Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Планета Юпитер

Содержание

Введение_________________________________ стр. 2

Вращение и орбита_________________________ стр. 3

Миссии на Юпитер_________________________ стр. 4

Внутреннее строение_______________________ стр. 6

Атмосфера________________________________ стр. 9

Воздействие кометы Шумейкера – Леви 9_______стр. 15

Кольца____________________________________ стр. 17

Спутники__________________________________ стр. 18

Ио________________________________________ стр. 22

Европа____________________________________ стр. 29

Ганимед___________________________________ стр. 35

Каллисто___________________________________ стр. 38

Список литературы__________________________ стр. 42

Справочная таблица 1

Экваториальный радиус	71 492 км
Масса (относительно массы Земли)	317,7
Плотность	1,33 г/см³
Поверхностное притяжение (относительно Земли)	2,36
Альбедо	0,42
Период вращения	9,93 часа
Осевое отклонение	3,1°
Расстояние от Солнца	5,2 а.е. (778,3 млн. км)
Период обращения	11,86 года
Орбитальный эксцентриситет	0,048
Средняя скорость движения по орбите	13 км/с
Состав поверхности	Газ
Средняя температура на поверхности	-150°С
Состав атмосферы	Водород (90%), гелий (10%), метан (0,3%), аммиак (0,03%)
Количество спутников	16

Юпитер — самая крупная и тяжелая планета Солнечной системы. Её масса больше всех масс других планетарных тел, вместе взятых, в 2,5 раза. По объему Юпитер превосходит Землю почти в 1320 раз, а по массе — в 318 раз. Разность экваториального и полярного радиусов составляет 4400 км. Как и на Земле, на Юпитере наблюдаются полярные сияния, связанные с прорывом заряженных частиц из радиационных поясов в атмосферу, а также мощные электрические разряды в атмосфере (грозы).

Юпитер — вторая по яркости после Венеры планета. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером, то Юпитер иногда ярко сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой планеты среди звёзд древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер.

Дважды Юпитер сыграл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой, у которой были открыты спутники. В 1610 г. Галилей, направив телескоп на Юпитер, заметил рядом с планетой четыре звездочки, невидимые простым глазом. Уже на следующий день они изменили своё положение и относительно Юпитера, и относительно друг друга. Проследив за новооткрытыми «звездами» на протяжении нескольких ночей, Галилей заключил, что наблюдает спутники Юпитера, обращающиеся вокруг него как центрального светила. Это была уменьшенная модель Солнечной системы! Быстрое и хорошо заметное перемещение галилеевских спутников Юпитера — Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто — делает их удобными «небесными часами», и моряки долгое время пользовались ими, чтобы определить положение корабля в открытом море.

В другой раз Юпитер и его спутники помогли решить одну из древнейших загадок: распространяется свет мгновенно, или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов, датский астроном Оле Рёмер в 1675 г. обнаружил, что наблюдения и вычисления расходятся, если Юпитер и Земля находятся по разные стороны от Солнца. В этом случае затмения спутников запаздывают примерно на 1000 сек. Рёмер пришел к правильному выводу, что 1000 секунд — это как раз то время, которое необходимо свету, чтобы пересечь орбиту Земли по диаметру. Поскольку диаметр земной орбиты составляет 300 млн. км., скорость света оказывается близкой к 300 000 км/с.

Вращение и орбита

Скорость обращения Юпитера составляет примерно 13 км/с, чуть больше половины скорости Марса. В результате этого Земля обгоняет Юпитер каждые 399 суток. Эксцентриситет у орбиты Юпитера чуть меньше, чем у Марса. Расстояние между этими планетами в противостоянии меняется от 590 до 670 млн. км. Огромные размеры и отражательная способность окружающих Юпитер облаков делают эту планету весьма заметным небесным телом. Минимальное расстояние Юпитера от Солнца 4,95 а. е., максимальное 5,45 а. е. Юпитер, двигаясь вокруг Солнца со средней скоростью 13,06 км/с, совершает один оборот за 11, 862 земных года. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. В противостоянии Юпитер виден как чуть желтоватая звезда -2,6 звездной величины; из всех планет уступает в блеске только Венере и Марсу во время великого противостояния последнего. Диск планеты достаточно велик для того, чтобы обладатели даже скромных телескопов смогли различать в его атмосфере простейшие структуры облаков. А Галилеевы спутники были бы видны невооруженным глазом, если бы их не затмевало сияние божественного хозяина.

