscheinlicher auf, wenn Io in Bezug auf Jupiter nahe der Elongation ist. Die monochromatische Natur der Strahlung zeigt eine ausgewählte Frequenz an, höchstwahrscheinlich eine Kreiselfrequenz. Die hohe Helligkeitstemperatur (die manchmal 1015 K erreicht) erfordert die Einbeziehung kollektiver Effekte (wie Maser).
Jupiters Radioemission im Millimeter-kurz-Zentimeter-Bereich ist rein thermischer Natur, obwohl die Helligkeitstemperatur etwas höher ist als die Gleichgewichtstemperatur, was auf einen Wärmestrom aus der Tiefe hindeutet. Ab Wellen von ~9 cm steigt Tb (Helligkeitstemperatur) an - eine nichtthermische Komponente erscheint, verbunden mit Synchrotronstrahlung relativistischer Teilchen mit einer durchschnittlichen Energie von ~30 MeV im Magnetfeld des Jupiters; bei einer Wellenlänge von 70 cm erreicht Tb einen Wert von ~5·104 K. Die Strahlungsquelle befindet sich auf beiden Seiten des Planeten in Form von zwei verlängerten Flügeln, was auf den magnetosphärischen Ursprung der Strahlung hinweist.
Jupiter unter den Planeten des Sonnensystems
Die Masse des Jupiters beträgt das 2,47-fache der Masse der übrigen Planeten im Sonnensystem.
Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem, ein Gasriese. Sein Äquatorradius beträgt 71,4 Tausend km, was dem 11,2-fachen des Erdradius entspricht.
Jupiter ist der einzige Planet, dessen Massezentrum mit der Sonne außerhalb der Sonne liegt und etwa 7 % des Sonnenradius von ihr entfernt ist.
Die Masse des Jupiter beträgt das 2,47-fache der Gesamtmasse aller anderen Planeten des Sonnensystems zusammen, das 317,8-fache der Masse der Erde und etwa das 1000-fache der Masse der Sonne. Die Dichte (1326 kg/m2) entspricht ungefähr der Dichte der Sonne und ist 4,16-mal geringer als die Dichte der Erde (5515 kg/m2). Gleichzeitig ist die Schwerkraft auf ihrer Oberfläche, die normalerweise als obere Wolkenschicht angenommen wird, mehr als 2,4-mal größer als die der Erde: Ein Körper mit einer Masse von beispielsweise 100 kg wird es tun so viel wiegen wie ein 240 kg schwerer Körper auf der Erdoberfläche. Dies entspricht einer Gravitationsbeschleunigung von 24,79 m/s2 auf Jupiter gegenüber 9,80 m/s2 auf der Erde.
Jupiter als "gescheiterter Stern"
Vergleichsgrößen von Jupiter und Erde.
Theoretische Modelle zeigen, dass, wenn die Masse des Jupiter viel größer wäre als seine tatsächliche Masse, dies zur Kompression des Planeten führen würde. Kleine Massenänderungen würden keine signifikanten Radiusänderungen nach sich ziehen. Wenn jedoch die Masse des Jupiters seine tatsächliche Masse um das Vierfache übersteigen würde, würde die Dichte des Planeten so stark zunehmen, dass die Größe des Planeten unter dem Einfluss der erhöhten Schwerkraft stark abnehmen würde. Damit hat Jupiter offenbar den maximalen Durchmesser, den ein Planet mit ähnlicher Struktur und Geschichte haben könnte. Bei weiterer Massenzunahme würde sich die Kontraktion fortsetzen, bis aus Jupiter im Prozess der Sternentstehung ein Brauner Zwerg mit einer etwa 50-fach höheren Masse würde. Dies gibt Astronomen Grund, Jupiter als einen „gescheiterten Stern“ zu betrachten, obwohl nicht klar ist, ob die Entstehungsprozesse von Planeten wie Jupiter denen ähneln, die zur Bildung von Doppelsternsystemen führen. Obwohl Jupiter 75-mal so massereich sein müsste, um ein Stern zu werden, hat der kleinste bekannte Rote Zwerg nur 30 % mehr Durchmesser.
Umlaufbahn und Rotation
Bei Beobachtung von der Erde während der Opposition kann Jupiter eine scheinbare Helligkeit von -2,94 m erreichen, was ihn nach Mond und Venus zum dritthellsten Objekt am Nachthimmel macht. In der größten Entfernung sinkt die scheinbare Helligkeit auf 1,61 m. Die Entfernung zwischen Jupiter und der Erde variiert zwischen 588 und 967 Millionen km.
Jupiters Oppositionen treten alle 13 Monate auf. Im Jahr 2010 fiel die Konfrontation des Riesenplaneten auf den 21. September. Einmal alle 12 Jahre tritt die große Opposition von Jupiter auf, wenn sich der Planet in der Nähe des Perihels seiner Umlaufbahn befindet. Während dieses Zeitraums erreicht seine Winkelgröße für einen Beobachter von der Erde aus 50 Bogensekunden, und seine Helligkeit ist heller als -2,9 m.
Die durchschnittliche Entfernung zwischen Jupiter und der Sonne beträgt 778,57 Millionen km (5,2 AE), und die Umlaufzeit beträgt 11,86 Jahre. Da die Exzentrizität der Umlaufbahn des Jupiters 0,0488 beträgt, beträgt die Differenz zwischen der Entfernung zur Sonne bei Perihel und Aphel 76 Millionen km.
Saturn leistet den Hauptbeitrag zu den Störungen der Jupiterbewegung. Die erste Art von Störung ist säkular und wirkt auf einer Skala von ~70.000 Jahren, wobei sie die Exzentrizität der Jupiterbahn von 0,2 auf 0,06 und die Neigung der Umlaufbahn von ~1° - 2° ändert. Die Störung der zweiten Art ist resonant mit einem Verhältnis nahe 2:5 (mit einer Genauigkeit von 5 Dezimalstellen - 2:4,96666).
Die Äquatorialebene des Planeten liegt nahe an der Ebene seiner Umlaufbahn (die Neigung der Rotationsachse beträgt 3,13° gegenüber 23,45° bei der Erde), daher gibt es auf Jupiter keinen Wechsel der Jahreszeiten.
Jupiter dreht sich schneller um seine Achse als jeder andere Planet im Sonnensystem. Die Umlaufzeit am Äquator beträgt 9 Stunden 50 Minuten. 30 Sek. und in mittleren Breiten - 9 Std. 55 Min. 40 Sek. Aufgrund der schnellen Rotation ist der äquatoriale Radius von Jupiter (71492 km) um 6,49 % größer als der polare (66854 km); somit ist die Verdichtung des Planeten (1:51,4).
Hypothesen über die Existenz von Leben in der Atmosphäre des Jupiter
Gegenwärtig scheint die Existenz von Leben auf Jupiter unwahrscheinlich: die geringe Wasserkonzentration in der Atmosphäre, das Fehlen einer festen Oberfläche usw. Der amerikanische Astronom Carl Sagan sprach jedoch bereits in den 1970er Jahren über die Möglichkeit der Existenz von ammoniakbasiertes Leben in der oberen Atmosphäre des Jupiters. Es sollte beachtet werden, dass selbst in geringer Tiefe in der Jupiteratmosphäre die Temperatur und Dichte ziemlich hoch sind und die Möglichkeit zumindest einer chemischen Entwicklung nicht ausgeschlossen werden kann, da die Geschwindigkeit und Wahrscheinlichkeit chemischer Reaktionen dies begünstigen. Aber auch die Existenz von Wasser-Kohlenwasserstoff-Leben auf Jupiter ist möglich: In der atmosphärischen Schicht, die Wasserdampfwolken enthält, sind Temperatur und Druck ebenfalls sehr günstig. Carl Sagan beschrieb zusammen mit E. E. Salpeter nach Berechnungen im Rahmen der Gesetze der Chemie und Physik drei imaginäre Lebensformen, die in der Atmosphäre des Jupiter existieren können:
Chemische Zusammensetzung
Die chemische Zusammensetzung der inneren Schichten von Jupiter kann mit modernen Beobachtungsmethoden nicht bestimmt werden, aber die Elementhäufigkeit in den äußeren Schichten der Atmosphäre ist mit relativ hoher Genauigkeit bekannt, da die äußeren Schichten direkt von der Landefähre Galileo untersucht wurden, in die sie abgesenkt wurde die Atmosphäre am 7. Dezember 1995. Die beiden Hauptbestandteile der Jupiteratmosphäre sind molekularer Wasserstoff und Helium. Die Atmosphäre enthält auch viele einfache Verbindungen wie Wasser, Methan (CH4), Schwefelwasserstoff (H2S), Ammoniak (NH3) und Phosphin (PH3). Ihr Vorkommen in der tiefen (unter 10 bar) Troposphäre impliziert, dass Jupiters Atmosphäre im Verhältnis zur Sonne um den Faktor 2-4 reich an Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und möglicherweise Sauerstoff ist.
Andere chemische Verbindungen, Arsin (AsH3) und Deutsch (GeH4), sind vorhanden, jedoch in geringen Mengen.
Die Konzentration der Edelgase Argon, Krypton und Xenon übersteigt ihre Menge auf der Sonne (siehe Tabelle), während die Konzentration von Neon deutlich geringer ist. Es gibt eine kleine Menge einfacher Kohlenwasserstoffe - Ethan, Acetylen und Diacetylen - die unter dem Einfluss von ultravioletter Sonnenstrahlung und geladenen Teilchen aus der Magnetosphäre des Jupiters gebildet werden. Es wird angenommen, dass Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasser in der oberen Atmosphäre auf Kollisionen mit Jupiters Atmosphäre von Kometen wie dem Kometen Shoemaker-Levy 9 zurückzuführen sind. Wasser kann nicht aus der Troposphäre kommen, da die Tropopause als Kältefalle fungiert, was dies effektiv verhindert Anstieg des Wassers auf das Niveau der Stratosphäre.
