Джим Брейтот - 101 ключевая идея: Астрономия

Спектральный анализ атмосферы Юпитера выявил присутствие аммиака, метана и водорода. Принято считать, что Юпитер имеет плотное железосиликатное ядро, окруженное водородом, который при таком огромном давлении имеет свойства металла. Между оболочкой из металлического водорода и атмосферой существует водород в молекулярной форме. Средняя температура атмосферы Юпитера составляет примерно — 110 °C, что больше ожидаемого, судя по расстоянию от Солнца. Таким образом, Юпитер излучает тепловую энергию, возникшую, вероятно, при формировании планеты или при ее последующем сжатии. В июле 1994 года комета Шумейкера — Леви-9 врезалась в Юпитер, распавшись на множество фрагментов, что привело к образованию временных темных пятен в атмосфере планеты, подвергшейся ударному воздействию.

Обширная программа изучения Юпитера была выполнена с помощью космических зондов, особенно двух аппаратов "Вояджер", которые пролетели мимо Юпитера с интервалом в несколько месяцев в 1979 году. [42] С Земли аппараты стартовали в 1977 году: "Вояджер-1" — 5 сентября, "Вояджер — 2" — 20 августа. Они послали на Землю крупномасштабные фотографии поверхности Юпитера, его спутников и тусклого кольца вокруг планеты, о котором ранее не было известно.

См. также статьи "Кометы", "Планеты", "Орбиты планет".

Известно, что Юпитер имеет по меньшей мере 16 спутников, расположенных на расстоянии от 130 тысяч до более 20 млн. километров от планеты. Галилей открыл четыре самых больших спутника: Ио, Ганимед, Каллисто и Европа. Эти четыре спутника можно наблюдать в телескоп как яркие точки в экваториальной плоскости планеты. Их положение изменяется от одной ночи к следующей, так как они вращаются вокруг планеты с периодом порядка нескольких суток, а не лет. Космический зонд "Вояджер-2" послал на Землю подробные фотографии крупных спутников Юпитера, когда пролетал мимо них. Еще более подробные изображения поступили от космического зонда "Галилей", который вышел на орбиту вокруг Юпитера в 1995 году. [43] Стартовал с Земли 17 октября 1989 года.

Диаметр Ио, ближайшего к Юпитеру спутника планеты, примерно равен диаметру земной Луны. Его период обращения составляет 1,8 суток, а радиус орбиты 0,42 млн. км. Вулканическая активность на поверхности Ио поразила астрономов, когда она впервые наблюдалась на фотографиях, полученных с космического зонда "Вояджер-2". Считается, что наличие расплавленного материала в недрах Ио и извержения на поверхности спутника вызваны периодическим растяжением и сжатием под воздействии гравитационного поля Юпитера в сочетании с другими внешними спутниками. Средняя плотность Ио примерно такая же, как у земной Луны. Европа, второй крупный спутник Юпитера, меньше Ио и совершает полный оборот вокруг планеты за 3,6 суток. Радиус ее орбиты составляет 0,67 млн. км. Гладкая поверхность Европы расцвечена коричневыми пятнами и покрыта трещинами. Средняя плотность этого спутника примерно такая же, как у земной Луны.

Ганимед, следующий по счету, — самый большой спутник Юпитера. Период его обращения вокруг планеты составляет 7,2 суток при радиусе орбиты 1,1 млн. км. На его поверхности, которая, как считается, покрыта мощным слоем льда, видны разломы и яркие кратеры. Средняя плотность Ганимеда в 1,9 раза превышает плотность воды.

Каллисто, наиболее отдаленный из крупных спутников Юпитера, не такой большой, как Ганимед, и имеет сходную с ним среднюю плотность. Он обращается вокруг Юпитера за 16,7 суток, а радиус его орбиты составляет 1,9 млн. км. Его поверхность, густо покрытая кратерами, представляет собой мощную кору, состоящую изо льда и скальных образований.

См. также статьи "Кратеры", "Галилей".

Энергия, излучаемая звездой, возникает в процессе ядерного синтеза, который происходит в ядре звезды. В ходе этого процесса легкие ядра соединяются, образуя более тяжелые ядра, и высвобождается энергия в виде гамма-излучения и частиц высоких энергий. Энергия, высвобождаемая в пересчете на килограмм водорода, примерно в 10 млн. раз больше, чем энергия, высвобождаемая при сгорании одного килограмма нефти.

Температура в ядре звезды достигает десятков миллионов градусов, и ядра элементов движутся с очень большой скоростью. Поскольку они обладают положительным электрическим зарядом, то избегали бы столкновения и отталкивали друг друга, если бы двигались медленнее. Однако из-за быстрого движения два сталкивающихся ядра преодолевают силу электростатического отталкивания и соединяются, образуя более тяжелое ядро. В звездах Главной последовательности ядра водорода, представляющие собой одиночные протоны, соединяются в несколько этапов, образуя ядро гелия.

Сначала соединяются два протона, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон и образуется ядро дейтерия, состоящее из протона и нейтрона, затем ядро дейтерия соединяется с новым протоном и образует ядро гелия-3, состоящее из двух протонов и нейтрона. И наконец два ядра гелия-3 соединяются и высвобождают два протона, в результате чего остающиеся два протона и нейтрона соединяются, образуя ядро гелия-4.

Пока в недрах звезды Главной последовательности сохраняется достаточное количество водорода, реакция ядерного синтеза продолжается, и поток излучения не дает звезде коллапсировать под воздействием собственной силы тяготения. Когда водород в ядре исчерпывается, ядро коллапсирует, а внешние слои звезды раздуваются и остывают, так что она становится красным гигантом. Затем ядра гелия начинают поэтапно соединяться, образуя ядра более тяжелых элементов и высвобождая новую энергию. Этот процесс продолжается до формирования тяжелых ядер, таких, как ядра железа. Поскольку для образования еще более тяжелых ядер необходима дополнительная энергия, реакция ядерного синтеза прекращается, и звезда снова коллапсирует, становясь белым карликом.

См. также статьи "Диаграмма Герцшпрунга — Ресселла", "Белыш карлик".

Абсолютная звездная величина М — видимая звездная величина, которую имела бы1 звезда, если бы находилась от нас на стандартном расстоянии 10 парсеков (примерно 300 млн. млн. км).

Астрономическая единица (а. е.) — за астрономическую единицу принято среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 149,6 млн. км.

Астрономическое соединение — положение планеты! на орбите, когда она находится на одном направлении с Солнцем при наблюдении с Земли.

Видимая звездная величина М — блеск звезды! по шкале, начиная от m = 1 для самые ярких звезд до т = 6 для звезд, едва различимые невооруженные глазом ясной ночью. Каждое различие в 5 звездные величин соответствует уменьшению или увеличению световой энергии в 100 раз.