Вообще атмосфера Юпитера, как  и других газовых планет, характерна ветрами больших скоростей. Они дуют в пределах широких полос, параллельных экватору планеты. В смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп и находятся в постоянном движении. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км/ч. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют и в более низких ее слоях, вплоть до тысячи километров вниз от внешних облаков. Отсюда ученые пришли к выводу, что ветры управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот. Еще до полетов космических аппаратов к Юпитеру было установлено, что по­ток тепла из его недр вдвое превышает приток к нему солнечного тепла. Юпитер излучает в инфракрасном  и радиоволновом диапазонах в два-три раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это значит, что планета-гигант как бы постоянно сжимается, освобождая некоторую часть своей потенциальной энергии. Также источником энергии может медленное погружение к центру планеты тяжелых веществ и всплыванием более легких. Источником энергии быть и падение на планету метеоритов.

По современным представлениям, планеты и Солнце образовались из общего газопылевого облака. На долю Юпитера пришлось 2/3 массы от всей массы планет Солнечной системы. Внутреннее давление в его недрах может достигать 100 миллионов атмосфер. Этого не достаточно для того, чтобы в центре Юпитера начались термоядерные реакции: планета в 80 раз легче самой маленькой звезды главной последовательности. Такая масса не позволяет недрам Юпитера разогреться до нужной температуры.

Однако Юпитер обладает собственным источником тепла, связанным с радиоактивным распадом вещества и энергией, высвобождающейся в результате сжатия. Если бы он нагревался только Солнцем, температура верхних слоев была бы равной 100 К, измерения же дают 140 К. В тепловом режиме Юпитера большую роль играют потоки внутренней энергии из центра планеты. Планета излучает больше энергии, чем получает от Солнца.

Атмосфера Юпитера создает гигантское давление, увеличивающееся при приближении к центру планеты. Газы в атмосфере, при таких экстремальных условиях, находятся в необычных состояниях. Например, ученые имеют основания считать, что достаточно глубоко водород, будучи под колоссальным давлением атмосферы, находится в жидкой металлической фазе. Это – не океан и не атмосфера; этот слой водорода должен иметь особенности, которые не укладываются в наше понимание химии. Вместо простого поведения газообразного водорода, жидкий металлический водород – необычная субстанция, способная проводить электрический ток. Некоторые ученые предполагают, что под этим слоем нет твердой массы, в центре Юпитера большая температура и давление сжимают небольшое ядро диаметром 25 000 км, находящееся в металлосиликатном состоянии. Температура в центре Юпитера – 23 000 К.На основе данных, полученных космическими зондами, и теоретических расче­тов построены математические модели облачного покрова Юпитера и уточнены представления о его внутреннем строении. В несколько упрощенном виде Юпи­тер можно представить в виде оболочек с плотностью, возрастающей по направ­лению к центру планеты. На дне атмосферы толщиной 1500 км, плот­ность которой быстро растет с глубиной, находится слой газо-жидкого водорода толщиной около 7000 км. На уровне 0,9 радиуса планеты, где давление составляет 0,7 Мбар, а температура около 6 500 К, водород переходит в жидко-молекулярное состояние, а еще через 8000 км - в жидкое металлическое состояние. Наряду с во­дородом и гелием в состав слоев входит небольшое количество тяжелых элемен­тов. Внутреннее ядро диаметром 25 000 км - металлосиликатное, включающее также воду, аммиак и метан. Температура в центре составляет 23 000 К, а давле­ние — 50 Мбар. На внутреннее ядро приходится приблизительно 5 масс Земли.

Коротко: Юпитер – это не газовый шар, как представлялось в прошлом астрономам, а металлическое жидкое ядро, внутри толстого слоя металлического водорода, потом странный океан из жидкого водорода и атмосфера.

 Первое исследование Юпитера с близкого расстояния (130 тыс. км) состоялось в декабре 1973 г. с помощью зонда «Пионер-10». Наблю­дения, проведенные этим аппаратом в ультрафиолетовых лучах, показали, что планета имеет протяженные водородную и гелиевую короны. Верхний слой об­лачности, по-видимому, состоит из перистых облаков аммиака, а ниже находится смесь водорода, метана и замерзших кристаллов аммиака. Инфракрасный радио­метр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет около -133 °С. Было обнаружено мощное магнитное поле и зарегистрирована зона наи­более интенсивной радиации на расстоянии 177 тыс. км от планеты. Шлейф магнитосферы Юпитера заметен даже за орбитой Сатурна.

КА «Пионер-11», пролетел на расстоянии 43 тыс. км от Юпитера в декабре 1974 г. Его трасса была рассчитана так, что он, в отличии от «Пионера-10», прошел между радиационными поясами и самой планетой, избежав опасной для электронной аппаратуры дозы радиации.

Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром,позволил выявить особенности и структуру облаков. Высота облаков оказалась
разной в поясах и зонах.

Кольца Юпитера

Image Credit: NASA/JPL/Cornell University

«Вояджер-1» в марте 1979 г. впервые сфотографировал систему слабых колец обращающихся вокруг Юпитера на расстоянии 57 000 км от облачного покрова планеты и состоящих из частиц микронных размеров. Это тройное кольцо Юпитера. Оно имеет радиус 129 тыс. км и толщину 30 км. Кольцо очень разрежено и состоит из пыли.

«Вояджер-1» также передал подробные изображения самой планеты и нескольких ее спутников.

Интересное открытие было сделано при изучении снимков спутника Ио.

Оказалось, что на его поверхности действуют вулканы. Космический аппарат зафиксировал извержение восьми вулканов, а через несколько месяцев «Во­яджер-2» показал, что семь из них продолжают активно действовать. Были получены фотографии и других спутников.

Аппарат «Галилео» регистрировал радиоизлучение удаленных молний. Так что на Юпитере происходят грозовые разряды. Бывают даже «сверхмолнии».

К Юпитеру были и будут направлены еще КА. Рассмотрим эти экспедиции немного позже.

Магнитосфера Юпитера

Для начала следует напомнить, что область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.

Физика этой планеты-гиганта удивительна. Магнитное поле Юпитера огромно, даже в пропорции с величиной самой планеты – оно простирается на 650 миллионов километров. Если магнитосфера Юпитера была бы видима, при рассмотрении с Земли она имела бы угловой размер, равный лунному.

Как уже было сказано, Юпитер излучает в инфракрасном  и радиоволновом диапазонах (дециметровое радиоизлучение) Юпитера. Это дециметровое излучение дало основание подозревать наличие радиационных поясов Юпитера. Ученым сначала было непонятно, что возбуждает радиоизлучение? Оказалось, что гигантский ускоритель частиц – это спутники Юпитера. И это излучение зависит от положения спутника Юпитера Ио.

Магнитное поле Юпитера значительно более сильное, чем земное, но в направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше. На расстоянии 177 тысяч км от планеты зарегистрирована зона наиболее интенсивной радиации, в 10 тысяч раз большей, чем в радиационных поясах Земли.

Быстрое вращение Юпитера и, соответственно, движение проводящей среды (металлический водород) в его недрах приводит к образованию такого сильного магнитного поля.

Итак, магнитосфера и радиационные пояса планеты Юпитер похожи на земные, но во много раз превышают их по размерам и напряженности поля.

Магнитные поля и окружающая планету плазма образуют магнитосферу Юпитера. Её объем в тысячи раз превышает земную. Внутренняя часть диска магнитосферы представлена  виде диска плазмы. Плазменный тор существует и у Ио.

В радиационных поясах Юпитера наряду с протонами и электронами, были найдены ионы серы, кислорода.

Магнитосфера и радиационные пояса Юпитера  - это гигантский природный ускоритель заряженных частиц.

 Спутник Ио активно взаимодействует с магнитосферой и работает, как одна из частей ускорителя. Ио с магнитосферой Юпитера образует естественный электрический генератор огромной мощности. Токи проходят вдоль магнитных силовых линий и замыкаются через Ио и ионосферу Юпитера.

 Можно сказать, что электрические и магнитные явления очень интенсивны в ближней атмосфере Юпитера.

Наблюдения Юпитера

Хоть Юпитер и на­ходится впятеро дальше от Солнца, чем Земля, он является удобным объектом для астрономических наблюдений. Уже в небольшой телескоп или бинокль видны четыре гигантских спутника Юпитера, открытых еще в 1610 Галилеем.

Из планет Юпитер по яркости уступает лишь Венере. Когда у Юпитера наступает период видимости его несложно найти на небе среди звезд.

В небольшой телескоп можно видеть темные и светлые полосы на диске Юпитера, четыре крупных спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), заметит, что планета слегка сплюснута у полюсов.

Телескоп с апертурой от 150 мм покажет Большое Красное Пятно и подробности в поясах Юпитера. Малое красное пятно можно заметить в телескоп от 200 мм.

Один полный оборот планета совершает за 9 ч. 55 мин. Это вращение позволяет увидеть наблюдателю всю планету за одну ночь.