Jupiters rötliche Farbvariationen können auf Verbindungen von Phosphor, Schwefel und Kohlenstoff in der Atmosphäre zurückzuführen sein. Da die Farbe stark variieren kann, nimmt man an, dass auch die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre von Ort zu Ort unterschiedlich ist. So gibt es beispielsweise „trockene“ und „nasse“ Bereiche mit unterschiedlichem Wasserdampfgehalt.
Struktur
Modell der inneren Struktur des Jupiter: unter den Wolken - eine Schicht aus einer Mischung aus Wasserstoff und Helium, etwa 21.000 km dick mit einem sanften Übergang von der gasförmigen in die flüssige Phase, dann - eine Schicht aus flüssigem und metallischem Wasserstoff 30-50.000 km tief. Im Inneren kann sich ein fester Kern mit einem Durchmesser von etwa 20.000 km befinden.
Im Moment hat das folgende Modell der inneren Struktur von Jupiter die meiste Anerkennung gefunden:
1. Atmosphäre. Es ist in drei Schichten unterteilt:
a. eine aus Wasserstoff bestehende Außenschicht;
b. Mittelschicht bestehend aus Wasserstoff (90%) und Helium (10%);
c. die untere Schicht, bestehend aus Wasserstoff, Helium und Verunreinigungen aus Ammoniak, Ammoniumhydrosulfat und Wasser, die drei Wolkenschichten bildet:
a. oben - Wolken aus gefrorenem Ammoniak (NH3). Seine Temperatur beträgt etwa -145 °C, der Druck etwa 1 atm;
b. unten - Kristallwolken von Ammoniumhydrogensulfid (NH4HS);
c. ganz unten - Wassereis und möglicherweise flüssiges Wasser, was wahrscheinlich gemeint ist - in Form von winzigen Tropfen. Der Druck in dieser Schicht beträgt etwa 1 atm, die Temperatur etwa -130 °C (143 K). Unterhalb dieser Ebene ist der Planet undurchsichtig.
2. Schicht aus metallischem Wasserstoff. Die Temperatur dieser Schicht variiert von 6300 bis 21.000 K und der Druck von 200 bis 4000 GPa.
3. Steinkern.
Die Konstruktion dieses Modells basiert auf der Synthese von Beobachtungsdaten, der Anwendung der Gesetze der Thermodynamik und der Extrapolation von Labordaten auf eine Substanz unter hohem Druck und bei hoher Temperatur. Die wichtigsten Annahmen, die ihr zugrunde liegen, sind:
Wenn wir zu diesen Bestimmungen die Erhaltungssätze für Masse und Energie hinzufügen, erhalten wir ein System von Grundgleichungen.
Im Rahmen dieses einfachen Dreischichtmodells gibt es keine klare Grenze zwischen den Hauptschichten, jedoch sind auch die Bereiche der Phasenübergänge klein. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass nahezu alle Prozesse lokalisiert sind und somit jede Schicht separat betrachtet werden kann.
Atmosphäre
Die Temperatur in der Atmosphäre steigt nicht monoton. Darin kann man wie auf der Erde Exosphäre, Thermosphäre, Stratosphäre, Tropopause, Troposphäre unterscheiden. In den obersten Schichten ist die Temperatur hoch; Wenn Sie sich tiefer bewegen, steigt der Druck und die Temperatur fällt bis zur Tropopause. Ausgehend von der Tropopause steigen sowohl Temperatur als auch Druck, wenn man tiefer geht. Anders als die Erde hat Jupiter keine Mesosphäre und eine entsprechende Mesopause.
In Jupiters Thermosphäre finden viele interessante Prozesse statt: Hier verliert der Planet einen erheblichen Teil seiner Wärme durch Strahlung, hier entstehen die Polarlichter, hier entsteht die Ionosphäre. Als Obergrenze wird das Druckniveau von 1 nbar angenommen. Die beobachtete Temperatur der Thermosphäre beträgt 800-1000 K, und im Moment wurde dieses Tatsachenmaterial im Rahmen moderner Modelle noch nicht erklärt, da die Temperatur in ihnen nicht höher als etwa 400 K sein sollte. Die Abkühlung des Jupiter ist ebenfalls ein nicht trivialer Prozess: Ein dreiatomiges Wasserstoffion (H3 + ), außer Jupiter, das nur auf der Erde vorkommt, verursacht eine starke Emission im mittleren Infrarot bei Wellenlängen zwischen 3 und 5 µm.
Nach direkten Messungen des Abstiegsfahrzeugs war die obere Ebene der undurchsichtigen Wolken durch einen Druck von 1 Atmosphäre und eine Temperatur von -107 °C gekennzeichnet; in 146 km Tiefe - 22 Atmosphären, +153 °C. Galileo fand auch "warme Flecken" entlang des Äquators. Anscheinend ist an diesen Stellen die äußere Wolkenschicht dünn, und wärmere innere Regionen sind zu sehen.
Unter den Wolken befindet sich eine Schicht mit einer Tiefe von 7-25.000 km, in der Wasserstoff mit zunehmendem Druck und steigender Temperatur (bis zu 6000 ° C) allmählich seinen Zustand von gasförmig zu flüssig ändert. Offensichtlich gibt es keine klare Grenze, die gasförmigen Wasserstoff von flüssigem Wasserstoff trennt. Das kann so aussehen wie das kontinuierliche Sieden des globalen Wasserstoffozeans.
Schicht aus metallischem Wasserstoff
Metallischer Wasserstoff entsteht bei hohen Drücken (etwa eine Million Atmosphären) und hohen Temperaturen, wenn die kinetische Energie von Elektronen das Ionisationspotential von Wasserstoff übersteigt. Infolgedessen existieren darin Protonen und Elektronen getrennt, sodass metallischer Wasserstoff ein guter Stromleiter ist. Die geschätzte Dicke der metallischen Wasserstoffschicht beträgt 42-46.000 km.
Starke elektrische Ströme, die in dieser Schicht entstehen, erzeugen ein riesiges Magnetfeld des Jupiters. 2008 erstellten Raymond Dzhinloz von der University of California at Berkeley und Lars Stiksrud vom University College London ein Modell des Aufbaus von Jupiter und Saturn, wonach sich in deren Tiefen auch metallisches Helium befindet, das mit metallischem eine Art Legierung bildet Wasserstoff.
Kern
Mit Hilfe der gemessenen Trägheitsmomente des Planeten lassen sich Größe und Masse seines Kerns abschätzen. Derzeit wird angenommen, dass die Masse des Kerns 10 Massen der Erde beträgt und die Größe 1,5 ihres Durchmessers beträgt.
Jupiter gibt deutlich mehr Energie ab, als er von der Sonne erhält. Die Forscher gehen davon aus, dass Jupiter über einen erheblichen Vorrat an thermischer Energie verfügt, die bei der Verdichtung von Materie während der Entstehung des Planeten entsteht. Frühere Modelle der inneren Struktur von Jupiter, die versuchten, die überschüssige Energie zu erklären, die der Planet freisetzt, ließen die Möglichkeit eines radioaktiven Zerfalls in seinen Eingeweiden oder die Freisetzung von Energie zu, wenn der Planet unter dem Einfluss von Gravitationskräften komprimiert wird.
Zwischenschichtprozesse
Es ist unmöglich, alle Prozesse in unabhängigen Schichten zu lokalisieren: Es ist notwendig, den Mangel an chemischen Elementen in der Atmosphäre, übermäßige Strahlung usw. zu erklären.
Der unterschiedliche Heliumgehalt in den äußeren und inneren Schichten erklärt sich dadurch, dass Helium in der Atmosphäre kondensiert und in Form von Tröpfchen in tiefere Regionen gelangt. Dieses Phänomen ähnelt dem Regen der Erde, aber nicht aus Wasser, sondern aus Helium. Kürzlich wurde gezeigt, dass sich Neon in diesen Tropfen auflösen kann. Dies erklärt das Fehlen von Neon.
Atmosphärische Bewegung
Animation von Jupiters Rotation, erstellt aus Fotografien von Voyager 1, 1979.
Windgeschwindigkeiten auf Jupiter können 600 km/h überschreiten. Anders als auf der Erde, wo die Zirkulation der Atmosphäre aufgrund der unterschiedlichen Sonnenerwärmung in den Äquator- und Polarregionen stattfindet, ist auf Jupiter die Auswirkung der Sonnenstrahlung auf die Temperaturzirkulation unbedeutend; Die Hauptantriebskräfte sind die Wärmeströme, die aus dem Zentrum des Planeten kommen, und die Energie, die während der schnellen Bewegung des Jupiters um seine Achse freigesetzt wird.
Basierend auf bodengestützten Beobachtungen teilten Astronomen die Gürtel und Zonen in der Atmosphäre des Jupiters in äquatorial, tropisch, gemäßigt und polar ein. Die erhitzten Gasmassen, die aus den Tiefen der Atmosphäre in den Zonen aufsteigen, die unter dem Einfluss erheblicher Coriolis-Kräfte auf Jupiter stehen, werden entlang der Meridiane des Planeten gezogen, und die gegenüberliegenden Ränder der Zonen bewegen sich aufeinander zu. An den Grenzen von Zonen und Gürteln (Downflow-Bereiche) kommt es zu starken Turbulenzen. Nördlich des Äquators werden Strömungen in nach Norden gerichteten Zonen durch Coriolis-Kräfte nach Osten und solche nach Süden abgelenkt - nach Westen. Auf der Südhalbkugel - bzw. im Gegenteil. Die Passatwinde haben auf der Erde eine ähnliche Struktur.
