Jupiter est la cinquième planète du Soleil et la plus grande du système solaire. Avec Saturne, Uranus et Neptune, Jupiter est classée comme géante gazeuse.
La planète est connue des gens depuis l'Antiquité, ce qui se reflète dans la mythologie et les croyances religieuses de diverses cultures : mésopotamienne, babylonienne, grecque et autres. Le nom moderne de Jupiter vient du nom de l'ancien dieu suprême romain du tonnerre.
Un certain nombre de phénomènes atmosphériques sur Jupiter - tels que les orages, les éclairs, les aurores - ont des échelles de plusieurs ordres de grandeur plus grandes que celles de la Terre. Une formation notable dans l'atmosphère est la Grande Tache Rouge, une tempête géante connue depuis le 17ème siècle.
Jupiter a au moins 67 lunes, dont les plus grandes - Io, Europa, Ganymède et Callisto - ont été découvertes par Galileo Galilei en 1610.
Les recherches sur Jupiter sont effectuées à l'aide de télescopes au sol et en orbite ; Depuis les années 1970, 8 véhicules interplanétaires de la NASA ont été envoyés sur la planète : Pioneers, Voyagers, Galileo et autres.
Lors des grandes oppositions (dont l'une a eu lieu en septembre 2010), Jupiter est visible à l'œil nu comme l'un des objets les plus brillants du ciel nocturne après la Lune et Vénus. Le disque et les satellites de Jupiter sont des objets d'observation prisés des astronomes amateurs qui ont fait de nombreuses découvertes (par exemple, la comète Shoemaker-Levy, qui est entrée en collision avec Jupiter en 1994, ou la disparition de la ceinture équatoriale sud de Jupiter en 2010).
Gamme optique
Dans la région infrarouge du spectre se trouvent les raies des molécules H2 et He, ainsi que les raies de nombreux autres éléments. Le nombre des deux premiers porte des informations sur l'origine de la planète et la composition quantitative et qualitative du reste - sur son évolution interne.
Cependant, les molécules d'hydrogène et d'hélium n'ont pas de moment dipolaire, ce qui signifie que les raies d'absorption de ces éléments sont invisibles jusqu'au moment où l'absorption due à l'ionisation par impact commence à dominer. C'est d'une part, d'autre part - ces lignes sont formées dans le très couches supérieures l'atmosphère et ne portent pas d'informations sur les couches plus profondes. Par conséquent, les données les plus fiables sur l'abondance d'hélium et d'hydrogène sur Jupiter ont été obtenues à partir du véhicule de descente Galileo.
Quant au reste des éléments, des difficultés surgissent également dans leur analyse et leur interprétation. Jusqu'à présent, il est impossible de dire avec une certitude absolue quels processus se déroulent dans l'atmosphère de Jupiter et dans quelle mesure ils affectent la composition chimique - à la fois dans les régions internes et dans les couches externes. Cela crée certaines difficultés pour une interprétation plus fine du spectre. Cependant, on pense que tous les processus qui peuvent d'une manière ou d'une autre affecter l'abondance des éléments sont locaux et très limités, de sorte qu'ils ne sont pas capables de modifier globalement la répartition de la matière.
De plus, Jupiter émet (principalement dans la région infrarouge du spectre) 60% plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. En raison des processus conduisant à la production de cette énergie, Jupiter rétrécit d'environ 2 cm par an.
Gamme gamma
Le rayonnement gamma de Jupiter est associé aux aurores, ainsi qu'à l'émission du disque. Enregistré pour la première fois en 1979 par le Laboratoire spatial Einstein.
Sur Terre, les régions des aurores dans les rayons X et la lumière ultraviolette coïncident pratiquement, cependant, sur Jupiter, ce n'est pas le cas. La région des aurores X est située beaucoup plus près du pôle que les ultraviolets. Les premières observations ont révélé une pulsation de rayonnement avec une période de 40 minutes, cependant, dans les observations ultérieures, cette dépendance est bien pire.
On s'attendait à ce que le spectre de rayons X des aurores aurorales sur Jupiter soit similaire au spectre de rayons X des comètes, cependant, comme les observations sur Chandra l'ont montré, ce n'est pas le cas. Le spectre est constitué de raies d'émission avec des pics pour les raies d'oxygène proches de 650 eV, pour les raies OVIII à 653 eV et 774 eV, ainsi que pour OVII à 561 eV et 666 eV. Il existe également des raies d'émission à des énergies inférieures dans la région spectrale de 250 à 350 eV, elles appartiennent peut-être au soufre ou au carbone.
Les rayons gamma non auroraux ont été détectés pour la première fois par des observations ROSAT en 1997. Le spectre est similaire au spectre des aurores, mais dans la région de 0,7-0,8 keV. Les caractéristiques du spectre sont bien décrites par le modèle du plasma coronal avec une température de 0,4-0,5 keV à métallicité solaire, avec l'ajout des raies d'émission de Mg10 + et Si12 +. L'existence de cette dernière est peut-être liée à l'activité solaire en octobre-novembre 2003.
Les observations de l'observatoire spatial XMM-Newton ont montré que l'émission de rayons gamma du disque est la réflexion des rayons X solaires. Contrairement aux aurores, aucune périodicité des changements de l'intensité du rayonnement sur des échelles de 10 à 100 min n'a été trouvée.
Radiosurveillance
Jupiter est la source radio la plus puissante (après le Soleil) Système solaire dans les gammes de longueurs d'onde décimètre - mètre. L'émission radio est sporadique et atteint 10-6 au pic de la rafale.
Les rafales se produisent dans la gamme de fréquences de 5 à 43 MHz (le plus souvent environ 18 MHz), en moyenne, leur largeur est d'environ 1 MHz. La durée de rafale est courte : de 0,1 à 1 s (parfois jusqu'à 15 s). Le rayonnement est fortement polarisé, surtout dans un cercle, le degré de polarisation atteint 100%. Une modulation du rayonnement du satellite voisin de Jupiter Io, en orbite à l'intérieur de la magnétosphère, est observée : la probabilité d'apparition d'un sursaut est plus grande lorsque Io est proche de l'allongement par rapport à Jupiter. La nature monochromatique du rayonnement indique la fréquence choisie, très probablement la gyrofréquence. La température de brillance élevée (parfois jusqu'à 1015 K) nécessite l'attraction d'effets collectifs (comme les masers).
L'émission radio de Jupiter dans les gammes millimètre-court-centimètre est de nature purement thermique, bien que la température de luminosité soit légèrement supérieure à la température d'équilibre, ce qui suggère un flux de chaleur provenant de l'intérieur. A partir d'ondes de ~ 9 cm, la Tb (température de brillance) augmente - une composante non thermique apparaît, associée au rayonnement synchrotron de particules relativistes d'une énergie moyenne de ~ 30 MeV dans le champ magnétique de Jupiter ; à une longueur d'onde de 70 cm, Tb atteint une valeur de ~ 5 × 104 K. La source de rayonnement est située des deux côtés de la planète sous la forme de deux lames allongées, ce qui indique l'origine magnétosphérique du rayonnement.
Jupiter parmi les planètes du système solaire
La masse de Jupiter est 2,47 fois celle du reste des planètes du système solaire.
Jupiter est la plus grosse planète du système solaire, une géante gazeuse. Son rayon équatorial est de 71,4 mille km, soit 11,2 fois le rayon de la Terre.
Jupiter est la seule planète dont le centre de masse avec le Soleil est à l'extérieur du Soleil et se trouve à environ 7 % du rayon solaire de celui-ci.
La masse de Jupiter est 2,47 fois la masse totale de toutes les autres planètes du système solaire prises ensemble, 317,8 fois la masse de la Terre et environ 1000 fois moins que la masse du Soleil. La densité (1326 kg/m2) est approximativement égale à la densité du Soleil et 4,16 fois inférieure à la densité de la Terre (5515 kg/m2). Dans le même temps, la force de gravité à sa surface, pour laquelle on prend généralement la couche supérieure des nuages, est plus de 2,4 fois supérieure à celle de la terre : un corps qui a une masse, par exemple, 100 kg, peser autant qu'un corps pesant 240 kg à la surface de la Terre. Cela correspond à une accélération gravitationnelle de 24,79 m/s2 pour Jupiter contre 9,80 m/s2 pour la Terre.
Jupiter comme "étoile ratée"
Tailles comparatives de Jupiter et de la Terre.
Les modèles théoriques montrent que si la masse de Jupiter était bien supérieure à sa masse réelle, cela conduirait à la contraction de la planète. De petits changements de masse n'entraîneraient pas de changements significatifs de rayon. Cependant, si la masse de Jupiter dépassait de quatre fois sa masse réelle, la densité de la planète augmenterait à un point tel que sous l'influence de l'augmentation de la gravité, la taille de la planète serait considérablement réduite. Ainsi, apparemment, Jupiter a le diamètre maximum qu'une planète avec une structure et une histoire similaires pourrait avoir. Avec une nouvelle augmentation de masse, la contraction se poursuivrait jusqu'à ce que, lors de la formation d'une étoile, Jupiter ne devienne pas une naine brune d'une masse environ 50 fois supérieure à sa masse actuelle. Cela donne aux astronomes une raison de considérer Jupiter comme une « étoile ratée », bien qu'il ne soit pas clair si les processus de formation de planètes telles que Jupiter sont similaires à ceux qui conduisent à la formation de systèmes stellaires binaires. Bien que Jupiter devrait être 75 fois plus massive pour devenir une étoile, la plus petite naine rouge connue n'a que 30 % de plus de diamètre.
