Користувач:Dmytro Tvardovskyi/Чернетка/Юпітер

Юпітер 

Знімок космічного телескопа «Габбл», квітень 2014
Позначення
Названа на честь	верховного бога римського пантеону Юпітера
Орбітальні характеристики
Велика піввісь	778 547 200 км 5,204 а. о.
Перигелій	740 000 000 км 4,950 а. о.
Афелій	816 620 000 км 5,458 а. о.
Ексцентриситет	0,0484
Орбітальний період	11,862 років
Синодичний період	466,72 діб
Середня орбітальна швидкість	13,06 км/с
Нахил орбіти	1,305° до екліптики 6.09° до сонячного екватора 0,32° до незмінної площини
Кутова відстань	29,8″—50,1″
Довгота висхідного вузла	100,492°
Аргумент перицентру	275,066°
Супутники	95
Фізичні характеристики
Середній радіус	69 911 ± 6 км 10,973 Землі
Екваторіальний радіус	71 492 ± 4 км 11,209 Землі
Полярний радіус	66 854 ± 10 км 10,517 Землі
Сплюснутість	0,06487
Площа поверхні	6,1419× 1010 км² 121,9 Землі
Об'єм	1,4313× 1015 км³ 1321,3 Землі
Маса	1,8986× 1027 кг 318 мас Землі
Середня густина	1330 кг/м³
Прискорення вільного падіння на поверхні	24,79 м/с² 2,52 g
Друга космічна швидкість	59,5 км/с
Період обертання	9 год 55 хв 30 с
Нахил осі	3,13°
Альбедо	0,343 (Бонд) 0,52 (геом. альбедо)
Видима зоряна величина	max −2,94m
Атмосфера
Тиск на поверхні	20—220 кПа
Склад	89,8±2,0 % Водень (H2) 10,2±2,0 % Гелій ~0,3 % Метан (CH4) ~0,026 % Аміак (NH3) ~0,003 % Дейтерид водню (HD) 0,0006 % Етан (CH3—CH3) 0,0004 % Вода Льоди: Аміак Вода Гідросульфід амонію (NH4SH)

Юпі́тер — п'ята від Сонця та найбільша планета Сонячної системи. Разом із Сатурном Юпітер класифікують як газового гіганта, що здебільшого складається з гелію та водню. Розташування Юпітера відносно Сонця змінюється в межах від 4,95 а.о. до 5,45 а.о. (740—814 млн км), а середня відстань становить 5,203 а.о. (778 млн км). Орбітальний період планети становить 11,862 років, синодичний — 466,72 днів.

Незважаючи на те, що маса Юпітера більш ніж удвічі перевищує масу усіх планет Сонячної системи разом узятих та в 318 разів більша за масу Землі, цього все ще недостатньо щоб перетворитися на зорю, подібну Сонцю: в такому випадку його маса мала б бути в 1000 разів більшою, тоді як для перетворення на червоного гіганта потрібне збільшення маси лише у 80 разів. Втім, Юпітер, через механізм Кельвіна — Гельмгольца, випромінює теплову енергію, еквівалентну 4$\cdot$10¹⁷ Вт, що приблизно вдвічі перебільшує енергію, отриману від Сонця.

Низка атмосферних явищ на Юпітері — як-от шторми, бурі і блискавки, полярні сяйва, вихори (циклони й антициклони) — мають масштаби, що значно перевершують земні. Примітним вихором в атмосфері є Велика червона пляма — величезний шторм-антициклон, який існує вже принаймні 350 років, і вперше спостерігався у 1831.

Юпітер має 95 супутників, найбільші з яких — Ганімед, Каллісто, Іо, Європа, — було відкрито 1610 року Галілео Галілеєм. Дослідження Юпітера здійснюються за допомогою наземних і орбітальних телескопів, а з 1970-х років до планети було відправлено 8 міжпланетних апаратів НАСА: «Піонери», «Вояджери», «Галілео», Юнона та ін.

Планета була відома людям з глибокої давнини, що знайшло своє відображення в міфології та релігійних віруваннях різних культур: месопотамської, вавилонської, грецької та інших. Назва Юпітера походить від імені давньоримського бога неба та грому і царя богів.

Фізичні характеристики

Маса та розміри

Маса Юпітера в 2,47 рази перевершує масу інших планет Сонячної системи.

Юпітер — найбільша планета Сонячної системи, газовий гігант. Маса Юпітера, яка рівна 1,8986×10²⁷ кг, у 2,47 разів перевищує сумарну масу всіх інших планет Сонячної системи, разом узятих, в 317, 8 разів — масу Землі і приблизно в 1000 разів є меншою від маси Сонця. Значення об'єму Юпітера становить 1,4313×10¹⁵ км³, а площі його поверхні — 6,1419×10¹⁰ км². Екваторіальний радіус планети становить 71492 км, що в 11,2 рази перевищує радіус Землі, тоді як полярний радіус рівний 66854 км, у порівнянні із земним — в 10,5 разів.

Середня густина (1326 кг/м³) приблизно дорівнює густині Сонця і в 4,16 разів поступається густині Землі (5515 кг/м³). Прискорення вільного падіння на поверхні Юпітера (якою зазвичай вважають верхній шар хмар) відповідає значенню в 24,79 м/с², та більш ніж у 2,4 рази перевершує земне: тіло, яке має масу, наприклад, 100 кг, буде важити стільки ж, скільки на поверхні Землі важить тіло масою 247 кг. Додатково, Юпітер є єдиною планетою, центр мас із Сонцем якої, розташований поза межами Сонця (на відстані приблизно 7 % сонячного радіуса).

Наразі, більшість відомих екзопланет можна порівняти із Юпітером за фізичними характеристиками маси й розмірів, тому значення його маси (M_J) та радіуса (R_J) широко використовуються як одиниці вимірювання відповідних характеристик екзопланет. Наприклад, позасонячна планета HD 209458 b має масу 0,69 M_J, тоді як коричневий карлик Gliese 229 b має масу 60,4 M_J.

Юпітер випромінює більше тепла, ніж отримує від сонячного випромінювання, завдяки механізму Кельвіна-Гельмгольца. Цей процес змушує Юпітер зменшуватися приблизно на 1 мм на рік. Під час свого формування Юпітер був гарячішим і мав діаметр приблизно удвічі більше, ніж теперішній.

Внутрішня будова

Будова Юпітера та його кілець

До початку 21 століття, вченими обговорювалися два сценарії формування Юпітера та складу його внутрішньої будови. Якщо б у формуванні планети значну роль відігравали б процеси акреції, то вона складалася б із щільного ядра, навколишнього шару рідкого металічного водню (з деякою кількістю гелію), що простягається від ядра приблизно на 80 % від радіуса планети, а також зовнішньої атмосфери, що складалася би переважно з водню. Другий сценарій полягав у тому, що, якщо планета сформувалася безпосередньо з газоподібного протопланетного диска, то очікувалося, що вона повністю не мала б ядра, складаючись з рідини (яка переважно містила б металічний водень та молекулярний водень), що збільшувала би свою щільність, при наближенні до центру планети.

Дані, отримані з місії «Юнона» показали, що Юпітер має дифузне ядро, яке змішується з його мантією, простягаючись на 30–50 % від радіуса планети та містить важкі елементи, загальна маса яких у 7–25 разів перевищує масу Землі

Такий процес змішування міг виникнути під час формування планети, коли Юпітер накопичував тверді речовини та гази з навколишньої туманності. Втім, це могло бути викликано і ударом із планетою, масою, що становила би близько десяти мас Землі, через кілька мільйонів років з формування Юпітера, що могло призвести б до руйнування початкового ядра планети.

Внутрішню будову Юпітера можна уявити у вигляді оболонок із густиною, що зростає в напрямку до центра планети. Поза шаром металічного водню лежить прозорий шар водневої атмосфери. На цій глибині, тиск та температура навколишнього середовища вищі за показник критичної точки гідрогену в 1,3 МПа та 33 K відповідно. В таких умовах водень знаходиться у стані надкритичної рідини, а при наближенні до центру планети збільшує густину та температуру.