Streifen
Jupiterbänder in verschiedenen Jahren
Ein charakteristisches Merkmal des äußeren Erscheinungsbildes von Jupiter sind seine Streifen. Es gibt eine Reihe von Versionen, die ihre Herkunft erklären. Einer Version zufolge entstanden die Streifen also als Folge des Konvektionsphänomens in der Atmosphäre des Riesenplaneten - aufgrund der Erwärmung und infolgedessen des Anhebens einiger Schichten und des Abkühlens und Absenkens anderer. Im Frühjahr 2010 stellten Wissenschaftler eine Hypothese auf, wonach die Streifen auf Jupiter durch den Einfluss seiner Satelliten entstanden seien. Es wird angenommen, dass sich unter dem Einfluss der Anziehungskraft von Satelliten auf Jupiter eigenartige „Säulen“ aus Materie gebildet haben, die sich drehend Streifen bildeten.
Konvektive Strömungen, die innere Wärme an die Oberfläche tragen, treten äußerlich in Form von hellen Zonen und dunklen Bändern auf. Im Bereich der Lichtzonen herrscht entsprechend aufsteigender Strömung ein erhöhter Druck. Die Wolken, die die Zonen bilden, befinden sich auf einer höheren Ebene (etwa 20 km), und ihre helle Farbe ist anscheinend auf eine erhöhte Konzentration hellweißer Ammoniakkristalle zurückzuführen. Es wird angenommen, dass die dunklen Gürtelwolken darunter rotbraune Ammoniumhydrogensulfidkristalle sind und eine höhere Temperatur haben. Diese Strukturen repräsentieren nachgelagerte Regionen. Zonen und Gürtel haben unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten in Rotationsrichtung des Jupiters. Die Umlaufzeit variiert je nach Breitengrad um mehrere Minuten. Dies führt zu stabilen Zonenströmungen oder Winden, die ständig parallel zum Äquator in eine Richtung wehen. Die Geschwindigkeiten in diesem globalen System reichen von 50 bis 150 m/s und mehr. An den Grenzen von Gürteln und Zonen werden starke Turbulenzen beobachtet, die zur Bildung zahlreicher Wirbelstrukturen führen. Die bekannteste derartige Formation ist der Große Rote Fleck, der in den letzten 300 Jahren auf der Oberfläche des Jupiter beobachtet wurde.
Nach dem Entstehen hebt der Wirbel die erhitzten Gasmassen mit Dämpfen kleiner Komponenten an die Oberfläche der Wolken. Die resultierenden Kristalle aus Ammoniakschnee, Lösungen und Verbindungen von Ammoniak in Form von Schnee und Tropfen, gewöhnlichem Wasserschnee und Eis sinken allmählich in die Atmosphäre, bis sie ein Niveau erreichen, bei dem die Temperatur hoch genug ist, und verdampfen. Danach kehrt der Stoff im gasförmigen Zustand wieder in die Wolkenschicht zurück.
Im Sommer 2007 verzeichnete das Hubble-Teleskop dramatische Veränderungen in der Atmosphäre des Jupiters. Getrennte Zonen in der Atmosphäre nördlich und südlich des Äquators wurden zu Gürteln und die Gürtel zu Zonen. Gleichzeitig änderten sich nicht nur die Formen atmosphärischer Formationen, sondern auch ihre Farbe.
Am 9. Mai 2010 entdeckte der Amateurastronom Anthony Wesley (dt. Anthony Wesley, siehe auch unten), dass eine der sichtbarsten und stabilsten Formationen der Zeit, der Südäquatorialgürtel, plötzlich von der Oberfläche des Planeten verschwand. Auf der Breite des südlichen Äquatorgürtels befindet sich der Große Rote Fleck, der von ihm „gewaschen“ wird. Der Grund für das plötzliche Verschwinden des südlichen Äquatorialgürtels von Jupiter ist das Erscheinen einer Schicht hellerer Wolken darüber, unter der ein Streifen dunkler Wolken verborgen ist. Nach Studien des Hubble-Teleskops wurde der Schluss gezogen, dass der Gürtel nicht vollständig verschwand, sondern einfach unter einer Wolkenschicht aus Ammoniak verborgen zu sein schien.
großer roter Fleck
Der Große Rote Fleck ist eine ovale Formation unterschiedlicher Größe in der südlichen tropischen Zone. Es wurde 1664 von Robert Hooke entdeckt. Gegenwärtig hat es Abmessungen von 15 × 30.000 km (der Durchmesser der Erde beträgt ~12,7.000 km), und vor 100 Jahren stellten Beobachter zwei Mal größere Größen fest. Manchmal ist es nicht sehr deutlich sichtbar. Der Große Rote Fleck ist ein einzigartiger langlebiger riesiger Hurrikan, bei dem sich die Substanz gegen den Uhrzeigersinn dreht und in 6 Erdentagen eine vollständige Umdrehung macht.
Dank Untersuchungen, die Ende 2000 von der Cassini-Sonde durchgeführt wurden, wurde festgestellt, dass der Große Rote Fleck mit Abwinden (vertikale Zirkulation atmosphärischer Massen) verbunden ist; die Wolken sind hier höher und die Temperatur ist niedriger als in anderen Gebieten. Die Farbe der Wolken hängt von der Höhe ab: Die blauen Strukturen sind die oberen, die braunen liegen darunter, dann die weißen. Rote Strukturen sind die niedrigsten. Die Rotationsgeschwindigkeit des Großen Roten Flecks beträgt 360 km/h. Seine Durchschnittstemperatur beträgt -163 ° C, und zwischen dem Rand- und dem zentralen Teil des Flecks besteht ein Temperaturunterschied in der Größenordnung von 3-4 Grad. Dieser Unterschied soll dafür verantwortlich sein, dass atmosphärische Gase im Zentrum des Flecks im Uhrzeigersinn rotieren, während sie an den Rändern gegen den Uhrzeigersinn rotieren. Es wurde auch eine Vermutung über die Beziehung zwischen Temperatur, Druck, Bewegung und Farbe des Roten Flecks aufgestellt, obwohl es Wissenschaftlern immer noch schwer fällt, genau zu sagen, wie er ausgeführt wird.
Von Zeit zu Zeit werden auf Jupiter Kollisionen großer Zyklonsysteme beobachtet. Einer davon trat 1975 auf und ließ die rote Farbe des Flecks für mehrere Jahre verblassen. Ende Februar 2002 begann ein weiterer riesiger Wirbelsturm – das Weiße Oval – durch den Großen Roten Fleck gebremst zu werden, und die Kollision dauerte einen ganzen Monat. Es verursachte jedoch keinen ernsthaften Schaden an beiden Wirbeln, da es an einer Tangente geschah.
Die rote Farbe des Großen Roten Flecks ist ein Rätsel. Ein möglicher Grund könnten chemische Verbindungen sein, die Phosphor enthalten. Tatsächlich sind die Farben und Mechanismen, die das Aussehen der gesamten Jupiter-Atmosphäre ausmachen, immer noch kaum verstanden und können nur durch direkte Messungen ihrer Parameter erklärt werden.
1938 wurde die Bildung und Entwicklung von drei großen weißen Ovalen in der Nähe von 30° südlicher Breite aufgezeichnet. Dieser Prozess wurde von der gleichzeitigen Bildung mehrerer kleiner weißer Ovale - Wirbel - begleitet. Dies bestätigt, dass der Große Rote Fleck der stärkste von Jupiters Wirbeln ist. Historische Aufzeichnungen zeigen solche langlebigen Systeme in den mittleren nördlichen Breiten des Planeten nicht. Große dunkle Ovale wurden in der Nähe von 15°N beobachtet, aber anscheinend existieren die notwendigen Bedingungen für die Entstehung von Wirbeln und ihre anschließende Umwandlung in stabile Systeme wie den Roten Fleck nur auf der Südhalbkugel.
kleiner roter Fleck
Der Große Rote Fleck und der Kleine Rote Fleck im Mai 2008 auf einem Foto des Hubble-Weltraumteleskops
Von den drei oben erwähnten weißen ovalen Wirbeln verschmolzen zwei von ihnen 1998, und im Jahr 2000 verschmolz ein neuer Wirbel mit dem verbleibenden dritten Oval. Ende 2005 begann der Wirbel (Oval BA, Englisch Oval BC) seine Farbe zu ändern und nahm schließlich eine rote Farbe an, für die er einen neuen Namen erhielt - der kleine rote Fleck. Im Juli 2006 kam der Kleine Rote Fleck in Kontakt mit seinem älteren „Bruder“ – dem Großen Roten Fleck. Dies hatte jedoch keinen signifikanten Einfluss auf beide Wirbel – die Kollision war tangential. Die Kollision wurde für die erste Hälfte des Jahres 2006 vorhergesagt.
Blitz
Im Zentrum des Wirbels ist der Druck höher als in der Umgebung, und die Wirbelstürme selbst sind von Tiefdruckstörungen umgeben. Nach Bildern der Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 wurde festgestellt, dass im Zentrum solcher Wirbel kolossale Blitze mit einer Länge von Tausenden von Kilometern beobachtet werden. Die Kraft des Blitzes ist drei Größenordnungen höher als die der Erde.