Orbite et rotation
Lorsqu'il est observé depuis la Terre pendant l'opposition, Jupiter peut atteindre une magnitude apparente de -2,94 m, ce qui en fait le troisième objet le plus brillant du ciel nocturne après la Lune et Vénus. À la distance la plus éloignée, la magnitude apparente tombe à 1,61 m. La distance entre Jupiter et la Terre varie de 588 à 967 millions de km.
Les oppositions de Jupiter se produisent tous les 13 mois. En 2010, l'affrontement de la planète géante est tombé le 21 septembre. Les grandes oppositions de Jupiter se produisent une fois tous les 12 ans lorsque la planète est proche du périhélie de son orbite. Pendant cette période, sa taille angulaire pour un observateur depuis la Terre atteint 50 secondes d'arc et sa luminosité est supérieure à -2,9 m.
La distance moyenne entre Jupiter et le Soleil est de 778,57 millions de km (5,2 UA) et la période orbitale est de 11,86 ans. Comme l'excentricité de l'orbite de Jupiter est de 0,0488, la différence entre la distance au Soleil au périhélie et à l'aphélie est de 76 millions de km.
La principale contribution aux perturbations du mouvement de Jupiter est apportée par Saturne. Le premier type de perturbation est séculaire, agissant sur une échelle de ~ 70 mille ans, modifiant l'excentricité de l'orbite de Jupiter de 0,2 à 0,06 et l'inclinaison de l'orbite de ~ 1 ° à 2 °. La perturbation du second type est résonante avec un rapport proche de 2 : 5 (avec une précision de 5 décimales - 2 : 4,96666).
Le plan équatorial de la planète est proche du plan de son orbite (l'inclinaison de l'axe de rotation est de 3,13° contre 23,45° pour la Terre), il n'y a donc pas de changement de saison sur Jupiter.
Jupiter tourne sur son axe plus rapidement que toute autre planète du système solaire. La période de rotation à l'équateur est de 9 heures 50 minutes. 30 sec., Et aux latitudes moyennes - 9 h 55 min. 40 secondes En raison de la rotation rapide, le rayon équatorial de Jupiter (71492 km) est supérieur à celui polaire (66854 km) de 6,49% ; ainsi, la contraction de la planète est (1 : 51,4).
Hypothèses sur l'existence de la vie dans l'atmosphère de Jupiter
A l'heure actuelle, l'existence de la vie sur Jupiter semble improbable : faible concentration d'eau dans l'atmosphère, absence de surface solide, etc. Pourtant, dans les années 1970, l'astronome américain Carl Sagan évoquait la possibilité de l'existence de vie à base d'ammoniac dans la haute atmosphère de Jupiter. Il convient de noter que même à faible profondeur dans l'atmosphère jovienne, la température et la densité sont assez élevées, et la possibilité d'au moins une évolution chimique ne peut être exclue, car la vitesse et la probabilité des réactions chimiques le favorisent. Cependant, l'existence d'une vie eau-hydrocarbures sur Jupiter est également possible : dans la couche atmosphérique contenant des nuages de vapeur d'eau, la température et la pression sont également très favorables. Carl Sagan, avec E.E. Salpeter, ayant effectué des calculs dans le cadre des lois de la chimie et de la physique, a décrit trois formes de vie imaginaires qui pourraient exister dans l'atmosphère de Jupiter :
Composition chimique
La composition chimique des couches internes de Jupiter est impossible à déterminer méthodes modernes Cependant, l'abondance des éléments dans les couches externes de l'atmosphère est connue avec une précision relativement élevée, puisque les couches externes ont été directement étudiées par l'atterrisseur Galileo, qui a été lancé dans l'atmosphère le 7 décembre 1995. Les deux principaux composants de l'atmosphère de Jupiter sont l'hydrogène moléculaire et l'hélium. L'atmosphère contient également de nombreux composés simples, tels que l'eau, le méthane (CH4), le sulfure d'hydrogène (H2S), l'ammoniac (NH3) et la phosphine (PH3). Leur abondance dans la troposphère profonde (en dessous de 10 bars) implique que l'atmosphère de Jupiter est riche en carbone, azote, soufre et peut-être en oxygène d'un facteur 2 à 4 par rapport au Soleil.
Autre composants chimiques, l'arsine (AsH3) et le germane (GeH4), sont présents, mais en quantités insignifiantes.
La concentration de gaz inertes, argon, krypton et xénon, dépasse leur quantité sur le Soleil (voir tableau), et la concentration de néon est nettement inférieure. De petites quantités d'hydrocarbures simples - éthane, acétylène et diacétylène - sont présentes, qui sont formées par le rayonnement ultraviolet solaire et des particules chargées provenant de la magnétosphère de Jupiter. On pense que le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et l'eau dans la haute atmosphère sont dus à des collisions avec l'atmosphère de Jupiter à partir de comètes telles que la comète Shoemaker-Levy 9. L'eau ne peut pas provenir de la troposphère car la tropopause agit comme un piège à froid, empêche efficacement le montée des eaux jusqu'au niveau de la stratosphère.
Les variations de couleur rougeâtre de Jupiter peuvent être attribuées à la présence de composés de phosphore, de soufre et de carbone dans l'atmosphère. Étant donné que la couleur peut varier considérablement, on suppose que la composition chimique de l'atmosphère est également différente d'un endroit à l'autre. Par exemple, il existe des zones « sèches » et « humides » avec une teneur en vapeur d'eau différente.
Structure
Modèle de la structure interne de Jupiter: sous les nuages - une couche d'un mélange d'hydrogène et d'hélium d'environ 21 000 km d'épaisseur avec une transition en douceur de la phase gazeuse à la phase liquide, puis - une couche d'hydrogène liquide et métallique de 30 à 50 000 km Profond. À l'intérieur, il peut y avoir un noyau solide d'un diamètre d'environ 20 000 km.
À l'heure actuelle, le modèle suivant de la structure interne de Jupiter a reçu la plus grande reconnaissance :
1.Atmosphère. Il est divisé en trois couches :
une. couche externe d'hydrogène;
b. couche intermédiaire constituée d'hydrogène (90 %) et d'hélium (10 %) ;
c. la couche inférieure, constituée d'hydrogène, d'hélium et d'impuretés d'ammoniac, d'hydrogénosulfate d'ammonium et d'eau, formant trois couches de nuages :
une. ci-dessus - nuages d'ammoniac congelé (NH3). Sa température est d'environ -145°C, la pression est d'environ 1 atm ;
b. ci-dessous - nuages de cristaux d'hydrosulfure d'ammonium (NH4HS);
c. tout en bas - de la glace d'eau et, éventuellement, de l'eau liquide, probablement, je veux dire - sous la forme des plus petites gouttes. La pression dans cette couche est d'environ 1 atm, la température est d'environ -130°C (143 K). En dessous de ce niveau, la planète est opaque.
2. Une couche d'hydrogène métallique. La température de cette couche varie de 6300 à 21000 K, et la pression de 200 à 4000 GPa.
3. Noyau de pierre.
La construction de ce modèle repose sur la synthèse de données d'observation, l'application des lois de la thermodynamique et l'extrapolation de données de laboratoire sur la substance sous haute pression et à hautes températures. Les principales hypothèses qui la sous-tendent :
Si l'on ajoute à ces dispositions les lois de conservation de la masse et de l'énergie, on obtient un système d'équations de base.
Dans le cadre de ce modèle simple à trois couches, il n'y a pas de frontière claire entre les couches principales ; cependant, les régions de transition de phase sont également petites. Par conséquent, on peut supposer que presque tous les processus sont localisés, ce qui permet de considérer chaque couche séparément.
Atmosphère
La température dans l'atmosphère n'augmente pas de façon monotone. On y distingue, comme sur Terre, l'exosphère, la thermosphère, la stratosphère, la tropopause, la troposphère. Dans les couches supérieures, la température est élevée ; à mesure que vous vous enfoncez, la pression augmente et la température chute jusqu'à la tropopause ; à partir de la tropopause, la température et la pression augmentent à mesure que nous nous approchons. Contrairement à la Terre, Jupiter n'a pas de mésosphère et sa mésopause correspondante.
Pas mal de processus intéressants se déroulent dans la thermosphère de Jupiter : c'est ici que la planète perd une partie importante de sa chaleur par rayonnement, c'est ici que se forment les aurores, et c'est ici que se forme l'ionosphère. Le niveau de pression de 1 nbar est pris comme limite supérieure. La température observée de la thermosphère est de 800-1000 K, et pour le moment ce matériel factuel n'a pas encore reçu d'explication dans le cadre de modèles modernes, puisque la température en eux ne doit pas être supérieure à environ 400 K. Le refroidissement de Jupiter est également un processus non trivial : l'ion hydrogène triatomique (H3 +), à l'exception de Jupiter que l'on trouve uniquement sur Terre, provoque une forte émission dans la partie infrarouge moyenne du spectre à des longueurs d'onde comprises entre 3 et 5 microns ...
D'après les mesures directes du véhicule de descente, le niveau supérieur des nuages opaques était caractérisé par une pression de 1 atmosphère et une température de -107°C ; à une profondeur de 146 km - 22 atmosphères, +153°C. Galilée a également découvert des "points chauds" le long de l'équateur. Apparemment, la couche nuageuse externe est mince à ces endroits et des régions internes plus chaudes peuvent être vues.