Краплі гелію та неону, схожі на дощові, осідають вниз крізь нижній шар атмосфери, виснажуючи надлишок цих елементів у верхньому шарі. Розрахунки показують, що краплі гелію відокремлюються від металічного водню в радіусі 60 000 км і знову зливаються на 50 000 км. Припускається, що можуть відбуватися дощі з алмазів, такі ж, як на Сатурні або крижаних гігантах Урані та Нептуні.

Температура і тиск всередині Юпітера підвищуються при відповідному збільшенні глибини: на глибині, де рівень атмосферного тиску становить 1 бар (0,10 МПа), температура становить близько 165 К (−108 °C). Область, де водень в стані надкритичної рідини поступово стає металічним воднем, охоплює діапазон тиску 50–400 ГПа з температурами 5000–8400 К (4730–8130 °C), відповідно. Температура дифузного ядра Юпітера оцінюється в 20 000 K (19 700 °C) з тиском близько 4000 ГПа.

Орбіта та обертання

Тригодинний прискорений запис, що демонструє обертання Юпітера та рух його супутників по орбіті.

Значення середньої відстані між Юпітером і Сонцем становить 778,57 млн км (5,2 а. о.), а період обертання планети дорівнює 11,86 років. Це приблизно дві п'ятих періоду обертання Сатурна, що утворюює орбітальний резонанс. Оскільки ексцентриситет орбіти Юпітера дорівнює 0,0488, то різниця відстаней до Сонця в перигелії та афелії становить 76 млн км, що означає, що його орбіта майже кругова. Такий низький ексцентриситет суперечить відповідній характеристиці відкритих екзопланет, розміром з Юпітер, з дуже високим ексцентриситетом. Моделі припускають, що це може бути пов'язано з тим, що в нашій Сонячній системі є лише дві планети-гіганти, оскільки присутність третьої або більше планет-гігантів, як правило, спричиняє появу більших ексцентриситетів.

Екваторіальна площина планети близька до площини її орбіти (нахил осі обертання становить 3,13° у порівнянні з 23,45° для Землі), тому на Юпітері не буває зміни пір року.

Обертання Юпітера навколо своєї власної осі відбувається швидше, ніж у будь-якої іншої планети Сонячної системи. Період обертання на екваторі становить 9 год 50 хв 30 с, а на середніх широтах — 9 год 55 хв 40 с. Планета є сплющеним сфероїдом, що означає, що діаметр її екватора більший за діаметр, виміряний між її полюсами: через швидке обертання екваторіальний діаметр Юпітера більший від полярного на 9276 км.

Протистояння Юпітера відбуваються з періодом раз на 13 місяців. 2010 року протистояння планети-гіганта припало на 21 вересня. Раз у 12 років відбуваються великі протистояння Юпітера, коли планета перебуває біля перигелію своєї орбіти. У цей проміжок часу його кутовий розмір для спостерігача з Землі досягає 50 кутових секунд, а блиск — яскравіше -2.9^m.

При спостереженнях із Землі під час протистояння Юпітер може досягати видимої зоряної величини −2,94^m, це робить його третім за яскравістю об'єктом на нічному небі після Місяця та Венери. При найбільшому віддаленні видима величина падає до −1,61^m. Відстань між Юпітером і Землею змінюється в межах від 588 до 967 млн км.

Атмосфера та внутрішня будова

Послідовність фотографій руху Юпітера (знято під час прольоту «Вояджера-1» у 1979 році).

Атмосфера

Атмосфера Юпітера є водневогелієвою (співвідношення цих газів за обсягом: 89 % водню й 11 % гелію). Атмосфера планети простягається на глибину приблизно 3000 км нижче від шару хмар: поверхня Юпітера представлена щільними хмарами, розташованими на висоті близько 1000 км над «поверхнею», де газоподібний стан змінюється на рідкий і утворює шар (50 км) помаранчевих, коричневих, червоно-рожевих і блакитнуватих відтінків, що містять гідросульфід амонію. Відповідно до безпосередніх вимірювань апарату «Галілео», верхній рівень непрозорих хмар характеризувався тиском в 1 атмосферу і температурою −107 °C; на глибині 146 км — 22 атмосфери, +153 ° C. Через відсутність твердої поверхні на планеті, швидкість вітрів на Юпітері може сягати 539 км/год.

Хмари та блискавки

Хмари розташовані в тропопаузі (шарі атмосфери), де утворюють смуги на різних широтах, відомі як тропічні регіони. Шар хмар в товщину становить приблизно 50 км і складається щонайменше з двох областей, що містять хмари аміаку: тонкої, прозорішої області зверху та товстішого нижнього прошарку. Під хмарами аміаку ймовірно може бути тонкий шар водяних хмар, про що говорять спалахи блискавок, виявлені в атмосфері Юпітера. Ці електричні розряди можуть бути в тисячу разів потужнішими, ніж середньостатистичні блискавки на Землі. Завдяки місії «Юнона», у верхніх шарах атмосфери Юпітера були виявлені відповідні блискавки, що характеризувалися яскравими спалахами світла, які тривали приблизно 1,4 мілісекунди та виглядали блакитними або рожевими через наявність водню у атмосфері планети.

Помаранчевий і коричневий кольори в хмарах Юпітера спричинені вмістом сполук, які змінюють колір під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця. Точний їх склад залишається невідомим, але вважається, що речовини складаються з фосфору, сірки або, можливо, вуглеводнів.

Юпітер має невеликий нахил осі обертання, завдяки чому полюси завжди отримують менше сонячної радіації, ніж екваторіальна область планети. Конвекція всередині планети транспортує енергію до полюсів, врівноважуючи температуру в шарі хмар.

Атмосферні явища і феномени

Південна півкуля Юпітера, що демонструє його смуги та пояси.

Рух поверхні Юпітера.

Смуги та зони

Характерною особливістю зовнішнього вигляду Юпітера, окрім вихорів, є його смуги та зони. Темно-помаранчеві смуги називаються поясами, а світліші смуги — зонами, і вони рухаються у протилежних напрямках, на схід і захід відповідно, що зумовлюється вітрами на планеті. «Юнона» виявила, що ці вітри, або, так звані, течії, досягають глибини в приблизно 3200 км. Вчені все ще вагаються щодо походження і формування цих вітрів. Однак інформація, зібрана «Юноною», дає одну можливу підказку щодо розуміння цього процесу: що газ аміак в атмосфері рухається вгору та вниз в узгодженні зі спостережуваними течіями.

Дані космічного апарату «Юнона» показали, що смуги та пояси простягаються вглиб планети на більше ніж 1600 км та містять таку масу газу, що еквівалентна трьом масам Землі.

Влітку 2007 року телескоп «Габбл» зафіксував різкі зміни в атмосфері Юпітера. Окремі зони в атмосфері на північ і на південь від екватора перетворилися в пояси, а пояси — в зони. При цьому змінилися не лише форми атмосферних утворень, але і їхній колір.

Велика червона пляма

Детальне зображення Великої червоної плями Юпітера, зроблене космічним апаратом «Юнона».

Велика червона пляма — овальний антициклонний вихор зі змінними розмірами, розташоване в південній тропічній зоні у 22° від екватору. Вперше спостерігалася у 1831 році, і можливо раніше — у 1665. Цей довготривалий вихор в атмосфері Юпітера, що обертається проти годинникової стрілки та має період одного оберту у 6 земних діб. Максимальна висота цього шторму — 8 км над верхнім шаром хмар. Хімічний склад плями та пояснення її червоного кольору все ще залишаються неточно встановленим вченими, хоча ймовірним поясненням є реакція фотодисоційованого аміаку з ацетиленом.