Magnetfeld und Magnetosphäre
Schema von Jupiters Magnetfeld
Das erste Anzeichen eines Magnetfelds sind Radioemissionen sowie Röntgenstrahlen. Durch den Bau von Modellen laufender Prozesse kann man die Struktur des Magnetfelds beurteilen. So wurde festgestellt, dass das Magnetfeld des Jupiter nicht nur eine Dipolkomponente hat, sondern auch einen Quadrupol, einen Oktupol und andere Oberschwingungen höherer Ordnung. Es wird angenommen, dass das Magnetfeld ähnlich wie bei der Erde von einem Dynamo erzeugt wird. Aber anders als auf der Erde ist der Stromleiter auf Jupiter eine Schicht aus metallischem Helium.
Die Magnetfeldachse ist zur Rotationsachse um 10,2 ± 0,6 ° geneigt, fast wie auf der Erde, jedoch befindet sich der magnetische Nordpol neben dem geografischen Südpol und der magnetische Südpol neben dem geografischen Nordpol eines. Die Feldstärke in Höhe der sichtbaren Wolkenoberfläche beträgt 14 Oe am Nordpol und 10,7 Oe am Südpol. Seine Polarität ist dem Magnetfeld der Erde entgegengesetzt.
Die Form des Jupiter-Magnetfeldes ist stark abgeflacht und ähnelt einer Scheibe (im Gegensatz zur tropfenförmigen der Erde). Die auf das mitrotierende Plasma wirkende Zentrifugalkraft auf der einen Seite und der thermische Druck des heißen Plasmas auf der anderen Seite strecken die Kraftlinien und bilden in einem Abstand von 20 RJ eine Struktur, die einem dünnen Pfannkuchen ähnelt, der auch als Magnetscheibe bezeichnet wird. Es hat eine feine Stromstruktur in der Nähe des magnetischen Äquators.
Um Jupiter herum, wie auch um die meisten Planeten im Sonnensystem, gibt es eine Magnetosphäre – ein Bereich, in dem das Verhalten geladener Teilchen, Plasma, durch das Magnetfeld bestimmt wird. Für Jupiter sind die Quellen solcher Teilchen der Sonnenwind und Io. Vulkanasche, die von Ios Vulkanen ausgestoßen wird, wird durch ultraviolette Sonnenstrahlung ionisiert. So entstehen Schwefel- und Sauerstoffionen: S+, O+, S2+ und O2+. Diese Partikel verlassen die Atmosphäre des Satelliten, bleiben aber in der Umlaufbahn um ihn herum und bilden einen Torus. Dieser Torus wurde von Voyager 1 entdeckt; er liegt in der Äquatorebene des Jupiters und hat im Querschnitt einen Radius von 1 RJ und einen Radius vom Zentrum (in diesem Fall vom Zentrum des Jupiters) bis zur Erzeugenden von 5,9 RJ. Er ist es, der die Dynamik von Jupiters Magnetosphäre grundlegend verändert.
Jupiters Magnetosphäre. Magnetisch eingefangene Sonnenwindionen sind im Diagramm rot dargestellt, der neutrale vulkanische Gasgürtel von Io ist grün und der neutrale Gasgürtel von Europa ist blau dargestellt. ENA sind neutrale Atome. Laut der Cassini-Sonde, erhalten Anfang 2001.
Der entgegenkommende Sonnenwind wird durch den Druck des Magnetfelds in Entfernungen von 50-100 Planetenradien ausgeglichen, ohne den Einfluss von Io würde diese Entfernung nicht mehr als 42 RJ betragen. Auf der Nachtseite erstreckt er sich über die Umlaufbahn des Saturn hinaus und erreicht eine Länge von 650 Millionen km oder mehr. Elektronen, die in Jupiters Magnetosphäre beschleunigt werden, erreichen die Erde. Wenn Jupiters Magnetosphäre von der Erdoberfläche aus gesehen werden könnte, dann würden ihre Winkelabmessungen die Abmessungen des Mondes übersteigen.
Strahlungsgürtel
Jupiter hat starke Strahlungsgürtel. Bei der Annäherung an Jupiter erhielt Galileo eine Strahlendosis, die das 25-fache der für Menschen tödlichen Dosis beträgt. Radioemission von Jupiters Strahlungsgürtel wurde erstmals 1955 entdeckt. Die Radioemission hat Synchrotroncharakter. Elektronen in den Strahlungsgürteln haben eine enorme Energie von etwa 20 MeV, während die Cassini-Sonde herausfand, dass die Elektronendichte in Jupiters Strahlungsgürtel geringer ist als erwartet. Der Elektronenfluss in den Strahlungsgürteln des Jupiter kann aufgrund des hohen Risikos von Geräteschäden durch Strahlung eine ernsthafte Gefahr für Raumfahrzeuge darstellen. Im Allgemeinen ist die Radioemission von Jupiter nicht streng gleichförmig und konstant – sowohl in der Zeit als auch in der Frequenz. Die durchschnittliche Frequenz einer solchen Strahlung beträgt laut Forschung etwa 20 MHz, und der gesamte Frequenzbereich reicht von 5-10 bis 39,5 MHz.
Jupiter ist von einer Ionosphäre mit einer Länge von 3000 km umgeben.
Polarlichter auf Jupiter
Jupiters Polarlichtmuster, das den Hauptring, Polarlichter und Sonnenflecken zeigt, die aus Wechselwirkungen mit Jupiters natürlichen Monden resultieren.
Jupiter zeigt helle, stetige Polarlichter um beide Pole. Im Gegensatz zu denen auf der Erde, die in Zeiten erhöhter Sonnenaktivität auftreten, sind Jupiters Polarlichter konstant, obwohl ihre Intensität von Tag zu Tag variiert. Sie bestehen aus drei Hauptkomponenten: Die wichtigste und hellste Region ist relativ klein (weniger als 1000 km breit) und liegt etwa 16 ° von den Magnetpolen entfernt; Hot Spots - Spuren von Magnetfeldlinien, die die Ionosphären von Satelliten mit der Ionosphäre von Jupiter verbinden, und Bereiche mit kurzfristigen Emissionen innerhalb des Hauptrings. Polarlicht-Emissionen wurden in fast allen Teilen des elektromagnetischen Spektrums von Radiowellen bis zu Röntgenstrahlen (bis zu 3 keV) nachgewiesen, aber sie sind im mittleren Infrarotbereich (Wellenlänge 3-4 µm und 7-14 µm) am hellsten tiefer ultravioletter Bereich des Spektrums (Wellenlänge 80-180 nm).
Die Position der Hauptringe der Polarlichter ist stabil, ebenso wie ihre Form. Allerdings wird ihre Strahlung durch den Druck des Sonnenwindes stark moduliert – je stärker der Wind, desto schwächer die Polarlichter. Die Aurora-Stabilität wird durch einen großen Zustrom von Elektronen aufrechterhalten, der aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Ionosphäre und der Magnetscheibe beschleunigt wird. Diese Elektronen erzeugen einen Strom, der den Rotationssynchronismus in der Magnetscheibe aufrechterhält. Die Energie dieser Elektronen beträgt 10 - 100 keV; Sie dringen tief in die Atmosphäre ein, ionisieren und regen molekularen Wasserstoff an und verursachen ultraviolette Strahlung. Außerdem heizen sie die Ionosphäre auf, was die starke Infrarotstrahlung der Polarlichter und teilweise die Erwärmung der Thermosphäre erklärt.
Hot Spots sind mit drei galiläischen Monden verbunden: Io, Europa und Ganymed. Sie entstehen dadurch, dass das rotierende Plasma in der Nähe von Satelliten langsamer wird. Die hellsten Flecken gehören zu Io, da dieser Satellit der Hauptlieferant von Plasma ist, sind die Flecken von Europa und Ganymed viel schwächer. Es wird angenommen, dass helle Flecken innerhalb der Hauptringe, die von Zeit zu Zeit erscheinen, mit der Wechselwirkung der Magnetosphäre und des Sonnenwinds zusammenhängen.
großer Röntgenfleck
Zusammengesetztes Bild von Jupiter vom Hubble- und Chandra-Röntgenteleskop - Februar 2007
Im Dezember 2000 entdeckte das Chandra Orbital Telescope eine Quelle pulsierender Röntgenstrahlung an den Polen des Jupiters (hauptsächlich am Nordpol), den so genannten Großen Röntgenfleck. Die Gründe für diese Strahlung sind noch immer ein Rätsel.
Modelle der Formation und Evolution
Einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Sternen leisten Beobachtungen von Exoplaneten. Mit ihrer Hilfe wurden also Merkmale festgestellt, die allen Planeten wie Jupiter gemeinsam sind:
Sie werden noch vor dem Moment der Streuung der protoplanetaren Scheibe gebildet.
Akkretion spielt eine bedeutende Rolle bei der Bildung.
Anreicherung schwerer chemischer Elemente durch Planetesimale.
Es gibt zwei Haupthypothesen, die die Prozesse der Entstehung und Bildung von Jupiter erklären.
Gemäß der ersten Hypothese, die als "Kontraktions" -Hypothese bezeichnet wird, erklärt sich die relative Ähnlichkeit der chemischen Zusammensetzung von Jupiter und der Sonne (ein großer Anteil an Wasserstoff und Helium) durch die Tatsache, dass während der Bildung von Planeten in den frühen Stadien von Während der Entwicklung des Sonnensystems bildeten sich in der Gas- und Staubscheibe massive „Klumpen“, aus denen Planeten entstanden, d.h. die Sonne und die Planeten sind auf ähnliche Weise entstanden. Allerdings erklärt diese Hypothese noch nicht die bestehenden Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der Planeten: Saturn beispielsweise enthält mehr schwere chemische Elemente als Jupiter, der wiederum größer ist als die Sonne. Die terrestrischen Planeten unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung im Allgemeinen auffallend von den Riesenplaneten.