Юпитер вращается вокруг своей оси всего за 10 часов. Период его вращения меньше, чем у какой бы то ни было другой планеты. Так быстро не вращается ни одна другая планета Солнечной системы. 9,93 часа, указанные в справочной таблице, это период вращения внутренней части планеты, что вычислено по вращению магнитного поля и связанным с ним периодическим изменением радиоизлучения. Вершины облаков, которые и представляются видимой поверхностью Юпитера, вращаются быстрее: период их вращения составляет 9,84 часа. Это обусловлено западным (то есть направленным на восток) ветром, дующим со скоростью около 150 м/с (540 км/ч)! Следствием столь стремительного вращения является то, что планета сплюснута у полюсов (рис. 1). Полярный радиус Юпитера составляет всего 66 584 км, что на 6,5% меньше экваториального радиуса.

Рис. 1. Снимок Юпитера, сделанные Voyager 1. Здесь виден почти весь диск планеты. Облака вращаются практически параллельно линиям широты. Заметно, что планета сплюснута у полюсов. Знаменитое Большое красное пятно виднеется чуть ниже центра диска. Небольшой объект в верхнем правом углу — это ближайший спутник, Ио.

Рис. 2. Снимки Юпитера.

Масса Юпитера составляет 1,9×10²⁷кг, что в 317,8 раз превосходит массу Земли, но при этом средняя плотность равна 1,33 г/см³, то есть в 4 раза меньше, чем у Земли. Ускорение свободного падения на экваторе 23,5 м/с².

Осевое отклонение Юпитера невелико, поэтому плоскость экватора планеты очень близка к плоскости его орбиты. У Юпитера известны 16 спутников. Восемь ближайших к нему обращаются практически в экваториальной плоскости. Орбиты следующих четырех наклонены от 27° до 29°. Четыре внешних спутника имеют орбиты, наклоненные от 147° до 163°, благодаря чему их движение оказывается ретроградным. Диаметр Юпитера в 11 раз больше земного, а масса в 2,5 раза превышает суммарную массу всех остальных планет.

Миссии на Юпитер

Внешние области Солнечной системы изучены гораздо хуже, чем регионы, соседствующие с Землей. Однако сияние Юпитера и его удивительная система спутников сумели привлечь внимание ученых. Первыми зондами, отправленными к Юпитеру, были Pioneer 10 и 11, запущенные в 1972 и 1973 годах. Они сумели преодолеть пояс астероидов, доказав, что данные регион космоса не настолько непроходим, как казалось ранее. Более того, с помощью измерения интенсивности радиации в областях заряженных частиц, захваченных магнитным полем Юпитера, зонды помогли разработать конструкцию и траекторию движения будущих миссий на эту планету.

Помимо составления карты магнитного поля Юпитера, Pioneer'ы передали на Землю первые снимки самой планеты. Ещё более важными были измерения давления, плотности и температуры атмосферы с помощью инфракрасных детекторов и радиопокрытия, которое зависело от измерения поглощения радиосигналом Pioneer'ов в те моменты, когда корабли скрывались за планетой. Эти исследования показали, что атмосфера Юпитера преимущественно состоит из водорода, но в ней присутствует довольно значительное количество гелия, что подтверждает модель происхождения Юпитера с помощью захвата газов из солнечной туманности.