Велика червона пляма має розміри більші за Землю. Математичні моделі припускають, що антициклонний шторм є стабільним і буде постійною ознакою планети. Однак з моменту відкриття він значно зменшився в розмірах, що підтверджується спостереженнями. Початкові спостереження наприкінці 1800-х років показали, що діаметр плями становить приблизно 41 000 км. В 1979 році, до моменту прольоту «Вояджера» шторм мав довжину 23 300 км і ширину приблизно 13 000 км. Спостереження телескопу «Габбл» в 1995 році показали, що розмір зменшився до 20 950 км, а спостереження в 2009 році показали розмір рівний 17 910 км. Станом на 2015 рік розмір плями становив приблизно 16 500 на 10 940 км, і зменшувався в довжині приблизно на 930 км на рік. У жовтні 2021 року космічний апарат «Юнона» виміряв глибину Великої червоної плями, і встановив, що вона рівна приблизно 300—500 кілометрам.

Дані місії «Юнона» показують, що на полюсах Юпітера є кілька груп полярних циклонів. Північна група містить дев'ять циклонів, з одним великим у центрі та вісьмома іншими навколо нього, тоді як її південна група також складається з центрального вихору, але він оточений п'ятьма великими штормами та одним меншим, тобто загалом друга група містить 7 штормів.

Фотографія із зображенням Малої та Великої червоної плями, зроблена телескопом "Габбл" в травні 2008 року.

Мала червона пляма

У 1939 – 1940 роках сформувалися три вихори, які у 2000 році об'єдналися в один овал, подібний до Великої червоної плями, але меншого розміру. Наприкінці 2005 року вихор, який був названий Овалом ВА, почав змінювати свій колір, набуваючи зрештою червоного забарвлення, за що отримав нову назву — Мала червона пляма. У липні 2006 року Мала червона пляма зіткнулася зі своєю старшою «сестрою» — Великою червоною плямою. Тим не менше, це не мало якогось суттєвого впливу на обидва вихори — зіткнення відбулося по дотичній.

Гарячі тіні від супутників

Ще одним незрозумілим явищем є «гарячі тіні». Згідно з даними радіовимірювань, виконаних у 1960-х роках, в місцях, куди на Юпітер падають тіні від його супутників, температура помітно зростає, а не знижується, як можна було б очікувати.

Магнітне поле

Схема магнітного поля Юпітера та дію сонячного вітру на нього.

Юпітер має найсильніше магнітне поле з-поміж усіх планет Сонячної системи, та у порівнянні з магнітним полем Землі є сильнішим від нього у приблизно 14 разів. Магнітне поле планети характеризується магнітним дипольним моментом у 4.170 Гс (0,4170 мТл), який розташований під кутом 10,31° до осі обертання. Припускається, що магнітне поле створюється динамо-машиною, що схожа на земну, але головна різниця полягає в тому, що провідником струму в Юпітері служить металічний водень.

Щодо форми магнітного поля в Юпітера, то вона, на відміну від форми каплі магнітного поля у Землі, нагадує диск. Доцентрова сила, що діє на плазму, яка обертається, з одного боку і тиск гарячої плазми з іншого, розтягують силові лінії магнітного поля, утворюючи на відстані 20 R_J структуру, яка також відома як магнітодиск.

Магнітосфера Юпітера. Захоплені магнітним полем, йони сонячного вітру на схемі показані червоним кольором, тор вулканічного газу Іо — зеленим, пояс газу Європи — синім. ENA — нейтральні атоми. За даними зонда «Кассіні», отриманими на початку 2001 р.

Магнітосфера

Навколо Юпітера, як і у планет Сонячної системи, що мають магнітне поле, існує магнітосфера — ділянка, у якій взаємодія та поведінка заряджених частинок та плазми визначається магнітним полем планети. Для Юпітера джерелом таких частинок слугують сонячний вітер та його супутник Іо. Вулкани на Іо викидають достатньо велику кількість діоксиду сульфуру, чиї молекули покидають атмосферу супутника та формують вздовж його орбіти тор. Газ йонізується в магнітосфері Юпітера під дією сонячного випромінювання, виробляючи йони сірки та кисню. Відкритий апаратом «Вояджер-1», цей тор лежить в площині екватора Юпітера і має радіус в 1 R_J в поперечному перерізі і радіус від центру (в даному випадку від центру Юпітера) до своєї поверхні в 5,9 R_J. Саме він визначає динаміку магнітосфери Юпітера.

Радіаційні пояси

Юпітер має потужні радіаційні пояси. При зближенні з Юпітером «Галілео» отримав дозу радіації, що у 25 разів перевищувала смертельну дозу для людини. Випромінювання радіаційного пояса Юпітера в радіодіапазоні вперше було виявлено 1955 року. Радіовипромінювання має синхротронний характер. Електрони в радіаційних поясах мають величезну енергію, що дорівнює близько 20 МеВ, при цьому зондом «Кассіні» було виявлено, що щільність електронів у радіаційних поясах Юпітера нижча, ніж очікувалося. Потік електронів у радіаційних поясах Юпітера може становити серйозну небезпеку для космічних апаратів через високий ризик пошкодження апаратури радіацією. Радіовипромінювання Юпітера не є строго однорідним і постійним — як по часу, так і по частоті. Середня частота такого випромінювання, за даними досліджень, становить порядку 20 МГц, а увесь діапазон частот — від 5—10 до 39,5 МГц.

Юпітер оточений іоносферою протяжністю 3500 км.

Полярні сяйва

Анімація полярних сяйв на північному та південних полюсах Юпітера

Юпітер має яскраві стійкі полярні сяйва навколо обидвох полюсів. На відміну від таких же на Землі, що з'являються в періоди підвищеної сонячної активності, полярні сяйва Юпітера є постійними, хоча їхня інтенсивність змінюється. Вони складаються з трьох головних компонентів: основна та найяскравіша область порівняно невелика (менше ніж 1000 км у ширину), розташована приблизно на 16° від магнітних полюсів; гарячі плями — сліди магнітних силових ліній, що сполучають іоносфери супутників з іоносферою Юпітера, та області короткочасних викидів, розташованих всередині основного кільця. Викиди полярних сяйв були виявлені майже у всіх частинах електромагнітного спектра від радіохвиль до рентгенівських променів (до 3 кеВ), однак вони найяскравіші в середньому інфрачервоному діапазоні (довжина хвилі 3—4 мкм і 7—14 мкм) та глибокій ультрафіолетовій області спектра (довжина хвилі 80—180 нм).

Положення основних авроральних кілець стійке, як і їхня форма. Однак їхнє випромінювання сильно модулюється тиском сонячного вітру — чим сильніший вітер, тим слабші полярні сяйва. Стабільність сяйв підтримується великим притоком електронів, прискорюваних за рахунок різниці потенціалів між іоносферою та магнітодиском. Ці електрони породжує струм, який підтримує синхронність обертання в магнітодиску. Енергія цих електронів 10 — 100 кеВ; проникаючи глибоко всередину атмосфери, вони йонізують та збуджують молекулярний водень, викликаючи ультрафіолетове випромінювання. Крім того, вони розігрівають іоносферу, чим пояснюється сильне інфрачервоне випромінювання полярних сяйв і частково нагрівання термосфери. Гарячі плями пов'язані з трьома галілеєвими супутниками: Іо, Європою та Ганімедом. Вони виникають через те, що плазма, яка обертається, сповільнюється поблизу супутників. Найяскравіші плями належать Іо, оскільки цей супутник є головним поставником плазми, плями Європи та Ганімеда набагато слабші. Яскраві плями всередині основних кілець, які з'являються час від часу, ймовірно, пов'язані з взаємодією магнітосфери та сонячного вітру.

2016 року вчені фіксували найяскравіше полярне сяйво на Юпітері за увесь час спостережень.

