Júpiter é o quinto planeta a partir do Sol, o maior do Sistema Solar. Junto com Saturno, Urano e Netuno, Júpiter é classificado como um gigante gasoso.
O planeta é conhecido pelas pessoas desde a antiguidade, o que se reflete na mitologia e nas crenças religiosas de várias culturas: mesopotâmica, babilônica, grega e outras. O nome moderno de Júpiter vem do nome do antigo deus supremo romano do trovão.
Vários fenômenos atmosféricos em Júpiter - como tempestades, relâmpagos, auroras - estão em uma escala que é muito maior do que na Terra. Uma formação notável na atmosfera é a Grande Mancha Vermelha, uma tempestade gigante conhecida desde o século XVII.
Júpiter tem pelo menos 67 luas, as maiores das quais – Io, Europa, Ganimedes e Calisto – foram descobertas por Galileu Galilei em 1610.
Os estudos de Júpiter são realizados usando telescópios terrestres e orbitais; Desde a década de 1970, 8 sondas interplanetárias da NASA foram enviadas ao planeta: Pioneers, Voyagers, Galileo e outras.
Durante grandes oposições (uma das quais ocorreu em setembro de 2010), Júpiter é visível a olho nu como um dos objetos mais brilhantes no céu noturno, depois da Lua e de Vênus. O disco e as luas de Júpiter são objetos de observação populares para astrônomos amadores, tendo feito uma série de descobertas (como o cometa Shoemaker-Levy, que colidiu com Júpiter em 1994, ou o desaparecimento do cinturão equatorial sul de Júpiter em 2010).
Alcance óptico
Na região infravermelha do espectro encontram-se as linhas das moléculas de H2 e He, bem como as linhas de muitos outros elementos. O número dos dois primeiros traz informações sobre a origem do planeta, e a composição quantitativa e qualitativa dos demais - sobre sua evolução interna.
No entanto, as moléculas de hidrogênio e hélio não possuem momento dipolar, o que significa que as linhas de absorção desses elementos são invisíveis até que a absorção devido à ionização por impacto se torne dominante. Por um lado, por outro lado, essas linhas se formam nas camadas superiores da atmosfera e não carregam informações sobre as camadas mais profundas. Portanto, os dados mais confiáveis sobre a abundância de hélio e hidrogênio em Júpiter foram obtidos pela sonda Galileo.
Quanto aos restantes elementos, surgem também dificuldades na sua análise e interpretação. Até o momento, é impossível dizer com total certeza quais processos estão ocorrendo na atmosfera de Júpiter e com que intensidade eles afetam a composição química – tanto nas regiões internas quanto nas camadas externas. Isto cria certas dificuldades na interpretação mais detalhada do espectro. Porém, acredita-se que todos os processos capazes de influenciar a abundância dos elementos de uma forma ou de outra são locais e altamente limitados, de modo que não são capazes de alterar globalmente a distribuição da matéria.
Júpiter também emite (principalmente na região infravermelha do espectro) 60% mais energia do que recebe do Sol. Devido aos processos que levam à produção desta energia, Júpiter diminui aproximadamente 2 cm por ano.
Faixa gama
A emissão de raios gama de Júpiter está associada à aurora e também à emissão do disco. Registrado pela primeira vez em 1979 pelo Laboratório Espacial Einstein.
Na Terra, as regiões de auroras em raios X e ultravioleta quase coincidem, porém, em Júpiter este não é o caso. A região das auroras de raios X está localizada muito mais próxima do pólo do que a das auroras ultravioleta. Observações iniciais revelaram uma pulsação de radiação com período de 40 minutos, porém, em observações posteriores essa dependência é muito pior.
Esperava-se que o espectro de raios X das auroras aurorais em Júpiter fosse semelhante ao espectro de raios X dos cometas, mas as observações do Chandra mostraram que este não é o caso. O espectro consiste em linhas de emissão com picos nas linhas de oxigênio próximas a 650 eV, nas linhas OVIII em 653 eV e 774 eV, e nas linhas OVII em 561 eV e 666 eV. Existem também linhas de emissão em energias mais baixas na região espectral de 250 a 350 eV, possivelmente pertencentes ao enxofre ou ao carbono.
Os raios gama não associados à aurora foram detectados pela primeira vez pelas observações do ROSAT em 1997. O espectro é semelhante ao espectro das auroras, mas na região de 0,7-0,8 keV. As características do espectro são bem descritas pelo modelo de plasma coronal com temperatura de 0,4-0,5 keV com metalicidade solar, com adição de linhas de emissão Mg10+ e Si12+. A existência deste último pode estar associada à actividade solar em Outubro-Novembro de 2003.
Observações do observatório espacial XMM-Newton mostraram que a emissão de raios gama do disco é refletida em raios X solares. Ao contrário das auroras, nenhuma periodicidade nas mudanças na intensidade da radiação foi detectada em escalas de 10 a 100 minutos.
Vigilância por rádio
Júpiter é a fonte de rádio mais poderosa (depois do Sol) do Sistema Solar na faixa de comprimento de onda decímetro-metro. A emissão de rádio é esporádica e atinge 10-6 no pico da explosão.
As rajadas ocorrem na faixa de frequência de 5 a 43 MHz (mais frequentemente em torno de 18 MHz), com largura média de aproximadamente 1 MHz. A duração do burst é curta: de 0,1-1 s (às vezes até 15 s). A radiação é altamente polarizada, principalmente em círculo, o grau de polarização chega a 100%. Observa-se a modulação da radiação do satélite próximo de Júpiter, Io, girando dentro da magnetosfera: a probabilidade de uma explosão é maior quando Io está próximo do alongamento em relação a Júpiter. A natureza monocromática da radiação indica uma frequência selecionada, provavelmente uma girofrequência. A alta temperatura de brilho (às vezes chegando a 1015 K) requer o uso de efeitos coletivos (como masers).
A emissão de rádio de Júpiter nas faixas de milímetros a centímetros é de natureza puramente térmica, embora a temperatura de brilho seja ligeiramente superior à temperatura de equilíbrio, o que sugere um fluxo de calor do interior. A partir de ondas de ~9 cm, Tb (temperatura de brilho) aumenta - surge um componente não térmico, associado à radiação síncrotron de partículas relativísticas com energia média de ~30 MeV no campo magnético de Júpiter; em uma onda de 70 cm, Tb atinge um valor de ~5·104 K. A fonte de radiação está localizada em ambos os lados do planeta na forma de duas lâminas estendidas, o que indica a origem magnetosférica da radiação.
Júpiter entre os planetas do sistema solar
A massa de Júpiter é 2,47 vezes maior que a massa dos outros planetas do sistema solar.
Júpiter é o maior planeta do sistema solar, um gigante gasoso. Seu raio equatorial é de 71,4 mil km, o que equivale a 11,2 vezes o raio da Terra.
Júpiter é o único planeta cujo centro de massa com o Sol está fora do Sol e está a aproximadamente 7% do raio solar dele.
A massa de Júpiter é 2,47 vezes a massa total de todos os outros planetas do Sistema Solar tomados em conjunto, 317,8 vezes a massa da Terra e aproximadamente 1000 vezes menos que a massa do Sol. A densidade (1326 kg/m2) é aproximadamente igual à densidade do Sol e é 4,16 vezes menor que a densidade da Terra (5515 kg/m2). Além disso, a força da gravidade na sua superfície, que normalmente é considerada a camada superior das nuvens, é mais de 2,4 vezes maior que a da Terra: um corpo que tem uma massa, por exemplo, 100 kg, pesará o mesmo que um corpo pesando 240 kg pesa na superfície Terra. Isto corresponde a uma aceleração gravitacional de 24,79 m/s2 em Júpiter versus 9,80 m/s2 na Terra.
Júpiter como uma "estrela fracassada"
Tamanhos comparativos de Júpiter e da Terra.
Modelos teóricos mostram que se a massa de Júpiter fosse muito maior do que a sua massa real, isso causaria o colapso do planeta. Pequenas mudanças na massa não implicariam quaisquer mudanças significativas no raio. No entanto, se a massa de Júpiter fosse quatro vezes a sua massa real, a densidade do planeta aumentaria a tal ponto que o tamanho do planeta seria bastante reduzido sob a influência do aumento da gravidade. Assim, Júpiter parece ter o diâmetro máximo que um planeta com estrutura e história semelhantes poderia ter. Com o aumento adicional da massa, a contração continuaria até que, durante a formação estelar, Júpiter se tornasse uma anã marrom com cerca de 50 vezes a sua massa atual. Isto dá aos astrónomos motivos para considerar Júpiter uma “estrela falhada”, embora não esteja claro se os processos de formação de planetas como Júpiter são semelhantes aos que levam à formação de sistemas estelares binários. Embora Júpiter precisasse ter 75 vezes mais massa para se tornar uma estrela, a menor anã vermelha conhecida tem apenas 30% maior em diâmetro.