Sous les nuages, il y a une couche de 7 à 25 000 km de profondeur, dans laquelle l'hydrogène change progressivement d'état de gaz à liquide avec une pression et une température croissantes (jusqu'à 6000 ° C). Il n'existe apparemment pas de frontière claire séparant l'hydrogène gazeux du liquide. Cela pourrait ressembler à l'ébullition continue de l'océan d'hydrogène mondial.
Couche d'hydrogène métallique
L'hydrogène métallique se produit à des pressions élevées (environ un million d'atmosphères) et à des températures élevées, lorsque l'énergie cinétique des électrons dépasse le potentiel d'ionisation de l'hydrogène. En conséquence, les protons et les électrons y existent séparément, de sorte que l'hydrogène métallique est un bon conducteur d'électricité. L'épaisseur estimée de la couche d'hydrogène métallique est de 42 à 46 000 km.
De puissants courants électriques naissant dans cette couche génèrent un champ magnétique géant de Jupiter. En 2008, Raymond Ginlose de l'Université de Californie à Berkeley et Lars Styxrud de l'University College London ont créé un modèle de la structure de Jupiter et de Saturne, selon lequel de l'hélium métallique se trouve également dans leurs profondeurs, formant une sorte d'alliage avec l'hydrogène métallique.
Coeur
Les moments d'inertie mesurés d'une planète peuvent être utilisés pour estimer la taille et la masse de son noyau. À l'heure actuelle, on pense que la masse du noyau est de 10 masses terrestres et que sa taille est de 1,5 de son diamètre.
Jupiter émet beaucoup plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Les chercheurs suggèrent que Jupiter possède une importante réserve d'énergie thermique, formée lors de la compression de la matière lors de la formation de la planète. Des modèles antérieurs de la structure interne de Jupiter, essayant d'expliquer l'excès d'énergie libérée par la planète, admettaient la possibilité d'une désintégration radioactive à l'intérieur ou la libération d'énergie lorsque la planète est comprimée sous l'influence des forces gravitationnelles.
Processus intercalaires
Il est impossible de localiser tous les processus au sein de couches indépendantes : il faut expliquer le manque d'éléments chimiques dans l'atmosphère, l'excès de rayonnement, etc.
La différence de teneur en hélium dans les couches externe et interne s'explique par le fait que l'hélium se condense dans l'atmosphère et pénètre dans des régions plus profondes sous forme de gouttes. Ce phénomène ressemble à la pluie terrestre, mais pas de l'eau, mais de l'hélium. Il a été récemment montré que le néon peut se dissoudre dans ces gouttelettes. Cela explique aussi le manque de néon.
Mouvement d'atmosphère
Animation de la rotation de Jupiter, créée à partir de photographies de Voyager 1, 1979
La vitesse du vent sur Jupiter peut dépasser 600 km/h. Contrairement à la Terre, où la circulation de l'atmosphère se produit en raison de la différence de chauffage solaire dans les régions équatoriale et polaire, sur Jupiter l'effet du rayonnement solaire sur la circulation de la température est insignifiant ; les principales forces motrices sont les flux de chaleur provenant du centre de la planète et l'énergie libérée lors du mouvement rapide de Jupiter autour de son axe.
Selon des observations au sol, les astronomes ont divisé les ceintures et les zones de l'atmosphère de Jupiter en équatorial, tropical, tempéré et polaire. Les masses de gaz chauffées s'élevant des profondeurs de l'atmosphère dans les zones sous l'influence d'importantes forces de Coriolis sur Jupiter s'étendent le long des méridiens de la planète, les bords opposés des zones se déplaçant l'un vers l'autre. De fortes turbulences sont présentes aux limites des zones et des ceintures (zones de courants descendants). Au nord de l'équateur, les flux dans les zones dirigées vers le nord sont déviés par les forces de Coriolis vers l'est et ceux dirigés vers le sud - vers l'ouest. Dans l'hémisphère sud, respectivement, le contraire est vrai. Les alizés ont une structure similaire sur Terre.
Rayures
Rayures de Jupiter dans différentes années
Un trait caractéristique de l'apparence de Jupiter est ses rayures. Il existe un certain nombre de versions expliquant leur origine. Ainsi, selon l'une des versions, les rayures sont apparues à la suite du phénomène de convection dans l'atmosphère de la planète géante - dû au chauffage et, par conséquent, à l'élévation de certaines couches, au refroidissement et à l'abaissement d'autres. Au printemps 2010, des scientifiques ont avancé une hypothèse selon laquelle les rayures sur Jupiter seraient apparues à la suite de l'impact de ses satellites. On suppose que sous l'influence de l'attraction des satellites sur Jupiter, une sorte de "piliers" de matière se sont formés qui, en tournant, ont formé des rayures.
Les courants convectifs qui transportent la chaleur interne vers la surface se manifestent à l'extérieur sous la forme de zones claires et de zones sombres. Dans la zone des zones claires, une augmentation de la pression est notée, correspondant à des courants ascendants. Les nuages formant les zones sont situés à un niveau plus élevé (d'environ 20 km), et leur couleur claire s'explique apparemment par une concentration accrue de cristaux d'ammoniac blanc brillant. On pense que les nuages de la ceinture sombre ci-dessous sont composés de cristaux brun rougeâtre d'hydrosulfure d'ammonium et ont une température plus élevée. Ces structures représentent les zones des courants descendants. Les zones et les ceintures ont des vitesses différentes dans le sens de rotation de Jupiter. La période orbitale fluctue de plusieurs minutes en fonction de la latitude. Cela conduit à l'existence de courants zonaux stables ou de vents soufflant constamment parallèlement à l'équateur dans une direction. Les vitesses dans ce système global vont de 50 à 150 m/s et plus. De fortes turbulences sont observées aux limites des ceintures et des zones, ce qui conduit à la formation de nombreuses structures tourbillonnaires. La plus célèbre de ces formations est la Grande Tache Rouge, qui a été observée à la surface de Jupiter au cours des 300 dernières années.
Une fois apparu, le vortex soulève des masses de gaz chauffées avec des vapeurs de petits composants à la surface des nuages. Les cristaux résultants de neige ammoniacale, de solutions et de composés d'ammoniac sous forme de neige et de gouttes, de neige d'eau ordinaire et de glace s'enfoncent progressivement dans l'atmosphère jusqu'à ce qu'ils atteignent des niveaux auxquels la température est suffisamment élevée et s'évaporent. Après cela, la substance à l'état gazeux retourne à nouveau dans la couche trouble.
À l'été 2007, le télescope Hubble a enregistré des changements brusques dans l'atmosphère de Jupiter. Des zones séparées dans l'atmosphère au nord et au sud de l'équateur sont devenues des ceintures, et les ceintures sont devenues des zones. Dans le même temps, non seulement les formes des formations atmosphériques ont changé, mais aussi leur couleur.
Le 9 mai 2010, l'astronome amateur Anthony Wesley (voir également ci-dessous) a découvert que l'une des formations les plus visibles et les plus stables dans le temps, la ceinture équatoriale sud, avait soudainement disparu de la surface de la planète. C'est à la latitude de la ceinture équatoriale sud que se situe la Grande Tache Rouge "lavée" par elle. La raison de la disparition soudaine de la ceinture équatoriale sud de Jupiter serait l'apparition d'une couche de nuages plus clairs au-dessus, sous laquelle se cache une bande de nuages sombres. Selon les recherches menées par le télescope Hubble, il a été conclu que la ceinture n'avait pas complètement disparu, mais s'était simplement cachée sous une couche de nuages constitués d'ammoniac.
Grand point rouge
La Grande Tache Rouge est une formation ovale de dimensions variables située dans la zone tropicale méridionale. Il a été découvert par Robert Hooke en 1664. À l'heure actuelle, il a des dimensions de 15 à 30 000 km (le diamètre de la Terre est d'environ 12 700 km) et il y a 100 ans, les observateurs ont noté deux fois plus grand. Parfois, il n'est pas très clairement visible. La Grande Tache Rouge est un ouragan géant unique à longue durée de vie, dans lequel la matière tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et fait une révolution complète en 6 jours terrestres.
Grâce aux études menées fin 2000 par la sonde Cassini, il a été constaté que la Grande Tache Rouge est associée à des courants descendants (circulation verticale des masses atmosphériques) ; les nuages sont plus hauts et la température est plus basse que dans d'autres régions. La couleur des nuages dépend de la hauteur : les structures bleues sont les plus hautes, les brunes se trouvent en dessous, puis les blanches. Les structures rouges sont les plus basses. La vitesse de rotation de la Grande Tache Rouge est de 360 km/h. Sa température moyenne est de -163°C, et il existe une différence de température d'environ 3-4 degrés entre les parties marginales et centrales du spot. On pense que cette différence est responsable du fait que les gaz atmosphériques au centre du spot tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis qu'à la périphérie ils tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Il a également été suggéré que la température, la pression, le mouvement et la couleur de la tache rouge sont interconnectés, bien que les scientifiques aient encore du mal à dire comment exactement cela est réalisé.
De temps en temps, des collisions de grands systèmes cycloniques sont observées sur Jupiter. L'un d'eux s'est produit en 1975, à la suite de quoi la couleur rouge de la tache s'est estompée pendant plusieurs années. Fin février 2002, un autre vortex géant - l'Ovale Blanc - a commencé à être ralenti par la Grande Tache Rouge, et la collision a duré un mois. Cependant, cela n'a pas causé de dommages sérieux aux deux tourbillons, car cela s'est produit de manière tangentielle.