Велика рентгенівська пляма

Орбітальним телескопом «Чандра» у грудні 2000 року на полюсах Юпітера (переважно на північному полюсі) виявлене джерело пульсуючого рентгенівського випромінювання, назване Великою рентгенівською плямою. Причини цього випромінювання поки що не з'ясовані.

Супутники та кільця

Галілеєві супутники Юпітера: Іо, Європа, Ганімеді Каллісто — та їхні поверхні.

Галілеєві супутники Юпітера: Іо, Європа, Ганімед і Каллісто.

Станом на червень 2017 року було відомо про 69 супутників Юпітера, завжди звернених до нього одним боком (внаслідок припливних сил). Дослідження планети триває та на липень 2018 р. кількість виявлених супутників Юпітера зросла до 79. Станом на травень 2023 року, згідно офіційного визначення Міжнародного астрономічного союзу (IAU), число супутників Юпітера складає — 95, та із великою ймовірністю це число буде збільшуватися через покращення інструментів для спостережень. З-поміж усіх 95, 79 супутників є менше від 10 км у діаметрі. Загалом, супутникам дають назви на честь імен певних міфічних персонажів, так чи інакше пов'язаних із богом-громовержцем Зевсом (Юпітером).

Супутники Юпітера можна розподілити на дві групи: внутрішні та зовнішні. Внутрішні супутники обертаються майже круговими орбітами, що практично лежать у площині екватора планети, коли зовнішні рухаються витягнутими й дуже нахиленими до екватора Юпітера орбітами. Чотири найбільші супутники, також відомі як галілеєві супутники — Ганімед, Калісто, Іо та Європа були помічені ще у 1610 році Галілео Галілеєм та Симоном Маріусом, але перший швидше повідомив про своє відкриття.

До 2023 року, за кількістю супутників Юпітер переганяв Сатурн, однак чисельність відомих супутників у останнього зросла — 146.

Галілеєві супутники

Відкриті Галілеєм супутники — Іо, Європа, Ганімед і Каллісто — є одними з найбільших у Сонячній системі. Орбіти Іо, Європи та Ганімеда утворюють схему, відому як орбітальний резонанс 4:2:1: на кожні чотири орбіти, які Іо робить навколо Юпітера, приходиться рівно два оберти Європи та один оберт Ганімеда. Такий резонанс викликає гравітаційні ефекти, через які орбіти цих трьох супутників спотворюються до еліптичних форм, але з іншого боку, припливні сили Юпітера діють на їхні орбіти таким чином, що спричиняють зміну їх форми на більш округлу.

Європа

Європа є четвертим за величиною з 95 супутників Юпітера. Це шостий найближчий супутник до планети. Європа представляє для вчених великий інтерес — через потенціальну наявність океану із солоної води. Ймовірно, океан знаходиться під товщею льоду, товщина якого оцінюється в 15—25 км, коли глибина океану — в 60—150 км. Незважаючи на те, що докази існування внутрішнього океану є достатньо переконливими, його присутність має бути підтверджена майбутньою місією — Europa Clipper, що буде запущена 10 жовтня 2024 року. Поверхня Європи покрита розломами і тріщинами, що виникли в крижаному панцирі супутника, де також наявний червонувато-коричневий матеріал, склад якого достеменно невідомий, але, ймовірно, містить солі та сполуки сірки, які були змішані з водяним льодом і змінені радіацією. Наявності кисню в океані Європи буде достатньо підтримки існування як одноклітинних форм життя, так і багатоклітинних.

Вулканічна активність Іо, знята космічним зондом «New Horizons», 1 березня 2007 року.

Іо

Іо є третім за розмірами з галілеєвих супутників Юпітера та п'ятим за розташуванням до планети. Супутник є цікавим тим, що на ньому наявні потужні діючі вулкани, продуктами виверження яких, є сірка та її похідні сполуки. Власне, через наявність вулканів, існування форм життя на Іо — малоймовірний факт, оскільки через наявність сірки та її сполук в атмосфері супутника, поява води там фактично неможлива. На фотографіях, зроблених космічними зондами, видно, що поверхня Іо має яскраво-жовте забарвлення з плямами коричневого, червоного та темно-жовтого кольорів. Ці плями — продукт вивержень вулканів Іо, чий колір залежить від температури.

Ганімед

Ганімед є найбільшим супутником не тільки Юпітера, а й усієї Сонячної системи. Ганімед має такі розміри, що вони перевищують Меркурій та Плутон. Космічний апарат «Галілео» у 1996 році виявив, що супутник має своє власне магнітне поле, що робить його єдиним супутником Сонячної системи який володіє такою характеристикою. Як наслідок, магнітне поле спричиняє появу полярних сяйв на Ганімеді. Втім, окрім наявності магнітного поля, цей галілеєвий супутник ймовірно має підземний солоний океан, чия кількість води вірогідно перевищує кількість води на земній поверхні: такі дані були отримані телескопом «Габбл» у 2015 році.

Калісто

Калісто —це другий за розміром супутник Юпітера та третій за розміром супутник у всій Сонячній системі. Також Калісто є рекордсменом за кількістю кратерів, розташованих на його поверхні, з-посеред усіх об'єктів Сонячної системи. Супутник має льодяну поверхню та є ще одним з потенціальних кандидатів на появу життя на своїй поверхні — припускається, що Калісто також має підземний океан, що розташований глибоко під товщею льоду.

Погляд художника на вигляд супутників із ретроградним рухом.

Схема системи кілець Юпітера та його внутрішніх супутників.

Малі супутники

Інші супутники Юпітера є набагато меншими та є скельними тілами неправильної форми. Серед них є такі, що обертаються у зворотний бік. Окремо виділяють групу чотирьох супутників, що обертаються всередині орбіти Іо — Амальтея, Метіда, Адрастея та Теба. Усі вони мають діаметр менше 200 км, радіус орбіти менше 200 000 км і нахил орбіти менше від половини градуса. З їхньої сукупності, найбільший інтерес представляє Амальтея — вона є найбільшим супутником серед своєї групи, та є одним із найчервоніших об'єктів Сонячної системи і ймовірно виділяє більше тепла, ніж отримує від Сонця. Припускається, що це може бути зумовленим впливом заряджених частинок з магнітосфери Юпітера.

Метіда та Адрастея — два найближчі супутники Юпітера, що за значенням радіусу з-поміж своєї групи посідають третє (21,5 км) та четверте (8,2 км) місця відповідно. Однією з їх особливостей також є переважання їх орбітального періоду відносно Юпітера (приблизно 7 годин), над періодом обертання Юпітера навколо власної осі, що у майбутньому вірогідно спричинить їх зіткнення із планетою.

Супутники зі зворотним обертанням

Юпітер має три групи супутників, що характеризуються ретроградним рухом (зворотнім обертанням): це групи Ананке, Карме та Пасіфе. Група супутників Ананке із ретроградною орбітою має досить нечіткі межі, в середньому 21 276 000 км від Юпітера із середнім нахилом орбіти в 149 градусів. Група Карме характеризується щільним скупченням супутників, які в середньому знаходяться на відстані 23 404 000 км від Юпітера із середнім нахилом 165 градусів. Група Пасіфе є розсіяною і нечітко вираженою ретроградною групою, яка охоплює всі супутники, розташовані найдальше від Юпітера

Тимчасові супутники

Деякі комети є тимчасовими супутниками Юпітера. Так, зокрема, комета Кусіди-Мурамацу в період з 1949 по 1961 року була супутником Юпітера, здійснивши за цей час навколо планети два оберти. Вчені відзначають, що комета Шумейкерів-Леві, падіння якої в 1994 році на Юпітер було зареєстровано астрономами, також могла протягом іншого часу бути супутником гіганта.