Юпитер и его спутники изучены более подробно двумя зондами Voyager, запущенными в 1979 году. Ученые получили ряд снимков планеты и четырех её крупнейших спутников. На Ио были обнаружены активные вулканы. Открыты 3 внутренних спутника и незначительное главное кольцо Юпитера. Каждый Voyager использовал гравитационное поле планеты для того, чтобы изменить свою скорость и траекторию по пути к Сатурну. Это так называемый эффект «гравитационной пращи», иначе называемый траекторией, испытывающей гравитационное воздействие. Voyager 2 оказался наиболее продуктивным космическим зондом в истории человечества. Он сумел вырваться за пределы Сатурна, достичь Урана, а затем и Нептуна (рис. 3). В начале нового тысячелетия оба Voyager'а ещё функционировали, находясь, соответственно, в 76 и 60 а.е. от Солнца. Связь с Pioneer прекратилась ещё в 1997 году. Voyager'ы продолжали передавать информацию о межпланетной среде. Считается, что Voyager 1 будет первым объектом, сделанным человеком, который сможет проникнуть в межзвездное пространство (не испытывающее влияние солнечного ветра), и случится это в 2019 году.

Рис. 3. Траектории двух космических кораблей Voyager. Voyager 1 движется выше плоскости (севернее) Солнечной системы, в то время как Voyager 2 после Нептуна остается ниже (южнее) плоскости.

После запуска Voyager прошло более 12 лет, прежде чем Юпитер посетили новые гости с Земли. Это был зонд Ulysses, созданный для изучения Солнца. Однако, чтобы вывести Ulysses на орбиту высокого отклонения, его сначала послали на Юпитер. Эффект «гравитационной пращи» над северным полюсом планеты должен был направить Ulysses к югу от плоскости эклиптики на орбиту, проходящую над северным и южным полюсами Солнца. Это дало возможность составить карту магнитосферы Юпитера в областях высоких широт. К сожалению, Ulysses не был снабжен системой фотосъемки.

Новых снимков Юпитера пришлось дожидаться довольно долго. В 1995 году был запущен Galileo, получивший свое название в честь Галилео Галилея, открывшего четыре крупных спутника Юпитера. Это первый зонд, который должен был быть выведен на орбиту гигантской планеты. Galileo несколько раз прошел возле каждого из крупных спутников Юпитера, чтобы сделать более подробные снимки, чем это удалось Voyager. Он сумел также запустить зонд в атмосферу Юпитера. Спускаемому аппарату удалось просуществовать более 1 часа и опуститься на 160 км ниже вершин облаков. Температура там составляла 153°С, а давление в 22 раза превышало имеющееся на уровне моря на Земле. Войдя в атмосферу на 6,5° к северу от экватора, зонд показал, что западный ветер продолжает дуть и под вершинами облаков, а скорость его увеличилась до 190 м/с. После этого контакт с аппаратом был потерян.

Следующая миссия на Юпитер будет сосредоточена на спутнике Европа. Корабль «Европа Орбитер», как видно из табл. 2, должен выйти на орбиту Юпитера в августе 2006 года. Однако вследствие множественных пролетов мимо Европы и других спутников этот корабль сможет перейти на орбиту высокого отклонения относительно Европы, и произойдет это двумя годами позже.

Табл. 2. Успешные и предполагаемые миссии на Юпитер (все осуществляет НАСА, за исключением Ulysses — совместного проекта с Европейским космическим агентством)

Название	Описание	Дата пролета или период функционирования
Pioneer 10	Пролет, первые снимки поверхности, первое определение магнитного поля и заряженных частиц, атмосферные исследования	Декабрь 1973
Pioneer 11	Пролет, функции, аналогичные Pioneer 11	Декабрь 1974
Voyager 1	Пролет, первые детальные снимки спутников Юпитера, обнаружение активных вулканов на Ио	Май 1979
Voyager 2	Пролет, функции, аналогичные Voyager 1	Август 1979
Ulysses	Пролет, выход на полярную орбиту относительно Солнца, магнитосферические измерения	Декабрь 1992
Galileo	Орбитальный и спускаемый аппараты, атмосферные измерения, длительная детальная фотосъемка спутников	Декабрь 1995 — 2000
Europa Orbiter	Орбитальная станция, фотосъемка, радарное исследование подо льдами, поверхностная альтиметрия	2007 — 2009 (?)

