Юпитер и как его наблюдать

Краткая справка
Юпитер — самая большая планета солнечной системы, по размеру он в 11,2 раза больше Земли, а по массе в 318 раз. В общепринятом смысле на Юпитере нет твердой поверхности – это газовый гигант, в основном состоящий из водорода и гелия.

Свое название планета получила в честь главного бога античной мифологии – римляне называли ее Юпитером, а греки Зевсом. Примечательно, что на Юпитере не бывает смены времен года. Это объясняется тем, что плоскость экватора наклонена всего на 3 градуса к плоскости его орбиты. Как и Сатурн, Юпитер окружен системой слабых колец, которые, к сожалению, недоступны для наблюдений в любительские телескопы. На данный момент известно 63 спутника планеты.

Когда наблюдать Юпитер? 
Юпитер – одна из самых доступных для наблюдения планет, в максимуме своего блеска уступающая по яркости только Солнцу, Луне и Венере. Наилучшее время для его наблюдений приходится на момент противостояния (наименьшее расстояние между наблюдаемой планетой и Землей, характерно для верхних планет), которое происходит ежегодно, со смещением примерно в месяц относительно прошлогодней даты (см. таблицу №1). Как правило, в период летних противостояний Юпитер поднимается не очень высоко над горизонтом: в среднем для России — на 20-30 градусов. Поэтому наиболее благоприятны для наблюдений Юпитера периоды зимних противостояний, когда планета видна высоко в небе в течение всей ночи. Если наблюдателя не пугают зимние холода, у него появляется возможность за одну ночь увидеть, как Юпитер совершает полный оборот вокруг своей оси.

Таблица №1  Ближайшие противостояния Юпитера

 

 

Детали на поверхности Юпитера в зависимости от размера телескопа
В моменты противостояний видимый диск Юпитера достигает в размере 45-50 секунд дуги, что больше, чем у любой другой планеты (имеется в виду полностью освещенный диск). Однако даже на больших увеличениях — 250-300х — диск всё еще кажется маленьким. Количество видимых деталей зависит от используемого инструмента. Например, уже в бинокль заметен крошечный невыразительный диск без каких-либо деталей, окруженный четырьмя галилеевыми спутниками.

 

Если же направить на Юпитер небольшой телескоп (60–90 мм) с увеличением 100х, станут отчетливо видны северный (СЭП) и южный (ЮЭП) экваториальные пояса, располагающиеся соответственно чуть выше и чуть ниже экватора планеты. Также можно рассмотреть третий пояс, находящийся между ЮЭП и южным краем диска – Южный Умеренный Пояс (ЮУП). Яркая полоса между ЮЭП и ЮУП — Южная Тропическая Зона (ЮТЗ), именно в ней располагается легендарное Большое Красное Пятно, которое можно увидеть как овальное пятнышко немного темнее окружающего фона. Присмотревшись, можно заметить более темные полярные области планеты, а также наиболее крупные образования, располагающиеся в экваториальной зоне Юпитера.
 

Начиная со 100 мм, появляется возможность наблюдать не только движения 4-х основных спутников планеты, но и прохождения их теней по диску Юпитера, а также затмения и покрытия.
 

Телескоп с диаметром объектива 150 -200 мм и увеличением 200-300х позволяет рассмотреть тонкие пояса и множество небольших облаков на планете, уловить тонкие детали их строения и передать различные цветовые оттенки. 
 

Пожалуй, максимально полезный телескоп, который покажет наибольшее количество деталей — это телескоп с диаметром объектива 300мм. Телескопы с 400-500 мм объективом практически не способны показать больше и лучше своих меньших собратьев, поскольку неустойчивая атмосфера Земли и большое время термостабилизации телескопа способствуют замыливанию мелких деталей. Зачастую изображение, получаемое с таким телескопом, гораздо хуже, чем в меньших телескопах.