Кільця

Юпітер має слабку систему планетарних кілець, що складається з трьох основних сегментів: внутрішнього тора частинок, відомого як гало, відносно яскравого головного кільця та зовнішнього павутинного кільця. Головне кільце простягається на відстань 122 500—129 230 км від центру Юпітера, всередині переходить в тороїдне гало, а ззовні контактує з павутинним. Ймовірним варіантом складу кілець є пил, тоді як кільця Сатурна зроблені з льоду. Головне кільце, швидше за все, зроблено з матеріалу, який був викинутий із супутників Адрастеї та Метіди, та який притягується до Юпітера через сильний гравітаційний вплив планети. Вважається, що подібним чином супутники Теба і Амальтея створюють два різних компоненти для павутинного кільця. Є докази існування четвертого кільця, яке може складатися з уламків Амальтеї, які унаслідок зіткнень, розташовані вздовж її ж орбіти.

Головний пояс астероїдів (білий) і троянські астероїди Юпітера (зелені).

Троянські астероїди

Троянські астероїди — група астероїдів, розташованих у районі точок Лагранжа L₄ і L₅ Юпітера. Астероїди перебувають із Юпітером у резонансі 1:1 і рухаються разом із ним по орбіті навколо Сонця. При цьому існує традиція називати об'єкти, розташовані біля точки L₄, іменами грецьких героїв, а біля L₅ — троянських. Всього станом на березень 2017 року було відкрито 6510 таких об'єктів (4184 у точці L₄ та 2326 у точці L₅).

Існує дві теорії, що пояснюють походження троянців. Перша стверджує, що вони виникли на кінцевому етапі формування Юпітера (розглядається акреціонний варіант). Разом із речовиною були захоплені планетозималі, на які також розповсюджувався процес акреції, а оскільки механізм був ефективним, то половина з них опинилася в гравітаційній пастці. Недоліки цієї теорії: кількість об'єктів, що виникли таким способом, на чотири порядки більша від спостережуваної, і вони мають набагато більший нахил орбіти.

Друга теорія — динамічна. Через 300—500 млн років після формування Сонячної системи Юпітер і Сатурн сформували обертальний резонанс 1:2. Це призвело до перебудови орбіт: Нептун, Плутон і Сатурн збільшили радіус орбіти, а Юпітер зменшив. Це вплинуло на гравітаційну стійкість поясу Койпера, і частина астероїдів із нього «переселилася» на орбіту Юпітера. Одночасно з цим були зруйновані всі початкові троянці, якщо такі були.

Подальша доля троянців невідома. Ряд слабких резонансів Юпітера й Сатурна змусить їх хаотично рухатися, але якою буде ця сила хаотичного руху та чи будуть вони викинуті зі своєї сучасної орбіти, важко сказати. Крім цього, зіткнення між собою повільно, але невпинно зменшує кількість троянців. Якісь фрагменти можуть стати супутниками, а якісь — кометами.

Дослідження та їх особливості

Зображення Юпітера в інфрачервоному діапазоні в хибних кольорах створене шляхом вибору та об'єднання кращих зображень, отриманих в результаті безлічі коротких експозицій на довжині хвилі 5 мікрометрів за допомогою інструмента VISIR на телескопі VLT (26 червня 2016 року).

Інфрачервоний діапазон

В інфрачервоній області спектру лежать лінії молекул H₂ і He, а також ряд інших елементів. Кількість перших двох несе інформацію про походження планети, а кількісний та якісний склад інших — про її внутрішню еволюцію.

Проте молекули водню і гелію не мають дипольного моменту, отже, абсорбційні лінії цих елементів непомітні до того часу, поки поглинання за рахунок ударної йонізації не стане домінувати. Однак з іншого боку — ці лінії утворюються в верхніх шарах атмосфери і не несуть інформацію про глибші шари. Тому дані найбільшої надійності щодо великої кількості гелію і водню на Юпітері були отримані з апарату «Галілео».

Що стосується інших елементів, то при їх аналізі та інтерпретації також виникають труднощі. Поки що не можна з повною впевненістю сказати, які процеси відбуваються в атмосфері Юпітера і наскільки вони впливають на його хімічний склад — це має відношення як і до внутрішніх областей планети, так і до зовнішніх шарів. Це створює певні труднощі при більш детальній інтерпретації спектра. Однак вважається, що всі процеси, які здатні тим чи іншим чином впливати на велику кількість елементів, локальні або сильно обмежені, так що вони не здатні глобально змінити розподіл речовини.

Також Юпітер випромінює (переважно в інфрачервоній області спектра) на 60 % більше енергії, ніж отримує від Сонця. За рахунок процесів, що призводять до вироблення цієї енергії, Юпітер зменшується приблизно на 1 мм на рік. На думку П. Боденхеймера (1974), коли планета тільки сформувалася, вона була в 2 рази більша і її температура була значно вищою, ніж наявна в даний час.

Радіозображення Юпітера: яскраві (білі) ділянки — радіовипромінювання радіаційних поясів.

Гамма-діапазон

Юпітер - найпотужніше (після Сонця) радіоджерело Сонячної системи в дециметровому - метровому діапазонах довжин хвиль. Радіовипромінювання має спорадичний характер і в максимумі сплеску сягає 10⁶ Янських.

Сплески відбуваються в діапазоні частот від 5 до 43 МГц (найчастіше близько 18 МГц), в середньому їх ширина становить приблизно 1 МГц. Тривалість сплеску невелика: від 0,1-1 с (іноді до 15 с). Випромінювання сильно поляризоване, ступінь поляризації досягає 100 %. Спостерігається модуляція випромінювання близьким супутником Юпітера Іо, що обертається всередині магнітосфери: ймовірність появи сплеску більша, коли Іо знаходиться поблизу елонгації по відношенню до Юпітера. Монохроматичний характер випромінювання говорить про виділену частоту, швидше за все гірочастоту. Висока температура яскравості (іноді досягає 10¹⁵ K) вимагає залучення колективних ефектів (типу мазерів).

Радіовипромінювання Юпітера в міліметровому — короткосантиметровому діапазонах має суто тепловий характер, хоча яскравісна температура дещо вища за рівноважну, що передбачає потік тепла з надр. Починаючи з хвиль ~9 см T_b (яскравісна температура) зростає — з'являється нетеплова складова, що пов'язана із синхротронним випромінюванням релятивістських частинок із середньою енергією ~30 МеВ у магнітному полі Юпітера; на хвилі 70 см T_b досягає значення ~5⋅104 K. Джерело випромінювання розташоване по обидва боки планети у вигляді двох протяжних лопастей, що вказує на магнітосферне походження випромінювання.

Випромінювання Юпітера у гамма-діапазоні за даними телескопа «Чандра».

Обчислення гравітаційного потенціалу

Зі спостережень руху природних супутників, а також з аналізу траєкторій космічних апаратів можна відновити гравітаційне поле планети. В свою чергу, поле залежить від маси планети, її екваторіального радіуса і моменту інерції. У загальному вигляді гравітаційний потенціал подають у вигляді поліномів Лежандра вищих порядків:

Jn	J2	J4	J6
Значення	1,4697× 10−2	−5,84× 10−4	0,31× 10−4

$V_{\textrm {ext}}(r,\theta )=-{\frac {GM}{r}}\left(1-\sum _{i=1}^{\infty }\left({\frac {R_{\textrm {eq}}}{r}}\right)^{i}J_{i}P_{i}(\cos \theta )\right)$

де:

• G — гравітаційна стала
• M — маса планети
• r — відстань від планети
• R_eq — екваторіальний радіус
• P_i — поліном Лежандра i-го порядку
• J_i — коефіцієнт розкладання i-го порядку.

Під час прольотів поблизу Юпітера космічних апаратів Піонер-10, Піонер-11, Вояджер-1, Вояджер-2, Галілео і Кассіні для обчислення гравітаційного потенціалу використовувалися: вимірювання ефекту Доплера апаратів (для відстеження їх швидкості), зображення, що передається апаратами для визначення їх місця розташування щодо Юпітера і його супутників, радіоінтерферометрія з наддовгими базами. Для «Вояджера-1» і «Піонера-11» довелося враховувати і гравітаційний вплив Великої червоної плями.