Внутреннее строение

Спускаемый аппарат с Galileo сумел проделать менее трети пути до центра Юпитера. Наше представление о внутреннем строении планеты основывается на теоретических соображениях относительно того, как должна себя вести планета подобной массы, а также на известных нам данных о гравитационном и магнитном полях. Внешний слой Юпитера состоит преимущественно из молекулярного водорода (смешанного с гелием). Он простирается на 10 000 км под вершинами облаков. Было бы чрезмерным упрощением считать этот слой «атмосферой», поскольку в его нижней части (где давление в сотни тысяч раз превосходит атмосферное давление на Земле) водород ведет себя скорее как жидкость, чем как газ. Однако основное изменение свойств происходит на глубине около 10 000 км, где давление превосходит земное давление на уровне моря в 1 млн. раз, а температура составляет около 6000°С.

В таких условиях внутренние связи молекул водорода — а каждая состоит из двух атомов — могут разрушаться. Тогда атомы водорода оказываются несвязанными, и электроны начинают блуждать между атомами, а не формируют химических связей, как происходит при меньшем давлении. Это свойство расплавленного металла, поэтому слой водорода в этих условиях называют металлическим. Под этим слоем на Юпитере должна располагаться кора льда высокого давления (состоящего преимущественно из воды), окружающая ядро из камня и внутреннее железистое ядро. Давление в ядре должно примерно в 40 миллионов раз превышать атмосферное давление Земли, а температура составлять около 17 000°С.

Состояние каменистых материалов в ядре Юпитера нам неизвестно. Скорее всего, они должны быть расплавленными, но огромное давление (в 20 раз превышающее давление в центре Земли) может сделать его твердым. Если это так, то минералы должны представлять собой высокоплотные соединения — не такие, какие знакомы нам на Земле. Ядро Юпитера может быть небольшим, но скорее всего, его масса в 10 – 20 раз превышает массу Земли.

Рис. 4. Схема внутреннего строения Юпитера.

Рис. 5. Поверхность и внутреннее строение Юпитера.

Рис. 6. Модели внутреннего строения Юпитера и Урана.

Юпитер обладает самым мощным магнитным полем из всех планет Солнечной системы. Оно в 20 000 раз превышает мощность магнитного поля Земли. Магнитное поле Юпитера огромно даже в сравнении с величиной самой планеты — оно простирается на миллионы километров. Полярность его обратна полярности земного поля, то есть северный и южный магнитные полюса находятся в тех же полушариях, что и соответствующие географические полюса, а не в противоположных, как на Земле. Магнитное поле Юпитера наклонено относительно оси вращения планеты на 9,6° и генерируется благодаря конвекции в толстом слое металлического водорода. Мощное магнитное поле удерживает пояс ионизированной серы, вращающийся по орбите крупнейшего внутреннего спутника Юпитера, Ио, и направляет высокоэнергетические электроны солнечного ветра к полюсам планеты, где в результате возникают впечатляющие «северные сияния» (рис. 7). Установлено также наличие ионосферы, протяженность которой по высоте порядка 3000 км. Юпитер также обладает обширной магнитосферой, которая подобна земной, но увеличена примерно в 100 раз. Имеются радиационные пояса.

Рис. 7. Видимые доказательства магнитного поля Юпитера: «северное сияние» (свет ионизированных атомов), замеченное зондом Galileo на ночной стороне Юпитера. Линии широты и долготы нанесены на снимок для наглядности.

Отличительной способностью Юпитера, свойственной также Сатурну и Нептуну, является то, что эта планета излучает в космос примерно в 2 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Такая скорость теплопотери (примерно 7 ватт на квадратный метр) в 1000 раз превышает скорость радиогенной выработки тепла в каменистом ядре Юпитера. Это говорит о том, что он всё ещё сжимается, превращая потенциальную гравитационную энергию в тепло. Если бы Юпитер был 13 раз больше, давление и температура этого процесса были бы достаточными для ядерного синтеза водорода. Тогда он был бы звездой, а не планетой. Находясь на расстоянии от Солнца около 5 а.е., Юпитер получает только 4% от потока солнечной энергии, приходящего к Земле.

Атмосфера

Ветры на Юпитере возникают в силу его температуры. Атмосфера Земли подчиняется другим законам. На ней солнечное тепло и конденсация водяных паров служат основными причинами возникновения ветров. На Юпитере доминируют зональные ветры, что означает различия атмосферных потоков на разных широтах. Стремительный поток западных ветров совпадает с бледной экваториальной зоной, которую можно видеть на рис. 1. На севере и юге наблюдается более темный пояс, где ветры дуют в противоположном направлении со скоростью несколько десятков метров в секунду. На более высоких широтах она снова возрастает, а направление ветра совпадает с вращением планеты в каждой из бледных зон.

Как можно ожидать, в местах соприкосновения зон противоположного направления ветра между воздушными потоками возникают сложные явления (рис. 8). Атмосфера поднимается в бледных зонах и опускается в темных поясах. На Юпитере имеется целый ряд из нескольких ячеек Хэдли между экватором и двумя поясами. Температура на Юпитере очень незначительно меняется с изменением широты, поэтому ячейки Хэдли очень эффективно передают тепло от экватора к полюсам. Однако ситуация осложняется тем, что слишком большое количество тепла выделяется из внутренней части самой планеты.

Характерным свойством движений на Юпитере является наличие зональной циркуляции тропических и умеренных широт. Скорости восточных и западных ветров в зонах и поясах составляют от 50 до 150 м/с.

Структура зон и поясов различается характером вертикальных движений, от которых зависит формирование горизонтальных течений. В светлых зонах, температура которых ниже, движения восходящие, облака плотнее и располагаются на более высоких уровнях в атмосфере. В более темных (красно-коричневых) поясах с более высокой температурой движения нисходящие, они расположены глубже в атмосфере и закрыты менее плотными облаками. Восходящие течения в зонах, растекающиеся в меридиальном направлении в противоположные стороны, под действием инерциальной силы Кориолиса приобретают зональные составляющие, направленные в противоположные стороны по краям зоны. Так, в зонах северного полушария поток, направленный к полюсу, будет отклоняться к востоку, а направленный к экватору — к западу. В зонах южного полушария картина обратная. Таким образом, на северной и южной границах зон с поясами развиваются встречные течения, возникают явления относительных «сдвигов», так называемых широв, охватывающих области шириной порядка тысячи километров. Здесь скорости ветра максимальны. Энергия встречных течений приводит к возникновению вихрей.

С ростом широты движения постепенно утрачивают регулярный характер и выше 60° сменяются сильно неупорядоченной структурой. Видимо, основную роль здесь играет конвекция, источником которой служит подвод тепла из недр, поскольку инсоляция, вносящая вклад в образование развитой системы зон и поясов, в высоких широтах становится неэффективной.

Подобно Земле, зональные течения на Юпитере бароклинно неустойчивы, что приводит к возникновению длинных волн Россби и образованию вихрей при их разрушении. Поэтому на регулярные движения накладываются вихревые конфигурации типа циклонов и антициклонов. В поясах наблюдаются циклонические, а в зонах антициклонические структуры. Наиболее характерным представителем их является Большое красное пятно и многочисленные пятна меньших размеров. Среди них выделяются белые овалы в средних широтах (± 35°), в которых, так же как и в Большом красном пятне, различается спиральная структура облаков. С каждым из них непосредственно связаны сильно возмущенные, турбулизованные области течений, в которых активную роль играют волновые процессы.

Рис. 8. Снимок, сделанный Galileo. Это 34 000-километровый участок поверхности. На нем отчетливо видны границы между западным (дующим на восток) и восточным ветром в темном поясе верхней части. Стрелки показывают скорость и силу ветра относительно темного пятна, над которым сухой воздух сходится и оседает.