 

Необходимое оборудование

Какое оборудование необходимо иметь наблюдателю, чтобы рассмотреть Юпитер во всей красе?

Во-первых – высококачественный телескоп с достаточно большой апертурой (но не забываем об атмосфере!) и идеально отъюстированный.

 

В последнее время наблюдатели отдают предпочтение апохроматическим рефракторам (АПО) с диаметром объектива 100–150 мм, которые способны давать качественные, контрастные изображения. Но такие телескопы пока еще достаточно дороги и поэтому мало распространены среди любителей астрономии. Однако это, пожалуй, лучший выбор.

 

Если по каким-либо причинам вы не можете позволить себе АПО рефрактор, смотрите в сторону «медленного» рефлектора (cотносительным отверстием 1/6–1/8) системы Ньютона. Менее желательны телескопы с центральным экранированием, такие как Максутов-Кассегрен и Шмидт-Кассегрен. Однако стоит заметить, что наличие центрального экранирования, которое ухудшает контраст, вполне компенсируется большим диаметром объектива. Плюс ко всему сейчас налажен выпуск так называемых телескопов «АПО киллер» системы Максутова-Кассегрена, сконструированных специально для планетных наблюдений – например, МСТ-230 производства фирмы «Сантел».

 

Отдельно следует сказать о требованиях к монтировке. Наблюдая Юпитер, мы стараемся рассмотреть как можно больше деталей на его поверхности. К сожалению, ручное ведение телескопа вслед за уходящим светилом или дрожание изображения при каждом дуновении ветерка этому не способствует. Поэтому крайне желательно использовать устойчивую монтировку с часовым механизмом или оснащенную системой Go-To. 
 

Конечно, здесь мы говорили об идеальном варианте, к которому следует стремиться, но не стоит ограничивать себя в наблюдениях. Если вы не обладаете высококлассным телескопом, используйте то, что есть. Лучше наблюдать, чем мечтать.
 

Для повышения контраста при наблюдении Юпитера и выделения из фона некоторых деталей его атмосферы рекомендуется использовать набор цветных фильтров. Так, например, синий и голубой фильтр улучшают видимость Красного пятна, а также красно-коричневых поясов. Красные, оранжево-красные и светло-красные фильтры помогают выделить детали, имеющие синий оттенок — фестоны и наросты, которые наблюдаются на южной границе СЭП, а желтый фильтр выделяет полярные области планеты. Зеленый фильтр рекомендуется применять для выделения облачных поясов, Красного пятна, белых овалов и пятен, а также фестонов. Экспериментируйте, применяйте различные фильтры и выбирайте те, которые способны показать больше и лучше.

 

Что наблюдать на Юпитере

С точки зрения наблюдателя Юпитер – одна из самых интересных, если не самая интересная планета Солнечной системы. Это очень динамичная планета, где постоянно что-то происходит, что меняет ее внешний вид. Сколько бы вы ни направляли на нее телескоп, вам не удастся увидеть одно и то же. Главным образом это связано с различной скоростью вращения облачного покрова. Например, экваториальная зона (Система 1) совершает полный оборот за 9 часов 50,5 минут, а полярные области (Система 2) – за 9 часов 55,7 минут. Плюс ко всему в атмосфере планеты постоянно происходят различные процессы — циклоны, атмосферные течения, падение астероидов и комет – что приводит к образованию новых деталей.
 

Если у вас есть желание серьезно изучить Юпитер, вы должны наблюдать его настолько часто, насколько это возможно. Чем больше времени вы проведете у окуляра, оттачивая наблюдательное мастерство, тем больше подробностей сможете рассмотреть на его диске.

 

Знакомство с Юпитером лучше всего начинать с его общего обзора, т.е. в первую очередь стоит научиться находить самые заметные и крупные элементы — пояса, зоны и пятна. На рисунке ниже схематически показаны основные зоны и пояса Юпитера.

