Общая характеристика

Юпитер самая большая планета Солнечной системы. Его объем в 1316 раз превосходит объем Земли, а масса - в 317,8 раз. Средняя плотность вещества Юпитера равна 1,33 г/см³, что в четыре раза меньше плотности Земли. Ускорение силы тяжести на поверхности Юпитера в 2,60 раза превосходит земное, а скорость улетучивания равна 60,4 км/сек. Разность экваториального и полярного радиусов Юпитера равна 4400 км.
Лучшее время для наблюдения планеты: январь - февраль (вечер), август - декабрь (ночь).

Осевое вращение

Достаточно двух-трех часов наблюдений, как будет обнаружено осевое вращение Юпитера: картина его поверхности быстро изменится. Он вращается вокруг оси очень быстро; экваториальная зона совершает полный оборот за 9 ч. 50 м., в то время как далекие от экватора области - 9 ч. 55 м. Ось вращения планеты почти перпендикулярна к плоскости орбиты. Каждая из полос и зон имеет свое название (южная полярная шапка, южная умеренная полоса, южная тропическая зона, южная тропическая полоса, экваториальная зона, северная тропическая полоса, северная тропическая зона, северная умеренная полоса, северная полярная шапка, красное пятно). Различие в периодах осевого вращения разных полос и зон свидетельствует о том, что мы наблюдаем внешние слои облаков, а не твердую поверхность планеты.

Радиотелескопы обнаружили у Юпитера не тепловое радиоизлучение весьма сложной породы. В частности, на длинах волн превосходящих 15 м., происходит сильные всплески, длящиеся 1-2 секунды. Они происходят периодически, с периодом, равным 9 ч. 55 м. 29,75 сек., и можно предполагать, что этот период осевого вращения твердого тела планеты.

Юпитер приближается к точке перигелия своей орбиты, и с каждым годом у него увеличиваются угловой диаметр и блеск.

Атмосфера

В отличие от планет земной группы, обладающих корой, мантией и ядром, на Юпитере газообразный водород, входящий в состав атмосферы, переходит в жидкую, а затем и в твердую (металическую) фазу. Появление таких необычных агрегатных состояний водорода (в последнем случае он становится проводником электричества), связано с резким увеличением давления по мере погружения в глубину. Так, на глубине, несколько большей 0,9 радиуса планеты, давление достигает 40 млн. атм. (4*10¹² Па). В спектре Юпитера видны полосы поглощения метана CH₄ и аммиака NH₃. В красной и инфракрасной областях спектра видны полосы поглощения молекулы водорода H₂. Вероятно, присутствуют также гелий и неон. Кроме того, заметны слабые следы поглощения углекислого газа, так что газообразного CO₂ в атмосфере Юпитера мало. Также атмосфера планеты содержит благородные газы аргон, криптон и ксенон. Достаточно вглянуть на Юпитер даже в небольшой телескоп, чтобы увидеть на нем темные полосы и светлые зоны. Это - внешняя граница облаков, взвешенных в протяженной атмосфере планеты. В верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются химические соединения (например, метана и аммиака), углеводороды (этан, ацетилен), а также различные соединения (в том числе содержащие фосфор и серу), окрашивающие детали атмосферы в красно-коричневые и желтые цвета.

Атмосфера Юпитера состоит из чередующихся светлых зон и темных поясов, параллельных экватору. Светлые зоны - области повышенного давления и пониженной температуры - состоят из аммиачного льда. В более теплых и разреженных темных полосах аммиак испаряется, и мы видим более глубокие слои атмосферы Юпитера. В атмосфере планеты, как и на Земле, есть "сухие" и "влажные" области, то есть районы с пониженным и повышенным влагосодержанием - своеобразные тропики и пустыни. К тому же такие безводные места нетипичны для Юпитера - их общая площадь не превышает 1% всей атмосферы планеты.

Юпитер более чем в 5 раз дальше Земли от Солнца, а потому солнечные лучи в 27 раз слабее согревают его поверхность, чем поверхность Земли, что приводит к крайне низкой температуре атмосферы и облачного слоя Юпитера (измерения температуры показали, что она близка к -110^о С). Была получена яркостная температура 145^о К, откуда следует, что Юпитер испускает вдвое больше тепла, чем получает от Солнца. Остальная часть энергии идет из недр планеты, причем ее источником может служить гравитационное сжатие на 0,1 см/год.

О сложной системе циркуляции в атмосфере Юпитера говорят и прямые фотографии. В атмосфере и недрах планеты господствуют конвективные движения. Именно они приводят к выравниванию температур дневного и ночного полушарий. На низких широтах мощные кориолисовы силы превращают вертикальные конвективные движения в горизонтальные, а движения в направлении север - юг - в заподновосточные, направленные вдоль параллелей. Это и приводит к характерной полосатой структуре Юпитера. В высоких широтах, где линейная скорость вращения не так велика, как на экваторе (а там она равна 12 км/сек), движения вдоль параллелей не возникают и поэтому в полярных районах планеты мы не наблюдаем полосатой структуры, столь характерной для тропических и умеренных широт. Зато почти вся область полярной шапки испещрена мелкими ячейками циркуляции.

Как и на Земле, на Юпитере наблюдаются полярные сияния - одно из проявлений взаимодействия частиц солнечного ветра с мощными магнитосферами планеты. Впрочем на Юпитере полярные сияния возникают не только под воздействием солнечного ветра, но также из-за перетекания газа со спутника Ио в атмосферу планеты.
Важного передаточного механизма в климатической системе Юпитера играют грозы, бушующие на глубине 80-100 км под внешней поверхностью облаков в экваториальных областях планеты. Юпитерские грозы практически всегда располагаются под небольшими атмосферными вихрями, которые, в свою очередь, словно гигантские шестеренки, приводят в движение всю климатическую систему Юпитера, в том числе знаменитое Большое Красное Пятно.
Скорость ветра в плотной атмосфере Юпитера увеличивается с глубиной, достигая значений, характерных для земных ураганов. Вероятно, сильные атмосферные движения простираются внутрь планеты до глубины в тысячи километров. Ветры ниже границы облаков Юпитера не только не ослабевают, как этого следовало ожидать, если бы они возникали из-за солнечного нагрева, но даже увеличивают свою скорость до ураганных значений - более 600 км/час. Возможно, причина кроется в том, что Юпитер излучает в 1,7 раз больше энергии, чем получает от Солнца.

Пятна

Самая знаменитая деталь на диске Юпитера - Большое Красное Пятно, замеченное еще Джованни Кассини в 1665 году. Это гигантский устойчивый атмосферный вихрь, находящийся в южной тропической зоне. Цвет этого образования, однако, скорее оранжево-розовый, нежели красный, поэтому оно не столь сильно контрастирует с окружающим фоном, как это можно было ожидать из его названия. Время жизни Большого Красного Пятна оценивается чуть ли не в целое тысячелетие.

На Юпитере наблюдаются также менее устойчивые образования, например, циклоны, находящиеся в умеренных поясах и имеющие вид белых овалов. В 1998 году слились в один два гигантских вихря диаметром около 9000 км каждый. Так неожиданно закончилось мирное сосуществование двух Белых Овалов, длившиеся почти 60 лет.

В светлой экваториальной зоне, вблизи границы с северным экваториальным поясом, часто можно заметить голубые пятна, от которых нередко отходят темные диагональные полосы, так называемые фестоны. Эти образования представляют собой разрывы в облаках, через которые капельки воды и кристаллики льда поднимаются наверх.

Магнитное поле

Особенно велико магнитное поле Юпитера. Оно во много раз превосходит магнитное поле Земли, причем полярность его обратна земной (как вы знаете, у Земли вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный). Магнитное поле планеты улавливает летящие от Солнца заряженные частицы (ионы, протоны, электроны и др.), которые образуют вокруг планеты пояса частиц высоких энергий, называемые радиационными поясами. Такие пояса из всех планет земной группы есть только у нашей планеты. Радиационный пояс Юпитера простирается на расстояние до 2,5 млн. км. Он в десятки тысяч раз интенсивнее земного. Электрически заряженные частицы, движущиеся в радиационном поясе Юпитера, излучают радиоволны в диапазоне дециметровых и декаметровых волн.

Вскоре наблюдения на более длинных (дециметровых) волнах показали, что помимо теплового радиоизлучения Юпитер испускает не тепловое излучение, имеющее электромагнитную природу. Радиояркостная температура такого излучения растет с длинной волны, достигая на волне 10 см 650^o К, на волне 20 см 2900^o К, на волне 70 см - 26000^o К и т.д. Источником этого радиоизлучения являются быстрые (релятивистские) электроны, разгоняемые, а затем тормозящиеся в сильном магнитном поле планеты. В пользу этого заключения свидетельствует тот факт, что размеры излучающие области в несколько раз превышают диаметр самого Юпитера.

Головная ударная волна, отделяющая межпланетное магнитное поле от магнитосферы планеты, расположена на расстоянии 8 млн. км от Юпитера. Температура заряженных частиц на фронте этой волны возрастает с 10 тыс. до 1 млн. градусов. Магнитное поле планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей: дипольного, которое простирается до 1,5 млн. км от Юпитера, и недипольного, занимающего остальную часть магнитосферы. Напряженность поля у поверхности планеты 10 - 15 эрстед, т.е. примерно в 20 раз больше, чем на Земле. Полярность дипольного поля противоположна земному (северный магнитный полюс находится в северном полушарии), магнитная ось наклонена к оси вращения на 11^o. Из-за быстрого вращения Юпитера и значительно меньшей интенсивности солнечного ветра на расстоянии Юпитера (он там в 30 раз слабее, чем в районе орбиты Земли) магнитное поле Юпитера почти симметрично относительно магнитной оси планеты (земное магнитное поле "смято" со стороны Солнца давлением солнечного ветра).

Кроме теплового и дециметрового излучений, Юпитер явлется источником радиовсплесков на декаметровых волнах (от 4 до 85 м). Продолжительность этих всплесков различна: от долей секунды до минут и даже часов. Впрочем, минуты и часы - это длительность не отдельных всплесков, а целых серий всплесков, своеобразных шумовых бурь или гроз.

Специалисты обнаружили, что Юпитер является настолько мощным источником электронов с высокой энергией, что они периодически бомбардируют Землю и вызывают неполадки в работе космических аппаратов и земных энергосистем. Наблюдения доказали, что мощный поток электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, исходит от магнитного поля Юпитера. Электроны, приходящие со стороны Юпитера, обладают даже большей энергией, чем "солнечные".

Кольца

В 1979 году по данным космических аппаратов "Вояджер" у Юпитера уже было обнаружено пылевое кольцо неправильной формы шириной от 300 до 5000 км. Вновь открытое образование значительно больше - порядка миллиона километров в диаметре - и "рыхлее" старого. Особенно удивительно то, что оно вращается в "неправильном" направлении, т.е. в сторону, противоположную вращению самой планеты-гиганта и ее крупных спутников. Состоит кольцо из очень мелких пылинок, вероятно, пришедших в систему извне. Роль ловушки для пылинок могла сыграть мощная магнитосфера Юпитера.