Юпитер сильно выделяется на фоне других объектов Солнечной системы, и дело тут, конечно же, в его размерах. Сложно представить, но его масса составляет 319 масс Земли – на долю Юпитера приходится более 70 % от массы всех планет Солнечной системы! Диаметр этой планеты в 12 раз больше диаметра Земли и равен 133 710 километрам.
Размеры Юпитера близки к максимальным для планетарного объекта данного типа – если бы он весил еще больше, это привело бы к сжатию планеты. У Юпитера нет четко очерченной твердой поверхности. Чем ближе к центру планеты, тем выше температура и плотнее газ, в основном это водород. Атмосфера разделяется на три слоя:
– внешний, который целиком и полностью состоит из водорода;
– средний, где 90 % водорода и 10 % гелия;
– нижний, в состав которого входят водород, гелий и примеси гидросульфата аммония, аммиака и воды, из которых формируются три слоя облаков:
– верхние – облака аммиачного льда. Их температура постоянна и составляет -145 °С, давление не превышает 1 атм.;
– средние – облака ледяного гидросульфида аммония;
– нижние – водяной лед и конденсат в виде мельчайших капель жидкой воды.
Дальнейший спуск в атмосферу сопровождается все большим увеличением температуры и давления, значения которых достигают поистине чудовищных величин. Газы постепенно переходят в жидкую форму. Примерно на глубине в 21 000 километров давление составляет 200 000 земных атмосфер, а температура равна 6 000 °C! Здесь атмосфера плавно переходит в океан из жидкого металлического водорода, сформировавшийся под воздействием колоссальных давлений и высоких температур – при таких условиях потенциал ионизации водорода значительно меньше кинетической энергии электронов, что приводит к отделению электрона от протона, следствием чего является высокая электропроводимость металлического водорода. Предполагаемая толщина слоя металлического водорода – 42–46 тыс. км.
Во втором, нижнем, океане Юпитера активно протекают сложные электрические, конвекционные и магнитогидродинамические процессы. Известно, что именно они генерируют мощнейшее магнитное поле Юпитера.
Погрузимся еще глубже внутрь планеты – на 30 000 км. Температура поднялась до 30 000 °C, а давление до 100 000 000 атм. Здесь же приютилось и совсем крошечное ядро (которое, впрочем, в 10 раз тяжелее Земли и в 1,5 раза больше!). Ядро стало результатом слипания частиц, состоящих из тяжелых химических элементов. С него началось образование планеты. Тепловая энергия в ядре генерируется по механизму Кельвина – Гельмгольца, за счет чрезвычайно медленного гравитационного сжатия планеты. Юпитер не производит энергию ядерным синтезом, как Солнце, он слишком мал для этого, и его внутренняя температура слишком низкая для того, чтобы запустить ядерные реакции. Наличие внутренней тепловой энергии, возможно, вызывает конвекцию глубоко в жидких слоях Юпитера, вследствие чего наблюдаются сложные движения в верхних слоях облаков.