Le rouge de la Grande Tache Rouge est un mystère. Une des causes possibles pourrait être des composés chimiques contenant du phosphore. En fait, les couleurs et les mécanismes qui créent l'apparence de l'ensemble de l'atmosphère jupitérienne sont encore mal compris et ne peuvent être expliqués que par des mesures directes de ses paramètres.
En 1938, la formation et le développement de trois grands ovales blancs près de 30 ° de latitude S ont été enregistrés. Ce processus s'est accompagné de la formation simultanée de plusieurs autres petits ovales blancs - des tourbillons. Cela confirme que la Grande Tache Rouge est le plus puissant des tourbillons de Jupiter. Les documents historiques ne révèlent pas les goûts pendant longtemps systèmes existants dans les latitudes septentrionales moyennes de la planète. De grands ovales sombres ont été observés près de 15 ° de latitude nord, mais, apparemment, les conditions nécessaires à l'apparition de tourbillons et à leur transformation ultérieure en systèmes stables comme la tache rouge n'existent que dans l'hémisphère sud.
petite tache rouge
La Grande Tache Rouge et la « Tache Rouge Mineure » en mai 2008 sur une photographie prise par le télescope Hubble
Quant aux trois vortex-ovales blancs mentionnés ci-dessus, deux d'entre eux ont fusionné en 1998, et en 2000, un nouveau vortex qui a émergé a fusionné avec le troisième ovale restant. Fin 2005, le vortex (Oval BA, anglais Oval BC) a commencé à changer de couleur, acquérant finalement une couleur rouge, pour laquelle il a reçu un nouveau nom - Small red spot. En juillet 2006, le Small Red Spot est entré en contact avec son « frère » aîné, le Big Red Spot. Cependant, cela n'a pas eu d'effet significatif sur les deux tourbillons - la collision s'est produite de manière tangentielle. La collision avait été prédite au premier semestre 2006.
Éclair
Au centre du vortex, la pression est plus élevée que dans les environs, et les ouragans eux-mêmes sont entourés de perturbations à basse pression. Selon les images prises par les sondes spatiales Voyager 1 et Voyager 2, il a été constaté qu'au centre de tels tourbillons se trouvent des éclairs colossaux de milliers de kilomètres de long. La puissance de la foudre est supérieure de trois ordres de grandeur à celle de la terre.
Champ magnétique et magnétosphère
Diagramme du champ magnétique de Jupiter
Le premier signe de tout champ magnétique est l'émission radio, ainsi que les rayons X. En construisant des modèles des processus en cours, on peut juger de la structure du champ magnétique. Il a donc été constaté que le champ magnétique de Jupiter a non seulement une composante dipolaire, mais également un quadripôle, un octupôle et d'autres harmoniques d'ordre supérieur. On suppose que le champ magnétique est créé par une dynamo similaire à la terre. Mais contrairement à la Terre, une couche d'hélium métallique sert de conducteur de courants sur Jupiter.
L'axe du champ magnétique est incliné par rapport à l'axe de rotation de 10,2 ± 0,6 °, presque comme sur Terre, cependant, le pôle magnétique nord est situé à côté du sud géographique et le pôle magnétique sud - avec le nord géographique. L'intensité du champ au niveau de la surface visible des nuages est de 14 Oe au pôle Nord et de 10,7 Oe au pôle Sud. Sa polarité est l'opposée de la polarité du champ magnétique terrestre.
La forme du champ magnétique près de Jupiter est fortement aplatie et ressemble à un disque (contrairement à celui en forme de goutte près de la Terre). La force centrifuge agissant sur le plasma co-rotatif d'un côté et la pression thermique du plasma chaud de l'autre étirent les lignes de force, formant à une distance de 20 RJ une structure ressemblant à une fine galette, également appelée magnétodisque. Il a une structure de courant mince près de l'équateur magnétique.
Autour de Jupiter, comme autour de la plupart des planètes du système solaire, il y a une magnétosphère - une région dans laquelle le comportement des particules chargées, le plasma, est déterminé par le champ magnétique. Pour Jupiter, les sources de telles particules sont le vent solaire et Io. Les cendres volcaniques émises par les volcans d'Io s'ionisent sous l'influence du rayonnement ultraviolet solaire. C'est ainsi que se forment les ions soufre et oxygène : S+, O+, S2+ et O2+. Ces particules quittent l'atmosphère du satellite, mais restent en orbite autour de celui-ci, formant un tore. Ce tore a été découvert par Voyager 1 ; il se situe dans le plan de l'équateur de Jupiter et a un rayon de 1 RJ dans la Coupe transversale et le rayon du centre (dans ce cas du centre de Jupiter) à la surface génératrice de 5,9 RJ. C'est lui qui modifie fondamentalement la dynamique de la magnétosphère de Jupiter.
La magnétosphère de Jupiter. Les ions du vent solaire captés par le champ magnétique sont représentés sur le schéma en rouge, la ceinture de gaz volcanique neutre Io - en vert et la ceinture de gaz neutre d'Europe - en bleu. Les ENA sont des atomes neutres. D'après les données de la sonde Cassini obtenues début 2001.
Le vent solaire venant en sens inverse est équilibré par la pression du champ magnétique à des distances de 50 à 100 rayons planétaires, sans l'influence de Io, cette distance ne dépasserait pas 42 RJ. Du côté de la nuit, il s'étend au-delà de l'orbite de Saturne, atteignant une longueur de 650 millions de km ou plus. Les électrons accélérés dans la magnétosphère de Jupiter atteignent la Terre. Si la magnétosphère de Jupiter pouvait être vue depuis la surface de la Terre, alors ses dimensions angulaires dépasseraient les dimensions de la Lune.
Ceintures de rayonnement
Jupiter possède de puissantes ceintures de radiations. À l'approche de Jupiter, Galilée a reçu une dose de rayonnement 25 fois supérieure à la dose mortelle pour l'homme. Le rayonnement de la ceinture de rayonnement de Jupiter dans la gamme radio a été découvert pour la première fois en 1955. L'émission radio est de nature synchrotron. Les électrons dans les ceintures de rayonnement ont des énergies énormes d'environ 20 MeV, et la sonde Cassini a découvert que la densité électronique dans les ceintures de rayonnement de Jupiter est plus faible que prévu. Le flux d'électrons dans les ceintures de radiation de Jupiter peut constituer un grave danger pour les engins spatiaux en raison du risque élevé de dommages causés par les radiations aux équipements. En général, l'émission radio de Jupiter n'est pas strictement uniforme et constante - à la fois en temps et en fréquence. La fréquence moyenne d'un tel rayonnement, selon les données de recherche, est d'environ 20 MHz et toute la gamme de fréquences est de 5-10 à 39,5 MHz.
Jupiter est entouré d'une ionosphère longue de 3000 km.
Aurore sur Jupiter
La structure des aurores sur Jupiter : l'anneau principal, le rayonnement polaire et les taches résultant des interactions avec les satellites naturels de Jupiter sont montrés.
Jupiter présente des aurores brillantes et stables autour des deux pôles. Contrairement à celles sur Terre, qui apparaissent pendant les périodes d'activité solaire accrue, les aurores de Jupiter sont constantes, bien que leur intensité varie de jour en jour. Ils sont constitués de trois composantes principales : la région principale et la plus brillante est relativement petite (moins de 1000 km de large), située à environ 16° des pôles magnétiques ; points chauds - traces de lignes de champ magnétique reliant les ionosphères des satellites à l'ionosphère de Jupiter, et zones d'émissions à court terme situées à l'intérieur de l'anneau principal. Des émissions aurorales ont été détectées dans presque toutes les parties du spectre électromagnétique, des ondes radio aux rayons X (jusqu'à 3 keV), mais elles sont les plus lumineuses dans l'infrarouge moyen (3-4 m et 7-14 m) et en profondeur ultraviolet (ondes de longueur d'onde 80-180 nm).
La position des principaux anneaux auroraux est stable, de même que leur forme. Cependant, leur rayonnement est fortement modulé par la pression du vent solaire - plus le vent est fort, plus les aurores sont faibles. La stabilité de l'aurore est soutenue par un afflux important d'électrons, accéléré par la différence de potentiel entre l'ionosphère et le magnétodisque. Ces électrons génèrent un courant qui maintient l'entraînement de l'aimant synchronisé. L'énergie de ces électrons est de 10 - 100 keV ; pénétrant profondément dans l'atmosphère, ils ionisent et excitent l'hydrogène moléculaire, provoquant un rayonnement ultraviolet. De plus, ils chauffent l'ionosphère, ce qui explique le fort rayonnement infrarouge des aurores et en partie l'échauffement de la thermosphère.
Les points chauds sont associés à trois lunes galiléennes : Io, Europe et Ganymède. Ils proviennent du fait que le plasma en rotation ralentit à proximité des satellites. Les taches les plus brillantes sont d'Io, comme cette lune est le principal fournisseur de plasma, les taches d'Europe et de Ganymède sont beaucoup plus faibles. On pense que les points lumineux à l'intérieur des anneaux principaux qui apparaissent de temps en temps sont liés à l'interaction de la magnétosphère et du vent solaire.
