Юпітер, п'ята і найбільша планета Сонячної системи,  більш ніж в два рази важче, ніж всі інші планети разом узяті і майже в 318 разів важче за Землю. Володіючи "сонячним" хімічним складом, найкрупніша планета Сонячної системи має масу в 70 - 80 разів менше тієї, при якій небесне тіло може стати зіркою. Проте, в надрах Юпітера відбуваються процеси з досить потужною енергетикою: теплове випромінювання планети, еквівалентне 4х1017 Вт, приблизно в два рази перевищує енергію, що отримується цією планетою від Сонця.

Атмосфера Юпітера воднево-гелієва (за об'ємом співвідношення цих газів складають 89% водню і 11% гелію). Вся видима поверхня Юпітера - це щільні хмари, розташовані на висоті близько 1000 км. над "поверхнею", де газоподібний стан міняється на рідке і створюючі багаточисельні шари жовто-коричневих, червоних і голубуватих відтінків.  Інфрачервоний радіометр показав, що температура зовнішнього хмарного покриву складає -133° С. Конвектівниє потоки, що виносять внутрішнє тепло до поверхні, зовні виявляються у вигляді світлих зон і темних поясів. В області світлих зон наголошується підвищений тиск, відповідний висхідним потокам. Хмари, створюючі зони, розташовуються на більш високому рівні(приблизно 20 км.), а їх світле забарвлення пояснюється підвищеною концентрацією яскраво-білих кристалів аміаку. Розташовані нижче темні хмари поясів складаються в основному з червоно-коричневих кристалів гідросульфіду амонія і мають вищу температуру. Ці структури представляють області низхідних потоків. Зони і пояси мають різну швидкість руху у напрямі обертання Юпітера. Період звернення вагається від 9 час.49 мін на широті 23 градуси до 9 час.56 мин. на широті 18 градусів с.ш. Це  наводить до існування стійких зональних течій або вітрів, що постійно дмуть паралельні екватору в одному напрямі. Швидкості в цій глобальній системі  досягають від 50 до 150 м/с На кордонах поясів і зон спостерігається сильна турбулентність, яка наводять до утворення багаточисельних вихрових структур. Найбільш відомим такою освітою є Велика червона пляма, що спостерігається на поверхні Юпітера протягом останніх 300 років.

Велика Червона Пляма - це овальна освіта, розмірів, що змінюються, розташоване в південній тропічній зоні. В даний час воно має розміри 15х30 тис. км., а сто років тому спостерігачі відзначали в 2 рази великі розміри. Інколи воно буває не дуже чітко видимим. Велика Червона Пляма - це довгоживучий вільний вихор (антициклон) в атмосфері Юпітера, що здійснює повний оберт за 6 земних діб і характеризується, як і світлі зони, висхідними течіями в атмосфері. Хмари в нім розташовані вищим, а температура їх нижче, ніж в сусідніх областях поясів.

Космічний апарат "Вояджер 1" в березні 1979 г вперше сфотографував систему слабких кілець, шириною близько 1000 км. і завтовшки не більше 30 км., що звертаються довкола Юпітера на відстані 57000 км. від хмарного покриву планети. На відміну від кілець Сатурну, кільця Юпітера темні (альбедо(відбивна здатність) - 0,05). і, ймовірно, складаються з дуже невеликих твердих часток метеорної природи. Частки  кілець Юпітера, швидше за все, не залишаються в них довго (із-за перешкод, що створюються атмосферою і магнітним полем). Отже, раз кільця постійні, то вони повинні безперервно поповнюватися. Невеликі супутник Метис і Адрастея, чиї орбіти лежать в межах кілець, - очевидні джерела таких поповнень. Із Землі кільця Юпітера можуть бути відмічені при спостереженні лише в гик-діапазоні.

