Чем объясняется наличие у юпитера плотной протяженной атмосферы

1. Пользуясь справочниками, заполните таблицу с основными физическими характеристиками планет-гигантов.

Заполнив таблицу, сделайте выводы и укажите сходства и различия между планетами-гигантами.

Выводы: Это газообразные тела с мощным протяжёнными атмосферами, быстро вращаются вокруг своих осей, имеют много спутников, также все они обладают кольцами. У планет-гигантов нет ни твёрдой не жидкой поверхности. Основные компоненты всех планет-гигантов — гелий и водород.

2. Проведите качественное сравнение свойств планет земной группы и планет-гигантов. Используйте при этом слова: «высокая», «низкая», «большая» и т. п. В выводе укажите принципиальное отличие планет земной группы от планет-гигантов.

Вывод: Планеты земной группы обладают значительно меньшими массами и размерами, но большей плотностью, не имеют колец. Они ближе расположены к Солнцу и быстрее движутся по своим орбитам, но медленнее вращаются вокруг своей оси и меньше сжаты у полюсах. Также они имеют значительно меньше спутников.

3. Закончите предложения.

Особенностью вращения планет-гигантов вокруг оси является то, что они вращаются слоями: слой планеты вблизи экватора вращается быстрее других слоёв.

Наличие у Юпитера и Сатурна плотных и протяжённых атмосфер объясняется тем, что при формировании они быстро достигли такой массы, чтобы удержать больше кислорода.

Спутник Сатурна Титан обладает мощной атмосферой, состоящей в основном из азота.

Планеты-гиганты имеют малую среднюю плотность по причине того, что их атмосферы имеют в основном водородо-гелевый состав.

Существование колец обнаружено у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Юпитер излучает значительно больше тепловой энергии, чем получает её от Солнца. Причиной этого можно считать постепенное сжатие планеты и процесса радиоактивного распада в её недрах.

4. Звёздный период вращения Сатурна вокруг Солнца T = 29.5 года. Какого среднее расстояние от Сатурна до Солнца?

5. Какой вид будет иметь кольцо Сатурна для наблюдателя, находящегося на экваторе и на полюсах Сатурна?

6. Закончите предложения, касающиеся внутреннего строения планет-гигантов.

У планет Юпитер и Сатурн между центральным ядром и протяжённой атмосферой имеется оболочка со свойствами металла.

Планеты-гиганты, как и Земля, обладают магнитным полем, напряжённость которого

у Юпитера в 12 раз выше, чем у Земли;
у Сатурна близка к земной;
у Урана примерно равна земной;
у Нептуна в 3 раза меньше, чем у Земли.

Полярные сияния были отмечены у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн и Уран.

Источник

Атмосфера Юпитера

На самом деле, глупо определять наличие атмосферы Юпитера, потому что это и есть вся планета, так как у него отсутствует твердая кора. Это сплошная водородная и гелиевая масса с примесями других газов и воздуха. Давайте посмотрим, как выглядит атмосфера Юпитера и какими химическими элементами представлена.

Атмосферный состав

Перед вами огромное скопление водорода (90%). Оставшиеся 10% – гелий, а также небольшое количество метана, аммиака, серы и паров воды. Атмосферная структура Юпитера представлена на фото.

Структура атмосферы Юпитера

Если продвигаться от внешних слоев к внутренним, то ощущается рост температуры и давления. Именно поэтому газы делятся на слои. В глубине, водород трансформируется из газа в жидкость, а также может стать металлическим.

Атмосферный слой

Перед вами крупный план Большого Красного Пятна, снятый аппаратом Вояджер

Ученые подсчитали, что на атмосферной поверхности давление равняется одному бару, что соответствует ситуации на земной поверхности. Дальше идет тропосфера (50 км). Она представлена аммиаком, гидросульфидом аммония и водой, образующими привлекательные и заметные красные и белые линии. Белые (более холодные) называют зонами (газ поднимается), а красные – поясами (газы падают).

График зависимости давления и температуры от глубины атмосферы

Выше нее расположена термосфера (1000 км над поверхностью) с температурой в 725°C. Именно здесь на полюсах и происходят полярные сияния. Кроме того, термосфера способна создавать слабое свечение, которое не позволяет ночному небу полностью погрузиться во мрак. Слой нагревается частичками из магнитосферы, а также Солнцем.

На самой верхушке находится экзосфера, в которой частички газа распространяются в комическое пространство. У нее нет четкого разделения.

Большое Красное Пятно в атмосфере Юпитера

Благодаря красным и белым полосам, Юпитер поражает своей красотой. Выдающейся особенностью выступает Большое Красное Пятно. Его обнаружили еще в 1600-х годах. Она представляет собою сильнейшую бурю, расположенную в южной стороне от экваториальной линии. Эти ураганы можно заметить в телескопы.

Большое красное Юпитера. Фотография сделана космическим аппаратом Вояджер

На вращение у циклона уходит 6 дней. Он настолько огромен, что туда легко поместится две Земли. Правда, последние исследования говорят, что он может сокращаться.