Рис. 9. Снимок части Юпитера с Большим красным пятном, сделанный кораблем Voyager. Спиральные бури на этой планете примерно вдвое превышают самые значительные ураганы на Земле. Их вращение длится около недели.

Рис. 10. Снимок, сделанный Galileo. Это 30 000-километровый участок планеты, где расположено Большое красное пятно. Снимок сделан в июне 1996 года. Спираль внутри Большого красного пятна отражает его движение против часовой стрелки. Можно видеть более мелкие пятна и вихри на границе южной тропической зоны и на юге. Этот снимок сделан в инфракрасном свете, при котором волны Большого красного пятна обладают большими отражательными способностями, чем волны его окружения.

Рис. 11. Снимок, сделанный Galileo. Это 25 000-километровый участок планеты, на котором заметны спиралевидные бури на Юпитере, имевшие место в феврале 1997 года. Два больших светлых овала слева и справа — это бури, первоначально замеченные с помощью телескопов в 1938 году. Они вращаются против часовой стрелки. Грушевидная масса между ними вращается по часовой стрелке. Эти три системы слились воедино в начале 1998 года. Спиралевидная буря в нижнем правом углу дрейфовала на восток со скоростью 500 км в день относительно своих более северных соседей.

Рис. 12. Большое красное пятно в сравнении с размерами Земли.

Газовым оболочкам планет-гигантов свойственно дифференциальное вращение, то есть изменение периода вращения с широтой, что может быть связано с динамическими процессами в атмосфере. На Юпитере тропическая зона атмосферы вращается быстрее полярной на 5 мин 11 с, то есть различие составляет около 1%. Отличительной чертой взаимодействия между соперничающими зональными ветрами является генерация вихрей, в которых ветер движется по кругу или спирали. Наиболее известным проявлением этой тенденции является Большой красное пятно Юпитера (рис. 9, рис. 10), которое замечено астрономами ещё в 1830 году. Оно располагается в темном поясе между бледной экваториальной и бледной южной тропической зоной. Вращается Большое красное пятно примерно неделю. Ветры на его периферии дуют со скоростью, превышающей 100 м/с. На Юпитере существует множество других штормовых систем, обычно белых, а не красных. Эти бури могут развиваться в течение нескольких лет, а то и десятилетий (рис. 11).

Большое красное пятно (БКП) имеет форму эллипса размером 15 × 30 тыс. км. С самого начала наблюдений его размеры и контрастность неоднократно изменялись. За последние 15 лет оно трижды претерпевало изменение активности. То, что характер движений внутри БКП соответствует режиму антициклонической циркуляции, было найдено ещё в конце 60-х годов путем прослеживания в течение нескольких недель перемещения небольшой земной детали по периферии пятна. Тем не менее ещё несколько лет спустя продолжали энергично обсуждаться другие гипотезы относительно его природы. К этому времени, правда, мало кто верил предположениям, что это громадный вулкан или остров, плавающий в плотной атмосфере. Более популярной была гипотеза известного метеоролога Р.Хайда о том, что БКП представляет собой возмущение, возникающее при обтекании некоторого препятствия на твердой поверхности планеты (так называемую колонну Тейлора). Однако, помимо предположения о наличии у Юпитера такой поверхности (что и тогда далеко не все считали очевидным), в этом случае нужно было также допустить, что его вращение происходит неравномерно. Ведь БКП не остается на одном месте, а нерегулярно дрейфует вдоль параллели, так что период его вращения отличается от периода вращения самой планеты. Установлено, что за 100 лет наблюдений оно почти три раза обогнуло планету.

Предположение, что БКП — это свободный вихрь в атмосфере антициклонического типа, было выдвинуто Г.Г.Голицыным и оказалось наиболее отвечающим современным представлениям. Исходя из простых соображений о росте энергии циркуляции со скоростью вращения и времени превращения энергии (которое на Юпитере по сравнению с Землей на много порядков больше), он получил оценку характерного периода для режима циркуляции на Юпитере в пределах от 100 тыс. до 1 млн. лет. Атмосферные вихри, очевидно, существуют более ограниченное время, однако значительно большее, чем циклоны и антициклоны на Земле. Оценка для БКП дает время порядка нескольких тысяч лет, для более мелких вихрей — десятки лет. Следует подчеркнуть, что сам факт длительного сохранения таких конфигураций и всей структуры течений на диске Юпитера пока не имеет достаточно строгого теоретического обоснования и относится к наиболее трудным проблемам геофизической гидродинамики.