Юпітер має величезне магнітне поле, що складається з двох компонетных полів: дипольного (як поле Землі), яке тягнеться до 1,5 млн. км. від Юпітера, і недипольного, займаючого останню частину магнітосфери. Напруженість магнітного поля в поверхні планети 10-15 ерстед, тобто в 20 разів більше, ніж на Землі. Магнітосфера Юпітера тягнеться на 650 млн. км. (за орбіту Сатурну!). Але у напрямі Сонця воно майже в 40 разів менше. Навіть на такій відстані від себе Сонце показує, хто в будинку господар. Магнітне поле захоплює заряджені частки, що летять від Сонця (цей потік називають сонячним вітром), утворюючи на відстані 177000 км. від планети радіаційний пояс,  приблизно в 10 разів потужніше земного, розташованого між кільцем Юпітера і самими верхніми атмосферними шарами.

Магнітометричні виміри показали істотні обурення магнітного поля Юпітера поблизу Європи і Каллісто, яке не може бути пояснене існуванням в цих супутників внутрішнього ядра з феромагнітної речовини, оскільки в такому разі магнітне поле, спадаючи обернено пропорційно до куба відстані, було б у вісім разів менше спостережуваного. Одне з можливих пояснень - збудження в оболонках планет вихрових електричних струмів, магнітне поле яких спотворює поле планети-гіганта. Ці струми можуть поширюватися в провідній рідині, наприклад у воді океану, з солоністю (37.5‰), близькою до солоності океанів Землі,  лежачого під поверхнею небесного тіла; його існування на Європі вже майже доведене. Вже в шарі води завтовшки мало чим більше 10 км. створювалися б вихрові струми, що забезпечують спостережувані варіації.

Магнітосфера Юпітера утримує довколишню плазму у вузькому шарі, напівтовщина якого близько двох радіусів планети поблизу екватора еквівалентного магнітного диполя. Плазма обертається разом з Юпітером, періодично накриваючи його супутники. У системах відліку, пов'язаних з супутниками, магнітне поле пульсує з амплітудами 220 нТл (Європа) і 40 нТл (Каллісто), наводячи вихрові струми в провідних шарах супутників. Ці струми генерують вихрові магнітні поля також дипольній конфігурації, які накладаються на власні поля цих супутників. Періоди зміни магнітних полів складають 11.1 і 10.1 ч для Європи і Каллісто відповідно.

Якщо наявність океану на Європі можна вважати досить правдоподібним, то для Каллісто ймовірніше зворотне. Хоча потужність аккреционных і радіогенних джерел тепла на супутнику близька до потрібної для виникнення рідкої фази, гравітаційні виміри з борту “Галілео” показали, що цей супутник складається лише з металевої оболонки і льоду.

Існування води в зовнішньому шарі Каллісто можливо, проте для стабілізації рідкої фази необхідна наявність або приливів, які, за даними “Галілео”, відсутні, або розчиненою у воді солі. Вірогідніше існування внутрішнього водного океану у Ганімеда, що має диференційовану структуру. Проте його сильне внутрішнє магнітне поле маскує всі наведені поля.

Окрім теплового і  радіовипромінювання на хвилі 3 см, відповідні температурі 145К, Юпітер є джерелом радіосплесків (різких посилень потужності випромінювання) на хвилях завдовжки від 4 до 85 м., тривалістю від доль секунди до хвилин і навіть годинника. Проте тривале возмущения- це не окремі сплески, а серії всплесков- своєрідні шумові бурі або грози. Згідно сучасним гіпотезам, ці сплески пояснюються плазмовими коливаннями в іоносфері планети.

Внутрішню будову Юпітера можна представити у вигляді оболонок з щільністю, що зростає у напрямку до центру планети. На дні атмосфери, що ущільнюється углиб, завтовшки 1500 км. знаходиться шар газо-рідкого водню завтовшки близько 7000 км. На рівні 0,88 радіусу планети, де тиск складає 0,69 Мбар, а температура - 6200° З, водень переходить в жидкомолекулярное стан і ще через 8000 км. в рідкий металевий стан. Разом з воднем і гелієм до складу шарів входить невелика кількість важких елементів. Внутрішнє ядро діаметром 25000 км. - металлосиликатное, що включає воду, аміак і метан, оточене гелієм. Температура в центрі складає 23000 градусів, а тиск 50 Мбар.