Órbita e rotação
Quando observado da Terra durante a oposição, Júpiter pode atingir uma magnitude aparente de -2,94m, tornando-se o terceiro objeto mais brilhante no céu noturno, depois da Lua e de Vênus. Na maior distância, a magnitude aparente cai para -1,61m. A distância entre Júpiter e a Terra varia de 588 a 967 milhões de km.
As oposições de Júpiter ocorrem a cada 13 meses. Em 2010, o confronto entre o planeta gigante aconteceu no dia 21 de setembro. As grandes oposições de Júpiter ocorrem uma vez a cada 12 anos, quando o planeta está próximo do periélio da sua órbita. Durante este período de tempo, seu tamanho angular para um observador da Terra atinge 50 segundos de arco e seu brilho é superior a -2,9m.
A distância média entre Júpiter e o Sol é de 778,57 milhões de km (5,2 UA) e o período orbital é de 11,86 anos. Como a excentricidade da órbita de Júpiter é 0,0488, a diferença na distância ao Sol no periélio e no afélio é de 76 milhões de km.
A principal contribuição para as perturbações do movimento de Júpiter é feita por Saturno. O primeiro tipo de perturbação é secular, atuando em uma escala de aproximadamente 70 mil anos, alterando a excentricidade da órbita de Júpiter de 0,2 para 0,06, e a inclinação orbital de aproximadamente 1° - 2°. A perturbação do segundo tipo é ressonante com uma proporção próxima de 2:5 (com precisão de 5 casas decimais - 2:4,96666).
O plano equatorial do planeta está próximo do plano de sua órbita (a inclinação do eixo de rotação é de 3,13° contra 23,45° da Terra), portanto não há mudança de estações em Júpiter.
Júpiter gira em seu eixo mais rápido do que qualquer outro planeta do sistema solar. O período de rotação no equador é de 9 horas e 50 minutos. 30 segundos e em latitudes médias - 9 horas e 55 minutos. 40 seg. Devido à rápida rotação, o raio equatorial de Júpiter (71.492 km) é 6,49% maior que o raio polar (66.854 km); Assim, a compressão do planeta é (1:51,4).
Hipóteses sobre a existência de vida na atmosfera de Júpiter
Atualmente, a presença de vida em Júpiter parece improvável: baixa concentração de água na atmosfera, ausência de superfície sólida, etc. Porém, na década de 1970, o astrônomo americano Carl Sagan falou sobre a possibilidade da existência de vida baseada em amônia. vida nas camadas superiores da atmosfera de Júpiter. Deve-se notar que mesmo em profundidades rasas na atmosfera joviana, a temperatura e a densidade são bastante elevadas, e a possibilidade de pelo menos evolução química não pode ser excluída, uma vez que a velocidade e a probabilidade de ocorrência de reações químicas favorecem isso. No entanto, a existência de vida água-hidrocarbonetos em Júpiter também é possível: na camada da atmosfera que contém nuvens de vapor d'água, a temperatura e a pressão também são muito favoráveis. Carl Sagan, juntamente com E. E. Salpeter, tendo feito cálculos dentro da estrutura das leis da química e da física, descreveu três formas imaginárias de vida que poderiam existir na atmosfera de Júpiter:
Composição química
A composição química das camadas internas de Júpiter não pode ser determinada por métodos observacionais modernos, mas a abundância de elementos nas camadas externas da atmosfera é conhecida com precisão relativamente alta, uma vez que as camadas externas foram examinadas diretamente pelo módulo Galileo, que foi baixado em a atmosfera em 7 de dezembro de 1995. Os dois principais componentes da atmosfera de Júpiter são o hidrogênio molecular e o hélio. A atmosfera também contém muitos compostos simples, como água, metano (CH4), sulfeto de hidrogênio (H2S), amônia (NH3) e fosfina (PH3). Sua abundância na troposfera profunda (abaixo de 10 bar) implica que a atmosfera de Júpiter é rica em carbono, nitrogênio, enxofre e possivelmente oxigênio por um fator de 2 a 4 em relação ao Sol.
Outros compostos químicos, arsina (AsH3) e germano (GeH4), estão presentes, mas em pequenas quantidades.
A concentração de gases nobres, argônio, criptônio e xenônio, excede sua quantidade no Sol (ver tabela), e a concentração de néon é claramente menor. Existem pequenas quantidades de hidrocarbonetos simples: etano, acetileno e diacetileno, que se formam sob a influência da radiação ultravioleta solar e de partículas carregadas que chegam da magnetosfera de Júpiter. Acredita-se que o dióxido de carbono, o monóxido de carbono e a água na alta atmosfera sejam devidos aos impactos de cometas como o cometa Shoemaker-Levy 9 com a atmosfera de Júpiter.A água não pode vir da troposfera porque a tropopausa atua como uma armadilha fria, impedindo efetivamente a entrada de água. subindo ao nível da estratosfera.
As variações de cor avermelhada de Júpiter podem ser devidas à presença de compostos de fósforo, enxofre e carbono na atmosfera. Como a cor pode variar muito, presume-se que a composição química da atmosfera também varia de lugar para lugar. Por exemplo, existem áreas “secas” e “úmidas” com diferentes quantidades de vapor d'água.
Estrutura
Modelo da estrutura interna de Júpiter: sob as nuvens há uma camada de uma mistura de hidrogênio e hélio com cerca de 21 mil km de espessura com uma transição suave da fase gasosa para a líquida, depois uma camada de hidrogênio líquido e metálico de 30-50 mil km de profundidade. No seu interior pode haver um núcleo sólido com diâmetro de cerca de 20 mil km.
No momento, o seguinte modelo da estrutura interna de Júpiter recebeu o maior reconhecimento:
1.Atmosfera. Está dividido em três camadas:
a. camada externa composta por hidrogênio;
b. camada intermediária composta por hidrogênio (90%) e hélio (10%);
c. a camada inferior, composta por hidrogênio, hélio e impurezas de amônia, hidrogenossulfato de amônio e água, formando três camadas de nuvens:
a. no topo estão nuvens de amônia congelada (NH3). Sua temperatura é de cerca de -145 °C, a pressão é de cerca de 1 atm;
b. abaixo estão nuvens de cristais de hidrossulfeto de amônio (NH4HS);
c. bem no fundo - água gelada e, possivelmente, água líquida, provavelmente significando - na forma de pequenas gotas. A pressão nesta camada é de cerca de 1 atm, a temperatura é de aproximadamente -130 °C (143 K). Abaixo deste nível o planeta é opaco.
2. Camada de hidrogênio metálico. A temperatura desta camada varia de 6.300 a 21.000 K, e a pressão de 200 a 4.000 GPa.
3. Núcleo de pedra.
A construção deste modelo baseia-se na síntese de dados observacionais, na aplicação das leis da termodinâmica e na extrapolação de dados laboratoriais sobre matéria sob alta pressão e em alta temperatura. Os principais pressupostos subjacentes:
Se adicionarmos a essas disposições as leis de conservação de massa e energia, obteremos um sistema de equações básicas.
Dentro da estrutura deste modelo simples de três camadas, não há um limite claro entre as camadas principais, no entanto, as áreas de transições de fase são pequenas. Consequentemente, podemos supor que quase todos os processos são localizados, e isso permite que cada camada seja considerada separadamente.
Atmosfera
A temperatura na atmosfera não aumenta monotonicamente. Nele, como na Terra, pode-se distinguir a exosfera, a termosfera, a estratosfera, a tropopausa e a troposfera. Nas camadas superiores a temperatura é elevada; À medida que você se aprofunda, a pressão aumenta e a temperatura cai até a tropopausa; começando na tropopausa, tanto a temperatura quanto a pressão aumentam à medida que avançamos mais profundamente. Ao contrário da Terra, Júpiter não tem mesosfera ou mesopausa correspondente.
Muitos processos interessantes ocorrem na termosfera de Júpiter: é aqui que o planeta perde uma parte significativa do seu calor por radiação, é aqui que se formam as auroras e é aqui que se forma a ionosfera. O nível de pressão de 1 nbar é considerado seu limite superior. A temperatura observada da termosfera é de 800-1000 K, e no momento este material factual ainda não foi explicado no âmbito dos modelos modernos, uma vez que neles a temperatura não deve ser superior a cerca de 400 K. O resfriamento de Júpiter é também um processo não trivial: o íon hidrogênio triatômico (H3+), exceto Júpiter, encontrado apenas na Terra, causa forte emissão na parte infravermelha média do espectro em comprimentos de onda entre 3 e 5 μm.
