ดาวพฤหัสบดีเป็นหนึ่งในห้าดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่สามารถมองเห็นได้ในท้องฟ้ายามราตรีโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็น นักดาราศาสตร์โบราณยังตั้งชื่อมันว่าเทพโรมันผู้ยิ่งใหญ่โดยที่ยังไม่ทราบขนาด
พบกับดาวพฤหัสบดี
วงโคจรของดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 778 ล้านกม. หนึ่งปีมี 11.86 ปีโลก ดาวเคราะห์จะหมุนรอบแกนของมันอย่างสมบูรณ์ในเวลาเพียง 9 ชั่วโมง 55 นาที และความเร็วในการหมุนจะแตกต่างกันไปตามละติจูดที่ต่างกัน และแกนเกือบจะตั้งฉากกับระนาบการโคจร ซึ่งเป็นผลมาจากการที่จะไม่สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล
อุณหภูมิพื้นผิวดาวพฤหัสบดีคือ 133 องศาเซลเซียส (140 K) รัศมีมากกว่า 11 และมีมวล 317 เท่าของรัศมีและมวลของโลกของเรา ความหนาแน่น (1.3 g/cm3) เทียบได้กับความหนาแน่นของดวงอาทิตย์และน้อยกว่าความหนาแน่นของโลกมาก แรงโน้มถ่วงบนดาวพฤหัสบดีคือ 2.54 เท่า และสนามแม่เหล็กมากกว่าค่าพารามิเตอร์ภาคพื้นดินที่คล้ายกัน 12 เท่า อุณหภูมิในตอนกลางวันของดาวพฤหัสบดีไม่ต่างจากตอนกลางคืน นี่เป็นเพราะระยะห่างที่สำคัญจากดวงอาทิตย์และกระบวนการอันทรงพลังที่เกิดขึ้นในลำไส้ของโลก
เอรุการวิจัยเชิงแสงของดาวเคราะห์ดวงที่ 5 ถูกค้นพบในปี 1610 โดย G. Galileo เขาเป็นคนค้นพบดาวเทียมขนาดใหญ่ที่สุดสี่ดวงของดาวพฤหัสบดี จนถึงปัจจุบัน 67 วัตถุจักรวาลเป็นที่รู้จักว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวเคราะห์ของยักษ์
ประวัติการวิจัย
จนถึงปี 1970 โลกได้รับการศึกษาโดยใช้คลื่นความถี่ภาคพื้นดินและวงโคจรในแถบแสง วิทยุ และแกมมา อุณหภูมิของดาวพฤหัสบดีเกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1923 โดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากหอดูดาวโลเวลล์ (แฟลกสตาฟ สหรัฐอเมริกา) นักวิจัยพบว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ "เป็นวัตถุที่เย็นอย่างแน่นอน" โดยใช้เทอร์โมคัปเปิลสูญญากาศ การสังเกตโฟโตอิเล็กทริกของการบังดาวของดาวพฤหัสและการวิเคราะห์ทางสเปกโตรสโกปีทำให้สามารถสรุปเกี่ยวกับองค์ประกอบของบรรยากาศได้
เที่ยวบินต่อมาของยานพาหนะระหว่างดาวเคราะห์ได้รับการขัดเกลาและขยายข้อมูลที่สะสมอย่างมีนัยสำคัญ ภารกิจไร้คนขับ "Pioneer-10; 11" ในปี 2516-2517 เป็นครั้งแรกที่พวกเขาส่งรูปภาพของดาวเคราะห์จากระยะใกล้ (34,000 กม.) ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของชั้นบรรยากาศการปรากฏตัวของแถบแม่เหล็กและการแผ่รังสี ยานโวเอเจอร์ (1979), Ulysses (1992, 2000), Cassini (2000) และ New Horizons (2007) ได้ทำการปรับปรุงการตรวจวัดดาวพฤหัสบดีและระบบดาวเคราะห์ของมัน และกาลิเลโอ (1995-2003) และ Juno (2016) ก็เข้าร่วมในอันดับ ดาวเทียมประดิษฐ์ของยักษ์