Довкола Юпітера звертаються 16 супутників, звернених до нього, через дію приливних сил завжди однією стороною. Їх можна розділити на дві групи внутрішню і зовнішню, що включають по 8 супутників кожна. Супутники внутрішньої групи звертаються майже по кругових орбітах, практично співпадаючих з площиною екватора планети. Чотири найближчих до планети супутника Адрастея, Метіда, Амальтея і Теба діаметром від 40 до 270 км. знаходяться в межах 1-3 радіусів Юпітера і різко відрізняються по розмірах від наступних за ними 4 супутників, розташованих на відстані від 6 до 26 радіусів Юпітера і що мають розміри, близькі до Луне. Вони були відкриті на самому початку сімнадцятого століття майже одночасно Симоном Марієм і Галілеєм, але прийнято їх називати галилеевыми супутниками Юпітера, хоча перші таблиці руху цих супутників Іо, Європи, Ганімеда і Каллісто склав Марій.

Зовнішня група складається з маленьких діаметром від 10 до 180 км. супутників, рухомих по витягнутих і сильно нахиленим до екватора Юпітера орбітам, причому чотири ближчих до Юпітера супутника Леда, Гималія, Ліситея, Елара рухаються по своїх орбітах в ту ж сторону, що і Юпітер, а чотири самі зовнішні супутники Ананке, Карме, Пасифе і Синопе рухаються у зворотному напрямі.

Найближчий до Юпітера галилеев супутник. Його діаметр - 3630 км., а середня щільність речовини 3,55 г/см3. Сірчистий газ і пари сірки викидаються із швидкістю 1 км/с на висоту  до 300 км. над поверхнею. Аналіз  зображень показав, що кожну секунду еруптивні центри, що діють, викидають близько 100000 тонн речовини. Цієї кількості вистачає для того, щоб покрити всю поверхню Іо шаром в декілька десятків метрів за декілька мільйонів років. Мабуть, цим пояснюється повна відсутність ударних кратерів на вивченій поверхні супутника: поховання ударних структур під шаром вулканічного матеріалу йде з більшою швидкістю, чим їх поява в результаті падіння метеоритів або комет. Велика частина кольорових плям очевидно є недавніми відкладеннями вулканів. Темні округлі утворення також можуть бути вулканами або вулканічними кальдерами.

Надра цього супутника розігріваються із-за приливних сил, викликаних Юпітером з одного боку і Європою і Ганімедом з іншою. Як і більшість супутників в Сонячній системі, Іо звертається довкола Юпітера синхронно, тобто період осьового обертання супутника дорівнює періоду його звернення довкола планети. Іо знаходиться на орбіті близько розташованою до Юпітера, внаслідок чого утворюється приливний горб величиною в декілька кілометрів. Невеликий ексцентриситет орбіти (0,004) наводить до явищ, аналогічним лібраціям Місяця в процесі її обертання довкола Землі. Одночасно, під впливом сусідньої Європи і Ганімеда виникають обурення ексцентриситету орбіти, що викликає періодичні зміни амплітуди приливних деформацій в корі Іо. Така постійна пульсація імовірно тонкої кори (завтовшки не більше 20 - 30 км.) забезпечує енерговиділення, достатнє для розплаву надр супутника, що і виражається в інтенсивній вулканічній активності. Оцінки, зроблені на основі вимірів теплового потоку, витікаючого з "гарячих" областей Іо, показують, що приливний механізм здатний генерувати до 108 мегават енергії, що більш, ніж в 10 разів перевищує сумарну величину енергії, споживаної всім людством на Землі.