De acordo com medições diretas do módulo de pouso, o nível superior das nuvens opacas foi caracterizado por uma pressão de 1 atmosfera e uma temperatura de -107 °C; a uma profundidade de 146 km - 22 atmosferas, +153 °C. Galileu também descobriu “pontos quentes” ao longo do equador. Aparentemente, nesses locais a camada externa de nuvens é fina e áreas internas mais quentes podem ser vistas.
Sob as nuvens existe uma camada de 7 a 25 mil km de profundidade, na qual o hidrogênio muda gradualmente seu estado de gás para líquido com o aumento da pressão e da temperatura (até 6.000 °C). Parece não haver uma fronteira clara separando o hidrogénio gasoso do hidrogénio líquido. Isto pode parecer algo como a ebulição contínua de um oceano global de hidrogénio.
Camada metálica de hidrogênio
O hidrogênio metálico ocorre em altas pressões (cerca de um milhão de atmosferas) e altas temperaturas, quando a energia cinética dos elétrons excede o potencial de ionização do hidrogênio. Como resultado, prótons e elétrons existem separadamente nele, de modo que o hidrogênio metálico é um bom condutor de eletricidade. A espessura estimada da camada metálica de hidrogênio é de 42 a 46 mil km.
Poderosas correntes elétricas que surgem nesta camada geram o gigantesco campo magnético de Júpiter. Em 2008, Raymond Jeanlaws, da Universidade da Califórnia em Berkeley, e Lars Stixrud, da University College London, criaram um modelo da estrutura de Júpiter e Saturno, segundo o qual o hélio metálico também é encontrado em suas profundezas, formando uma espécie de liga com o hidrogênio metálico. .
Essencial
Usando momentos de inércia medidos de um planeta, pode-se estimar o tamanho e a massa de seu núcleo. No momento, acredita-se que a massa do núcleo seja 10 vezes a massa da Terra e seu tamanho seja 1,5 vezes o seu diâmetro.
Júpiter libera significativamente mais energia do que recebe do Sol. Os pesquisadores sugerem que Júpiter possui uma reserva significativa de energia térmica, formada durante o processo de compressão da matéria durante a formação do planeta. Modelos anteriores da estrutura interna de Júpiter, tentando explicar o excesso de energia liberada pelo planeta, permitiam a possibilidade de decaimento radioativo em suas profundezas ou de liberação de energia durante a compressão do planeta sob a influência da gravidade.
Processos intercamadas
É impossível localizar todos os processos dentro de camadas independentes: é preciso explicar a falta de elementos químicos na atmosfera, o excesso de radiação, etc.
A diferença no teor de hélio nas camadas externa e interna é explicada pelo fato de o hélio se condensar na atmosfera e cair na forma de gotículas em regiões mais profundas. Este fenômeno lembra a chuva terrestre, mas não da água, mas do hélio. Recentemente foi demonstrado que o néon pode se dissolver nessas gotículas. Isso explica a falta de néon.
Movimento atmosférico
Animação da rotação de Júpiter baseada em fotografias da Voyager 1, 1979.
A velocidade do vento em Júpiter pode exceder 600 km/h. Ao contrário da Terra, onde a circulação atmosférica ocorre devido à diferença no aquecimento solar nas regiões equatorial e polar, em Júpiter o efeito da radiação solar na circulação da temperatura é insignificante; as principais forças motrizes são os fluxos de calor provenientes do centro do planeta e a energia liberada durante o rápido movimento de Júpiter em torno de seu eixo.
Com base em observações terrestres, os astrônomos dividiram os cinturões e zonas da atmosfera de Júpiter em equatorial, tropical, temperado e polar. Subindo das profundezas da atmosfera, massas de gases aquecidas em zonas sob a influência de forças significativas de Coriolis em Júpiter são puxadas ao longo dos meridianos do planeta, e as bordas opostas das zonas se movem uma em direção à outra. Há forte turbulência nos limites das zonas e cinturões (áreas de correntes descendentes). Ao norte do equador, os fluxos em zonas direcionadas para o norte são desviados pelas forças de Coriolis para o leste, e os fluxos direcionados para o sul são desviados para o oeste. No hemisfério sul, o oposto é verdadeiro. Os ventos alísios têm uma estrutura semelhante na Terra.
Listras
Bandas de Júpiter em anos diferentes
Uma característica da aparência de Júpiter são suas listras. Existem várias versões que explicam sua origem. Assim, segundo uma versão, as listras surgiram como resultado do fenômeno de convecção na atmosfera do planeta gigante - devido ao aquecimento e, consequentemente, ao levantamento de algumas camadas e ao resfriamento e rebaixamento de outras. Na primavera de 2010, os cientistas apresentaram a hipótese segundo a qual as listras de Júpiter surgiram como resultado da influência de seus satélites. Supõe-se que sob a influência da gravidade dos satélites, uma espécie de “pilares” de matéria se formaram em Júpiter, que, girando, formaram listras.
Os fluxos convectivos que transportam calor interno para a superfície aparecem externamente como zonas claras e cinturões escuros. Na área das zonas claras há um aumento de pressão correspondente a fluxos ascendentes. As nuvens que formam as zonas estão localizadas em um nível mais alto (cerca de 20 km), e sua cor clara é aparentemente devida a uma concentração aumentada de cristais de amônia brancos e brilhantes. As nuvens escuras dos cinturões localizados abaixo são presumivelmente compostas por cristais marrom-avermelhados de hidrossulfeto de amônio e têm temperatura mais elevada. Essas estruturas representam áreas de correntes descendentes. Zonas e cinturões têm diferentes velocidades de movimento na direção da rotação de Júpiter. O período orbital varia vários minutos dependendo da latitude. Isto resulta na existência de correntes zonais estáveis ou ventos que sopram constantemente paralelamente ao equador em uma direção. As velocidades neste sistema global atingem de 50 a 150 m/s e superiores. Nos limites dos cinturões e zonas, observa-se forte turbulência, o que leva à formação de numerosas estruturas de vórtices. A formação mais famosa é a Grande Mancha Vermelha, observada na superfície de Júpiter nos últimos 300 anos.
Tendo surgido, o vórtice eleva massas aquecidas de gás com vapores de pequenos componentes para a superfície das nuvens. Os cristais resultantes de neve de amônia, soluções e compostos de amônia na forma de neve e gotas, neve de água comum e gelo descem gradualmente na atmosfera até atingirem níveis em que a temperatura é suficientemente alta e evaporam. Após o qual a substância em estado gasoso retorna à camada de nuvens.
No verão de 2007, o telescópio Hubble registrou mudanças dramáticas na atmosfera de Júpiter. Zonas individuais na atmosfera ao norte e ao sul do equador transformaram-se em cinturões e os cinturões em zonas. Ao mesmo tempo, não apenas as formas das formações atmosféricas mudaram, mas também a sua cor.
Em 9 de maio de 2010, o astrônomo amador Anthony Wesley (veja também abaixo) descobriu que uma das formações mais visíveis e estáveis no tempo, o Cinturão Equatorial Sul, desapareceu repentinamente da face do planeta. É na latitude do Cinturão Equatorial Sul que se localiza a Grande Mancha Vermelha, “lavada” por ela. Acredita-se que a razão para o súbito desaparecimento do cinturão equatorial sul de Júpiter seja o aparecimento acima dele de uma camada de nuvens mais claras, sob a qual uma faixa de nuvens escuras está escondida. Segundo pesquisas realizadas pelo telescópio Hubble, concluiu-se que o cinturão não desapareceu completamente, mas simplesmente ficou escondido sob uma camada de nuvens composta por amônia.
Grande mancha vermelha
A Grande Mancha Vermelha é uma formação oval de tamanhos variados localizada na zona tropical meridional. Foi descoberto por Robert Hooke em 1664. Atualmente, tem dimensões de 15 a 30 mil km (o diâmetro da Terra é de aproximadamente 12,7 mil km), e há 100 anos os observadores notaram um tamanho duas vezes maior. Às vezes não é muito claramente visível. A Grande Mancha Vermelha é um furacão gigante único e de longa duração, cujo material gira no sentido anti-horário e completa uma revolução completa em 6 dias terrestres.