Крім того, при обробці даних доводиться постулювати вірність теорії про рух Галлілеєвих супутників навколо центру Юпітера. Для точних обчислень великою проблемою є також облік прискорення, що має негравітаційний характер.

За характером гравітаційного поля можна робити висновки про внутрішню будову планети.

Вивчення космічними апаратами

Космічні зонди

• 
  КА «Піонер-10», 20 грудня 1971
• 
  КА «Вояджер-1», 1 вересня 1979
• 
  КА «Галілео», 3 серпня 1989
• 
  КА «Улісс», запуск — 6 жовтня 1990
• 
  КА «Кассіні», 18 грудня 1997
• 
  КА «Нові обрії», 4 листопада 2005

Юпітер вивчався лише апаратами NASA.

1973 і 1974 біля Юпітера пролетіли «Піонер-10» і «Піонер-11» на відстані (від хмар) 132 тис. км і 43 тис. км відповідно. Апарати передали декілька сотень знімків (невисокої роздільності) планети й галілеєвих супутників, вперше виміряли основні параметри магнітного поля та магнітосфери Юпітера, були уточнені маса й розміри супутника Юпітера — Іо. За допомогою «Піонера-10» було вивчено будову атмосфери Юпітера, виявлено його магнітосферу та радіаційний пояс, а також з'ясовано, що надра Юпітера в основному являють собою газ і рідину.

Фотографія Юпітера, зроблена «Вояджером-1» 24 січня 1979 року з відстані 40 млн км

1979 року біля Юпітера пролетіли «Вояджери» (на відстані 265 тис. км і 645 тис. км). Вперше були отримані знімки високої роздільності планети та її супутників (всього було передано близько 33 тис. фотографій), були виявлені кільця Юпітера; апарати також передали велику кількість інших даних, зокрема відомості про хімічний склад атмосфери, дані про магнітосферу та ін.; також були отримані («Вояджером-1») дані про температуру верхніх шарів атмосфери. Близько від кілець планети були відкриті два невеликі супутники, що отримали назви Адрастея і Метіда. Це були перші супутники Юпітера, відкриті космічними апаратами. Третій супутник, Теба, був помічений між орбітами Амальтеї та Іо. Вперше був виявлений вулканізм за межами Землі — на Іо, де апаратами були виявлені 9 вулканів, а також отримані докази їх виверження.

1992 року повз планету пролетів «Улісс» на відстані 378,4 тис. км. Апарат виконав вимірювання магнітосфери Юпітера, однак не передавав зображення планети, оскільки початково був призначений для дослідження Сонця та не мав відеокамер. Вже у лютому 2004 р. космічний апарат знову пролітав повз Юпітер, але вже на значно дальшій відстані від нього (120 млн км) та під час досліджень зафіксував вузькі потоки електронів, що випускалися планетою.

2000 року, на шляху до Сатурну, повз Юпітер пролетів «Кассіні»: найближча відстань до планети була досягнути 30 грудня 2000 р. Космічний апарат зробив ряд фотографій планети з рекордною (для масштабних знімків) роздільністю та отримав нові дані про плазмовий тор Іо. Основним відкриттям, яке було зроблене та обʼявлене 6 березня 2003 р., стала циркуляція атмосфери планети: раніше, темні пояси та світлі зони розглядалися вченими як явище апвелінгу — тобто як зони піднесеної атмосфери, що було аналогією до формування хмар на Землі. За знімками «Кассіні» було складено кольорові «карти» Юпітера, на яких розмір найдрібніших деталей становить 120 км. При цьому були виявлені деякі незрозумілі явища, як, наприклад, загадкова темна пляма, схожа на Велику червону пляму, у північних приполярних районах Юпітера, що була видима лише в ультрафіолетовому світлі. Також 19 грудня 2000 року, апарат зробив фото із низькою роздільною здатністю супутника планети — Гімалії, однак через те, що відстань до неї була достатньо великою, на знімку не видно рельєф поверхні.

28 лютого 2007 року в околицях Юпітера (на шляху до Плутона) здійснив гравітаційний маневр апарат «Нові обрії», паралельно зблизившись із планетою на максимально близьку відстань. Це був другий космічний апарат після «Улісса», що досяг Юпітер без попередніх маневрів в околицях інших планет. Він виконав знімання планети, що дозволило отримати нові дані про атмосферу, систему кілець та її супутники, зробивши перший знімок 4 вересня 2006 року. Додатково були зроблені певні уточнення орбіт групи внутрішніх супутників, а власне Амальтеї; отримані записи вулканічної активності Іо; зроблені знімки дальніх нерегулярних супутників Юпітера (Гімалії та Елари); проведені дослідженні Малої червоної плями.

Europa Jupiter System Mission в околицях Юпітера в уяві художника (заплановано на 2024 рік)

З 1995 по 2003 рік на орбіті Юпітера працював космічний апарат «Галілео». Він став першим космічним апаратом на орбіті планети, які не з'являлися на ній ще до 2016 року. «Галілео» був зруйнований 21 вересня 2003 року, шляхом керованого падіння, попередньо зробивши 35 обертів навколо Юпітера з 1995 року. І хоча головна вузьконаправлена антена апарату не розкрилася (внаслідок чого потік даних значно зменшився від потенційно можливого), тим не менш, усі основні завдання було виконано. У ході місії було отримано багато нових даних. За 8-річний період апарат зробив 35 сумарних прольотів повз усі галілеєві супутники та Амальтею. Основні наукові результати місії включали в себе: спостереження хмар з аміаку в атмосфері іншої планети; підтвердження активного вулканізму Іо (у 100 разів більше ніж на Землі); докази, що підтримували гіпотезу про солоний океан під шаром криги Європи; підтвердження наявності тонкого шару атмосфери на Ганімеді, Європі, Каллісто, під назвою екзосфера та ін. У 1994 році з допомогою «Галілео» вчені змогли спостерігати падіння на Юпітер уламків комети Шумейкерів — Леві 9. Камери на апараті 16—22 липня 1994 року спостерігали фрагменти комети під час їхнього падіння на південну півкулю Юпітера зі швидкістю приблизно в 60 км/с. Це було перше пряме спостереження позаземного зіткнення об'єктів у Сонячній системі. Падіння відбулося на стороні Юпітера, яка прихована від Землі. «Галілео», що знаходився на відстані 1,6 а.о. від планети зміг зафіксувати вогняну кулю від зіткнення, яка досягла піку температури у близько 24 000 К.

Вивчення Юпітера космічними апаратами з прольотної траєкторії

Зонд	Дата підльоту	Відстань
Піонер-10	3 грудня 1973	132 000 км
Піонер-11	4 грудня 1974	43 000 км
Вояджер-1	5 березня 1979	265 000 км
Вояджер-2	9 липня 1979	645 000 км
Улісс	8 лютого 1992	409 000 км
	4 лютого 2004	120 000 000 км
Кассіні	30 грудня 2000	10 000 000 км
Нові обрії	28 лютого 2007	2 304 535 км

У серпні 2011 року був запущений космічний апарат «Юнона», який вийшов на полярну орбіту Юпітера в липні 2016 року і мав виконати детальні дослідження планети, ставши другим апаратом, що працює на орбіті планети. Така орбіта — не вздовж екватора планети, а від полюса до полюса — дозволить, на думку вчених, краще вивчити природу полярних сяйв на Юпітері. Цілями місії стало знаходження відповідей на питання про те, як формувався Юпітер, зокрема, чи має планета кам'яне чи дифузне ядро, скільки води є у атмосфері і як розподіляється маса всередині планети. Також планується вивчити внутрішні атмосферні потоки планети, які можуть досягати швидкості 600 км/год.