โครงสร้างภายใน
แกนโลกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20,000 กม. ประกอบด้วยไฮโดรเจนจากหินและโลหะจำนวนเล็กน้อย อยู่ภายใต้ความกดดัน 30-100 ล้านชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิของดาวพฤหัสบดีในโซนนี้อยู่ที่ประมาณ 30,000 ˚С มวลของแกนกลางอยู่ที่ 3 ถึง 15% ของมวลรวมของโลก การสร้างพลังงานความร้อนโดยแกนของดาวพฤหัสบดีอธิบายโดยกลไก Kelvin-Helmholtz สาระสำคัญของปรากฏการณ์นี้คือด้วยการเย็นตัวลงของเปลือกนอก (อุณหภูมิพื้นผิวของดาวพฤหัสบดีคือ -140˚С) ความดันลดลงทำให้เกิดการบีบอัดของร่างกายและความร้อนที่ตามมาของแกนกลาง
ชั้นถัดไป ลึก 30 ถึง 50,000 กม. เป็นสารของไฮโดรเจนที่เป็นโลหะและเหลวผสมกับฮีเลียม ด้วยระยะห่างจากแกนกลาง ความกดอากาศในบริเวณนี้จึงลดลงเหลือ 2 ล้านชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิของดาวพฤหัสบดีลดลงเหลือ 6000 ˚С
โครงสร้างของบรรยากาศ. เลเยอร์และองค์ประกอบ
ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างพื้นผิวโลกกับชั้นบรรยากาศ สำหรับชั้นล่าง - โทรโพสเฟียร์ - นักวิทยาศาสตร์ใช้พื้นที่ที่มีเงื่อนไขซึ่งความดันสอดคล้องกับโลก เลเยอร์เพิ่มเติมเมื่อพวกเขาเคลื่อนออกจาก "พื้นผิว" ตกลงตามลำดับต่อไปนี้:
- สตราโตสเฟียร์ (ไม่เกิน 320 กม.)
- เทอร์โมสเฟียร์ (สูงถึง 1,000 กม.).
- เอ็กซ์โซสเฟียร์
ไม่มีคำตอบเดียวสำหรับคำถามที่ว่าอุณหภูมิบนดาวพฤหัสอยู่ที่เท่าไร กระบวนการพาความร้อนที่รุนแรงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศซึ่งเกิดจากความร้อนภายในของดาวเคราะห์ ดิสก์ที่สังเกตได้มีโครงสร้างลายเด่นชัด ในแถบสีขาว (โซน) มวลอากาศพุ่งขึ้นในความมืด (เข็มขัด) พวกมันลงไปสร้างวงจรการพาความร้อน ในชั้นบนของเทอร์โมสเฟียร์ อุณหภูมิจะสูงถึง 1,000 ˚С และเมื่อมันเคลื่อนที่ลึกลงไปและความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะค่อยๆ ลดลงจนถึงค่าลบ เมื่อดาวพฤหัสบดีถึงชั้นโทรโพสเฟียร์ อุณหภูมิของดาวพฤหัสบดีก็จะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง
ชั้นบนของบรรยากาศเป็นส่วนผสมของไฮโดรเจน (90%) และฮีเลียม องค์ประกอบของส่วนล่างซึ่งมีการก่อตัวของเมฆนั้นรวมถึงมีเทน แอมโมเนีย แอมโมเนียมไฮโดรซัลเฟตและน้ำ การวิเคราะห์สเปกตรัมแสดงให้เห็นร่องรอยของอีเทน โพรเพน และอะเซทิลีน กรดไฮโดรไซยานิกและคาร์บอนมอนอกไซด์ ฟอสฟอรัส และสารประกอบกำมะถัน
คลาวด์เทียร์
เมฆสีต่างๆ ของดาวพฤหัสบ่งชี้ว่ามีสารประกอบทางเคมีที่ซับซ้อนอยู่ในองค์ประกอบ มองเห็นได้ชัดเจนสามระดับในโครงสร้างคลาวด์:
- บน - อิ่มตัวด้วยผลึกแอมโมเนียแช่แข็ง
- ปริมาณแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยอย่างมีนัยสำคัญ
- ที่ด้านล่าง - นำน้ำแข็งใส่และอาจเป็นหยดน้ำเล็กๆ
แบบจำลองบรรยากาศบางแบบที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยไม่ได้ยกเว้นการปรากฏตัวของชั้นเมฆอีกชั้นหนึ่งที่ประกอบด้วยแอมโมเนียเหลว รังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์และศักยภาพพลังงานอันทรงพลังของดาวพฤหัสบดีทำให้เกิดการไหลของกระบวนการทางเคมีและกายภาพมากมายในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
ปรากฏการณ์บรรยากาศ
ขอบเขตของโซนและแถบคาดบนดาวพฤหัสบดีมีลักษณะเฉพาะจากลมแรง (สูงถึง 200 ม./วินาที) จากเส้นศูนย์สูตรถึงเสาของทิศทางกระแสสลับเป็นระยะ ความเร็วลมลดลงตามละติจูดที่เพิ่มขึ้น และแทบไม่มีที่เสาเลย มาตราส่วนของปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศบนโลก (พายุ สายฟ้า ออโรร่าเหนือ) เป็นลำดับความสำคัญที่มากกว่าบนโลก Great Red Spot ที่มีชื่อเสียงนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าพายุขนาดยักษ์ ซึ่งใหญ่กว่าดิสก์ของโลกสองแผ่นในพื้นที่ จุดนั้นค่อย ๆ ลอยจากทางด้านข้าง กว่าร้อยปีของการสังเกต ขนาดที่ชัดเจนของมันลดลงครึ่งหนึ่ง
ภารกิจของยานโวเอเจอร์ยังพบว่าศูนย์กลางของการก่อตัวของกระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศนั้นเต็มไปด้วยวาบฟ้าผ่า ซึ่งมีมิติเชิงเส้นเกินหลายพันกิโลเมตร
มีสิ่งมีชีวิตบนดาวพฤหัสบดีหรือไม่
คำถามทำให้หลายคนงง ดาวพฤหัสบดี - ดาวเคราะห์ที่มีอุณหภูมิพื้นผิว (เช่นเดียวกับการมีอยู่ของพื้นผิวเอง) มีการตีความที่คลุมเครือ - แทบจะไม่สามารถเป็น "แหล่งกำเนิดของจิตใจ" แต่การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาในบรรยากาศของยักษ์ใหญ่ในยุค 70 ของศตวรรษที่ผ่านมานั้นนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ยกเว้น ความจริงก็คือในชั้นบน ความดันและอุณหภูมิเอื้ออำนวยต่อการเกิดและปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับแอมโมเนียหรือไฮโดรคาร์บอน นักดาราศาสตร์ K. Sagan และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ E. Salpeter (USA) ซึ่งได้รับคำแนะนำจากกฎฟิสิกส์และเคมี ได้ตั้งสมมติฐานอย่างกล้าหาญเกี่ยวกับรูปแบบชีวิต ซึ่งไม่รวมอยู่ในเงื่อนไขเหล่านี้:
- Sinkers เป็นจุลินทรีย์ที่สามารถทวีคูณอย่างรวดเร็วและเป็นจำนวนมาก ทำให้ประชากรสามารถอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปเงื่อนไขของกระแสพา
- เรือลอยน้ำเป็นสัตว์คล้ายลูกโป่งขนาดยักษ์ ปล่อยฮีเลียมหนักลอยอยู่ชั้นบน
อย่างไรก็ตาม ทั้งกาลิเลโอและจูโนก็ไม่พบอะไรแบบนั้น