Период вращения внутри БКП составляет около 7 суток. Очень интересна динамика течений в его окрестности, которую оказалось возможным подробно исследовать по фотоснимкам с Voyager'ов. Малые пятна (подобные тем, по которым прослеживался характер циркуляции в БКП с Земли) обычно подходят к нему с востока. Некоторые из них сразу же отклоняются к северу и в дальнейшем захватываются направленным к востоку течением, уходя из зоны БКП. Другие дрейфуют на запад вдоль верхней границы, задерживаются на западном краю и затем либо уходят из зоны БКП дальше к западу, либо захватываются в его периферическое течение. На восточном краю пятно иногда расщепляется, и одна его часть продолжает вращение вокруг БКП, а другая дрейфует к востоку.

Наконец, в связи с обсуждением структуры и свойств БКП упомянем ещё об одном интересном явлении, обнаруженным на Юпитере и Сатурне в областях зон, где происходит быстрый подъем газов из глубины за счет конвекции. Речь идет о периодически возникающих в экваториальных и средних широтах ярких белых облаках — их образно называют «плюмажами», сравнивая тем самым с украшениями из перьев на головных уборах. Размеры таких облаков составляют несколько тысяч километров, внутри различаются отдельные элементы поперечником в100 – 200 км. По своей морфологии они напоминают хорошо знакомые нам кучевые облака, сильно отличающиеся от диффузных волокнистых образований на окружающем их фоне, и существуют не более 100 часов, быстро исчезая. Судя по температуре, эти облака располагаются примерно на тех же уровнях, что и облачные структуры, состоящие из более темного материала, включая вершину БКП, которая холоднее поверхности пояса. Сам по себе этот факт кажется странным, поскольку с красно-коричневыми пятнами на юпитерианском диске, как из с аналогичного цвета поясами, обычно связывают области нисходящих движений, расположенные глубже в атмосфере, где температура выше.

Как объяснить это противоречие? Очевидно, механизмы образования «темных» облаков и «плюмажей» различны. Возникновение последних, возможно, обусловлено волновыми процессами (прохождением «гребней волн»), накладывающимися на основное зональное течение и усиливающими конвективную активность, подобно тому, что наблюдается в тропических широтах на Земле. В то же время предположение о наличии восходящих конвективных движений в областях красно-коричневых облаков, прежде всего в зоне БКП, может оказаться иллюзорным. На это как будто действительно указывают результаты анализа данных Voyager'ов, не обнаруживших заметного изменения высоты в структуре течений внутри БКП. Эта проблема, непосредственно связанная с происхождением и эволюцией вихрей в атмосферах Юпитера и Сатурна, ещё ждет своего решения.

Присутствие аммиака и метана объясняется низкой температурой. На Земле эти газы тоже образуются, но они у нас слишком скоро разлагаются на составные части солнечным светом, который на Земле более интенсивен. Кроме того, для образования метана и аммиака в большом количестве необходим свободный водород, а атомов его в атмосфере Земли почти нет. Между тем планеты-гиганты с самого начала своего образования удерживали свободный водород, несмотря на его летучесть. Это обеспечивалось и низкой температурой и большой силой тяжести у их поверхности.

Помимо воды и атмосферных составляющих, перечисленных в справочной таблице, спектроскопические исследования показывают, что в атмосфере Юпитера присутствуют следы водяных паров, дейтерида водорода (HD, молекула, состоящая из атомов обычного водорода, связанного с атомом «тяжелого» водорода), этана (С₂Н₆), ацетилена (С₂Н₂), фосфина (РН₃), окиси углерода (СО) и германа (GeH₄).