Космічний апарат «Юнона», 5 серпня 2011

Через можливу наявність підземних рідких океанів на супутниках планети — Європі, Ганімеді та Каллісто — є зацікавленість у вивченні саме цього явища. Однак фінансові проблеми й технічні труднощі призвели до скасування на початку XXI століття перших проєктів їх дослідження — американських Europa Orbiter (з висадкою на Європу апаратів кріобота для роботи на крижаній поверхні та гідробота для запуску в підповерхневому океані) та Jupiter Icy Moons Orbiter, а також європейського Jovian Europa Orbiter.

На 2020-ті роки NASA та ЄКА планують міжпланетну місію з вивчення галілеєвих супутників Europa Jupiter System Mission (EJSM). У лютому 2009 року ЄКА оголосило про пріоритет проєкту з дослідження Юпітера перед іншим проєктом — з дослідження супутника Сатурна — Титана (Titan Saturn System Mission). Однак, місію EJSM не скасовано. В її межах NASA планує побудувати апарат, який призначено для досліджень планети-гіганта та її супутників Європи й Іо — Jupiter Europa Orbiter. ЄКА планує надіслати до Юпітера станцію для дослідження його супутників Ганімеда й Каллісто — Jupiter Ganymede Orbiter. Обидва апарати будуть запущені в межах проєкту Europa Jupiter System Mission. Крім того, в місії EJSM можлива участь Японії з апаратом Jupiter Magnetospheric Orbiter (JMO) для досліджень магнітосфери Юпітера.

У червні 2021 року NASA обрало компанію SpaceX для надання послуг з запуску місії для проведення докладних досліджень супутника Юпітера, Європи. Місія Europa Clipper буде запущена в жовтні 2024 року за допомогою ракети Falcon Heavy з Космічного центру ім. Джона Кеннеді в штаті Флорида.

У жовтні 2021 ракета-носій Atlas V 401 відправила на Юпітер космічний апарат NASA «Люсі» (Lucy) вартістю майже 1 млрд доларів, зібраний компанією Lockheed Martin. Головною ціллю місії є дослідження троянських астероїдів (троянців) та має пролетіти повз й дослідити 11 з них, і наступний проліт передбачається 20 квітня 2025 року. Першим дослідженим астероїдом був 152830 Дінкінеш, «Люсі» наблизилася до нього на 450 км 1 листопада 2023 року.

Орбітальні телескопи

За допомогою телескопа «Габбл» було отримано знімки полярних сяйв на Юпітері в ультрафіолетовому діапазоні, зроблені фотографії зіткнення з планетою уламків комети Шумейкерів — Леві 9, виконано спостереження за вихорами на Юпітері, а також кілька інших досліджень.

Спостереження

Юпітер і чотири галілєві супутники у аматорський телескоп.

За яскравістю Юпітер є четвертим об'єктом на небі (після Сонця, Місяця та Венери), однак при протистоянні Марс може видаватися яскравішим за Юпітер. Залежно від положення Юпітера по відношенню до Землі, видима зоряна величина може змінюватися від значення яскравості -2,94 в протистоянні до -1,66 під час сполучення з Сонцем. Середня видима зоряна величина становить -2,20 зі стандартним відхиленням в 0,33. Кутовий розмір Юпітера також змінюється від 50,1 до 30,5 кутових секунд. Сприятливі умови для протистояння виникають, коли Юпітер проходить через перигелій своєї орбіти, що наближає його до Землі. Поблизу позиції протистояння Юпітер перейде в ретроградний рух приблизно на 121 день, рухаючись назад під кутом 9,9°, перш ніж повернутися до свого звичайного напряму руху.

Оскільки орбіта Юпітера знаходиться за межами орбіти Землі, фазовий кут Юпітера, при дослідженні з Землі, завжди буде менше 11,5°. Таким чином, Юпітер завжди виглядає майже повністю освітленим, якщо дивитися через земні телескопи. Лише під час місій космічних апаратів до Юпітера було отримано зображення півмісяця планети. Невеликий телескоп зазвичай покаже чотири галілеєві супутники Юпітера та помітні пояси хмар в атмосфері Юпітера. Більший телескоп з апертурою в 10–15 см покаже Велику червону пляму Юпітера, коли вона повернута в напрямку Землі.

Зіткнення небесних тіл із Юпітером

Комета Шумейкерів — Леві

Мозаїка, складена із зображень, отриманих телескопом HST 18 травня 1994 року.

У липні 1992 року до Юпітера наблизилася комета. Вона пройшла на відстані близько 15 тисяч кілометрів від верхньої межі хмар, і потужна гравітаційна дія планети-гіганта розірвала її ядро на 21 великих частин. Цей кометний рій був виявлений на обсерваторії Маунт-Паломар подружжям Керолін і Юджином Шумейкерами та астрономом-аматором Девідом Леві. 1994 року, при наступному зближенні з Юпітером, всі уламки комети врізалися в атмосферу планети з величезною швидкістю — близько 64 км/с. Цей грандіозний космічний катаклізм спостерігався як із Землі, так і за допомогою космічних засобів, зокрема, з допомогою космічного телескопа «Габбл», супутника IUE і міжпланетної космічної станції «Галілео». Падіння ядер супроводжувалося спалахами випромінювання в широкому спектральному діапазоні, генеруванням газових викидів, формуванням вихорів, зміною радіаційних поясів Юпітера, появою полярних сяйв та ослабленням яскравості плазмового тора Іо в крайньому ультрафіолетовому діапазоні.

Інші падіння

19 липня 2009 року астроном-аматор Ентоні Веслі (англ. Anthony Wesley) виявив темну пляму в районі південного полюса Юпітера. Згодом цю знахідку підтвердили в обсерваторії Кека на Гаваях. Аналіз отриманих даних вказав, що найімовірнішим тілом, що впало в атмосферу Юпітера, був кам'яний астероїд.

Пляма в районі південного полюса Юпітера — 20 липня 2009, інфрачервоний телескоп в обсерваторії Мауна-Кеа, Гаваї.

3 червня 2010 року о 20:31 за міжнародним часом два незалежних спостерігачі — Ентоні Веслі (англ. Anthony Wesley, Австралія) та Крістофер Го (англ. Christopher Go, Філіппіни) — відзнили спалах над атмосферою Юпітера, що, найімовірніше, було падінням нового, раніше невідомого тіла, на Юпітер. Через добу після цієї події нові темні плями в атмосфері Юпітера не були виявлені. Відразу було проведено спостереження на найбільших інструментах Гавайських островів (Gemini, Keck та IRTF) та заплановано спостереження на космічному телескопі «Габбл». 16 червня 2010 року NASA опублікувало прес-реліз, в якому повідомлялося, що на знімках, отриманих на космічному телескопі «Габбл» 7 червня 2010 року (через 4 доби після фіксації спалаху), не виявлено ознак падіння у верхніх шарах атмосфери Юпітера.

20 серпня 2010 року, о 18:21:56 за міжнародним часом, відбувся спалах над хмарним покривом Юпітера, який виявив японський астроном-аматор Масаюки Татікава з префектури Кумамото на зробленому ним відеозаписі. Наступного дня після оголошення про цю подію знайшлося підтвердження від незалежного спостерігача Аоки Кадзуо (Aoki Kazuo) — аматора астрономії з Токіо. Ймовірно, це могло бути падіння астероїда чи комети в атмосферу планети-гіганта.

Астрономом-аматором Геррітом Кернбауером (Gerrit Kernbauer) 17 березня 2016 року на 20-сантиметровому телескопі були зроблені знімки зіткнення Юпітера з космічним об'єктом (ймовірно, кометою). На думку астрономів, в результаті зіткнення відбувся колосальний викид енергії, рівний 12,5 мегатонни в тротиловому еквіваленті.