Хоча в районі екватора температура складає 130° До, проте в гарячих плямах розміром від 75 до 250 км. температура досягає від 310 до 600° К. Возраст поверхні Іо, що складеної з продуктів вивержень і має помаранчевий колір, оцінюється в 1 млн. років. Рельєф Іо в основному рівнинний, але є декілька гір заввишки від 1 до 10 км. Атмосфера Іо сильно розріджена. Практично це вакуум, проте уздовж орбіти Іо виявлено випромінювання кисню, пари натрію і сірки, вулканів, що поставляються при виверженні. У видимій частині спектру встановлена наявність трьох компонент. Інтенсивне випромінювання в синій ділянці пов'язують з процесами, які супроводжують нерідкі на Іо вулканічні столбообразные викиди. Ймовірно, воно породжується збудженням молекул SO2 електронами. Менш інтенсивне випромінювання в червоній ділянці пояснюють присутністю в області над полюсом Іо атомарного кисню. Річ у тому, що саме ця область супутника виявляється наближеною до магнитоплазменному тора Юпітера - кільцеподібної хмари заряджених часток (в основному іонів сірки і кисню), захоплених магнітним полем планети. Плазма обертається разом з цим полем і постійно поповнюється припливом молекул з Іо. Найменш інтенсивне випромінювання в зеленій ділянці спектру виходить головним чином від нічної сторони Іо; воно, ймовірно, породжується збудженими атомами натрію. Відмічено також, що сумарне випромінювання від всього диска Іо убуває після початку затьмарення, тоді як локальне синє свічення, навпаки, стає яскравішим.

ЄВРОПА

Європа - другий з галилеевых супутників по розмірах декілька менше Місяця, його діаметр 3138 км., а середня щільність речовини - 3,01 г/см3. Поверхня супутника поцяткована мережею світлих і темних ліній, що є, мабуть, тріщинами в крижаній корі(завтовшки гадано 100 км.), утвореними в результаті тектонічних процесів. Тріщини, що мають ширину від 20 до 200 км., тягнуться на тисячі кілометрів. Перепади висот на поверхні в середньому не перевищують 100 м. Подібна відсутність виражених форм рельєфу (поверхня Європи виглядає як покрите льодом водоймище), мабуть, служить вказівкою на існування під поверхневого глобального океану рідкої води, що розігрівається енергією приливних взаємодій, Європи, що виділяється в надрах. Його передбачувана глибина може досягати 50 км., що робить Європу єдиною, виключаючи Землю, тілом Сонячної системи, де вода в рідкому стані зустрічається в такому величезному об'ємі.

. Це припущення отримало блискуче підтвердження під час експедиції космічного корабля "Галілей", який чотири рази зближувався з Європою в 1996 і 1997 роках. Виявилось, що гігантські крижини діаметром більше 20 кілометрів і завтовшки до 10 кілометрів дійсно знаходяться в постійному русі, крошатся або, навпаки, з'єднуються. Такі явища можливі лише тоді, коли вони плавають на поверхні теплого океану, дихання якого постійно проривається крізь грандіозний крижаний панцир

Океан, що підігрівається бурхливими в його надрах вулканами, не залишається у боргу в космічного холоду і робить все нові і нові спроби вирватися зі свого ув'язнення. Більш того, на одній з ділянок Європи він виходить на поверхню у вигляді двох незамерзаючих отворів, кожне діаметром більше 25 кілометрів, розділених декількома крижаними блоками, що знаходяться в постійному русі. Учені вважають, що в цьому місці знаходяться два найбільші підводні вулкани Європи.

 З вулканічною діяльністю зв'язують і інші серйозні дефекти льодового панцира - тріщини, свердловини, а також цілі крижані гори, які виникають в результаті замерзання мільйонів тонн води, що проривається під великим тиском крізь крижану кірку в процесі вивержень. Так, на фотографії, отриманій під час останнього зближення "Галілея" з Європою 16 грудня 1997 року, зафіксований конус справжнього вулкана, названого Пвілл, з кратером діаметром 26 кілометрів. Цей вулкан вважають досить молодим. Стіни його кратера, видно, складаються з льоду, хоча не виключається і наявність в них гірських порід і застиглої лави. Завдяки вулканам вода підлідного океану Європи нагрівається і в необмежених кількостях отримує мінеральні речовини. Про те, що їх вміст в океані дійсно великий, свідчить наявність в Європи магнітного поля. Лише великі концентрації заряджених речовин у воді (в першу чергу солей) можуть підтримувати таке поле. По одній моделі, для його створення досить одного руху солоної води в океані, по іншій - істотний вклад у формування поля вносить колосальне по потужності магнітне поле самого Юпітера, що поляризує океан Європи.