Gros spot radiographique
Photo combinée de Jupiter prise par le télescope à rayons X Hubble et Chandra - février 2007
Le télescope orbital Chandra en décembre 2000 aux pôles de Jupiter (principalement au pôle Nord) a découvert une source de rayonnement X pulsé, appelé le Large X-ray Spot. Les raisons de ce rayonnement sont encore un mystère.
Modèles de formation et d'évolution
Les observations d'exoplanètes apportent une contribution significative à notre compréhension de la formation et de l'évolution des étoiles. Ainsi, avec leur aide, des caractéristiques communes à toutes les planètes comme Jupiter ont été établies :
Ils se forment avant même la diffusion du disque protoplanétaire.
L'accrétion joue un rôle important dans la formation.
Enrichissement en éléments chimiques lourds dû aux planétésimaux.
Il existe deux hypothèses principales expliquant les processus de l'origine et de la formation de Jupiter.
Selon la première hypothèse, dite hypothèse de "contraction", la relative similitude de la composition chimique de Jupiter et du Soleil (une forte proportion d'hydrogène et d'hélium) s'explique par le fait que lors de la formation des planètes aux premiers stades de le développement du système solaire, des "condensations" massives se sont formées dans le disque gaz-poussière, ce qui a donné naissance à des planètes, c'est-à-dire que le soleil et les planètes se sont formés de la même manière. Certes, cette hypothèse n'explique pas les différences encore existantes dans la composition chimique des planètes : Saturne, par exemple, contient plus d'éléments chimiques lourds que Jupiter, et qui, à son tour, est plus gros que le Soleil. Les planètes telluriques sont généralement très différentes dans leur composition chimique des planètes géantes.
La deuxième hypothèse (l'hypothèse "d'accrétion") stipule que la formation de Jupiter, ainsi que de Saturne, s'est déroulée en deux étapes. Au début, pendant plusieurs dizaines de millions d'années, il y a eu un processus de formation de corps solides denses, comme les planètes du groupe terrestre. Puis la deuxième étape a commencé, lorsque pendant plusieurs centaines de milliers d'années, le processus d'accrétion de gaz du nuage protoplanétaire primaire sur ces corps, qui avait alors atteint une masse de plusieurs masses terrestres, a duré.
Même au premier stade, une partie du gaz s'est dissipée de la région de Jupiter et de Saturne, ce qui a entraîné des différences dans la composition chimique de ces planètes et du Soleil. Dans la deuxième étape, les températures des couches externes de Jupiter et de Saturne ont atteint respectivement 5000 °C et 2000 °C. Uranus et Neptune, d'autre part, ont atteint la masse critique requise pour que l'accrétion commence beaucoup plus tard, ce qui a affecté à la fois leurs masses et leur composition chimique.
En 2004, Katharina Lodders de l'Université de Washington a émis l'hypothèse que le noyau de Jupiter se compose principalement de matière organique aux propriétés adhésives, ce qui, à son tour, a largement influencé la capture de matière par le noyau de la zone environnante de l'espace. Le noyau rocheux-résineux résultant, par sa gravité, "captura" le gaz de la nébuleuse solaire, formant le Jupiter moderne. Cette idée s'inscrit dans la deuxième hypothèse sur l'origine de Jupiter par accrétion.
Satellites et anneaux
Grands satellites de Jupiter : Io, Europe, Ganymède et Callisto et leurs surfaces.
Lunes de Jupiter : Io, Europe, Ganymède et Callisto
En janvier 2012, Jupiter avait 67 satellites connus - la valeur maximale pour le système solaire. Selon les estimations, il pourrait y avoir au moins une centaine de satellites. Les satellites portent principalement les noms de divers personnages mythiques, d'une manière ou d'une autre associés à Zeus-Jupiter. Les satellites sont divisés en deux grands groupes - internes (8 satellites, satellites internes galiléens et non galiléens) et externes (55 satellites, également subdivisés en deux groupes) - ainsi, un total de 4 "variétés" est obtenu. Les quatre plus grandes lunes - Io, Europe, Ganymède et Callisto - ont été découvertes en 1610 par Galileo Galilei]. La découverte des lunes de Jupiter a été le premier argument factuel majeur en faveur du système héliocentrique de Copernic.
L'Europe
Le plus grand intérêt est l'Europe, qui a un océan mondial, dans lequel la présence de la vie est possible. Des études spéciales ont montré que l'océan s'étend en profondeur sur 90 km, son volume dépasse le volume de l'océan mondial de la Terre. La surface d'Europe est parsemée de failles et de fissures qui se sont formées dans la coquille de glace du satellite. Il a été suggéré que l'océan lui-même, et non le noyau du satellite, est la source de chaleur pour Europe. L'existence d'un océan sous-glace est également supposée sur Callisto et Ganymède. Sur la base de l'hypothèse que dans 1 à 2 milliards d'années, l'oxygène pourrait pénétrer dans l'océan sous-glace, les scientifiques supposent théoriquement la présence de vie sur le satellite. La teneur en oxygène de l'océan d'Europe est suffisante pour soutenir l'existence non seulement de formes de vie unicellulaires, mais aussi de plus grandes. Ce satellite se classe au deuxième rang en termes de possibilité d'émergence de la vie après Encelade.
Et à propos
Io est intéressant pour la présence de puissants volcans actifs ; la surface du satellite est inondée de produits de l'activité volcanique. Les photographies prises par les sondes spatiales montrent que la surface d'Io est jaune vif avec des taches de brun, de rouge et de jaune foncé. Ces taches sont le produit d'éruptions volcaniques à Io, qui se composent principalement de soufre et de ses composés ; la couleur des éruptions dépend de leur température.
[modifier] Ganymède
Ganymède est le plus gros satellite non seulement de Jupiter, mais en général du système solaire parmi tous les satellites des planètes. Ganymède et Callisto sont couverts de nombreux cratères, sur Callisto, beaucoup d'entre eux sont entourés de fissures.
Callisto
Callisto aurait également un océan sous la surface du satellite ; ceci est indirectement indiqué par le champ magnétique de Callisto, qui peut être généré par la présence de courants électriques dans l'eau salée à l'intérieur du satellite. Également en faveur de cette hypothèse est le fait que le champ magnétique de Callisto change en fonction de son orientation par rapport au champ magnétique de Jupiter, c'est-à-dire qu'il y a un liquide hautement conducteur sous la surface de ce satellite.
Comparaison de la taille des satellites galiléens avec la Terre et la Lune
Caractéristiques des satellites galiléens
Tous les grands satellites de Jupiter tournent de manière synchrone et font toujours face à Jupiter du même côté en raison de l'influence des puissantes forces de marée de la planète géante. Dans ce cas, Ganymède, Europe et Io sont en résonance orbitale l'un avec l'autre. De plus, parmi les satellites de Jupiter, il existe un schéma : plus le satellite est éloigné de la planète, plus sa densité est faible (pour Io - 3,53 g/cm2, Europe - 2,99 g/cm2, Ganymède - 1,94 g/cm2, Callisto - 1,83 g / cm2). Cela dépend de la quantité d'eau sur le satellite : il n'y a pratiquement pas d'eau sur Io, sur Europa - 8%, sur Ganymède et Callisto - jusqu'à la moitié de leur masse.
Petites lunes de Jupiter
Les autres lunes sont beaucoup plus petites et sont des corps rocheux de forme irrégulière. Certains d'entre eux sont inversés. Parmi les petits satellites de Jupiter, Amalthée présente un intérêt considérable pour les scientifiques : on suppose qu'il y a un système de vides à l'intérieur, qui sont apparus à la suite d'une catastrophe qui a eu lieu dans un passé lointain - en raison d'un bombardement de météorites , Amalthée s'est désintégrée en parties, qui se sont ensuite jointes sous l'action de la gravité mutuelle, mais elles ne sont jamais devenues un seul corps monolithique.
Metis et Adrastea sont les satellites les plus proches de Jupiter avec des diamètres d'environ 40 et 20 km, respectivement. Ils se déplacent le long du bord de l'anneau principal de Jupiter sur une orbite d'un rayon de 128 000 km, faisant une révolution autour de Jupiter en 7 heures et étant les satellites les plus rapides de Jupiter.
Le diamètre total de l'ensemble du système des satellites de Jupiter est de 24 millions de km. De plus, on suppose que dans le passé, Jupiter avait encore plus de satellites, mais certains d'entre eux sont tombés sur la planète sous l'influence de sa puissante gravité.
Satellites inversés autour de Jupiter
Les lunes de Jupiter, dont les noms se terminent par "e" - Karma, Sinope, Ananke, Pasiphae et autres (voir groupe Ananke, groupe Karme, groupe Pasiphae) - tournent autour de la planète en sens inverse (mouvement rétrograde) et, selon aux scientifiques, formés non pas avec Jupiter, mais ont été capturés par lui plus tard. Le satellite de Neptune Triton a une propriété similaire.
Les lunes temporaires de Jupiter
Certaines comètes représentent les lunes temporaires de Jupiter. Ainsi, en particulier, la comète Kushida - Muramatsu (eng.) russe. dans la période de 1949 à 1961. était un satellite de Jupiter, ayant fait deux révolutions autour de la planète pendant ce temps. En plus de cet objet, au moins 4 autres lunes temporaires de la planète géante sont connues.
anneaux de Jupiter
Les anneaux de Jupiter (schéma).