Graças às pesquisas realizadas no final de 2000 pela sonda Cassini, constatou-se que a Grande Mancha Vermelha está associada a correntes descendentes (circulação vertical de massas atmosféricas); As nuvens aqui são mais altas e a temperatura é mais baixa do que em outras áreas. A cor das nuvens depende da altura: as estruturas azuis são as mais altas, as marrons ficam abaixo delas e depois as brancas. As estruturas vermelhas são as mais baixas. A velocidade de rotação da Grande Mancha Vermelha é de 360 km/h. Sua temperatura média é de -163°C, e entre as partes externa e central da mancha há uma diferença de temperatura de cerca de 3-4 graus. Acredita-se que esta diferença seja responsável pelo fato de os gases atmosféricos no centro da mancha solar girarem no sentido horário, enquanto os da periferia giram no sentido anti-horário. Também foi sugerido que existe uma relação entre temperatura, pressão, movimento e cor da Mancha Vermelha, embora os cientistas ainda não saibam dizer exatamente como isso é conseguido.
De vez em quando, são observadas colisões de grandes sistemas ciclônicos em Júpiter. Um deles ocorreu em 1975, fazendo com que a cor vermelha da Mancha desaparecesse durante vários anos. No final de fevereiro de 2002, outro vórtice gigante - o Oval Branco - começou a ser desacelerado pela Grande Mancha Vermelha, e a colisão continuou por um mês inteiro. Porém, não causou danos graves a ambos os vórtices, pois ocorreu de forma tangencial.
A cor vermelha da Grande Mancha Vermelha é um mistério. Uma possível razão poderia ser compostos químicos contendo fósforo. Na verdade, as cores e os mecanismos que criam a aparência de toda a atmosfera jupiteriana ainda são pouco compreendidos e só podem ser explicados por medições diretas dos seus parâmetros.
Em 1938, a formação e o desenvolvimento de três grandes ovais brancos foram registrados perto de 30° de latitude sul. Este processo foi acompanhado pela formação simultânea de vários outros pequenos ovais brancos - vórtices. Isto confirma que a Grande Mancha Vermelha é o mais poderoso dos vórtices jovianos. Os registos históricos não revelam sistemas semelhantes de longa duração nas latitudes médias setentrionais do planeta. Grandes ovais escuros foram observados perto de 15° de latitude norte, mas aparentemente as condições necessárias para o surgimento de vórtices e sua subsequente transformação em sistemas estáveis como a Mancha Vermelha existem apenas no Hemisfério Sul.
Pequena mancha vermelha
A Grande Mancha Vermelha e a Pequena Mancha Vermelha em maio de 2008 em uma fotografia tirada pelo Telescópio Hubble
Quanto aos três vórtices ovais brancos mencionados acima, dois deles se fundiram em 1998 e, em 2000, o novo vórtice que surgiu fundiu-se com o terceiro oval restante. No final de 2005, o vórtice (Oval BA, inglês Oval BC) começou a mudar de cor, acabando por adquirir uma cor vermelha, pela qual recebeu um novo nome - Pequena Mancha Vermelha. Em julho de 2006, a Pequena Mancha Vermelha entrou em contato com seu “irmão” mais velho, a Grande Mancha Vermelha. No entanto, isso não teve nenhum efeito significativo em ambos os vórtices – a colisão ocorreu tangencialmente. A colisão foi prevista no primeiro semestre de 2006.
Raio
No centro do vórtice, a pressão é mais elevada do que na área circundante, e os próprios furacões são rodeados por perturbações de baixa pressão. Com base em fotografias tiradas pelas sondas espaciais Voyager 1 e Voyager 2, descobriu-se que relâmpagos colossais com milhares de quilômetros de comprimento são observados no centro de tais vórtices. O poder do relâmpago é três ordens de magnitude maior do que na Terra.
Campo magnético e magnetosfera
Diagrama do campo magnético de Júpiter
O primeiro sinal de qualquer campo magnético é a emissão de rádio, assim como os raios X. Ao construir modelos de processos em andamento, pode-se julgar a estrutura do campo magnético. Assim, foi estabelecido que o campo magnético de Júpiter não possui apenas um componente dipolo, mas também um quadrupolo, octupolo e outros harmônicos de ordens superiores. Supõe-se que o campo magnético é criado por um dínamo semelhante ao da Terra. Mas, ao contrário da Terra, uma camada de hélio metálico serve como condutor de correntes em Júpiter.
O eixo do campo magnético está inclinado em relação ao eixo de rotação em 10,2 ± 0,6°, quase como na Terra, porém, o pólo magnético norte está localizado próximo ao pólo geográfico sul, e o pólo magnético sul está localizado próximo ao pólo geográfico norte. A intensidade do campo ao nível da superfície visível da nuvem é de 14 Oe no pólo norte e 10,7 Oe no pólo sul. Sua polaridade é oposta à polaridade do campo magnético terrestre.
A forma do campo magnético de Júpiter é altamente achatada e lembra um disco (ao contrário da forma em forma de gota da Terra). A força centrífuga que atua sobre o plasma co-rotativo de um lado e a pressão térmica do plasma quente do outro estica as linhas de força, formando a uma distância de 20 RJ uma estrutura semelhante a uma panqueca fina, também conhecida como disco magnético. Possui uma estrutura de corrente fina perto do equador magnético.
Em torno de Júpiter, como em torno da maioria dos planetas do Sistema Solar, existe uma magnetosfera - uma região na qual o comportamento das partículas carregadas, o plasma, é determinado pelo campo magnético. Para Júpiter, as fontes de tais partículas são o vento solar e Io. As cinzas vulcânicas ejetadas dos vulcões de Io são ionizadas pela radiação ultravioleta do Sol. É assim que se formam os íons de enxofre e oxigênio: S+, O+, S2+ e O2+. Essas partículas saem da atmosfera do satélite, mas permanecem em órbita ao seu redor, formando um toro. Este toro foi descoberto pela Voyager 1; está no plano do equador de Júpiter e tem um raio de 1 RJ em seção transversal e um raio do centro (neste caso, do centro de Júpiter) até a geratriz da superfície de 5,9 RJ. É isto que muda fundamentalmente a dinâmica da magnetosfera de Júpiter.
Magnetosfera de Júpiter. Os íons do vento solar capturados pelo campo magnético são mostrados em vermelho no diagrama, o cinturão de gás vulcânico neutro de Io é mostrado em verde e o cinturão de gás neutro de Europa é mostrado em azul. ENA - átomos neutros. Segundo dados da sonda Cassini obtidos no início de 2001.
O vento solar que se aproxima é equilibrado pela pressão do campo magnético em distâncias de 50-100 raios do planeta; sem a influência de Io, essa distância não seria superior a 42 RJ. No lado noturno estende-se além da órbita de Saturno, atingindo um comprimento de 650 milhões de km ou mais. Os elétrons acelerados na magnetosfera de Júpiter chegam à Terra. Se a magnetosfera de Júpiter pudesse ser vista da superfície da Terra, as suas dimensões angulares excederiam as dimensões da Lua.
Cintos de radiação
Júpiter possui poderosos cinturões de radiação. Durante a sua aproximação a Júpiter, Galileu recebeu uma dose de radiação 25 vezes superior à dose letal para humanos. A emissão de rádio do cinturão de radiação de Júpiter foi descoberta pela primeira vez em 1955. A emissão de rádio é de natureza síncrotron. Os elétrons nos cinturões de radiação têm uma energia enorme, chegando a cerca de 20 MeV, e a sonda Cassini descobriu que a densidade de elétrons nos cinturões de radiação de Júpiter é menor do que o esperado. O fluxo de elétrons nos cinturões de radiação de Júpiter pode representar um sério perigo para as espaçonaves devido ao alto risco de danos aos equipamentos por radiação. Em geral, a emissão de rádio de Júpiter não é estritamente uniforme e constante - tanto no tempo quanto na frequência. A frequência média dessa radiação, segundo pesquisas, é de cerca de 20 MHz, e toda a faixa de frequência é de 5-10 a 39,5 MHz.
Júpiter está rodeado por uma ionosfera com 3.000 km de comprimento.
Auroras em Júpiter
A estrutura das auroras em Júpiter: são mostrados o anel principal, a radiação polar e as manchas que surgiram como resultado da interação com os satélites naturais de Júpiter.
Júpiter exibe auroras brilhantes e persistentes em torno de ambos os pólos. Ao contrário das da Terra, que aparecem durante períodos de maior atividade solar, as auroras de Júpiter são constantes, embora a sua intensidade varie de dia para dia. Eles consistem em três componentes principais: a região principal e mais brilhante é relativamente pequena (menos de 1000 km de largura), localizada a aproximadamente 16° dos pólos magnéticos; pontos quentes são traços de linhas de campo magnético que conectam as ionosferas dos satélites com a ionosfera de Júpiter e áreas de emissões de curto prazo localizadas dentro do anel principal. As emissões aurorais foram detectadas em quase todas as partes do espectro eletromagnético, desde ondas de rádio até raios X (até 3 keV), no entanto, são mais brilhantes na região do infravermelho médio (comprimentos de onda 3-4 μm e 7-14 μm) e região ultravioleta profunda do espectro (comprimento de onda de 80-180 nm).
A posição dos anéis aurorais principais é estável, assim como a sua forma. No entanto, a sua radiação é fortemente modulada pela pressão do vento solar – quanto mais forte o vento, mais fracas são as auroras. A estabilidade das auroras é mantida por um grande influxo de elétrons, acelerado devido à diferença de potencial entre a ionosfera e o disco magnético. Esses elétrons geram uma corrente que mantém a rotação síncrona no magnetodisco. A energia desses elétrons é de 10 a 100 keV; penetrando profundamente na atmosfera, eles ionizam e excitam o hidrogênio molecular, causando radiação ultravioleta. Além disso, aquecem a ionosfera, o que explica a forte radiação infravermelha das auroras e o aquecimento parcial da termosfera.
Os pontos quentes estão associados a três luas galileanas: Io, Europa e Ganimedes. Eles surgem porque o plasma giratório desacelera perto dos satélites. Os pontos mais brilhantes pertencem a Io, já que este satélite é o principal fornecedor de plasma; os pontos de Europa e Ganimedes são muito mais fracos. Acredita-se que os pontos brilhantes dentro dos anéis principais que aparecem de tempos em tempos estejam associados à interação da magnetosfera e do vento solar.
Grande mancha de raios X
Foto combinada de Júpiter obtida pelo telescópio Hubble e pelo telescópio de raios X Chandra - fevereiro de 2007.
Em dezembro de 2000, o telescópio orbital Chandra descobriu uma fonte de radiação pulsante de raios X, chamada Grande Mancha de Raios X, nos pólos de Júpiter (principalmente no pólo norte). As razões desta radiação ainda são um mistério.
Modelos de formação e evolução
As observações de exoplanetas dão uma contribuição significativa para a nossa compreensão da formação e evolução das estrelas. Assim, com a ajuda deles, foram estabelecidas características comuns a todos os planetas semelhantes a Júpiter:
Eles são formados antes mesmo do espalhamento do disco protoplanetário.
A acreção desempenha um papel significativo na formação.
Enriquecimento de elementos químicos pesados devido a planetesimais.
Existem duas hipóteses principais que explicam os processos de surgimento e formação de Júpiter.
De acordo com a primeira hipótese, chamada de hipótese da “contração”, a relativa semelhança da composição química de Júpiter e do Sol (uma grande proporção de hidrogênio e hélio) é explicada pelo fato de que durante a formação dos planetas nos estágios iniciais de Durante o desenvolvimento do sistema Solar, formaram-se “condensações” massivas no disco de gás e poeira, que deram origem aos planetas, ou seja, o Sol e os planetas formaram-se de forma semelhante. É verdade que esta hipótese não explica as diferenças existentes na composição química dos planetas: Saturno, por exemplo, contém mais elementos químicos pesados que Júpiter, que, por sua vez, contém mais que o Sol. Os planetas terrestres são geralmente muito diferentes em sua composição química dos planetas gigantes.
A segunda hipótese (a hipótese do “acréscimo”) afirma que o processo de formação de Júpiter, assim como de Saturno, ocorreu em duas etapas. Primeiro, ao longo de várias dezenas de milhões de anos, ocorreu o processo de formação de corpos sólidos e densos, como os planetas terrestres. Então começou o segundo estágio, quando o processo de acréscimo de gás da nuvem protoplanetária primária para esses corpos, que naquela época haviam atingido uma massa de várias massas terrestres, durou várias centenas de milhares de anos.
Ainda na primeira fase, parte do gás dissipou-se da região de Júpiter e Saturno, o que resultou em algumas diferenças na composição química destes planetas e do Sol. No segundo estágio, a temperatura das camadas externas de Júpiter e Saturno atingiu 5.000 °C e 2.000 °C, respectivamente. Urano e Netuno atingiram a massa crítica necessária para iniciar a acreção muito mais tarde, o que afetou tanto suas massas quanto sua composição química.
Em 2004, Katharina Lodders, da Universidade de Washington, levantou a hipótese de que o núcleo de Júpiter consiste principalmente de alguma matéria orgânica com propriedades adesivas, o que, por sua vez, influenciou grandemente a captura de matéria da região circundante do espaço pelo núcleo. O núcleo de resina rochosa resultante, pela força de sua gravidade, “capturou” gás da nebulosa solar, formando o moderno Júpiter. Esta ideia enquadra-se na segunda hipótese sobre o surgimento de Júpiter por acreção.
Satélites e anéis
Grandes satélites de Júpiter: Io, Europa, Ganimedes e Calisto e suas superfícies.
Luas de Júpiter: Io, Europa, Ganimedes e Calisto
Em janeiro de 2012, Júpiter tinha 67 satélites conhecidos – o número máximo do Sistema Solar. Estima-se que possa haver pelo menos uma centena de satélites. Os satélites recebem principalmente nomes de vários personagens míticos, de uma forma ou de outra ligados a Zeus-Júpiter. Os satélites estão divididos em dois grandes grupos - internos (8 satélites, satélites internos galileus e não galileus) e externos (55 satélites, também divididos em dois grupos) - assim, existem 4 “variedades” no total. Os quatro maiores satélites - Io, Europa, Ganimedes e Calisto - foram descobertos em 1610 por Galileu Galilei]. A descoberta das luas de Júpiter serviu como o primeiro argumento factual sério a favor do sistema heliocêntrico de Copérnico.
Europa
De maior interesse é a Europa, que possui um oceano global onde a presença de vida é possível. Estudos especiais mostraram que o oceano se estende por 90 km de profundidade e seu volume excede o volume dos oceanos da Terra. A superfície de Europa está repleta de falhas e rachaduras que apareceram na concha gelada do satélite. Foi sugerido que a fonte de calor de Europa é o próprio oceano, e não o núcleo do satélite. A existência de um oceano subglacial também é assumida em Calisto e Ganimedes. Com base na suposição de que o oxigênio poderia penetrar no oceano subglacial dentro de 1 a 2 bilhões de anos, os cientistas teoricamente presumem a presença de vida no satélite. O conteúdo de oxigênio no oceano de Europa é suficiente para sustentar a existência não apenas de formas de vida unicelulares, mas também de formas maiores. Este satélite ocupa o segundo lugar em termos de possibilidade de origem da vida depois de Encélado.
E sobre
Io é interessante pela presença de poderosos vulcões ativos; A superfície do satélite está repleta de produtos da atividade vulcânica. Fotografias tiradas por sondas espaciais mostram que a superfície de Io é amarela brilhante com manchas marrons, vermelhas e amarelas escuras. Essas manchas são produto das erupções vulcânicas de Io, consistindo principalmente de enxofre e seus compostos; A cor das erupções depende da temperatura.
[editar] Ganimedes
Ganimedes é o maior satélite não só de Júpiter, mas geralmente do Sistema Solar entre todos os satélites dos planetas. Ganimedes e Calisto são cobertas por numerosas crateras; em Calisto, muitas delas são cercadas por rachaduras.
Calisto
Acredita-se também que Calisto tenha um oceano abaixo de sua superfície; isso é indiretamente indicado pelo campo magnético de Calisto, que pode ser gerado pela presença de correntes elétricas na água salgada dentro do satélite. Também a favor desta hipótese está o facto de o campo magnético de Calisto mudar dependendo da sua orientação em relação ao campo magnético de Júpiter, ou seja, existe um líquido altamente condutor sob a superfície deste satélite.
Comparação dos tamanhos dos satélites galileus com a Terra e a Lua
Características dos satélites galileus
Todos os grandes satélites de Júpiter giram sincronizadamente e sempre voltados para o mesmo lado em direção a Júpiter devido à influência das poderosas forças de maré do planeta gigante. Ao mesmo tempo, Ganimedes, Europa e Io estão em ressonância orbital entre si. Além disso, existe um padrão entre os satélites de Júpiter: quanto mais longe o satélite estiver do planeta, menor será sua densidade (Io - 3,53 g/cm2, Europa - 2,99 g/cm2, Ganimedes - 1,94 g/cm2, Calisto - 1,83g/cm2). Isto depende da quantidade de água no satélite: praticamente não há água em Io, 8% em Europa e até metade da sua massa em Ganimedes e Calisto.
