Юпитер химический состав

Из чего состоит Юпитер

В еще одной статье из мини-серии о самой большой планете Солнечной системы мы расскажем о том, из чего состоит Юпитер.

Ученые пока не могут с уверенностью говорить о внутреннем строении Юпитера, однако наиболее распространненой является модель деления Юпитера на:

  • Атмосферу, которая в свою очередь делится на внешний слой, средний слой и нижний слой.
  • Слой металлического водорода
  • Каменное ядро

Рассмотрим по частям то, из чего состоит Юпитер по современным представлениям исследователей.

Атмосфера Юпитера была достаточно хорошо изучена с помощью спускаемого аппарата Галилео. Она состоит в основном из водорода и гелия: относительное количество гелия по числу молекул по отношению к водороду составляет около 0,157 (если сложить весь водород и гелий атмосферы Юпитера, то на тысячу молекул водорода приходится 157 молекул гелия), а массовая доля гелия равна примерно 23%. Примерно такое же соотношение водород-гелий имеет Солнце. Спектральный анализ и исследование атмосферы с помощью Галилео показали, что в ней также содержатся вода, метан, сероводород и аммиак. Обнаружены также следы других элементов, но их количество очень мало. Наличие воды в верхнем слое атмосферы Юпитера связывают со столкновением с ним комет, таких, как, например, комета Шумейкеров-Леви 9, которая “упала” в атмосферу гиганта 16-22 июля 1994 года.

Абсолютные значения состава атмосферы Юпитера примерно следующие:

  • Водород: 90% (округленно)
  • Гелий: 10% (округленно)
  • Вода
  • Аммиак
  • Метан
  • Сероводород
  • Аргон
  • Криптон
  • Ксенон
  • Этан
  • Ацетилен
  • Следовые количества других соединений

Мы видим поверхность Юпитера разделенной на параллельные его экватору полосы, светлые участки называются зонами, более темные — поясами. В зонах концентрация аммиака выше, из-за чего они плотнее более прозрачных поясов и поэтому видятся более светлыми. Через менее плотные пояса, наоборот, лучше видно более темные внутренние зоны планеты.

Красноватый цвет некоторых участков поверхности Юпитера можно объяснить наличием в этих слоях соединений фосфора, серы и углерода, однако это лишь предположения.

Из чего состоит Юпитер. Источник: Pearson Education

Под облаками атмосферы располагается зона жидкого водорода, которая может простираться на расстояние до 25 тыс. километров вглубь планеты.

Слой металлического водорода

Сила тяжести верхних слоев внутри планеты приводит к тому, что давление во внутренних областях планеты очень большое, дополнительно эти области нагреты до высоких температур (по разным оценкам до 36 000 °C. Все это является причиной того, что протоны и электроны водорода в этих областях существуют раздельно.

Ядро

Юпитер, вероятно, не имеет твердого ядра. Ядро Юпитера скорее всего состоит из расплавленной каменной породы и различных металлов. Ученые не могут быть на 100 процентов уверены, находится глубоко внутри планеты твердое ядро или нет, но на основе гравитационных измерений и сравнении полученных показателей с Землей, имеется больше оснований утверждать, что твердого ядра как такового нет. Результаты измерений позволяют предполагать, что ядро является подобием горячего расплавленного супа из различных элементов.

Солнечная система > Система Юпитер > Юпитер > Состав Юпитера

Внутреннее строение Юпитера

Изучите состав и строение Юпитера – газового гиганта Солнечной системы. Описание уровней водорода, химический состав поверхности, атмосферы и ядра с фото.

Из-за своего состава Юпитер сильно похож на звезду Солнце. Но даже несмотря на такие гигантские размеры, ему не хватает массы, чтобы трансформироваться. Давайте внимательно изучим состав планеты Юпитер, тем более что строение представлено выше на фото.

Состав и строение Юпитера

Поверхность

Перед вами действительно огромный объект. Но это гигант, у которого просто нет твердой основы. То есть, если вы прыгните с парашютом, то не думайте, что приземлитесь на поверхность. Состав атмосферы Юпитера представлен 90% водорода, а остальные 10% – гелий, а также слабые химические примеси других газов.

Эти газы скапливаются друг на друге, образуя слои. Раз нет твердого тела, то поверхностью будет точка, где атмосферное давление приравнивается к температуре земной поверхности. В этот момент сила тяжести в 2.5 раз выше земной.

Вы не смогли бы стать на такую поверхность, потому что это сплошной газовый слой. Зонд или космический корабль приближался бы к центру и все время натыкался на облака, пока не дошел до ядра.

Ядро

Все еще очень тяжело разъяснить этот вопрос. Исследователи считают, что оно плотное и может быть окружено слоем металлического водорода, покрытое еще одним шаром молекулярного водорода. Но пока нет никакой уверенности в том, твердое ядро Юпитера или нет. Есть теории, что центр представлен раскаленным жидким шаром, или же это камень в 14-18 раз больше земной массы. Температура в центре может подогреваться до 35000 °C.