Jupiter a de faibles anneaux découverts lors du passage de Voyager 1 en 1979 devant Jupiter. La présence d'anneaux a été suggérée en 1960 par l'astronome soviétique Sergei Vsekhsvyatsky, sur la base d'une étude des points éloignés des orbites de certaines comètes Vsekhsvyatsky, a conclu que ces comètes pourraient provenir de l'anneau de Jupiter et a suggéré que l'anneau s'est formé à la suite de l'activité volcanique des lunes de Jupiter (des volcans sur Io ont été découverts deux décennies plus tard).
Les anneaux sont optiquement minces, leur épaisseur optique est de ~ 10-6 et l'albédo des particules n'est que de 1,5%. Cependant, il est toujours possible de les observer : à des angles de phase proches de 180 degrés (en regardant "contre la lumière"), la luminosité des anneaux augmente d'environ 100 fois, et le côté nuit obscur de Jupiter ne laisse aucun éclairage. Il y a trois anneaux au total : un principal, "araignée" et halo.
Photo des anneaux de Jupiter prise par Galilée en lumière diffuse directe.
L'anneau principal s'étend de 122 500 à 129 230 km depuis le centre de Jupiter. À l'intérieur, l'anneau principal passe dans un halo toroïdal et à l'extérieur, il entre en contact avec l'arachnoïde. La diffusion vers l'avant observée du rayonnement dans le domaine optique est caractéristique des particules de poussière de la taille du micron. Cependant, la poussière au voisinage de Jupiter est soumise à de puissantes perturbations non gravitationnelles, de ce fait, les grains de poussière ont une durée de vie de 103 ± 1 ans. Cela signifie qu'il doit y avoir une source de ces particules de poussière. Deux petits satellites situés à l'intérieur de l'anneau principal - Metis et Adrastea - conviennent pour le rôle de telles sources. En entrant en collision avec des météorites, ils génèrent un essaim de microparticules, qui se sont ensuite propagées en orbite autour de Jupiter. Les observations de l'anneau de toile d'araignée ont révélé deux ceintures de matière distinctes originaires des orbites de Thèbes et d'Amalthée. La structure de ces ceintures ressemble à la structure des complexes de poussières zodiacales.
Astéroïdes troyens
Les astéroïdes troyens sont un groupe d'astéroïdes situés à proximité des points de Lagrange L4 et L5 de Jupiter. Les astéroïdes sont avec Jupiter dans une résonance 1: 1 et se déplacent avec lui sur une orbite autour du Soleil. Dans le même temps, il existe une tradition de nommer les objets situés près du point L4 par les noms de héros grecs et près de L5 - ceux de Troie. Au total, 1583 objets de ce type ont été ouverts en juin 2010.
Il existe deux théories expliquant l'origine des chevaux de Troie. Le premier prétend qu'ils sont apparus au stade final de la formation de Jupiter (une variante d'accrétion est envisagée). Parallèlement à cela, des planétozimaux ont été capturés, qui ont également subi une accrétion, et comme le mécanisme était efficace, la moitié d'entre eux se sont retrouvés dans un piège gravitationnel. Inconvénients de cette théorie : le nombre d'objets qui sont apparus de cette manière est de quatre ordres de grandeur plus grand que celui observé, et ils ont une inclinaison beaucoup plus grande de l'orbite.
La deuxième théorie est dynamique. 300 à 500 millions d'années après la formation du système solaire, Jupiter et Saturne sont passés par une résonance 1:2. Cela a conduit à un réalignement des orbites : Neptune, Pluton et Saturne ont augmenté le rayon de l'orbite, et Jupiter l'a réduit. Cela a affecté la stabilité gravitationnelle de la ceinture de Kuiper, et certains des astéroïdes qui l'habitaient se sont déplacés dans l'orbite de Jupiter. Dans le même temps, tous les chevaux de Troie d'origine, le cas échéant, ont été détruits.
Le sort ultérieur des chevaux de Troie est inconnu. Une série de faibles résonances de Jupiter et de Saturne les fera se déplacer de manière chaotique, mais il est difficile de dire quelle sera cette force chaotique et s'ils seront jetés hors de leur orbite actuelle. De plus, les collisions entre elles réduisent lentement mais sûrement le nombre de chevaux de Troie. Certains fragments peuvent devenir des satellites, et certaines comètes.
Collisions des corps célestes avec Jupiter
Comète du cordonnier - Levy
Sentier d'un des débris de la comète Shoemaker-Levy, image du télescope Hubble, juillet 1994.
Article détaillé : Shoemaker Comet - Levy 9
En juillet 1992, une comète s'est approchée de Jupiter. Il est passé à une distance d'environ 15 000 kilomètres de la limite supérieure des nuages, et le puissant effet gravitationnel de la planète géante a déchiré son noyau en 17 grandes parties. L'essaim cométaire a été découvert à l'observatoire du mont Palomar par Carolyn et Eugene Shoemaker et l'astronome amateur David Levy. En 1994, la prochaine fois qu'elle s'est approchée de Jupiter, tous les débris de la comète se sont écrasés dans l'atmosphère de la planète à une vitesse énorme - environ 64 kilomètres par seconde. Ce cataclysme cosmique massif a été observé à la fois depuis la Terre et par des moyens spatiaux, notamment à l'aide du télescope spatial Hubble, du satellite IUE et de la station spatiale interplanétaire Galileo. La chute des noyaux s'est accompagnée de sursauts de rayonnement dans une large gamme spectrale, la génération d'émissions de gaz et la formation de vortex à vie longue, une modification des ceintures de rayonnement de Jupiter et l'apparition d'aurores, un affaiblissement de la luminosité du tore plasma de Io dans l'extrême ultraviolet.
Autres chutes
Le 19 juillet 2009, l'astronome amateur susmentionné Anthony Wesley a découvert une tache sombre près du pôle Sud de Jupiter. Plus tard, cette découverte a été confirmée à l'observatoire Keck à Hawaï. L'analyse des données obtenues a indiqué que le corps le plus probable qui est tombé dans l'atmosphère de Jupiter était un astéroïde rocheux.
Le 3 juin 2010 à 20h31, heure internationale, deux observateurs indépendants - Anthony Wesley (Australie) et Christopher Go (Philippines) - ont capturé un éclair au-dessus de l'atmosphère de Jupiter, qui est très probablement la chute d'un nouveau corps jusque-là inconnu sur Jupiter. Un jour après cet événement, aucune nouvelle tache sombre n'a été trouvée dans l'atmosphère de Jupiter. Des observations ont déjà été faites avec les plus gros instruments des îles Hawaï (Gemini, Keck et IRTF) et des observations sont prévues avec le télescope spatial Hubble. Le 16 juin 2010, la NASA a publié un communiqué de presse, qui rapportait que les images prises avec le télescope spatial Hubble le 7 juin 2010 (4 jours après la détection de l'éruption) ne montraient aucun signe de chute dans les couches supérieures de l'atmosphère de Jupiter.
Le 20 août 2010 à 18 h 21 min 56 s, heure internationale, un éclair s'est produit au-dessus de la couverture nuageuse de Jupiter, qui a été découvert par l'astronome amateur japonais Masayuki Tachikawa de la préfecture de Kumamoto dans une vidéo qu'il a réalisée. Le lendemain de l'annonce de l'événement, il y a eu confirmation de l'observateur indépendant Aoki Kazuo, un passionné d'astronomie de Tokyo. Vraisemblablement, cela pourrait être la chute d'un astéroïde ou d'une comète dans l'atmosphère d'une planète géante
Jupiter est la cinquième planète du Soleil et la plus grande du système solaire. Les rayures et les boucles à sa surface sont des nuages froids d'ammoniac et d'eau soufflés par le vent. L'atmosphère est principalement composée d'hélium et d'hydrogène, et la célèbre Grande Tache Rouge est une tempête géante plus grande que la Terre et qui dure depuis des centaines d'années. Jupiter est entouré de 53 lunes confirmées, ainsi que de 14 lunes temporaires, pour un total de 67. Les scientifiques s'intéressent surtout aux quatre plus grands objets découverts en 1610 par Galileo Galilei : Europe, Callisto, Ganymède et Io. Jupiter a aussi trois anneaux, mais ils sont très difficiles à voir et pas aussi gracieux que ceux de Saturne. La planète porte le nom du dieu romain suprême.
Tailles comparées du Soleil, de Jupiter et de la Terre
La planète est éloignée de l'étoile d'une moyenne de 778 millions de km, soit 5,2 A cette distance, la lumière met 43 minutes pour atteindre la géante gazeuse. La taille de Jupiter par rapport au Soleil est si impressionnante que son barycentre s'étend au-delà de la surface de l'étoile de 0,068 de son rayon. La planète est beaucoup plus grande que la Terre et beaucoup moins dense. Leur volume est corrélé à 1: 1321 et leur masse à 1: 318. Du centre à la surface, la taille de Jupiter en km est de 69911. Elle est 11 fois plus large que notre planète. La taille de Jupiter et de la Terre peut être comparée comme suit. Si notre planète était d'environ un centime, alors la géante gazeuse aurait à peu près la taille d'un ballon de basket. La taille du Soleil et de Jupiter en diamètre sont liées à 10:1, et la masse de la planète est de 0,001 de la masse de l'étoile.
Orbite et rotation
La géante gazeuse a le jour le plus court du système solaire. Malgré la taille de Jupiter, une journée sur la planète dure environ 10 heures. Une année, ou une révolution autour du Soleil, prend environ 12 années terrestres. L'équateur n'est incliné que de 3 degrés par rapport à sa trajectoire orbitale. Cela signifie que Jupiter tourne dans une position presque verticale et n'a pas de changements de saisons aussi prononcés qui se produisent sur notre planète et sur d'autres.