Pequenos satélites de Júpiter
Os restantes satélites são muito mais pequenos e são corpos rochosos de formato irregular. Entre eles estão aqueles que seguem na direção oposta. Entre os pequenos satélites de Júpiter, Amalteia é de considerável interesse para os cientistas: presume-se que dentro dele exista um sistema de vazios que surgiu em decorrência de uma catástrofe ocorrida em um passado distante - devido ao bombardeio de meteoritos, Amalteia quebrou divididos em partes, que foram então reunidas sob a influência da gravidade mútua, mas nunca se tornaram um único corpo monolítico.
Metis e Adrastea são as luas mais próximas de Júpiter, com diâmetros de aproximadamente 40 e 20 km, respectivamente. Eles se movem ao longo da borda do anel principal de Júpiter em uma órbita com raio de 128 mil km, fazendo uma revolução ao redor de Júpiter em 7 horas e sendo os satélites mais rápidos de Júpiter.
O diâmetro total de todo o sistema de satélites de Júpiter é de 24 milhões de km. Além disso, presume-se que no passado Júpiter tinha ainda mais satélites, mas alguns deles caíram no planeta sob a influência de sua poderosa gravidade.
Luas com rotação reversa em torno de Júpiter
Os satélites de Júpiter, cujos nomes terminam em “e” - Karme, Sinope, Ananke, Pasiphae e outros (ver grupo Ananke, grupo Karme, grupo Pasiphae) - giram em torno do planeta na direção oposta (movimento retrógrado) e, segundo cientistas, não foram formados junto com Júpiter, mas foram capturados por ele mais tarde. O satélite de Netuno, Tritão, tem uma propriedade semelhante.
Luas temporárias de Júpiter
Alguns cometas são luas temporárias de Júpiter. Então, em particular, o cometa Kushida - Muramatsu (Inglês) Russo. no período de 1949 a 1961. era um satélite de Júpiter, tendo completado duas voltas ao redor do planeta durante esse período. Além deste objeto, são conhecidas pelo menos 4 luas temporárias do planeta gigante.
Anéis de Júpiter
Anéis de Júpiter (diagrama).
Júpiter tem anéis fracos descobertos durante o sobrevôo de Júpiter pela Voyager 1 em 1979. A presença de anéis foi sugerida em 1960 pelo astrônomo soviético Sergei Vsekhsvyatsky, com base em um estudo dos pontos distantes das órbitas de alguns cometas, Vsekhsvyatsky concluiu que esses cometas poderiam vir do anel de Júpiter e sugeriu que o anel foi formado como resultado da atividade vulcânica dos satélites de Júpiter (vulcões em Io foram descobertos duas décadas depois).
Os anéis são opticamente finos, sua espessura óptica é de aproximadamente 10-6 e o albedo das partículas é de apenas 1,5%. Porém, ainda é possível observá-los: em ângulos de fase próximos a 180 graus (olhando “contra a luz”), o brilho dos anéis aumenta cerca de 100 vezes, e o lado noturno escuro de Júpiter não deixa iluminação. Existem três anéis no total: um anel principal, um “anel de aranha” e um halo.
Uma fotografia dos anéis de Júpiter tirada por Galileu sob luz difusa direta.
O anel principal se estende de 122.500 a 129.230 km do centro de Júpiter. No interior, o anel principal se transforma em um halo toroidal e, no exterior, entra em contato com o halo aracnóide. A dispersão direta de radiação observada na faixa óptica é característica de partículas de poeira de tamanho micrométrico. No entanto, a poeira nas proximidades de Júpiter está sujeita a poderosas perturbações não gravitacionais, por isso a vida útil dos grãos de poeira é de 103 ± 1 anos. Isto significa que deve haver uma fonte para essas partículas de poeira. Dois pequenos satélites situados dentro do anel principal - Metis e Adrastea - são adequados para o papel de tais fontes. Ao colidir com meteoróides, eles geram um enxame de micropartículas, que posteriormente se espalham em órbita ao redor de Júpiter. As observações do anel aracnóide revelaram dois cinturões separados de material originário das órbitas de Tebas e Amalteia. A estrutura desses cinturões se assemelha à estrutura dos complexos de poeira zodiacal.
Asteróides troianos
Asteróides troianos são um grupo de asteróides localizados na área dos pontos Lagrange L4 e L5 de Júpiter. Os asteróides estão em ressonância 1:1 com Júpiter e movem-se com ele em órbita ao redor do Sol. Ao mesmo tempo, há uma tradição de nomear objetos localizados perto do ponto L4 em homenagem a heróis gregos e perto de L5 em homenagem a heróis troianos. No total, em junho de 2010, foram inauguradas 1.583 instalações desse tipo.
Existem duas teorias que explicam a origem dos troianos. Os primeiros afirmam que surgiram na fase final da formação de Júpiter (considera-se a opção de acreção). Junto com a matéria foram capturados planetesimais, sobre os quais também ocorreu acreção, e como o mecanismo foi eficaz, metade deles acabou em uma armadilha gravitacional. Desvantagens desta teoria: o número de objetos que surgiram desta forma é quatro ordens de grandeza maior do que o observado, e eles têm uma inclinação orbital muito maior.
A segunda teoria é dinâmica. 300-500 milhões de anos após a formação do sistema solar, Júpiter e Saturno passaram por uma ressonância 1:2. Isto levou a uma reestruturação das órbitas: Netuno, Plutão e Saturno aumentaram o raio de sua órbita e Júpiter o diminuiu. Isso afetou a estabilidade gravitacional do cinturão de Kuiper, e alguns dos asteróides que o habitavam passaram para a órbita de Júpiter. Ao mesmo tempo, todos os Trojans originais, se houver, foram destruídos.
O futuro destino dos Trojans é desconhecido. Uma série de ressonâncias fracas de Júpiter e Saturno fará com que eles se movam caoticamente, mas é difícil dizer qual será a força desse movimento caótico e se eles serão expulsos de sua órbita atual. Além disso, os confrontos entre si reduzem lenta mas seguramente o número de Trojans. Alguns fragmentos podem tornar-se satélites e alguns podem tornar-se cometas.
Colisões de corpos celestes com Júpiter
Cometa do Sapateiro - Levy
Trilha de um dos destroços do cometa Shoemaker-Levy, fotografado pelo Telescópio Hubble, julho de 1994.
Artigo principal: Cometa do Sapateiro - Levi 9
Em julho de 1992, um cometa se aproximou de Júpiter. Passou a uma distância de cerca de 15 mil quilômetros do topo das nuvens, e a poderosa influência gravitacional do planeta gigante rasgou seu núcleo em 17 grandes pedaços. Este enxame de cometas foi descoberto no Observatório do Monte Palomar pelo casal Carolyn e Eugene Shoemaker e pelo astrônomo amador David Levy. Em 1994, durante a próxima aproximação de Júpiter, todos os destroços do cometa colidiram com a atmosfera do planeta a uma velocidade tremenda - cerca de 64 quilômetros por segundo. Este enorme cataclismo cósmico foi observado tanto da Terra como através de meios espaciais, em particular, com a ajuda do Telescópio Espacial Hubble, do satélite IUE e da estação espacial interplanetária Galileo. A queda dos núcleos foi acompanhada por explosões de radiação em uma ampla faixa espectral, a geração de emissões de gases e a formação de vórtices de longa duração, mudanças nos cinturões de radiação de Júpiter e o aparecimento de auroras, e um enfraquecimento do brilho de Io. toro plasmático na faixa ultravioleta extrema.
Outras quedas
Em 19 de julho de 2009, o astrônomo amador mencionado acima, Anthony Wesley, descobriu uma mancha escura perto do Pólo Sul de Júpiter. Esta descoberta foi posteriormente confirmada no Observatório Keck, no Havaí. A análise dos dados obtidos indicou que o corpo mais provável que caiu na atmosfera de Júpiter foi um asteróide rochoso.
Em 3 de junho de 2010, às 20h31, horário internacional, dois observadores independentes - Anthony Wesley (Austrália) e Christopher Go (Filipinas) - filmaram um flash acima da atmosfera de Júpiter, que é provavelmente a queda de um corpo novo e até então desconhecido para Júpiter. Um dia após este evento, nenhuma nova mancha escura foi detectada na atmosfera de Júpiter. Já foram feitas observações nos maiores instrumentos das ilhas havaianas (Gemini, Keck e IRTF) e estão previstas observações no Telescópio Espacial Hubble. Em 16 de junho de 2010, a NASA publicou um comunicado de imprensa afirmando que as imagens tiradas pelo Telescópio Espacial Hubble em 7 de junho de 2010 (4 dias após o registro da explosão) não mostraram sinais de impacto na atmosfera superior de Júpiter.