ЮПШ — Южная полярная шапка

СПШ — Северная полярная шапка

ЮЮУП — Юго-южный умеренный пояс

ЮУП — Южный умеренный пояс

БКП — Большое красное пятно

ЮЭП — Южный экваториальный пояс

ЭП — Экваториальный полоса

СЭП — Северный экваториальный пояс

СУП — Северный умеренный пояс

ССУП — Северо-северный умеренный пояс

ЮЮУЗ — Юго-южная умеренная зона

ЮУЗ — Южная умеренная зона

ЮТЗ — Южная тропическая зона

ЭЗ — Экваториальная зона

СТЗ — Северная тропическая зона

СУЗ — Северная умеренная зона

ССУЗ — Северо-северная умеренная зона
 

 

Следующий этап знакомства с Юпитером — изучение тонких деталей строения атмосферы. Многие из них доступны только в большие любительские телескопы и требуют как отличных условий наблюдения, так и хороших наблюдательных навыков.

Красные, белые и чёрные пятна

Как говорилось выше, на Юпитере постоянно образуются новые детали, а старые исчезают. Однако существуют такие образования, которые «живут» в его атмосфере многие годы. Самое известное из них — это Большое Красное Пятно (БКП). Впервые его наблюдал итальянец Джованни Кассини в 1665 году. Природа этого образования оставалась загадкой многие столетия. Однако теперь, благодаря космическим станциям «Пионер» и «Вояджер», мы знаем, что БКП — долгоживущий вихрь в атмосфере, размером 15 000 х 30 000 км, совершающий полный оборот вокруг своего центра за 6 земных суток.
 

 

С точки зрения любителя астрономии, собирающегося наблюдать это уникальное явление, следует сказать, что БКП – достаточно контрастная деталь, доступная для наблюдений в небольшие телескопы. Однако БКП обладает свойством менять интенсивность своего окраса, и, как следствие, наступают периоды, когда оно становится едва заметным. Такое наблюдалось в конце 19 века, после чего (в 60-е годы прошлого столетия) пятно вновь приобрело ярко-розовый окрас и стало отчетливо видимым в маленькие телескопы. На сегодняшний день пятно, если можно так сказать, находится в некотором среднем состоянии. Еще одна особенность пятна – это постоянное уменьшение в размерах, устойчиво наблюдаемое уже долгие годы. Так, по данным наблюдателей известно, что 100 лет назад пятно имело в два раза 
больший размер.

 

Еще одним устойчивым образованием на Юпитере можно считать Белые Пятна,имеющие названия FA, BC и DE, которые находятся в южной части планеты на широте примерно 30 градусов. Это район Южного Умеренного Пояса. Эти образования, будучи белыми, трудно выделяются на общем фоне и, соответственно, являются сложной задачей для визуального наблюдения. Впервые они появились в атмосфере Юпитера в 1939 году как небольшие наросты в Южном Умеренном Поясе. К 1947 году они выглядели как заливы на южной границе ЮУП, а в последующие годы сжались до овалов и приобрели вид белых пятен. В последние годы ситуация с их видимостью резко ухудшилась, в основном это связано с поблекшим Южным Умеренным Поясом, на фоне которого они перестали выделяться. Однако бывают моменты (как, например, в 1991 году), когда атмосферные волнения в районе ЮУП выделяют Белые Пятна из общего фона.
 

Редким, но захватывающим явлением в атмосфере Юпитера является образование больших Черных пятен, вызванных падением на планету осколков астероидов и комет. В 1994 году это были осколки кометы Шумейкера-Леви 9. Результатом подобного столкновения, по всей видимости, является и Чёрное Пятно, совсем недавно обнаруженное любителем астрономии Энтони Уизли (Anthony Wesley). Безусловно, для Энтони это звездный час, ведь информация об открытии облетела весь мир. Это лишнее подтверждение тому, что систематические наблюдения за Юпитером, хорошее знание его внешнего вида и немного везения даже в 21 веке позволяют любителям астрономии делать такие потрясающие открытия.