Formation
La planète s'est formée avec l'ensemble du système solaire il y a 4,5 milliards d'années, lorsque la gravité a entraîné sa formation à partir de la rotation de la poussière et du gaz. en raison du fait qu'il a capturé la majeure partie de la masse restante après la formation de l'étoile. Son volume était deux fois plus grand que le reste de la matière des autres objets du système solaire. Elle est composée du même matériau qu'une étoile, mais la planète Jupiter n'a pas suffisamment grandi pour se lancer. réaction thermonucléaire... Il y a environ quatre milliards d'années, la géante gazeuse s'est retrouvée dans sa position actuelle dans le système solaire externe.
Structure
La composition de Jupiter est similaire à celle du Soleil - principalement de l'hélium et de l'hydrogène. Au plus profond de l'atmosphère, la pression et la température augmentent, comprimant l'hydrogène gazeux en un liquide. Pour cette raison, Jupiter possède le plus grand océan du système solaire, composé d'hydrogène au lieu d'eau. Les scientifiques pensent qu'à des profondeurs, peut-être à mi-chemin du centre de la planète, la pression devient si forte que les électrons sont extraits des atomes d'hydrogène, le transformant en un métal liquide et électriquement conducteur. La rotation rapide de la géante gazeuse provoque en elle courants électriques générer un champ magnétique puissant. On ne sait toujours pas si la planète a un noyau central de matière solide, ou s'il s'agit d'une soupe épaisse et super chaude de minéraux de fer et de silicate (comme le quartz) avec des températures allant jusqu'à 50 000 ° C.
Surface
En tant que géante gazeuse, Jupiter n'a pas de vraie surface. La planète est composée principalement de gaz et de liquides en rotation. Étant donné que le vaisseau spatial ne peut pas atterrir sur Jupiter, il ne peut pas s'envoler indemne. Des pressions et des températures extrêmes au plus profond de la planète écraseront, fondront et vaporiseront tout vaisseau qui tentera de la heurter.
Atmosphère
Jupiter ressemble extérieurement à une tapisserie colorée de rayures et de taches de nuages. La planète gazeuse a probablement trois couches nuageuses distinctes dans son "ciel", qui couvrent ensemble environ 71 km. La partie supérieure est constituée de glace ammoniacale. La couche intermédiaire est très probablement formée de cristaux d'hydrosulfure d'ammonium, tandis que la couche interne est formée de glace d'eau et de vapeur. Couleurs vives des rayures épaisses sur Jupiter peuvent être des émissions de gaz contenant du soufre et du phosphore, s'élevant de ses profondeurs. La rotation rapide de la planète crée de forts courants de vortex, divisant les nuages en longues ceintures sombres et zones claires.
L'absence d'une surface solide capable de les ralentir permet aux taches de Jupiter de persister pendant de nombreuses années. La planète est couverte par plus d'une dizaine de vents dominants, certains atteignant des vitesses de 539 km/h à l'équateur. La taille de la tache rouge sur Jupiter est deux fois plus large que la Terre. La formation d'une forme ovale tourbillonnante est observée sur la planète géante depuis plus de 300 ans. Plus récemment, trois petits ovales ont formé une petite tache rouge, environ la moitié de la taille de son grand cousin. Les scientifiques ne savent pas encore si ces ovales et ces rayures entourant la planète sont peu profonds ou s'étendent loin en profondeur.
Potentiel de vie
L'environnement de Jupiter n'est probablement pas propice à la vie telle que nous la connaissons. Les températures, les pressions et les substances qui caractérisent cette planète sont très probablement trop extrêmes et mortelles pour les organismes vivants. Alors que Jupiter est un endroit improbable pour les êtres vivants, on ne peut pas en dire autant de certaines de ses nombreuses lunes. Europe est l'un des endroits les plus susceptibles de trouver de la vie dans notre système solaire. Il existe des preuves d'un immense océan sous la croûte de glace dans lequel la vie peut être maintenue.
Satellites
Beaucoup de petits et quatre grands forment le système solaire en miniature. La planète compte 53 satellites confirmés, ainsi que 14 satellites temporaires, pour un total de 67. Ces satellites nouvellement découverts ont été signalés par des astronomes et désignés provisoirement par l'Union astronomique internationale. Dès que leurs orbites seront confirmées, elles seront incluses dans le nombre de permanentes.
Les quatre plus grandes lunes - Europe, Io, Callisto et Ganymède - ont été découvertes pour la première fois en 1610 par l'astronome Galileo Galilei à l'aide d'une première version du télescope. Ces quatre lunes représentent l'un des domaines d'exploration les plus fascinants aujourd'hui. Io est le corps le plus volcaniquement actif du système solaire. Ganymède est le plus grand de tous (encore plus grand que la planète Mercure). La deuxième plus grande lune de Jupiter, Callisto, a peu de petits cratères, indiquant une faible activité de surface actuelle. Un océan d'eau liquide contenant les ingrédients nécessaires à la vie peut se trouver sous la croûte glacée d'Europe, ce qui en fait un sujet tentant à explorer.
Anneaux
Découverts en 1979 par le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA, les anneaux de Jupiter ont été une surprise, car ils se sont avérés être composés de petites particules sombres qui ne peuvent être vues que contre le soleil. Les données du vaisseau spatial Galileo suggèrent que le système d'anneaux pourrait être formé de poussière provenant de corps météoriques interplanétaires qui se sont écrasés contre de petits satellites internes.
Magnétosphère
La magnétosphère de la géante gazeuse est une zone de l'espace influencée par le puissant champ magnétique de la planète. Il s'étend sur 1 à 3 millions de km jusqu'au Soleil, qui est 7 à 21 fois la taille de Jupiter et se rétrécit en forme de queue de têtard sur 1 milliard de km, atteignant l'orbite de Saturne. L'énorme champ magnétique est 16 à 54 fois plus puissant que celui de la Terre. Il tourne avec la planète et capture les particules qui ont une charge électrique. Près de Jupiter, il attrape des hordes de particules chargées et les accélère à des énergies très élevées, créant un rayonnement intense qui bombarde les satellites proches et peut endommager le vaisseau spatial. Le champ magnétique provoque certains des plus impressionnants du système solaire aux pôles de la planète.
Étudier
Bien que Jupiter soit connue depuis l'Antiquité, les premières observations détaillées de cette planète ont été faites par Galileo Galilei en 1610 à l'aide d'un télescope primitif. Et ce n'est que récemment qu'il a été visité par des vaisseaux spatiaux, des satellites et des sondes. Les 10e et 11e Pionniers, les 1er et 2e Voyagers ont été les premiers à voler vers Jupiter dans les années 1970, puis le Galileo a été envoyé sur l'orbite de la géante gazeuse, et une sonde a été lancée dans l'atmosphère. Cassini a pris des photographies détaillées de la planète en route vers Saturne voisine. La prochaine mission de Juneau est arrivée sur Jupiter en juillet 2016.
Événements importants
- 1610 : Galileo Galilei fait pour la première fois des observations détaillées de la planète.
- 1973 : Le premier vaisseau spatial Pioneer 10 a croisé et survolé la géante gazeuse.
- 1979 : Voyagers 1 et 2 découvrent de nouvelles lunes, des anneaux et une activité volcanique sur Io.
- 1992 : Ulysse survole Jupiter le 8 février. La gravité a changé la trajectoire du vaisseau spatial loin du plan de l'écliptique, plaçant la sonde sur son orbite finale au-dessus des pôles sud et nord du soleil.
- 1994 : Une collision avec des fragments de la comète Shoemaker-Levy se produit dans l'hémisphère sud de Jupiter.
- 1995-2003 : La sonde Galileo largue une sonde dans l'atmosphère de la géante gazeuse et effectue des observations à long terme de la planète, de ses anneaux et de ses satellites.
- 2000 : Cassini a fait son approche la plus proche de Jupiter à une distance d'environ 10 millions de km, capturant une photographie en mosaïque couleur très détaillée de la géante gazeuse.
- 2007 : Les images prises par le vaisseau spatial New Horizons de la NASA en route vers Pluton montrent de nouvelles perspectives pour les tempêtes atmosphériques, les anneaux, l'Io volcanique et l'Europe glacée.
- 2009 : des astronomes ont observé une comète ou un astéroïde tomber dans l'hémisphère sud de la planète.
- 2016 : Lancé en 2011, Juneau arrive sur Jupiter et commence des études approfondies de l'atmosphère, de la structure profonde et de la magnétosphère de la planète afin de découvrir son origine et son évolution.
Culture pop
La taille de Jupiter correspond à sa présence significative dans la culture pop, y compris les films, les émissions de télévision, les jeux vidéo et les bandes dessinées. La géante gazeuse est devenue un élément important du film de science-fiction des sœurs Wachowski Jupiter Ascending, divers satellites de la planète sont devenus la demeure de Cloud Atlas, Futurama, Halo et de nombreux autres films. Dans Men in Black, lorsque l'agent J (Will Smith) révèle qu'un de ses professeurs lui semble venir de Vénus, l'agent K (Tommy Lee Jones) répond qu'elle vient en fait de l'une des lunes de Jupiter.
>>> Combien de temps pour voler jusqu'à Jupiter
Combien voler de la Terre à Jupiter: distance au Soleil et à la Terre, rotation sur une orbite elliptique, lancements des sondes Voyager et Juno avec une photo.