Так как Большое Красное Пятно холоднее, чем полоса, то должно находиться выше в атмосфере планеты Юпитер. Пока нет точных данных о причине появления красного света.

Пройдя треть пути к планете, водород становится металлическим, из-за чего вырабатываются электрические заряды. Это и помогает контролировать сильное магнитное поле. Юпитер крайне быстро вращается вокруг оси (раз в 9.9 часов), поэтому без труда подпитывает поле электричеством.

Магнитное поле Юпитера в 20 раз превосходит земное. Более того, радиолюбители могут услышать электромагнитные бури. Порой эти сигналы даже сильнее солнечных.

Источник

Спутники и кольца планет-гигантов

Исследования, проведённые с помощью космических аппаратов, показали, что, кроме множества спутников, все планеты-гиганты имеют ещё и кольца. С момента своего открытия в XVII в. кольца Сатурна (см. рис. 2, 3 на цветной вклейке VII) долгое время считались уникальным образованием в Солнечной системе, хотя некоторые учёные высказывали предположения о наличии колец у Юпитера и других планет-гигантов. Уже в XIX в. в работах Джеймса Максвелла и Аристарха Аполлоновича Белопольского было доказано, что кольца не могут быть сплошными. «Исчезновения» колец Сатурна, которые случались примерно через 15 лет, когда Земля оказывалась в плоскости этих колец, можно было объяснить тем, что толщина колец мала. Постепенно стало очевидно, что кольца Сатурна представляют собой скопления небольших по размеру тел, крупных и мелких кусков, которые обращаются вокруг планеты по почти круговым орбитам. Все они так малы, что по отдельности не видны. Благодаря большому количеству частиц кольца кажутся сплошными, хотя сквозь кольца Сатурна, например, просвечивает и поверхность планеты, и звёзды (см. рис. 3 на цветной вклейке X). Даже эти наиболее заметные кольца при общей ширине порядка 60 тыс. км имеют толщину не более 1 км. Снимки, сделанные с КА «Вояджер», показывают их сложное строение.

Кольца всех остальных планет-гигантов, включая Юпитер (рис. 4.17), значительно уступают по размерам и яркости кольцам Сатурна. На снимках заметно, что в кольцах Нептуна вещество распределено неравномерно и образует отдельные сгущения — арки (рис. 4.18).

Вероятнее всего, кольца планет-гигантов образовались из вещества существовавших прежде спутников, которые затем разрушились под действием приливных сил и при столкновениях между собой. Таким образом, мы наблюдаем определённый этап эволюционного процесса, который происходит в течение уже нескольких миллиардов лет.

1. Чем объясняется наличие у Юпитера и Сатурна плотных и протяжённых атмосфер? 2. Почему атмосферы планет-гигантов отличаются по химическому составу от атмосфер планет земной группы? 3. Каковы особенности внутреннего строения планет-гигантов? 4. Какие формы рельефа характерны для поверхности большинства спутников планет? 5. Каковы по своему строению кольца планет-гигантов? 6. Какое уникальное явление обнаружено на спутнике Юпитера Ио? 7. Какие физические процессы лежат в основе образования облаков на различных планетах? 8*. Почему планеты-гиганты по своей массе во много раз больше, чем планеты земной группы?

Используя данные приложения VI, рассчитайте линейную и угловую скорости вращения на экваторах Земли и Юпитера.

1. На Земле — 465 м/с; на Юпитере — примерно 12,4 км/с.

Подготовьте доклад о природе одной из планет Солнечной системы.

Источник

Атмосфера Юпитера

По своему составу атмосфера Юпитера близка к Солнцу, планету еще называют «несостоявшейся звездой», но её масса слишком мала для возникновения термоядерных реакций, обеспечивающих энергию светил.

Химический состав

14-кадровая анимация показывает циркуляцию атмосферы Юпитера

Слои атмосферы

Материалы по теме

Впечатляющие масштабы Юпитера

С продвижением вверх, температурные показатели увеличиваются и в термосфере достигают 725 градусов, а давление падает. В этой зоне возникает яркое полярное сияние, заметное с Земли.

Циркуляция воздушных масс

Движение атмосферы Юпитера определяется двумя факторами: высокой скоростью вращения вокруг оси, которая составляет 10 часов, и восходящими потоками, возникающими при отдаче внутреннего тепла. Чередующиеся полосы зон и поясов выстраиваются параллельно экватору. Местные ветра изменяют скорость и направление с увеличением широты. На экваторе воздушные массы движутся со скоростью до 140 м/с и совершают суточный оборот на 5 минут быстрее, чем умеренные области. У полюсов ветра стихают.

Зоны возникают благодаря восходящим потокам. Здесь наблюдается увеличение давления, а светлую окраску облакам придают застывшие кристаллы аммиака. Температурные показания зон – ниже, а видимая поверхность – выше, чем у поясов, которые представляют собой нисходящие потоки. Темный цвет нижнего слоя облаков формируют коричневые кристаллы гидросульфида аммония. Движение во всех полосах устойчиво и не меняет свое направление. При соприкосновении зон и поясов возникает сильная турбулентность, рождающая мощные вихри.