Під океаном, виходячи з середньої щільності, мають бути силікати. Товщина кори по різних оцінках вагається від одиниць до десятків кілометрів. Гравітаційні виміри підтвердили диференціацію тіла Європи: металеве ядро і водно-крижаний покрив завтовшки близько 100 км. Розрахунки теплового балансу в приповерхневих шарах планети поки що не дають остаточної відповіді на питання про агрегатний стан води. Значну невизначеність вносить відсутність точних даних про реологію льоду і залежності його теплопровідності від температури. Проте вочевидь, що теплоізолюючий крижаний покрив міг би забезпечити стабільність водного океану.

  На знімках високого дозволу, отриманих КА "Галілей" видно окремі поля неправильної форми з витягнутими паралельними хребтами і долинами, що нагадують шосейні дороги. У ряді місць видно темні плями, що є, швидше за все відкладеннями речовини, принесеними з під крижаній поверхні. Оскільки кратерів на Європі, що має досить гладку поверхню, дуже мало, вік цієї помаранчево-коричневої поверхні оцінюється в сотні тисяч і мільйони років.

Літом 1995 р. за допомогою спектрографа високого дозволу, встановленого на Космічному телескопі ім. Хаббла, в ультрафіолетовій частині спектру Європи були виявлені деталі, властиві молекулярному кисню. На цій підставі був зроблений вивід про наявність в Європи кисневої атмосфери, що тягнеться до висот близько 200 км. Кінцево, загальна маса цієї газової оболонки нікчемна. По оцінках, тиск атмосфери в поверхні Європи складає всього лише 10-11 від тиску земної атмосфери. З великою вірогідністю кисень на Європі має небіологічне походження. Мабуть, існує процес випару незначної кількості водяного льоду, яким, як згадувалося вищим, покрита поверхня Європи. Вірогідною причиною може бути, наприклад, бомбардування мікрометеорита з подальшим розкладанням молекул водної пари і втратою легшого водню. При температурі поверхні Європи близько 130 До теплові швидкості молекул кисню не настільки великі, аби привести до швидкої дисипації газу, а постійне підживлення парами води сприяє збереженню постійною, хоча і сильно розрідженою, атмосфери юпитерианского супутника.

ГАНІМЕД – супутник Юпітера

Найкрупніший супутник, не лише в системі Юпітера, але і у всій сонячній системі - Ганімед має більший розмір чим Меркурій. Його діаметр 5262 км., проте середня щільність лише удвічі перевершує щільність води, тому близько 50% його маси повинне доводитися на лід. Безліч кратерів, що покривають ділянки темно-коричневого кольору, свідчать про їх древній вік в 3-4 млрд. років. Молодші ділянки покриті системами паралельних борозен, сформованих світлішим матеріалом під дією розтягування крижаної кори. Глибина цих борозен - декілька сотень метрів, ширина - десятки кілометрів, а протяжність може доходити до декількох тисяч кілометрів. В деяких кратерів Ганімеда зустрічаються не лише світлі променеві системи, але інколи і темні

Спочатку вважали, що рідкої води на Ганімеде немає, але аналіз останніх фотографій показав: на супутнику можливі підземні водосховища, розташовані на глибині декількох кілометрів від поверхні. На фотографіях видно гігантські крижані кратери, через які і повинні викидатися підземні води. Вода, виявившись на холодній поверхні супутника, замерзає у вигляді вулкано-образных крижаних конусів. Роберт Паппалардо, авторитетний дослідник Ганімеда, вважає: у екваторіальних областях супутника верхній шар порід виглядає, як пориста губка, суспіль покрита шапками крижаних вулканів. У цих підземних водних басейнах досить тепло і сповна може бути життя. По-перше, на Ганімеде, так само, як і на Європі, відмічена вулканічна активність; по-друге, супутник зігрівається Юпітером; по-третє, в центрі Ганімеда розташовано колосальне по розмірах розжарене металеве ядро (в Європи його немає). Отже, на Ганімеде може бути навіть тепліше, ніж на Європі. Завдяки металевому ядру у Ганімеда дуже сильне магнітне поле, без якого, на думку деяких біофізиків, живе існувати не може. Магнітне поле створює Ганімеду дивовижну по красі ауру, утворену потоками заряджених часток, спрямованих від одного полюса до іншого. Цю ауру відкрили ще шістнадцять років тому. Жоден інший супутник Сонячної системи аури не має в своєму розпорядженні, вона є лише в деяких планет - Землі, Юпітера, Сатурну, Урану і нептуна. Отже, на Ганімеде є і вода, і вулкани, і магнітне поле. Нагадаємо, що на нашій планеті мікроорганізми виявлені в таких непідходящих для життя місцях, як підземні глибини (до 3-4 кілометрів), жерла підводних вулканів (де температура близька до точки кипіння води) і навіть в тверді базальту і граніту. Не виключено, що схожі з ними по стійкості і непримхливості живі істоти населяють і юпитерианские місяці.

Озон, виявлений на Ганімеде за допомогою спектрографа високого дозволу, встановленого на Космічному телескопі ім. Хаббла,, швидше за все має аналогічне  походження кисню Європи. Загальна маса озону в передбачуваній кисневій атмосфері Ганімеда складає не більше 10% маси цього газу, Землі, що щорік втрачається над південним полюсом, в області антарктичної озонной діри.

Калісто - супутник Юпітера

Діаметр Каллісто 4800 км. На відміну від Іо, Європи і Ганімеда, він майже суспіль усіяний кратерами, мабуть, від ударів з небесними тілами; власного вулканізму або тектонічної активності там, схоже, немає. Яскраві плями на темній поверхні - метеоритні кратери, при утворенні яких світліший матеріал був викинутий на поверхню.  Кратери на Каллісто мають слабо виражений вал і невелику глибину. Температура поверхні на екваторі опівдні досягає 150° К. Возраст поверхні оцінюється в 3,5 млрд. років. На ній немає протяжних рівнин або систем борозен

Виходячи з  середньої щільності Каллісто-1,839 г/см3 і досліджень спектрографій передбачається, що водяний лід складає 60% його мас. Товщина крижаної кори, як і у Ганімеда, оцінюється в 75 км..Є свідоцтва присутності на Каллісто і таких речовин, як CO, SO2, H2CO3. Видно, в Каллісто є атмосфера, хоча і дуже розріджена. Вона складається з CO2, ймовірно, перетворення органіки, приношуваної метеоритами, що поступає в результаті; тиск такої атмосфери на поверхню - лише 10-6 Па.

Відмітною формою рельєфу на Каллісто є багатокільцева структура діаметром 2600 км., що складається з 10 концентричних кілець. В супутника виявлено власне дипольне магнітне поле. Проте електропровідність льоду, для його створення дуже мала, а гіпотетичне металеве ядро заховане дуже глибоко. Належною провідністю міг би володіти внутрішній океан завглибшки 10 км., за умови, що його води не менш солені, чим в земних океанах. Втім, якщо він дійсно існує, доведеться змінити уявлення про в'язкість льодів на Каллісто або ж передбачити, що в океані розчинений деякий антифриз. Кращим кандидатом в останньому випадку був би аміак, що знижує температуру замерзання води приблизно на 100 До.

В результаті вивчення галилеевых супутників висловлена цікава гіпотеза про те, що на ранніх стадіях еволюції планети-гіганти випромінювали в космос величезні потоки тепла, яке могло плавити льоди на поверхні трьох найближчих супутників. На Каллісто це не могло виявитися, оскільки він віддалений від Юпітера на 2 млн. км.