Nous savons que Jupiter est la plus grosse planète du système solaire. Nez combien de temps pour voler jusqu'à Jupiter? Et qu'est-ce qui influence cela ?
En raison de son ampleur, la géante gazeuse est difficile à manquer. La planète elle-même est intéressante en raison de sa conditions météorologiques et des satellites capables de localiser les océans souterrains. Donc ça meilleurs endroits pour la recherche de la vie.
Et pourtant, nous ne préparons pas encore de mission humaine et ne parlons que d'un vol vers Mars. Le fait est que Jupiter est trop loin. Combien? Voyons combien d'années le vaisseau spatial a volé vers Jupiter.
Pioneer 10 est devenu le premier en 1972. Il a passé 640 jours, mais a choisi une route qui lui a permis d'explorer le système extérieur, à une distance de 130 000 km de la planète elle-même. Un an plus tard, Pioneer 11 a volé, ce qui a pris 606 jours. Distance de Jupiter - 21 000 km.
En 1979, Voyager 1 a passé 546 jours sur le voyage, tandis que Voyager 2 a passé 688 jours. En moyenne, il s'avère que vous aurez besoin de 550-650 jours. Mais si vous voulez aller en orbite, vous devez ralentir.
Le seul en orbite était Galileo en 1989. Il ne pouvait pas aller directement sur la planète, alors il a fait deux frondes gravitationnelles à travers la Terre et Vénus et a passé 2242 jours sur la route. Cette décélération est importante, sinon vous passerez simplement devant l'objet.
En 2016, la sonde Juno s'est approchée de la planète en 1795 jours. Mais ce n'est pas la dernière visite. On s'intéresse toujours aux satellites, alors l'ESA pourrait lancer en 2022 un appareil qui prendra... 20 ans !
L'objectif principal de la mission est l'Europe, qui pourrait garder la vie dans son océan. Combien de temps faut-il pour voler ? Si vous vous précipitez juste devant, alors environ 600 jours, et si vous visez une position orbitale, alors environ 2000. Vous savez maintenant combien de temps il faut voler de la Terre à Jupiter.
Le 13 mars 1781, l'astronome anglais William Herschel découvrit la septième planète du système solaire - Uranus. Et le 13 mars 1930, l'astronome américain Clyde Tombaugh a découvert la neuvième planète du système solaire - Pluton. Au début du 21e siècle, on croyait que le système solaire comprenait neuf planètes. Cependant, en 2006, l'Union astronomique internationale a décidé de dépouiller Pluton de ce statut.
Il existe déjà 60 satellites naturels connus de Saturne, dont la plupart ont été découverts à l'aide d'engins spatiaux. La plupart des satellites sont constitués de rochers et de la glace. Le plus gros satellite, Titan, découvert en 1655 par Christian Huygens, est plus gros que la planète Mercure. Le diamètre de Titan est d'environ 5200 km. Titan orbite autour de Saturne tous les 16 jours. Titan est le seul satellite dont l'atmosphère est très dense, 1,5 fois celle de la Terre, et composée principalement de 90 % d'azote, avec une teneur modérée en méthane.
L'Union astronomique internationale a officiellement reconnu Pluton comme planète en mai 1930. À cette époque, on supposait que sa masse était comparable à la masse de la Terre, mais plus tard, il a été constaté que la masse de Pluton est presque 500 fois inférieure à celle de la Terre, voire inférieure à la masse de la Lune. La masse de Pluton est de 1,2 sur 10 à 22 degrés kg (0,22 masse terrestre). La distance moyenne de Pluton au Soleil est de 39,44 UA. (5,9 sur 10 au 12e degré km), le rayon est d'environ 1,65 mille km. La période de révolution autour du Soleil est de 248,6 ans, la période de rotation autour de son axe est de 6,4 jours. On pense que la composition de Pluton comprend de la roche et de la glace; la planète a une fine atmosphère composée d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone. Pluton a trois lunes : Charon, Hydra et Nikta.
À la fin du 20e et au début du 21e siècle, de nombreux objets ont été découverts dans la partie externe du système solaire. Il est devenu évident que Pluton n'est qu'un des plus grands objets connus de la ceinture de Kuiper à ce jour. De plus, au moins un des objets de la ceinture - Eris - est un corps plus gros que Pluton et 27% plus lourd que lui. À cet égard, l'idée est née de ne plus considérer Pluton comme une planète. Le 24 août 2006, lors de la XXVIe Assemblée générale de l'Union astronomique internationale (UAI), il a été décidé d'appeler désormais Pluton non pas une « planète », mais une « planète naine ».
Lors de la conférence, une nouvelle définition d'une planète a été développée, selon laquelle les planètes sont considérées comme des corps tournant autour d'une étoile (et n'étant pas une étoile elles-mêmes), ayant une forme d'équilibre hydrostatique et « nettoyant » la zone dans la région de leur orbite par rapport à d'autres objets plus petits. Les planètes naines seront considérées comme des objets en orbite autour d'une étoile, ayant une forme d'équilibre hydrostatique, mais ne "nettoyant" pas l'espace voisin et n'étant pas des satellites. Les planètes et les planètes naines sont deux différentes classes objets du système solaire. Tous les autres objets en orbite autour du soleil et n'étant pas des satellites seront appelés petits corps du système solaire.
Ainsi, depuis 2006, il y a eu huit planètes dans le système solaire : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Cinq planètes naines sont officiellement reconnues par l'Union Astronomique Internationale : Cérès, Pluton, Haumea, Makemake, Eris.
Le 11 juin 2008, l'IAU a annoncé l'introduction du concept de « plutoïde ». Les plutoïdes sont décidés à appeler des corps célestes tournant autour du Soleil sur une orbite dont le rayon est supérieur au rayon de l'orbite de Neptune, dont la masse est suffisante pour que les forces gravitationnelles leur donnent une forme presque sphérique, et qui ne franchissent pas le l'espace autour de leur orbite (c'est-à-dire que de nombreux petits objets tournent autour d'eux).
Étant donné que pour des objets aussi éloignés que les plutoïdes, il est encore difficile de déterminer la forme et donc la relation avec la classe des planètes naines, les scientifiques ont recommandé de référer temporairement aux plutoïdes tous les objets dont la magnitude absolue d'astéroïde (luminosité à une distance d'une unité astronomique) est plus lumineux que +1. S'il s'avère plus tard que l'objet plutoïde n'est pas une planète naine, il sera privé de ce statut, bien que le nom attribué soit conservé. Les planètes naines Pluton et Éris ont été classées comme plutoïdes. En juillet 2008, Makemake a été inclus dans cette catégorie. Le 17 septembre 2008, Haumea a été ajouté à la liste.
Le matériel a été préparé sur la base d'informations provenant de sources ouvertes
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Distance du Soleil à Jupiter en kilomètres sur la photo : description de la position dans le système solaire, orbite elliptique, Jupiter rétrograde, temps de vol vers la planète.
Jupiter- la plus grande planète du système solaire, qui peut être considérée, malgré la grande distance. Les caractéristiques de son orbite sont visibles sur la photo, où les distances entre le Soleil et la Terre sont marquées.
Les planètes voyagent le long d'une route orbitale elliptique, donc la distance entre elles est toujours différente. Si situé au point le plus proche, alors 588 millions de km. Dans cette position, la planète éclipse même Vénus en luminosité. À la distance maximale, la distance est de 968 millions de km.
La géante gazeuse parcourt 11,86 millions de km par rotation autour de l'étoile. La Terre en route vers Jupiter tous les 398,9 jours. Cette rétrogradation a conduit à des problèmes dans les modèles du système solaire, où les orbites circulaires idéales n'étaient pas cohérentes avec la boucle de Jupiter et d'autres planètes. Johannes Kepler a deviné les chemins elliptiques.
Distance de Jupiter au Soleil ?
En moyenne, la distance du Soleil à Jupiter est de 778 millions de km, mais en raison de son ellipticité, la planète est capable d'approcher 741 millions de km et de s'éloigner de 817 millions de km.
Le centre de masse est établi entre deux corps célestes en rotation. Bien que nous disons que toutes les planètes tournent autour du Soleil, en fait, elles visent un point de masse spécifique. Pour de nombreuses planètes, ce centre est situé à l'intérieur de l'étoile. Mais Jupiter se distingue par sa massivité enviable, donc pour lui le point est situé en dehors du diamètre solaire. Vous en savez maintenant plus sur la distance du Soleil à la planète Jupiter en kilomètres.
Combien de temps pour voler jusqu'à Jupiter ?
La vitesse de vol vers Jupiter dépend de plusieurs facteurs : l'approvisionnement en carburant, l'emplacement des planètes, la vitesse, l'utilisation d'une fronde gravitationnelle.
Galileo est parti en 1989 et est arrivé 6 ans plus tard, parcourant 2,5 milliards de milles. Il a dû contourner Vénus, la Terre et l'astéroïde Gaspra. Voyager 1 a décollé en 1977 et est arrivé en 1979 car il a voyagé alors que les planètes étaient parfaitement alignées.
New Horizons a volé directement en 2006 et est arrivé en 13 mois. Lancé en 2011, Juno a pris 5 ans.
L'ESA prévoit de lancer la mission JUICE en 2022, ce qui prendra 7,6 ans. La NASA veut envoyer un navire en Europe dans les années 2020, ce qui prendra 3 ans.