13 вересня 2021 року астрономами-аматорами було зафіксовано момент зіткнення Юпітера з невідомим об'єктом. Під час спостереження за проходженням по поверхні планети тіні її супутника Іо спостерігачі побачили яскравий спалах. Зробити знімки вдалося астрономам Харальду Палеске (Harald Paleske) з Німеччини, бразильцю Хосе Луїс Перейрі (José Luis Pereira) та французу Жану-Полю Арно (Jean-Paul Arnould). Невідомим об'єктом може бути астероїд розміром близько сотні метрів або невелике ядро ​​комети.

29 серпня 2023 року, о 01:45 (за японським стандартним часом) або ж 28 серпня (16:45 GMT), згідно допису в обліковому записі, що пов'язаний з проєктом Organized Autotelescopes for Serendipitous Event Survey (OASES) і системою Planetary Observation Camera for Optical Transient Surveys (PONCOTS), було повідомлено про спалах, який спостерігався в атмосфері Юпітера. Пізніше MASA Planetary Log оприлюднив кадри, на яких показано короткий спалах світла, що йде від Юпітера, який був пов'язаний з очевидним ударом комети чи астероїда.

Культурний вплив

Гравюра Юпітера на дереві, 1550 рік, автор Гвідо Бонатті

Як яскраве небесне тіло, Юпітер привертав увагу спостерігачів з давніх-давен і, відповідно, ставав об'єктом поклоніння. Наприклад, з ним пов'язаний культ семітського божества Гада, індійське релігійне свято Кумбха-мела, китайське божество Тай-Суй. Свою сучасну назву планета несе з часів Стародавнього Риму, жителі якого так називали свого верховного бога. Планета висвітлюється в низці художніх творів, книг, фільмів, коміксів.

Юпітер в міфології

Факт існування Юпітера був відомий з давніх-давен: його інколи можна побачити неозброєним оком вночі та вдень, якщо Сонце займає низьку позицію на небі. Вавилоняни сприймали планету як символ їхнього верховного бога Мардука — главу панетеону у період правління Хамураппі. Вони також використовували орбітальний період Юпітера, який становить майже 12 земних років, для того, щоб визначити сузір'я зодіаку.

У грецькій міфології Юпітер носив ім'я Зевса або Діаса, останнє з яких досі вживається у сучасній Греції. Також стародавні греки знали планету як Фаетон, що означає «сяюча» або «палаюча зірка». Грецькі міфи про Зевса гомерівського періоду показали певну схожість з деякими близькосхідними богами, включаючи семітських Еля та Баала, шумерського Енліля та вавилонського бога Мардука. Зв'язок між планетою та грецьким божеством Зевсом виник під впливом Близького Сходу та був повністю встановлений у четвертому столітті до нашої ери, як це задокументовано в Післязаконні Платона та його сучасників.

Римським аналогом Зевса є бог Юпітер, який є головним богом римської міфології. Початково планета називалася «зіркою Юпітера», оскільки вважали, що вона є священною для верховного бога. Ця назва походить від праіндоєвропейської кличної сполуки «Dyēu-pəter», що означає «Бог Батько-Неба» або «Бог Батько-Дня». Як верховний бог римського пантеону, Юпітер був богом грому, блискавки та бурі, та іменувався богом світла та неба.

Юпітер в астрології та окультизмі

Статуя Юпітера в парку Версаля.

У ведичній астрології індуїстські астрологи назвали планету на честь Брігаспаті, релігійного вчителя богів, і часто називали її «Гуру», що означає «вчитель». У центральноазіатських тюркських міфах Юпітер називається Ерендіз або Ерентюз від eren (невідоме значення) і yultuz («зірка»). Турки змогли вирахувати період обертання Юпітера в 11 років і 300 днів. Вони також вважали, що деякі соціальні та природні події пов'язані з рухом Юпітера в небі. Китайці, в'єтнамці, корейці та японці називали її «дерев'яною зіркою», що було обґрунтовано вченням про п'ять стихій. У деяких стародавніх китайських писаннях, навіть роки називалися відповідно до знаків зодіаку Юпітера.

Юпітер займає одне з ключових положень в астрології, символізуючи міць, процвітання та успіх. Астрологами вважається, що Юпітер є царем планет. Також у певних індоєвропейських народів ім'я верховного божества Юпітера (або його аналогів) пов'язані з четвергом. Латинською четвер — Jovis dies (день Юпітера, звідси фр. jeudi, італ. giovedi, ісп. jueves, кат. dijous і т. д.), німецькою — Donnerstag, англійською — Thursday (від імені Тора або Доннера).

Юпітер у літературі та кінематографі

Література

Юпітер та його супутники нерідко виступають в ролі місця подій у творах, що відносяться до наукової фантастики або інших літературних жанрів. Таким чином, вони були висвітлені у наступному ряді творів:

1. Г. Бенфорд «Проти нескінченності» (англ. Against Infinity; 1983). Розповідь про тераформування Ганімеду та виживання у його суворих умовах.
2. П. Кедіген «Дівчина-річ, яка пішла на суші» (англ. The Girl-Thing Who Went Out for Sushi; 2012). Повість розповідає про групу працівників, що допомагають проводити наукове дослідження на орбіті Юпітера.
3. А. Кларк «2001: Космічна Одіссея» (1968).
4. А. Кларк «2010: Одіссея Два» (1984). У книзі висвітлено дослідження Юпітера та відкриття і вивчення життя в підземному океані Європи.
5. К. Хінклі «Остракони Європи» (англ. The Ostracons of Europa). Дослідник у підводному апараті в океані на другому найбільшому супутнику Юпітера знаходить розумне життя, яке створює візерунки під льодом і на ньому.
6. Д. Мофіт «Викрадення Юпітера» (англ. The Jupiter Theft; 1977). Вибух наднової, що залишає інопланетян без дому, призводить до втілення ними плану щодо викрадення Юпітера в цілях використання як палива для космічного корабля.
7. А. Рейнолдс «Шпигун на Європі» (англ. A Spy in Europa; 2008). Шпигунська історія, яка припускає, як океан Європи може містити форми життя, і як люди мають бути генетично модифіковані для життя в цьому океані.
8. А. Рейнолдс «Detonation Boulevard (англ.)» (2023). Розповідь про перегони на «підступній» поверхні Іо.
9. І. Стюарт, Дж. Кохен «Wheelers (англ.)» (2000). Твір математика та біолога, що розкриває тему розумної форми життя, що може жити в атмосфері Юпітера.
10. М. Свонвік «Швидкий пульс машини» (англ. The Very Pulse of the Machine; 1998). Розповідь про дослідника Іо, що працює над відкриттям форми життя, яка живиться електричними силами.
11. Б. Бова «Юпітер» (2000). Роман розповідає про експедицію, яка відправляється у глубини атмосфери Юпітера на пошук форм життя.
12. Дж. Райт «Золотий вік» (2002—2003). Юпітер перетворився на друге, мініатюрне, Сонце, а Ганімед та інші супутники Юпітера захоплені промисловцем на ім'я Ганніс, який заселив їх своїми клонами.

Кінематограф та ТВ

Планета також відіграє певну роль у сюжетах деяких кінофільмів та серіалів. Такими є:

1. Телесеріал «Космічний патруль» (1962). У двох серіях дії відбуваються на Юпітері.
2. Фільм «Ґодзілла проти Монстра Зеро» (1965). Японо-американський фільм, де за сюжетом, біля Юпітера виявлено планетоїд, на якому земна експедиція зустрічає інопланетян.
3. Фільм «2001: Космічна Одіссея» (1968). У фільмі, орбіта Юпітера була одним з місць розташування «монолітів».
4. Фільм «Космічна Одіссея 2010» (1984). В продовженні «Космічної Одіссеї 2001» на орбіті Юпітера продовжується встановлення контакту, що почалося в минулому фільмі, і надалі Юпітер перетворюється на зірку.
5. Телесеріал «Втеча з Юпітера» (1994). Колонія, розташована на Іо, гине внаслідок виверження вулкана, після чого вцілілі на примітивному космічному кораблі намагаються добратися до Землі, на чому і будується сюжет.