Из чего состоит атмосфера Юпитера, как образуются полосы на его поверхности, почему молнии на планете достигают 1000 километров в длину и другие интересные факты

Юпитер — одна из самых интересных планет для изучения. И дело не только в знаменитых полосках на поверхности. Атмосфера планеты-гиганта имеет почти такой же состав, как и сама планета, а белые овалы и большое красное пятно больше напоминают разведенную в воде акварель, чем атмосферную толщу. Естественно, такой визуальный образ имеет очень интересную структуру, с которой мы и познакомимся в этой статье.

Из чего состоит атмосфера Юпитера, как образуются полосы на поверхности, почему молнии на планете достигают 1000 километров в длину и другие интересные факты

Химический состав

Газовая оболочка Юпитера является самой большой во всей Солнечной системе и простирается на глубину до 5000 км. Он состоит в основном из водорода и гелия в процентном соотношении около 89% и 10% соответственно, а остальные элементы присутствуют в нем в минимальных количествах — это аммиак, вода, сероводород, фосфит и метан.

На сегодняшний день атмосфера Юпитера и ее химический состав достаточно хорошо изучены учеными. Все благодаря тому, что в декабре 1995 года ученые НАСА произвели зондирование космическим аппаратом «Галилео». Кроме того, велось множество других исследований: постоянные наблюдения ИСО — инфракрасной космической обсерватории, запущенной в том же 1995 году из Французской Гвианы, постоянные наблюдения с аппаратов «Галилео» и «Кассини», данные наземных радаров.

Из чего состоит атмосфера Юпитера, как образуются полосы на поверхности, почему молнии на планете достигают 1000 километров в длину и другие интересные факты

Поверхность Юпитера разделена на множество полос, параллельных экватору. В 2003 году ученые выяснили причину их происхождения — наличие в верхних слоях атмосферы повышенной плотности аммиака в определенных областях. В верхних слоях газовой оболочки, где концентрация аммиака выше, образуются непрозрачные облака — так называемый аммиачный лед. Эти зоны намного светлее, а на более низких высотах, где теплее, присутствуют соединения серы, фосфора и углерода, поэтому полосы кажутся окрашенными в разные цвета. На многих спутниковых снимках видны коричневатые полосы. Они возникают из-за высокого содержания гидросульфида аммония в атмосферных слоях.

Циркуляция воздушных масс

Движение атмосферных масс определяется большой скоростью вращения вокруг своей оси. Полный оборот планета совершает за 10 часов, поэтому восходящие воздушные потоки очень сильны, а на экваторе воздушные массы движутся со скоростью свыше 140 м/с. На полюсах ветер более умеренный.

Из чего состоит атмосфера Юпитера, как образуются полосы на поверхности, почему молнии на планете достигают 1000 километров в длину и другие интересные факты

Циркуляция воздуха на Юпитере

В атмосферных зонах воздушные потоки восходят, а у полюсов – опускаются, поэтому в местах «встречи» зон и полюсов возникают сильные турбулентности, порождающие мощные вихревые течения.

Вихревые образования Юпитера, как и Земли, называются циклонами и антициклонами. Циклоны – это вращение воздушных масс в ту же сторону, что и планета, антициклоны вращаются в противоположную сторону. Диаметр вихрей превышает 2000 км, 90% из них составляют антициклоны.

Смотрите этот пост в Instagram

Опубликовано НАСА (@nasa)

Температура на Юпитере колеблется от 24 000 °C в ядре до -145 °C в верхней части облаков в области «аммиачного льда». Средняя температура Юпитера днем ​​в стратосфере достигает 21°С, которую ученые в шутку называют «комнатной температурой», ночью цифра опускается до минусовой. Поэтому погода на Юпитере считается крайне нестабильной.

Слои атмосферы

В отличие от Земли температура на планете Юпитер изменяется по следующему принципу: чем выше от поверхности планеты, тем выше температура. Это связано с разным давлением, которое выше у поверхности, достигая 1 бар, и становится ниже по направлению к верхним слоям. Всего газовая оболочка планеты имеет 5 отделяемых слоев.