Большое Красное Пятно (БКП)

Обработанный снимок Большого Красного Пятна на Юпитере

На протяжении 300 лет астрономы наблюдают уникальное явление – ураган, превосходящий по размеру Землю. Окраинные зоны Большого Красного Пятна создают хаотичное завихрение облаков, но ближе к центру движение замедляется. Температура образования ниже, чем у других областей. Оно движется со скоростью 360 км/ч против часовой стрелки, полный оборот вокруг планеты совершает за 6 суток. За столетие границы антициклона уменьшились вдвое. Замечено БКП было в 1665 году Дж. Кассини, но момент его возникновения не установлен, так что возраст урагана может быть больше, чем принято считать.

Исследования

Юпитер, снимок зонда Вояджер-1

Первым аппаратом, который посетил Юпитер, стал «Пионер-10» в 1971 году. Он передал снимки планеты и спутников, измерил показатели магнитного поля. Аппаратура зонда обнаружила значительное излучение внутреннего тепла Юпитера. Полет «Вояджера — 1» дал несколько тысяч качественных снимков газового гиганта, сведения о верхних областях атмосферы.

Материалы по теме

Юпитер — самая массивная планета

Наибольший вклад в изучение Юпитера внесла миссия «Галилео», продолжавшаяся 8 лет. Спуск аппарата предоставил сведения о внутренних слоях атмосферы. Были найдены «сухие» области, где содержание воды меньше обычного в 100 раз, «горячие пятна», образованные тонким участком облаков, проведен анализ химических составляющих. Лучшие снимки планеты выполнил «Кассини», благодаря им составлена подробная карта.

Факты и тайны

Наблюдения за Юпитером ведутся с древних времен, но он по-прежнему полон загадок. Самая значительная по размерам планета Солнечной системы не зря получила имя верховного бога Рима. Ее масса в 2 раза больше, чем всех остальных планет, сложенных вместе. Газовый гигант вращается вокруг оси быстрее всех, имеет самое мощное магнитное поле, его грандиозный ураган БКП наблюдается с Земли, а молнии могут достигать 1000 км. Цвет и природа длительного антициклона не имеют объяснения, как и многие факты, известные о Юпитере.

Одной из постоянных тем дискуссий является возможность появления жизни в атмосфере планеты. Мощнейшие электрические разряды и умеренные температурные показатели могут способствовать формированию сложных органических соединений под плотным слоем облаков, но жидкое состояние поверхности и минимальное содержание воды исключают наличие известных жизненных форм.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник

Атмосфера Юпитера

Атмосфера Юпитера не имеет чёткой нижней границы — она плавно переходит в океан из жидкого водорода. Различают следующие слои атмосферы (снизу вверх): тропосфера, стратосфера, термосфера и экзосфера. Самый нижний слой — тропосфера — содержит сложную систему из облаков и туманов, включая слои аммиака, гидросульфида аммония и воды. Верхние аммиачные облака, наблюдаемые на «поверхности» Юпитера, организованы в многочисленные полосы, параллельные экватору, и ограниченные сильными зональными атмосферными потоками (ветрами), известными как «струи». Полосы имеют различную окраску: более тёмные полосы принято называть «поясами», а светлые — «зонами». Зоны — это области восходящих потоков, имеющих меньшую температуру нежели пояса — области нисходящих потоков.

Происхождение структуры из полос и струй достоверно неизвестно, предложено две модели этой структуры. В поверхностной модели предполагается, что это поверхностные явления над стабильными внутренними областями. В глубинной модели предполагается, что полосы и струи — поверхностные проявления глубинной циркуляции, протекающей в юпитерианской мантии, которая состоит из молекулярного водорода и организована в виде системы цилиндров.

В атмосфере Юпитера происходят разнообразные активные явления, такие как нестабильность полос, вихри (циклоны и антициклоны), бури и молнии. Вихри выглядят как крупные красные, белые и коричневые пятна (овалы). Два крупнейших пятна — Большое красное пятно (БКП) и овал BA — имеют красноватый оттенок. Они, как и большинство других крупных пятен, являются антициклонами. Маленькие антициклоны обычно бывают белыми. Предполагается, что глубина вихрей не превышает нескольких сотен километров.

Расположенное в южном полушарии БКП — крупнейший из известных в Солнечной системе вихрей. В пределах этого вихря могло бы разместиться несколько планет размером с Землю, и он существует уже по крайней мере 350 лет. Овал BA, который находится южнее БКП и в три раза меньше последнего, представляет собой красное пятно, сформировавшееся в 2000 году при слиянии трёх белых овалов.

На Юпитере постоянно бушуют сильные бури с грозами. Буря — результат влажной конвекции в атмосфере, связанной с испарением и конденсацией воды. Это участки сильного восходящего движения воздуха, которое приводит к формированию ярких и плотных облаков. Бури формируются главным образом в областях поясов. Разряды молний на Юпитере гораздо сильнее, чем на Земле, однако их меньше, поэтому средний уровень грозовой активности близок к земному.

Источник