Die zweite Hypothese (die „Akkretions“-Hypothese) besagt, dass der Entstehungsprozess von Jupiter und Saturn in zwei Phasen stattfand. Erstens dauerte der Prozess der Bildung fester dichter Körper wie der Planeten der Erdgruppe mehrere zehn Millionen Jahre lang. Dann begann die zweite Stufe, als mehrere hunderttausend Jahre lang der Prozess der Gasakkretion von der primären protoplanetaren Wolke zu diesen Körpern dauerte, die zu diesem Zeitpunkt eine Masse von mehreren Erdmassen erreicht hatten.
Bereits in der ersten Phase wurde ein Teil des Gases aus der Region von Jupiter und Saturn abgeführt, was zu einigen Unterschieden in der chemischen Zusammensetzung dieser Planeten und der Sonne führte. In der zweiten Stufe erreichte die Temperatur der äußeren Schichten von Jupiter und Saturn 5000 °C bzw. 2000 °C. Uranus und Neptun erreichten viel später die kritische Masse, die für den Start der Akkretion erforderlich war, was sich sowohl auf ihre Masse als auch auf ihre chemische Zusammensetzung auswirkte.
Im Jahr 2004 stellte Katharina Lodders von der University of Washington die Hypothese auf, dass Jupiters Kern hauptsächlich aus einer Art organischer Materie mit Haftfähigkeiten besteht, was wiederum in hohem Maße das Einfangen von Materie aus der umgebenden Region des Weltraums durch den Kern beeinflusste. Der resultierende Stein-Teer-Kern "fing" durch seine Schwerkraft Gas aus dem Sonnennebel ein und bildete den modernen Jupiter. Diese Idee passt in die zweite Hypothese über die Entstehung von Jupiter durch Akkretion.
Satelliten und Ringe
Große Jupitermonde: Io, Europa, Ganymed und Callisto und ihre Oberflächen.
Jupitermonde: Io, Europa, Ganymed und Callisto
Ab Januar 2012 hat Jupiter 67 bekannte Monde, die meisten im Sonnensystem. Es wird geschätzt, dass es mindestens hundert Satelliten geben kann. Die Satelliten erhalten hauptsächlich die Namen verschiedener mythischer Charaktere, die auf die eine oder andere Weise mit Zeus-Jupiter verbunden sind. Satelliten werden in zwei große Gruppen unterteilt - interne (8 Satelliten, Galileische und nicht-galileische interne Satelliten) und externe (55 Satelliten, ebenfalls in zwei Gruppen unterteilt) - somit werden insgesamt 4 "Sorten" erhalten. Die vier größten Satelliten – Io, Europa, Ganymed und Callisto – wurden bereits 1610 von Galileo Galilei entdeckt]. Die Entdeckung der Jupitertrabanten diente als erstes ernsthaftes Tatsachenargument zugunsten des kopernikanischen heliozentrischen Systems.
Europa
Von größtem Interesse ist Europa, das über einen globalen Ozean verfügt, in dem das Vorhandensein von Leben nicht ausgeschlossen ist. Spezielle Studien haben gezeigt, dass sich der Ozean 90 km tief erstreckt und sein Volumen das Volumen der Ozeane der Erde übersteigt. Die Oberfläche von Europa ist übersät mit Verwerfungen und Rissen, die in der Eishülle des Satelliten entstanden sind. Es wurde vermutet, dass der Ozean selbst und nicht der Kern des Satelliten die Wärmequelle für Europa ist. Auch auf Kallisto und Ganymed wird die Existenz eines Untereisozeans vermutet. Basierend auf der Annahme, dass Sauerstoff in 1-2 Milliarden Jahren in den subglazialen Ozean eindringen könnte, gehen Wissenschaftler theoretisch von der Existenz von Leben auf dem Satelliten aus. Der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen Europas reicht aus, um nicht nur die Existenz einzelliger, sondern auch größerer Lebensformen zu unterstützen. Dieser Satellit steht nach Enceladus an zweiter Stelle in Bezug auf die Möglichkeit des Lebens.
Und über
Io ist interessant für das Vorhandensein mächtiger aktiver Vulkane; Die Oberfläche des Satelliten ist mit Produkten vulkanischer Aktivität überflutet. Von Raumsonden aufgenommene Fotos zeigen, dass die Oberfläche von Io hellgelb mit braunen, roten und dunkelgelben Flecken ist. Diese Flecken sind das Produkt der Vulkanausbrüche von Io, die hauptsächlich aus Schwefel und seinen Verbindungen bestehen; Die Farbe der Eruptionen hängt von ihrer Temperatur ab.
[Bearbeiten] Ganymed
Ganymed ist nicht nur der größte Satellit des Jupiter, sondern im Allgemeinen im Sonnensystem unter allen Satelliten der Planeten. Ganymed und Callisto sind mit zahlreichen Kratern bedeckt, auf Callisto sind viele von ihnen von Rissen umgeben.
Kallisto
Callisto soll auch einen Ozean unter der Mondoberfläche haben; Dies wird indirekt durch das Magnetfeld von Callisto angezeigt, das durch das Vorhandensein elektrischer Ströme in Salzwasser im Inneren des Satelliten erzeugt werden kann. Für diese Hypothese spricht auch die Tatsache, dass das Magnetfeld von Callisto in Abhängigkeit von seiner Ausrichtung zum Magnetfeld von Jupiter variiert, dh dass sich unter der Oberfläche dieses Satelliten eine hochleitfähige Flüssigkeit befindet.
Vergleich der Größen der Galileischen Satelliten mit der Erde und dem Mond
Merkmale der Galileischen Satelliten
Alle großen Satelliten des Jupiter rotieren synchron und stehen ihm durch den Einfluss der mächtigen Gezeitenkräfte des Riesenplaneten immer mit der gleichen Seite gegenüber. Gleichzeitig befinden sich Ganymed, Europa und Io in Orbitalresonanz miteinander. Außerdem gibt es ein Muster unter den Satelliten des Jupiter: Je weiter der Satellit vom Planeten entfernt ist, desto geringer ist seine Dichte (Io hat 3,53 g/cm2, Europa hat 2,99 g/cm2, Ganymed hat 1,94 g/cm2, Callisto hat 1,83 g/cm2). Es hängt von der Wassermenge auf dem Satelliten ab: Auf Io fehlt es praktisch, auf Europa - 8%, auf Ganymed und Callisto - bis zur Hälfte ihrer Masse.
Kleine Monde des Jupiter
Der Rest der Trabanten ist viel kleiner und besteht aus unregelmäßig geformten Gesteinskörpern. Unter ihnen sind diejenigen, die in die entgegengesetzte Richtung drehen. Von den kleinen Satelliten des Jupiter ist Amalthea für Wissenschaftler von großem Interesse: Es wird angenommen, dass sich darin ein System von Hohlräumen befindet, das infolge einer Katastrophe in ferner Vergangenheit entstanden ist - aufgrund eines Meteoritenbeschusses, Amalthea zerbrach in Teile, die sich dann unter dem Einfluss der gegenseitigen Schwerkraft wieder vereinten, aber nie zu einem einzigen monolithischen Körper wurden.
Metis und Adrastea sind die Jupiter-nächsten Monde mit Durchmessern von etwa 40 bzw. 20 km. Sie bewegen sich am Rand des Hauptrings des Jupiters in einer Umlaufbahn mit einem Radius von 128.000 km, machen eine Umdrehung um Jupiter in 7 Stunden und sind die schnellsten Satelliten des Jupiters.
Der Gesamtdurchmesser des gesamten Satellitensystems von Jupiter beträgt 24 Millionen km. Außerdem wird angenommen, dass Jupiter in der Vergangenheit noch mehr Satelliten hatte, aber einige von ihnen fielen unter dem Einfluss seiner starken Schwerkraft auf den Planeten.
Satelliten mit umgekehrter Rotation um Jupiter
Jupiters Satelliten, deren Namen auf „e“ enden – Karma, Sinop, Ananke, Pasiphe und andere (siehe Ananke-Gruppe, Karme-Gruppe, Pasiphe-Gruppe) – umkreisen den Planeten in entgegengesetzter Richtung (retrograde Bewegung) und laut Wissenschaftlern nicht zusammen mit Jupiter gebildet, sondern später von ihm erobert wurden. Neptuns Satellit Triton hat eine ähnliche Eigenschaft.
Zwischenmonde des Jupiter
Einige Kometen sind temporäre Jupitermonde. Also insbesondere der Komet Kushida - Muramatsu (Englisch) Russisch. in der Zeit von 1949 bis 1961. war ein Satellit des Jupiter, der in dieser Zeit zwei Umdrehungen um den Planeten gemacht hatte. Neben diesem Objekt sind auch mindestens 4 temporäre Monde des Riesenplaneten bekannt.
Ringe des Jupiters
Ringe des Jupiter (Diagramm).