  • Экзосфера — самый высокий и самый тонкий слой, почти как внешняя сторона планеты. Здесь частицы под действием силы тяжести притягиваются к поверхности, но давление настолько низкое, что они находятся практически в свободном полете.
  • Термосфера — от греческого «термос» — тепло. Здесь высокая температура определяется солнечной радиацией, которая не находит препятствий.
  • Стратосфера – это область, где встречаются теплые слои воздуха от внешней оболочки и холодные от поверхности планеты. Поскольку Юпитер не имеет озонового слоя, защищающего его от солнечных ультрафиолетовых лучей, верхние уровни атмосферы самые теплые, а нижние — холодные. Именно в стратосфере температура меняется от низкой к высокой, поэтому она считается «теплым» интервалом с ограничением по давлению.
  • Тропопауза – это место, где вертикальный температурный коэффициент резко падает.
  • Тропосфера — самый нижний слой у поверхности, где перемещается большая часть погодных и воздушных масс.

Большое Красное Пятно

Газовый гигант называют «полосатой» планетой, поэтому среди достаточно четких полос сразу заметно огромное красное пятно. На самом деле это не что иное, как устойчивый антициклонический шторм, расположенный на 22° южнее экватора. Ученые не знают точно, сколько лет красному пятну. По имеющимся оценкам, «возраст» образования колеблется от 180 до 340 лет. Одно можно сказать наверняка: красное пятно со временем становится заметно меньше. Так с 1996 по 2006 год он уменьшился на 15%. Красное пятно имеет форму овала шириной 25-40 тыс км и высотой 12-14 тыс км. Период вращения этого антициклона также уменьшается, ученые связывают это с уменьшением размеров.

Большое красное пятно настолько большое и отчетливое, что его можно увидеть с Земли.

Исходя из темпов сокращения размера ВВП, исследователи предполагают, что к 2045 году он может стать круглым. Поскольку природа аббревиатур в настоящее время неизвестна, это в основном предположения. Соседние полосы при движении планеты постоянно искажают овал красного пятна.

Смотрите этот пост в Instagram

Опубликовано НАСА (@nasa)

На инфракрасных изображениях видно, что большое красное пятно находится над облаками и вращается против часовой стрелки (поэтому считается антициклоном). Ветры на внешних кольцах вихрей достигают 120 м/с (около 430 км/ч), а сама структура БКП, по данным инфракрасных исследований, неоднородна, что указывает на перепады температуры и давления внутри антициклона.

Точный состав БКП неизвестен, поэтому не совсем понятно, что придает ему такой цвет. По мнению ученых, это могли быть соединения серы и красного фосфора, так как они присутствуют в атмосфере планеты, а цветовой градиент варьируется от насыщенно-красного до почти белого.

Современные исследования

Последние глубокие исследования газового гиганта проводились 8 лет назад космическими аппаратами «Галилео» (НАСА) и «Кассини» (совместная американо-итальянская разработка). Именно эти зонды предоставили максимальную известную сейчас информацию о внутренних слоях и составе атмосферы Юпитера.

В 2011 году американские ученые запустили зонд «Юнона», который спустя 5 лет, в 2016 году, вышел на орбиту планеты и остается там по сей день. В 2021 году Юноне удалось сфотографировать спутник Юпитера Ганимед с расстояния 1000 км. Интересно, что эти снимки были сделаны случайно, и на данный момент Juno продолжает выполнять свою главную задачу — изучать свойства Юпитера.

Смотрите этот пост в Instagram

Автор: Миссия Юнона (@nasajuno)

Также в начале 2021 года британские исследователи опубликовали в журнале Science Advances результаты изучения рентгеновских всплесков. Эти исследования активно ведутся на протяжении последних 40 лет. Открытие также стало возможным благодаря работе Юноны, показавшей, что периодические колебания магнитного поля создают плазменные волны, внутри которых активно заряженные ионы «врезаются» в атмосферу и выделяют энергию, представляющую собой рентгеновские лучи.

Интересные факты

Сегодня ученые рассматривают планеты не только как объекты изучения, но и как возможные источники жизни, выискивая сходства и различия по отношению к Земле, исследуя жизненные циклы веществ и возможность возникновения микроорганизмов. В этом плане газовый гигант остается крайне спорным объектом, ведь он не имеет твердой поверхности и достаточно жидкости для образования хоть какой-то формы жизни. Ниже приведены некоторые факты о Юпитере.

  • Он самый большой в Солнечной системе.
  • Он быстрее всего вращается вокруг своей оси.
  • Из-за высокой редкости атмосферы длина молнии достигает тысячи километров.
  • Сильнейшее магнитное поле образует «кольца» вокруг планеты».

При инфракрасной и ультрафиолетовой обработке изображения Юпитера хорошо видны «слой» газового гиганта, бури, белые овалы и БКП. Большинство этих явлений до сих пор активно изучаются исследователями и имеют до конца не изученную структуру и происхождение.

Оцените статью
kuzyeti.ru
Добавить комментарий

Adblock
detector