Наблюдения спутников Юпитера

Несмотря на то что на данный момент у Юпитера открыто более 60-ти спутников, интерес для любителя астрономии представляют только 4 самых ярких из них, открытые четыре столетия назад Галилео Галилеем. Вместе с Луной и спутником Сатурна Титаном, эти луны являются самыми большими спутниками планет в Солнечной системе. Сейчас повторить наблюдения, сделанные Галилеем, может каждый человек, интересующийся астрономией и имеющий в своем распоряжении бинокль или небольшую зрительную трубу. Для этого достаточно найти Юпитер на ночном небе (в какой части неба находится та или иная планета, читайте в рубрике Небо сегодня) и направить на него бинокль или небольшой телескоп. Рядом с желтовато-оранжевым диском Юпитера вы обнаружите 4 звездочки, это и есть так называемые «галилеевы луны» — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Спутники довольно быстро вращаются вокруг планеты, и уже спустя 30 минут можно заметить изменения в их положении относительно диска Юпитера.

Но действительно потрясающее зрелище открывается для обладателей телескопов. 
 

Таблица№2 Галилеевы луны

Спутник              Уг. размер          Зв. вел.
-------------------------------------------------------
I   Ио                      1'',05                  5,43
II  Европа              0,87                    5,57
III Ганимед           1,52                    5,07
IV Каллисто         1,43                    6,12

Тени от спутников 

Телескоп с диаметром объектива 80 мм позволяет наблюдать прохождение теней, которые отбрасывают спутники на диск Юпитера. Стоит отметить, что для 80 мм телескопа такие наблюдения являются тестом его оптических качеств, и если ваш телескоп успешно прошел тест, вы увидите тень спутника в виде нечеткого темного пятна, которое перемещается по диску планеты. Обратите внимание, что скорость движения пятна значительно больше, чем скорость перемещения деталей атмосферы Юпитера, это особенно заметно возле границы диска.
 

Совсем другая картина предстанет перед наблюдателем, который имеет в своем распоряжении 150– 200 мм телескоп. С таким инструментом можно увидеть, что тени от спутников не похожи друг на друга. На внешнем виде теней непосредственно сказывается разница в размерах спутников и разная удаленность от Юпитера. Так, например, прозрачными и спокойными ночами отчетливо видно, что тени от Ио и Европы (самых близких и маленьких спутников из четверки галилеевых лун) имеют резкие границы и выглядят как небольшие чёрные пятна. Тени, отбрасываемые Ганимедом и Каллисто, напротив, больше в размерах, менее четкие с неявно выраженными границами.

 

 

Иногда можно наблюдать двойное прохождениетеней — когда по диску Юпитера одновременно проходят тени от двух спутников. Такое явление интересно тем, что у наблюдателя появляется возможность наглядно сравнить тени между собой. Еще реже можно наблюдать тройное прохождение теней.

Стоит заметить, что наблюдая тени спутников на поверхности Юпитера, вы наблюдаете не что иное, как солнечное затмение, проходящее в этот момент на планете. Примерно так мы могли бы увидеть солнечное затмение на Земле, если бы посмотрели на нашу планету из космоса.

Спутники на фоне планеты

Еще одна увлекательная, но сложная задача — это наблюдение прохождения спутников по диску Юпитера. Сложность этих наблюдений в том, что спутники мало контрастны по отношению к яркому диску планеты. Для того чтобы рассмотреть спутники на фоне облаков Юпитера, потребуется большой телескоп, прозрачная и спокойная атмосфера, а также знание следующих особенностей:

 

1. Спутники становятся более заметными, когда находятся у края диска.

2. Также имеет значение, проходит ли спутник на фоне темных поясов планеты или ярких зон.