Jupiter hat schwache Ringe, die während des Transits von Voyager 1 über Jupiter im Jahr 1979 entdeckt wurden. Das Vorhandensein von Ringen wurde bereits 1960 vom sowjetischen Astronomen Sergei Vsekhsvyatsky angenommen. Basierend auf einer Untersuchung der fernen Punkte der Umlaufbahnen einiger Kometen kam Vsekhsvyatsky zu dem Schluss, dass diese Kometen vom Jupiterring stammen könnten, und schlug vor, dass der Ring gebildet wurde infolge der vulkanischen Aktivität der Jupitertrabanten (Vulkane auf Io wurden zwei Jahrzehnte später entdeckt).
Die Ringe sind optisch dünn, ihre optische Dicke beträgt ~10-6 und die Partikel-Albedo beträgt nur 1,5 %. Dennoch ist es möglich, sie zu beobachten: Bei Phasenwinkeln nahe 180 Grad (Blick „gegen das Licht“) nimmt die Helligkeit der Ringe um etwa das 100-fache zu, und die dunkle Nachtseite des Jupiter lässt kein Licht zurück. Es gibt insgesamt drei Ringe: einen Hauptring, "Spinne" und einen Heiligenschein.
Foto von Jupiters Ringen, aufgenommen von Galileo in direktem, diffusem Licht.
Der Hauptring erstreckt sich von 122.500 bis 129.230 km vom Zentrum des Jupiters entfernt. Innen geht der Hauptring in einen ringförmigen Halo über und berührt außen die Arachnoidea. Die beobachtete Vorwärtsstreuung von Strahlung im optischen Bereich ist charakteristisch für mikrometergroße Staubpartikel. Der Staub in der Nähe von Jupiter ist jedoch starken nichtgravitativen Störungen ausgesetzt, weshalb die Lebensdauer von Staubpartikeln 103 ± 1 Jahre beträgt. Das bedeutet, dass es eine Quelle dieser Staubpartikel geben muss. Zwei kleine Satelliten, Metis und Adrastea, die innerhalb des Hauptrings liegen, eignen sich für die Rolle solcher Quellen. Wenn sie mit Meteoroiden kollidieren, erzeugen sie einen Schwarm von Mikropartikeln, die sich anschließend im Orbit um Jupiter ausbreiten. Gossamer-Ring-Beobachtungen zeigten zwei getrennte Materiegürtel, die ihren Ursprung in den Umlaufbahnen von Theben und Amalthea haben. Die Struktur dieser Gürtel ähnelt der Struktur von Tierkreisstaubkomplexen.
Trojanische Asteroiden
Trojanische Asteroiden - eine Gruppe von Asteroiden, die sich in der Region der Lagrange-Punkte L4 und L5 des Jupiters befinden. Asteroiden stehen in 1:1-Resonanz mit Jupiter und bewegen sich mit ihm im Orbit um die Sonne. Gleichzeitig gibt es die Tradition, Objekte in der Nähe des L4-Punktes mit den Namen griechischer Helden und in der Nähe von L5 mit trojanischen zu bezeichnen. Insgesamt wurden bis Juni 2010 1583 solcher Einrichtungen eröffnet.
Es gibt zwei Theorien, die den Ursprung der Trojaner erklären. Die erste behauptet, dass sie im Endstadium der Jupiterbildung entstanden sind (die akkretierende Variante wird in Betracht gezogen). Zusammen mit der Materie wurden Planetozimale eingefangen, auf denen auch Akkretion stattfand, und da der Mechanismus funktionierte, landete die Hälfte von ihnen in einer Gravitationsfalle. Die Nachteile dieser Theorie sind, dass die Zahl der auf diese Weise entstandenen Objekte um vier Größenordnungen größer ist als die beobachtete, und dass sie eine viel größere Bahnneigung haben.
Die zweite Theorie ist dynamisch. 300-500 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems durchliefen Jupiter und Saturn eine 1:2-Resonanz. Dies führte zu einer Umstrukturierung der Umlaufbahnen: Neptun, Pluto und Saturn vergrößerten den Radius der Umlaufbahn, Jupiter verkleinerte sich. Dies beeinträchtigte die Gravitationsstabilität des Kuipergürtels, und einige der Asteroiden, die ihn bewohnten, bewegten sich in die Umlaufbahn des Jupiter. Gleichzeitig wurden alle ursprünglichen Trojaner, falls vorhanden, zerstört.
Das weitere Schicksal der Trojaner ist unbekannt. Eine Reihe schwacher Resonanzen von Jupiter und Saturn werden sie dazu bringen, sich chaotisch zu bewegen, aber was diese Kraft der chaotischen Bewegung sein wird und ob sie aus ihrer derzeitigen Umlaufbahn geworfen werden, ist schwer zu sagen. Außerdem reduzieren Kollisionen untereinander langsam aber sicher die Zahl der Trojaner. Einige Fragmente können Satelliten werden und einige Kometen.
Kollisionen von Himmelskörpern mit Jupiter
Komet Shoemaker-Levy
Eine Spur von einem der Trümmer des Kometen Shoemaker-Levy, Bild vom Hubble-Teleskop, Juli 1994.
Hauptartikel: Komet Shoemaker-Levy 9
Im Juli 1992 näherte sich ein Komet Jupiter. Es passierte in einer Entfernung von etwa 15.000 Kilometern von der oberen Wolkengrenze, und die starke Gravitationswirkung des Riesenplaneten riss seinen Kern in 17 große Teile. Dieser Kometenschwarm wurde am Mount Palomar Observatory von Carolyn und Eugene Shoemaker und dem Amateurastronomen David Levy entdeckt. Bei der nächsten Annäherung an Jupiter im Jahr 1994 stürzten alle Fragmente des Kometen mit einer enormen Geschwindigkeit von etwa 64 Kilometern pro Sekunde in die Atmosphäre des Planeten. Diese grandiose kosmische Katastrophe wurde sowohl von der Erde als auch mit Hilfe von Weltraummitteln beobachtet, insbesondere mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops, des IUE-Satelliten und der interplanetaren Raumstation Galileo. Der Fall der Kerne wurde von Strahlungsblitzen in einem breiten Spektralbereich, der Erzeugung von Gasemissionen und der Bildung langlebiger Wirbel, einer Veränderung der Strahlungsgürtel des Jupiters und dem Auftreten von Polarlichtern sowie einer Abnahme der Helligkeit begleitet Plasmatorus von Io im extremen Ultraviolettbereich.
Andere Stürze
Am 19. Juli 2009 entdeckte der bereits erwähnte Amateurastronom Anthony Wesley einen dunklen Fleck in der Nähe von Jupiters Südpol. Später wurde dieser Fund am Keck-Observatorium auf Hawaii bestätigt. Eine Analyse der erhaltenen Daten ergab, dass der wahrscheinlichste Körper, der in die Atmosphäre des Jupiter fiel, ein Steinasteroid war.
Am 3. Juni 2010 um 20:31 UT filmten zwei unabhängige Beobachter – Anthony Wesley (Eng. Anthony Wesley, Australien) und Christopher Go (Eng. Christopher Go, Philippinen) – einen Blitz über der Atmosphäre des Jupiter, was sehr wahrscheinlich ist ein neuer, bisher unbekannter Körper für Jupiter. Einen Tag nach diesem Ereignis wurden keine neuen dunklen Flecken in Jupiters Atmosphäre gefunden. Beobachtungen wurden bereits mit den größten hawaiianischen Instrumenten (Gemini, Keck und IRTF) durchgeführt und Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop sind geplant. Am 16. Juni 2010 veröffentlichte die NASA eine Pressemitteilung, aus der hervorgeht, dass die vom Hubble-Weltraumteleskop am 7. Juni 2010 (4 Tage nach Entdeckung des Ausbruchs) aufgenommenen Bilder keine Anzeichen eines Einsturzes in die obere Atmosphäre des Jupiter zeigten.
Am 20. August 2010 um 18:21:56 IST ereignete sich über der Wolkendecke des Jupiters ein Ausbruch, der vom japanischen Amateurastronomen Masayuki Tachikawa aus der Präfektur Kumamoto in einem von ihm erstellten Video entdeckt wurde. Am Tag nach der Ankündigung dieses Ereignisses wurde die Bestätigung von einem unabhängigen Beobachter Aoki Kazuo (Aoki Kazuo) - einem Amateurastronomen aus Tokio - gefunden. Vermutlich könnte es der Einsturz eines Asteroiden oder Kometen in die Atmosphäre eines Riesenplaneten sein.
Am 13. März 1781 entdeckte der englische Astronom William Herschel den siebten Planeten im Sonnensystem - Uranus. Und am 13. März 1930 entdeckte der amerikanische Astronom Clyde Tombaugh den neunten Planeten im Sonnensystem - Pluto. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts glaubte man, dass das Sonnensystem neun Planeten umfasste. Im Jahr 2006 beschloss die Internationale Astronomische Union jedoch, Pluto diesen Status zu entziehen.
Es gibt bereits 60 bekannte natürliche Satelliten des Saturn, von denen die meisten mit Raumfahrzeugen entdeckt wurden. Die meisten Satelliten bestehen aus Felsen und Eis. Der größte Satellit, Titan, der 1655 von Christian Huygens entdeckt wurde, ist größer als der Planet Merkur. Der Durchmesser von Titan beträgt etwa 5200 km. Titan umkreist den Saturn alle 16 Tage. Titan ist der einzige Mond mit einer sehr dichten Atmosphäre, die 1,5-mal so groß ist wie die der Erde und hauptsächlich aus 90 % Stickstoff mit einer moderaten Menge Methan besteht.
Die Internationale Astronomische Union hat Pluto im Mai 1930 offiziell als Planeten anerkannt. Zu diesem Zeitpunkt wurde angenommen, dass seine Masse mit der Masse der Erde vergleichbar sei, aber später wurde festgestellt, dass die Masse von Pluto fast 500-mal geringer ist als die der Erde, sogar geringer als die Masse des Mondes. Die Masse von Pluto beträgt 1,2 mal 1022 kg (0,22 Erdmassen). Die durchschnittliche Entfernung von Pluto von der Sonne beträgt 39,44 AE. (5,9 x 10 bis 12 km), der Radius beträgt etwa 1,65 Tausend km. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt 248,6 Jahre, die Umlaufzeit um die eigene Achse 6,4 Tage. Die Zusammensetzung von Pluto umfasst angeblich Gestein und Eis; Der Planet hat eine dünne Atmosphäre, die aus Stickstoff, Methan und Kohlenmonoxid besteht. Pluto hat drei Monde: Charon, Hydra und Nyx.
Im späten 20. und frühen 21. Jahrhundert wurden viele Objekte im äußeren Sonnensystem entdeckt. Es hat sich herausgestellt, dass Pluto nur eines der größten bisher bekannten Objekte im Kuipergürtel ist. Außerdem ist mindestens eines der Objekte des Gürtels – Eris – ein größerer Körper als Pluto und 27 % schwerer als dieser. In diesem Zusammenhang entstand die Idee, Pluto nicht mehr als Planeten zu betrachten. Am 24. August 2006 wurde auf der XXVI. Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU) beschlossen, Pluto fortan nicht mehr "Planet", sondern "Zwergplanet" zu nennen.
Auf der Konferenz wurde eine neue Planetendefinition entwickelt, wonach Planeten als um einen Stern kreisende Körper (und selbst keine Sterne) gelten, die eine hydrostatisch ausgeglichene Form haben und das Gebiet in der Region „lichten“. ihre Umlaufbahn von anderen, kleineren Objekten. Zwergplaneten werden als Objekte betrachtet, die um einen Stern kreisen, eine hydrostatische Gleichgewichtsform haben, aber den nahen Weltraum nicht „freigeräumt“ haben und keine Satelliten sind. Planeten und Zwergplaneten sind zwei verschiedene Klassen von Objekten im Sonnensystem. Alle anderen Objekte, die sich um die Sonne drehen und keine Satelliten sind, werden kleine Körper des Sonnensystems genannt.
So gibt es seit 2006 acht Planeten im Sonnensystem: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun. Fünf Zwergplaneten sind offiziell von der Internationalen Astronomischen Union anerkannt: Ceres, Pluto, Haumea, Makemake und Eris.
Am 11. Juni 2008 gab die IAU die Einführung des Konzepts „Plutoid“ bekannt. Es wurde beschlossen, Plutoide als Himmelskörper zu bezeichnen, die auf einer Umlaufbahn um die Sonne kreisen, deren Radius größer ist als der Radius der Neptunbahn, deren Masse ausreicht, um ihnen durch die Gravitationskräfte eine nahezu kugelförmige Gestalt zu verleihen, und die den Raum um sie herum nicht frei machen ihre Umlaufbahn (das heißt, viele kleine Objekte drehen sich um sie herum).
Da es nach wie vor schwierig ist, für so weit entfernte Objekte wie Plutoiden die Form und damit die Zuordnung zur Klasse der Zwergplaneten zu bestimmen, empfahlen Wissenschaftler, alle Objekte, deren absolute Asteroidenhelligkeit (Brillanz aus einer Entfernung von einer astronomischen Einheit) heller ist, vorübergehend den Plutoiden zuzuordnen als +1. Stellt sich später heraus, dass das den Plutoiden zugeordnete Objekt kein Zwergplanet ist, wird ihm dieser Status aberkannt, obwohl der zugeordnete Name erhalten bleibt. Die Zwergplaneten Pluto und Eris wurden als Plutoiden klassifiziert. Im Juli 2008 wurde Makemake in diese Kategorie aufgenommen. Am 17. September 2008 wurde Haumea in die Liste aufgenommen.
Das Material wurde auf der Grundlage von Informationen aus offenen Quellen erstellt
Saturn ist der sechste Planet im Sonnensystem. Der zweitgrößte, und seine Dichte ist so gering, dass, wenn Sie ein riesiges Reservoir mit Wasser füllen und Saturn dort platzieren, er frei auf der Oberfläche schwimmt, ohne vollständig in Wasser einzutauchen. Saturns Hauptattraktion sind seine Ringe, die aus Staub, Gas und Eis bestehen. Eine große Anzahl von Ringen umgibt den Planeten, deren Durchmesser den Durchmesser der Erde um ein Vielfaches übersteigt.
Was ist Saturn?
Zuerst müssen Sie herausfinden, was für ein Planet das ist und womit er "gefressen" wird. Saturn ist der sechste Planet von der Sonne, benannt nach den alten römischen Griechen, die ihn Kronos, den Vater von Zeus (Jupiter), nannten. Am weitesten Punkt der Umlaufbahn (Aphel) beträgt die Entfernung von der Sonne 1.513 Milliarden km.
Ein planetarischer Tag dauert nur 10 Stunden und 34 Minuten, aber ein planetarisches Jahr ist 29,5 Erdenjahre lang. Die Atmosphäre des Gasriesen besteht hauptsächlich aus Wasserstoff (er macht 92 Prozent aus). Die restlichen 8 % sind Verunreinigungen aus Helium, Methan, Ammoniak, Ethan usw.
Voyager 1 und Voyager 2 wurden 1977 gestartet, erreichten vor einigen Jahren die Umlaufbahn des Saturn und lieferten Wissenschaftlern unschätzbare Informationen über diesen Planeten. An der Oberfläche wurden Winde beobachtet, deren Geschwindigkeit 500 m / s erreichte. Beispielsweise erreichte der stärkste Wind auf der Erde nur 103 m/s (New Hampshire,
Wie der Große Rote Fleck auf Jupiter gibt es auf Saturn ein Großes Weißes Oval. Aber die zweite erscheint nur alle 30 Jahre, zuletzt 1990. In ein paar Jahren werden wir ihn wieder sehen können.
Größenverhältnis von Saturn und Erde
Wie oft ist Saturn größer als die Erde? Einigen Berichten zufolge übertrifft Saturn unseren Planeten nur im Durchmesser um das Zehnfache. Vom Volumen her das 764-fache, d.h. Saturn kann genau diese Anzahl unserer Planeten aufnehmen. Die Breite der Saturnringe übersteigt den Durchmesser unseres blauen Planeten um das 6-fache. Er ist so gigantisch.
Entfernung von der Erde zum Saturn
Zunächst müssen Sie berücksichtigen, dass sich alle Planeten des Sonnensystems nicht im Kreis, sondern in Ellipsen (Ovalen) bewegen. Es gibt Momente, in denen sich der Abstand zur Sonne ändert. Es kann näher kommen, es kann sich entfernen. Auf der Erde ist dies deutlich sichtbar. Das nennt man Wechsel der Jahreszeiten. Aber hier spielt die Drehung und Neigung unseres Planeten relativ zur Umlaufbahn eine Rolle.
Daher wird die Entfernung von der Erde zum Saturn erheblich variieren. Jetzt wissen Sie, wie. Anhand wissenschaftlicher Messungen wurde berechnet, dass die minimale Entfernung von der Erde zum Saturn in Kilometern 1195 Millionen Kilometer beträgt, während die maximale 1660 Millionen Kilometer beträgt.
Wie Sie wissen, ist die Lichtgeschwindigkeit (nach Einsteins Relativitätstheorie) eine unüberwindbare Grenze im Universum. Es scheint uns unerreichbar. Aber auf kosmischer Ebene ist es vernachlässigbar. In 8 Minuten legt Licht die Entfernung zur Erde zurück, die 150 Millionen km (1 AE) beträgt. Die Distanz zum Saturn muss in 1 Stunde und 20 Minuten überwunden werden. Das ist nicht so lange, sagst du, aber bedenke nur, dass die Lichtgeschwindigkeit 300.000 m/s beträgt!
Wenn Sie eine Rakete als Transportmittel nehmen, dauert es Jahre, um die Entfernung zu überwinden. Raumfahrzeuge zur Untersuchung der Riesenplaneten brauchten 2,5 bis 3 Jahre. Im Moment befinden sie sich außerhalb des Sonnensystems. Viele Wissenschaftler glauben, dass die Entfernung von der Erde zum Saturn in 6 Jahren und 9 Monaten überwunden werden kann.
Was erwartet einen Menschen bei Saturn?
Wozu brauchen wir überhaupt diesen Wasserstoffplaneten, auf dem niemals Leben entstanden wäre? Saturn ist an Wissenschaftlern für seinen Mond namens Titan interessiert. Der größte Saturnmond und der zweitgrößte im Sonnensystem (nach Jupiters Ganymed). Es interessierte Wissenschaftler nicht weniger als den Mars. Titan ist größer als Merkur und hat sogar Flüsse auf seiner Oberfläche. Es stimmt, die Flüsse stammen aus und Ethan.
Die Schwerkraft auf einem Satelliten ist geringer als auf der Erde. Das Hauptelement in der Atmosphäre ist Kohlenwasserstoff. Wenn es uns gelingt, Titan zu erreichen, wird dies für uns zu einem sehr akuten Problem. Aber enge Anzüge werden nicht benötigt. Nur sehr warme Kleidung und eine Sauerstoffflasche. Angesichts der Dichte und Schwerkraft von Titan kann man mit Sicherheit sagen, dass Menschen fliegen könnten. Tatsache ist, dass unser Körper unter solchen Bedingungen frei in der Luft schweben kann, ohne starken Widerstand durch die Schwerkraft. Wir benötigen nur die üblichen Modellflügel. Und selbst wenn sie ausfallen, kann eine Person problemlos die feste Oberfläche des Satelliten "aufsatteln".