Em 20 de agosto de 2010, às 18h21min56s, horário internacional, ocorreu um flash acima da cobertura de nuvens de Júpiter, que foi descoberto pelo astrônomo amador japonês Masayuki Tachikawa, da província de Kumamoto, em uma gravação de vídeo que ele fez. No dia seguinte ao anúncio deste evento, a confirmação foi encontrada pelo observador independente Aoki Kazuo, um entusiasta da astronomia de Tóquio. Presumivelmente, esta poderia ter sido a queda de um asteróide ou cometa na atmosfera de um planeta gigante
Em 13 de março de 1781, o astrônomo inglês William Herschel descobriu o sétimo planeta do sistema solar - Urano. E em 13 de março de 1930, o astrônomo americano Clyde Tombaugh descobriu o nono planeta do sistema solar - Plutão. No início do século 21, acreditava-se que o sistema solar incluía nove planetas. No entanto, em 2006, a União Astronómica Internacional decidiu retirar Plutão deste estatuto.
Já existem 60 satélites naturais de Saturno conhecidos, a maioria dos quais foram descobertos por meio de naves espaciais. A maioria dos satélites consiste em rochas e gelo. O maior satélite, Titã, descoberto em 1655 por Christiaan Huygens, é maior que o planeta Mercúrio. O diâmetro de Titã é de cerca de 5.200 km. Titã orbita Saturno a cada 16 dias. Titã é a única lua que tem uma atmosfera muito densa, 1,5 vezes maior que a da Terra, consistindo principalmente de 90% de nitrogênio, com teor moderado de metano.
A União Astronômica Internacional reconheceu oficialmente Plutão como planeta em maio de 1930. Naquele momento, presumia-se que sua massa era comparável à massa da Terra, mas depois descobriu-se que a massa de Plutão é quase 500 vezes menor que a da Terra, ainda menor que a massa da Lua. A massa de Plutão é 1,2 x 10,22 kg (0,22 massa da Terra). A distância média de Plutão ao Sol é 39,44 UA. (5,9 a 10 a 12 graus km), o raio é de cerca de 1,65 mil km. O período de revolução em torno do Sol é de 248,6 anos, o período de rotação em torno de seu eixo é de 6,4 dias. Acredita-se que a composição de Plutão inclua rocha e gelo; o planeta tem uma atmosfera fina composta por nitrogênio, metano e monóxido de carbono. Plutão tem três luas: Caronte, Hidra e Nix.
No final do século XX e início do século XXI, muitos objetos foram descobertos no sistema solar exterior. Tornou-se óbvio que Plutão é apenas um dos maiores objetos do Cinturão de Kuiper conhecidos até hoje. Além disso, pelo menos um dos objetos do cinturão - Éris - é um corpo maior que Plutão e 27% mais pesado. Nesse sentido, surgiu a ideia de não considerar mais Plutão como um planeta. Em 24 de agosto de 2006, na XXVI Assembleia Geral da União Astronômica Internacional (IAU), foi decidido doravante chamar Plutão não de “planeta”, mas de “planeta anão”.
Na conferência, foi desenvolvida uma nova definição de planeta, segundo a qual os planetas são considerados corpos que giram em torno de uma estrela (e não são eles próprios uma estrela), têm uma forma de equilíbrio hidrostático e “limparam” a área na área de sua órbita de outros objetos menores. Os planetas anões serão considerados objetos que orbitam uma estrela, têm uma forma hidrostaticamente equilibrada, mas não “limparam” o espaço próximo e não são satélites. Planetas e planetas anões são duas classes diferentes de objetos no Sistema Solar. Todos os outros objetos que orbitam o Sol que não sejam satélites serão chamados de pequenos corpos do Sistema Solar.
Assim, desde 2006, existem oito planetas no sistema solar: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno. A União Astronômica Internacional reconhece oficialmente cinco planetas anões: Ceres, Plutão, Haumea, Makemake e Eris.
Em 11 de junho de 2008, a IAU anunciou a introdução do conceito de “plutóide”. Decidiu-se chamar os corpos celestes que giram em torno do Sol em uma órbita cujo raio é maior que o raio da órbita de Netuno, cuja massa é suficiente para que as forças gravitacionais lhes dêem uma forma quase esférica, e que não limpam o espaço ao redor de sua órbita (ou seja, muitos objetos pequenos giram em torno deles)).
Como ainda é difícil determinar a forma e, portanto, a relação com a classe de planetas anões para objetos tão distantes como os plutóides, os cientistas recomendaram classificar temporariamente todos os objetos cuja magnitude absoluta do asteróide (brilho à distância de uma unidade astronômica) seja mais brilhante que + 1 como plutóides. Se posteriormente se descobrir que um objeto classificado como plutóide não é um planeta anão, ele será privado desse status, embora o nome atribuído seja mantido. Os planetas anões Plutão e Éris foram classificados como plutóides. Em julho de 2008, Makemake foi incluída nesta categoria. Em 17 de setembro de 2008, Haumea foi adicionado à lista.
O material foi elaborado com base em informações de fontes abertas
Saturno é o sexto planeta do sistema solar. O segundo maior, e sua densidade é tão baixa que se você encher um enorme tanque com água e colocar Saturno ali, ele flutuará livremente na superfície sem ficar completamente submerso na água. A principal atração de Saturno são seus anéis, compostos de poeira, gás e gelo. Um grande número de anéis circunda o planeta, cujo diâmetro é várias vezes maior que o diâmetro da Terra.
Como é Saturno?
Primeiro você precisa descobrir que tipo de planeta é esse e com o que ele é “comido”. Saturno é o sexto planeta a partir do Sol, em homenagem aos antigos gregos romanos que o chamavam de Cronos, o pai de Zeus (Júpiter). No ponto mais distante da órbita (afélio), a distância da estrela é de 1.513 bilhões de km.
Um dia planetário dura apenas 10 horas e 34 minutos, mas um ano planetário dura 29,5 anos terrestres. A atmosfera do gigante gasoso consiste principalmente de hidrogênio (é responsável por 92%). Os 8% restantes vêm de impurezas de hélio, metano, amônia, etano, etc.
Lançadas em 1977, a Voyager 1 e a Voyager 2 alcançaram a órbita de Saturno há alguns anos e forneceram aos cientistas informações valiosas sobre este planeta. Ventos cuja velocidade atingiu 500 m/s foram observados na superfície. Por exemplo, o vento mais forte da Terra atingiu apenas 103 m/s (New Hampshire,
Assim como a Grande Mancha Vermelha em Júpiter, existe um Grande Oval Branco em Saturno. Mas o segundo aparece apenas a cada 30 anos, e sua última aparição foi em 1990. Em alguns anos poderemos observá-lo novamente.
Proporção de tamanho de Saturno e da Terra
Quantas vezes Saturno é maior que a Terra? De acordo com alguns dados, Saturno é 10 vezes maior que o nosso planeta apenas em diâmetro. Em volume 764 vezes, ou seja, Saturno pode acomodar exatamente esse número de nossos planetas. A largura dos anéis de Saturno excede o diâmetro do nosso planeta azul em 6 vezes. Ele é tão gigantesco.
Distância da Terra a Saturno
Primeiro, é preciso levar em conta o fato de que todos os planetas do sistema solar não se movem em círculos, mas em elipses (ovais). Chegam momentos em que a distância do Sol muda. Pode aproximar-se, pode afastar-se. Na Terra isso é claramente visível. Isso é chamado de mudança das estações. Mas a rotação e inclinação do nosso planeta em relação à sua órbita desempenham um papel aqui.
Consequentemente, a distância da Terra a Saturno irá variar significativamente. Agora você vai descobrir quanto. Usando medições científicas, foi calculado que a distância mínima da Terra a Saturno em quilômetros é de 1.195 milhões, enquanto a máxima é de 1.660 milhões.
Como você sabe, a velocidade da luz (de acordo com a teoria da relatividade de Einstein) é um limite intransponível no Universo. Ele parece inatingível para nós. Mas numa escala cósmica é insignificante. Em 8 minutos, a luz percorre a distância até a Terra, que é de 150 milhões de km (1 UA). A distância até Saturno deve ser percorrida em 1 hora e 20 minutos. Pode-se dizer que não é tanto tempo, mas pense na velocidade da luz sendo 300.000 m/s!
Se você usar um foguete como meio de transporte, levará anos para percorrer a distância. A espaçonave destinada a estudar planetas gigantes levou de 2,5 a 3 anos. No momento eles estão fora do sistema solar. Muitos cientistas acreditam que a distância da Terra a Saturno pode ser percorrida em 6 anos e 9 meses.