Этот вопрос подняли еще в 1990-х годах. Именно тогда замер гравитации показал, что центр примерно в 14-45 раз больше земной массы. Если когда-то у планеты и было ядро, то нет никаких гарантий, что оно осталось.

Почти звезда

Юпитер напоминает Солнце, потому что состоит в основном из водорода и гелия. Но количества газов недостаточно, что запустить процесс слияния, подпитывающий звезду. Для этого планете понадобилось бы увеличиться в массе в 75-80 раз. Если бы все планеты стали частью гиганта, он бы все равно не набрал необходимый минимум. Теперь вы знаете из чего состоит Юпитер.

Вам будет интересно

Записей не найдено.

Тайны Юпитера

Наверное, трудно придумать условия, более отличные для земного обитателя, чем существующие на планетах типа Юпитера. Если, глядя на Марс, можно представить, что миллионы лет назад его пыльная поверхность могла быть покрыта лесами и океанами, то о наличии хоть какого-то подобия между Землей и газовыми гигантами, говорить не приходится. Небесные тела подобного класса крайне сложны для исследования, поэтому структура и состав Юпитера во многом остаются тайной, которую человечество пытается познать, опираясь на отрывочные знания, накапливаемые долгим и кропотливым трудом.

Облака – белогривые лошадки

Тень от спутника Юпитера Ганимеда проходит по Большому Красному Пятну

Когда говорят о юпитерианских облаках, то воображение пытается нарисовать вполне земные картины с мирно убегающими за линию горизонта белыми «барашками» или, на худой конец, постепенно затягивающими небосвод темно-фиолетовыми грозовыми тучами. И то, и другое далеко от действительности. По мнению ученых, то, что земной наблюдатель принимает за «поверхность» планеты, – это обледеневшие пары аммиака, плотно окутавшие Юпитер. Ниже находятся кристаллы сероводорода аммония, а еще глубже – замерзшие кристаллики воды. Последняя может присутствовать и в жидкой фазе в виде мелкой дисперсии. Весь этот «слоеный пирог» плотно закрывает планету от наблюдателя и о том, что творится ниже, можно только догадываться.

Ураганы в атмосфере

Обработанный снимок Большого Красного Пятна на Юпитере

Ураганы, бушующие в атмосфере Юпитера со скоростью свыше 600 км/ч, и турбулентные потоки и вихри, поднимающиеся снизу, перемешивают облачные массы, рисуя причудливые картины в виде полос и пятен. Движение потоков в атмосфере газового гиганта, в отличие от Земли, подпитывается за счет внутренней энергии планеты, поэтому образовавшиеся узоры имеют довольно стабильные геометрические размеры, слабо меняющиеся в течение периода их наблюдения.

Большое красное пятно

Природа этих явлений изучена очень слабо и единой стройной теории, объясняющей возникновение и длительное существование полос и пятен в атмосфере Юпитера, на настоящий момент не существует.

Современные представления о структуре и составе Юпитера

Рисунок художника изображающий сброс космическим аппаратом Галилео зонда в атмосферу Юпитера, справа художник нарисовал сброс защитного теплового щита зонда

Большинство ученых склоняются к мысли, что гигант Солнечной системы состоит из атмосферы, ядра и промежуточного слоя. Основные химические элементы, присутствующие на Юпитере, – это водород и гелий. Но результаты миссии космического аппарата «Галилео», сбросившего в конце 1995 года на планету зонд, подтвердили наличие также аргона, криптона, углерода и азота, и ряда других газов. Внешний слой атмосферы гиганта образован газообразным водородом, в среднем – добавляется гелий (в пропорции 1 к 9), а в нижнем – аммиак, гидросульфид аммония и вода, которые образуют облачный покров планеты.

Металлический водород

Строение Юпитера

Ниже располагается «океан», состоящий из металлического водорода. Такую структуру этот химический элемент может принимать под воздействием высоких давлений и температур. Представления о металлическом водороде чисто теоретические и в лабораторных условиях получить его пока не удалось. По мнению ученых, он представляет собой сверхтекучую и сверхпроводящую жидкость, способную образовываться при давлениях порядка миллиона атмосфер. Предполагается, что после снятия давления свойства полученной структуры могут сохраниться.

Структура атмосферы

Толщина такого жидкометаллического слоя планеты оценивается в 42–46 тыс. км. Не исключается присутствие в нем и жидкого гелия. Четкой границы между атмосферой и слоем металлического водорода не существует, а имеется пограничная турбулентная зона, толщиной 7–25 тыс. км, в которой происходит изменение фазового состояния этого химического элемента.

Ядро планеты

Размеры ядра Юпитера оцениваются примерно в 1,5 диаметра Земли, а температура и давление в нем достигают 30 000 K и 100 млн. атмосфер. Предполагается, что состоит оно из различных металлов и силикатов, а его масса составляет приблизительно 10–15 земных. Благодаря механизму Кельвина – Гельмгольца, такое ядро способно обеспечивать теплом процессы, происходящие в верхних слоях планеты, подпитывая их накопленной при сжатии энергией.

Вращение атмосферы Юпитера

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *