Атмосфера Юпитера является самой большой планетарной атмосферой в Солнечной системе . Он в основном состоит из молекулярного водорода и гелия примерно в солнечном соотношении ; другие химические соединения присутствуют лишь в небольших количествах и включают метан , аммиак , сероводород и воду . Хотя считается, что вода находится глубоко в атмосфере, ее концентрация, измеренная непосредственно, очень низка. Содержание азота , серы и инертных газов в атмосфере Юпитера превышает солнечное содержание примерно в три раза.[2]
Атмосфера Юпитера не имеет четкой нижней границы и постепенно переходит в жидкие недра планеты. [3] Атмосферные слои от низшего к высшему включают тропосферу , стратосферу , термосферу и экзосферу . Каждый слой имеет характерные градиенты температуры . [4] Самый нижний слой, тропосфера, имеет сложную систему облаков и дымки, состоящую из слоев аммиака, гидросульфида аммония и воды. [5] Верхние аммиачные облака, видимые на поверхности Юпитера, организованы в дюжину зональных полос, параллельныхэкватору и ограничены мощными зональными атмосферными потоками (ветрами), известными как джеты . Полосы чередуются по цвету: темные полосы называются поясами , а светлые – зонами . Зоны более холодные, чем пояса, соответствуют апвеллингам, а пояса – нисходящему газу. [6] Считается, что более светлый цвет зон обусловлен аммиачным льдом; что придает ремням более темный цвет, неизвестно. [6] Происхождение полосчатой структуры и струй не совсем понятно, хотя существуют «мелкая модель» и «глубокая модель». [7]
В атмосфере Юпитера наблюдается широкий спектр активных явлений, включая полосы неустойчивости, вихри ( циклоны и антициклоны ), штормы и молнии. [8] Вихри проявляются в виде больших красных, белых или коричневых пятен (овалов). Двумя самыми большими пятнами являются Большое Красное Пятно (GRS) [9] и Овальный BA [10] , который также является красным. Эти два и большинство других крупных пятен являются антициклоническими. Меньшие антициклонысклонны быть белыми. Считается, что вихри представляют собой относительно неглубокие структуры, глубина которых не превышает нескольких сотен километров. Расположенный в южном полушарии, GRS является крупнейшим известным вихрем в Солнечной системе. Он мог поглотить две или три Земли и существует не менее трехсот лет. Овал BA, южнее GRS, представляет собой красное пятно размером в треть размера GRS, образовавшееся в 2000 г. в результате слияния трех белых овалов. [11]
На Юпитере бывают сильные бури, часто сопровождающиеся ударами молнии. Бури являются результатом влажной конвекции в атмосфере, связанной с испарением и конденсацией воды. Это места сильного восходящего движения воздуха, что приводит к образованию ярких и плотных облаков. Бури формируются в основном в поясных районах. Удары молнии на Юпитере в сотни раз мощнее, чем на Земле, и предполагается, что они связаны с водяными облаками. [12] Недавние наблюдения Юноны показывают, что удары юпитерианских молний происходят выше высоты водяных облаков (3-7 бар). [13] Разделение зарядов между падающими каплями жидкого аммиака и частицами водяного льда может генерировать высотные молнии. [13] Молнии в верхних слоях атмосферы также наблюдались на высоте 260 км над уровнем 1 бар. [14]
Атмосфера Юпитера делится на четыре слоя по возрастанию высоты: тропосфера , стратосфера , термосфера и экзосфера . В отличие от атмосферы Земли , у Юпитера нет мезосферы . [15] Юпитер не имеет твердой поверхности, и самый нижний слой атмосферы, тропосфера, плавно переходит в жидкие недра планеты. [3] Это результат того, что температуры и давления значительно превышают критические точки для водорода и гелия, что означает отсутствие резкой границы между газовой и жидкой фазами. Водород считается сверхкритической жидкостью .при температуре выше 33 К и давлении выше 13 бар. [3]