O que espera uma pessoa perto de Saturno?
Por que precisamos deste planeta de hidrogénio, onde a vida nunca se originaria? Saturno interessa aos cientistas com sua lua chamada Titã. O maior satélite de Saturno e o segundo maior do Sistema Solar (depois de Ganimedes, perto de Júpiter). Os cientistas não estavam menos interessados nele do que Marte. Titã é maior que Mercúrio e tem até rios em sua superfície. É verdade que os rios são feitos de etano.
A força gravitacional no satélite é menor do que na Terra. O principal elemento presente na atmosfera é o hidrocarboneto. Se conseguirmos chegar a Titã, este será um problema muito urgente para nós. Mas você não precisará de trajes espaciais apertados. Apenas roupas bem quentes e um cilindro de oxigênio. Dada a densidade e gravidade de Titã, podemos dizer com grande confiança que uma pessoa será capaz de voar. O fato é que nessas condições nosso corpo pode flutuar livremente no ar, sem forte resistência da gravidade. Precisamos apenas de asas de modelo comum. E mesmo que quebrem, uma pessoa será capaz de “selar” suavemente a superfície dura do satélite sem problemas.
Para a colonização bem-sucedida de Titã, será necessário construir cidades inteiras sob cúpulas hemisféricas. Só então será possível recriar um clima semelhante ao da Terra para uma vida mais confortável e para o cultivo dos produtos alimentares necessários, bem como para a extracção de valiosos recursos minerais das entranhas do planeta.
A falta de luz solar também será um problema agudo, porque o Sol perto de Saturno parece pequeno.Um substituto para as baterias solares serão os hidrocarbonetos, que cobrem o planeta em abundância com mares inteiros. Os primeiros colonizadores receberão energia dele. A água é encontrada bem abaixo da superfície da lua na forma de gelo.
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Distância do Sol a Júpiter em quilômetros na foto: descrição da posição no sistema solar, órbita elíptica, Júpiter retrógrado, tempo de voo até o planeta.
Júpiter- o maior planeta do sistema solar que pode ser visto, apesar da sua grande distância. As características de sua órbita podem ser vistas na foto, onde estão marcadas as distâncias do Sol e da Terra.
Os planetas viajam ao longo de uma trajetória orbital elíptica, portanto a distância entre eles é sempre diferente. Se localizado no ponto mais próximo, então 588 milhões de km. Nesta posição, o planeta supera até Vênus em brilho. Na distância máxima, a distância é de 968 milhões de km.
O gigante gasoso percorre 11,86 milhões de km por revolução ao redor da estrela. A Terra em seu caminho chega a Júpiter a cada 398,9 dias. Tais retrógrados levaram a problemas nos modelos do sistema solar, onde as órbitas circulares ideais não correspondiam ao loop de Júpiter e dos outros planetas. Johannes Kepler adivinhou caminhos elípticos.
Distância de Júpiter ao Sol?
Em média, a distância do Sol a Júpiter é de 778 milhões de km, mas devido à elipticidade, o planeta pode aproximar-se 741 milhões de km e afastar-se 817 milhões de km.
Um centro de massa é estabelecido entre dois corpos celestes em rotação. Embora digamos que todos os planetas orbitam o Sol, na verdade eles têm como alvo um ponto de massa específico. Para muitos planetas, este centro está localizado dentro da estrela. Mas Júpiter se distingue por sua solidez invejável, portanto, para ele, o ponto está localizado fora do diâmetro solar. Agora você sabe mais sobre a distância do Sol ao planeta Júpiter em quilômetros.
Quanto tempo leva para voar até Júpiter?
A velocidade de vôo para Júpiter depende de vários fatores: fornecimento de combustível, localização dos planetas, velocidade, uso de estilingue gravitacional.
Galileu partiu em 1989 e chegou seis anos depois, tendo viajado 4,1 mil milhões de quilómetros. Ele teve que contornar Vênus, a Terra e o asteróide Gaspra. A Voyager 1 foi lançada em 1977 e chegou em 1979 porque viajou quando os planetas estavam perfeitamente alinhados.
A New Horizons voou direto em 2006 e chegou em 13 meses. Juno, lançado em 2011, levou 5 anos para ser concluído.
A ESA planeia lançar a missão JUICE em 2022, cuja viagem durará 7,6 anos. A NASA quer enviar uma nave espacial para a Europa na década de 2020, o que levará 3 anos.
Quando uma pessoa vai dirigir seu próprio carro até uma cidade desconhecida, a primeira coisa que ela faz é descobrir a distância até lá para estimar o tempo de viagem e estocar gasolina. A distância percorrida na estrada não dependerá se você pegar a estrada de manhã ou à noite, hoje ou daqui a alguns meses. Com as viagens espaciais, a situação fica um pouco mais complicada e a distância até Júpiter, medida ontem, em seis meses será uma vez e meia maior, e depois começará a diminuir novamente. Na Terra, seria muito inconveniente viajar para uma cidade que está em constante movimento.
A distância média do nosso planeta ao gigante gasoso é de 778,57 milhões de km, mas este número é tão relevante quanto a informação sobre a temperatura média num hospital. O fato é que ambos os planetas se movem em torno do Sol (ou, mais precisamente, em torno do centro de massa do Sistema Solar) em órbitas elípticas, e com períodos orbitais diferentes. Para a Terra é igual a um ano, e para Júpiter é quase 12 anos (11,86 anos). A distância mínima possível entre eles é de 588,5 milhões de km e a máxima é de 968,6 milhões de km. Os planetas parecem estar balançando, ora se aproximando, ora se afastando.
A Terra se move a uma velocidade orbital superior à de Júpiter: 29,78 km/s contra 13,07 km/s, e está significativamente mais próxima do centro do sistema solar e, portanto, alcança-o a cada 398,9 dias, aproximando-se. Tendo em conta a elipticidade das trajetórias de movimento, existem pontos no espaço sideral onde a distância entre os planetas torna-se quase mínima. Para o par Terra-Júpiter, o período de tempo durante o qual eles se aproximam regularmente desta forma é de cerca de 12 anos.
Grandes controvérsias
Esses momentos costumam ser chamados de datas de grandes confrontos. Hoje em dia, Júpiter supera em brilho todos os objetos celestes do céu estrelado, aproximando-se do brilho de Vênus, e com a ajuda de um pequeno telescópio ou binóculo é possível observar não só o próprio planeta, mas até seus satélites. Portanto, astrônomos e simplesmente conhecedores da beleza do céu estrelado anseiam por oposições para olhar mais de perto um corpo cósmico distante e pouco estudado e talvez até descobrir algo até então desconhecido pela ciência.
A próxima oportunidade única de observar Júpiter nas condições mais confortáveis para um observador terrestre apresentar-se-á nos últimos dez dias de setembro de 2022. Nesses momentos na superfície do planeta, usando um pequeno telescópio, você pode ver claramente a famosa Mancha Vermelha, listras no disco do corpo celeste, vários fluxos de vórtices nelas e muito mais. Qualquer pessoa que já tenha olhado através de um telescópio para este planeta intrigante uma vez na vida se esforçará para fazê-lo repetidas vezes.
Voe mais tarde para chegar mais cedo
Dentro da Grande Mancha Vermelha
Conhecendo a cinemática do movimento planetário e a velocidade planejada da espaçonave, você pode escolher a data ideal de lançamento do veículo lançador para voar até Júpiter o mais rápido possível, usando menos combustível. Para ser mais preciso, não é a estação interplanetária que voa em direção ao corpo celeste, mas sim as duas se deslocando em direção ao ponto de encontro, apenas a rota do planeta permanece inalterada há milhares de anos, e a trajetória da aeronave pode ser escolhido. Existem opções quando um veículo que decola mais tarde conseguirá atingir o alvo mais cedo, então, para realizá-las, eles se esforçam para construir um foguete na data adequada para o lançamento. Há casos em que é mais lucrativo voar mais tempo, mas depois usar uma fonte “livre” de energia durante acelerações e manobras - a atração gravitacional de outros planetas.
Exploração do planeta
Oito missões espaciais já participaram do estudo de Júpiter, e a nona, Juno, está em andamento. A data de início de cada um deles foi escolhida levando em consideração o percurso escolhido.
Assim, a estação orbital Galileu, antes de se tornar um satélite artificial de Júpiter, passou mais de seis anos na estrada, mas conseguiu visitar Vênus e alguns asteróides, além de passar duas vezes pela Terra.
Mas a sonda New Horizons alcançou o gigante gasoso em apenas 13 meses, já que o seu principal alvo está muito mais longe - Plutão e o Cinturão de Kuiper.