Für die erfolgreiche Besiedlung von Titan wird es notwendig sein, ganze Städte unter halbkugelförmigen Kuppeln zu bauen. Nur dann wird es möglich sein, ein erdähnliches Klima für ein komfortableres Leben und den Anbau der notwendigen Nahrung wiederherzustellen sowie wertvolle Bodenschätze aus den Eingeweiden des Planeten zu extrahieren.
Auch der Mangel an Sonnenlicht stellt ein akutes Problem dar, denn die Sonne in der Nähe von Saturn erscheint klein.Ein Ersatz für Solarpanels werden Kohlenwasserstoffe sein, die den Planeten im Überfluss mit ganzen Meeren bedecken. Daraus werden die ersten Kolonisatoren Energie erhalten. Wasser befindet sich tief unter der Mondoberfläche in Form von Eis.
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Entfernung von Sonne zu Jupiter in Kilometern auf dem Foto: Beschreibung der Position im Sonnensystem, Ellipsenbahn, rückläufiger Jupiter, Flugzeit zum Planeten.
Jupiter- der größte Planet im Sonnensystem, der trotz der großen Entfernung in Betracht gezogen werden kann. Merkmale seiner Umlaufbahn sind auf dem Foto zu sehen, auf dem die Entfernungen von Sonne und Erde markiert sind.
Die Planeten bewegen sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, daher ist der Abstand zwischen ihnen immer unterschiedlich. Wenn es sich am nächsten Punkt befindet, dann 588 Millionen km. In dieser Position überstrahlt der Planet sogar die Venus an Helligkeit. Bei der maximalen Entfernung beträgt die Entfernung 968 Millionen km.
Für eine Umdrehung um den Stern benötigt der Gasriese 11,86 Millionen Kilometer. Die Erde erreicht auf ihrem Weg alle 398,9 Tage den Jupiter. Diese Rückläufigkeit führte zu Problemen in Modellen des Sonnensystems, wo ideale kreisförmige Umlaufbahnen nicht mit der Schleife von Jupiter und anderen Planeten übereinstimmten. Johannes Kepler rätselte über Ellipsenbahnen.
Entfernung von Jupiter zur Sonne?
Im Durchschnitt beträgt die Entfernung von der Sonne zum Jupiter 778 Millionen km, aber aufgrund der Elliptizität kann sich der Planet 741 Millionen km nähern und 817 Millionen km entfernen.
Zwischen zwei rotierenden Himmelskörpern wird ein Massenschwerpunkt festgelegt. Obwohl wir sagen, dass alle Planeten die Sonne umkreisen, zielen sie tatsächlich auf einen bestimmten Massenpunkt. Bei vielen Planeten befindet sich dieses Zentrum innerhalb des Sterns. Aber Jupiter zeichnet sich durch eine beneidenswerte Massivität aus, daher befindet sich der Punkt außerhalb des Sonnendurchmessers. Jetzt wissen Sie mehr über die Entfernung von der Sonne zum Planeten Jupiter in Kilometern.
Wie lange dauert der Flug zum Jupiter?
Die Fluggeschwindigkeit zum Jupiter hängt von mehreren Faktoren ab: Treibstoffversorgung, Standort der Planeten, Geschwindigkeit, Verwendung einer Gravitationsschleuder.
Galileo startete 1989 und kam 6 Jahre später an und legte 2,5 Milliarden Meilen zurück. Er musste die Venus, die Erde und den Asteroiden Gaspra umrunden. Voyager 1 startete 1977 und kam 1979 an, weil sie reiste, als die Planeten in perfekter Ausrichtung standen.
New Horizons flog 2006 direkt und kam in 13 Monaten an. Juno wurde 2011 eingeführt und dauerte 5 Jahre bis zur Fertigstellung.
Die ESA plant, die JUICE-Mission im Jahr 2022 zu starten, deren Reise 7,6 Jahre dauern wird. Die NASA will in den 2020er Jahren ein Schiff nach Europa schicken, was 3 Jahre dauern wird.
Wenn eine Person mit dem eigenen Auto in eine unbekannte Stadt fährt, ist das erste, was zu tun ist, die Entfernung zu ihr herauszufinden, um die Reisezeit abzuschätzen und sich mit Benzin einzudecken. Der auf der Straße zurückgelegte Weg hängt nicht davon ab, ob Sie morgens oder abends, heute oder in ein paar Monaten auf die Straße gehen. Bei der Raumfahrt ist die Situation etwas komplizierter, und die gestern gemessene Entfernung zum Jupiter wird in sechs Monaten anderthalbmal größer sein und dann wieder abnehmen. Auf der Erde wäre es sehr unpraktisch, in eine Stadt zu reisen, die selbst ständig in Bewegung ist.
Die durchschnittliche Entfernung von unserem Planeten zum Gasriesen beträgt 778,57 Millionen km, aber diese Zahl ist ungefähr so relevant wie die Angabe der Durchschnittstemperatur in einem Krankenhaus. Tatsache ist, dass sich beide Planeten auf elliptischen Bahnen und mit unterschiedlichen Umlaufzeiten um die Sonne (genauer gesagt um den Massenmittelpunkt des Sonnensystems) bewegen. Für die Erde entspricht es einem Jahr und für Jupiter fast 12 Jahre (11,86 Jahre). Der minimal mögliche Abstand zwischen ihnen beträgt 588,5 Millionen km und der maximal mögliche Abstand 968,6 Millionen km. Die Planeten reiten gleichsam auf einer Schaukel, nähern sich mal, dann entfernen sie sich.
Die Erde bewegt sich mit einer größeren Umlaufgeschwindigkeit als Jupiter: 29,78 km / s gegenüber 13,07 km / s und ist viel näher am Zentrum des Sonnensystems und holt es daher alle 398,9 Tage ein und kommt näher. Angesichts der Elliptizität der Bewegungsbahnen gibt es Punkte im Weltraum, an denen der Abstand zwischen den Planeten fast minimal wird. Für das Erde-Jupiter-Paar beträgt der Zeitraum, nach dem sie sich regelmäßig auf diese Weise nähern, etwa 12 Jahre.
Große Konfrontationen
Solche Momente werden gewöhnlich als Daten großer Konfrontationen bezeichnet. Heutzutage übertrifft Jupiter in seiner Helligkeit alle Himmelsobjekte am Sternenhimmel und nähert sich dem Schein der Venus, und mit Hilfe eines kleinen Teleskops oder Fernglases wird es möglich, nicht nur den Planeten selbst, sondern sogar seine Satelliten zu beobachten. Daher freuen sich Astronomen und einfach Kenner der Schönheit des Sternenhimmels auf Konfrontationen, um einen fernen und wenig erforschten kosmischen Körper näher zu betrachten und vielleicht sogar etwas zu entdecken, das der Wissenschaft bisher unbekannt war.
Eine weitere einzigartige Gelegenheit, Jupiter unter den bequemsten Bedingungen für einen irdischen Beobachter zu beobachten, wird sich in den letzten zehn Tagen des Septembers 2022 bieten. In solchen Momenten auf der Oberfläche des Planeten können Sie mit Hilfe eines kleinen Teleskops deutlich den berühmten Roten Fleck, die Streifen auf der Scheibe eines Himmelskörpers, verschiedene Wirbelströme darin und vieles mehr sehen. Jeder, der einmal in seinem Leben durch ein Teleskop auf diesen Planeten geschaut hat, faszinierendes Bewusstsein, wird danach streben, es immer wieder zu tun.
Später abreisen, um früh anzukommen
Innerhalb des Großen Roten Flecks
In Kenntnis der Bewegungskinematik der Planeten und der geplanten Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs ist es möglich, das optimale Datum für den Start der Trägerrakete zu wählen, um so schnell wie möglich zum Jupiter zu fliegen und weniger Treibstoff dafür auszugeben. Genauer gesagt, es ist keine interplanetare Station, die zu einem Himmelskörper fliegt, sondern die beiden bewegen sich zum Treffpunkt, nur die Route des Planeten hat sich seit Jahrtausenden nicht geändert, und die Flugbahn des Flugzeugs kann gewählt werden. Es gibt Optionen, wenn das später gestartete Gerät das Ziel früher erreichen kann. Um sie umzusetzen, bemühen sie sich daher, eine Rakete bis zu einem für den Start geeigneten Datum zu bauen. Es gibt Fälle, in denen es rentabler ist, länger zu fliegen, aber beim Beschleunigen und Manövrieren eine "kostenlose" Energiequelle zu nutzen - die Anziehungskraft anderer Planeten.
Planetenerkundung
Acht Weltraummissionen haben bereits an der Untersuchung von Jupiter teilgenommen, und die neunte, Juno, ist im Gange. Das Startdatum von jedem von ihnen wurde unter Berücksichtigung der gewählten Route gewählt.
So verbrachte die Orbitalstation Galileo, bevor sie ein künstlicher Satellit des Jupiter wurde, mehr als sechs Jahre auf der Straße, schaffte es aber, die Venus und ein paar Asteroiden zu besuchen, und flog auch zweimal an der Erde vorbei.
Aber das Raumschiff New Horizons erreichte den Gasriesen in nur 13 Monaten, da sein Hauptziel viel weiter entfernt ist - das sind Pluto und der Kuipergürtel.