Ледяная Европа отражает 68% падающего на нее солнечного света и является единственным спутником, который ярче облаков Юпитера. Каллисто самый темный, он отражает всего 19% и выглядит темнее облаков. Ио имеет желтый оттенок, а вот Ганимед – единственный спутник, который почти сливается с окружающим фоном, зато имеет больший размер.
 

Во время противостояний появляется возможность наблюдать одновременное прохождение спутника и его тени по диску Юпитера.
 

Затмения и покрытия

В процессе своего движения вокруг Юпитера спутники периодически попадают в тень, отбрасываемую планетой, и исчезают из вида — такое явление называется затмением. В момент входа в тень спутники не исчезают одномоментно. Ио и Европаисчезают быстро, Ганимед и Каллисто постепенно. Не менее интересно наблюдать процесс выхода спутника из тени. Здесь важно уточнить, что достаточно трудно зафиксировать сам момент появления спутника. В случае с входом спутника в тень наблюдатель видит интересующий его спутник, видит, как он становится все менее ярким и впоследствии вовсе исчезает. А вот процесс выхода спутника из тени происходит с точностью до наоборот. Приходится всматриваться в предполагаемое место появления, не зная точно, где находится спутник, поэтому легко пропустить момент, когда он начинает «разгораться».

 

Также в процессе движения спутники заходят за диск Юпитера — такое явление носит название «покрытие». Можно выделить две фазы покрытия Юпитером спутников: момент захода спутника за диск планеты и момент его появления из-за диска. В первом случае интересно проследить слияние спутников с планетой, создается ощущение медленного поглощения спутника Юпитером. А во втором наоборот, сперва появляется как бы небольшой нарост, затем вытянутая капля, которая впоследствии отделяется от планеты. Этот эффект напоминает образование капли на подтекающем водопроводном кране.

 

Взаимные затмения и покрытия спутников

Пожалуй, самые редкие явления в системе спутников Юпитера — это взаимные покрытия и затмения.

Примерно раз в 6 лет (если быть более точным, раз в 5,93 года), в течение нескольких месяцев случается серия покрытий одного спутника другим. Такие покрытия не представляют сложности для наблюдений, поскольку в телескоп без особого трудавидно, как спутники подходят друг к другу, затем наступает стадия слияния, и спутники приобретают вид вытянутой капли, как показано на рисунке ниже.

В момент полной фазы покрытия наблюдается общее понижение яркости слившихся в «единое целое» спутников. Эта величина зависит от нескольких факторов — размера покрываемого спутника, его отражательной способности и собственно фазы покрытия, так как нередко происходит частичное покрытие одного спутника другим. Общее понижение яркости никогда не превышает 62%, т.к. в любом случае один из спутников полностью доступен для наблюдений с земли.

 

Гораздо труднее наблюдать затмение одного спутника другим. Из-за невозможности увидеть тень, отбрасываемую спутником в пустоту космоса, наблюдатель может зафиксировать только сам факт затмения. Иными словами момент, когда тень от одного спутника проходит по другому. В этот момент затмеваемый спутник становится более тусклым. Продолжительность такого затмения от может длиться от нескольких минут до часа с небольшим.
 

Наблюдение поверхности спутников

В виде небольших дисков спутники Юпитера можно наблюдать в телескоп с диаметром объектива от 125–150 мм. Любители астрономии, имеющие в своем распоряжении 250–300 мм телескоп, могут попробовать наблюдать некоторые детали на поверхности «галилеевых лун». Но это нелегкая задача.

 

Для сравнения, самый большой спутник Юпитера Ганимед в 300 мм телескоп покажет примерно столько же деталей, сколько Марс в 50 мм телескоп

Автор Роман Бакай. 2009 год

Роман является основателем и шеф-редактором сайта RealSky.ru,
где он пишет о практической любительской астрономии, дает советы новичкам
на форуме и ведет личный блог.
Так же, Роман основал компанию R-Sky по производству оборудования необходимого для каждого любителя астрономии.