Jupiter

Jupiter
oddaljenost od Sonca	778.330.000 km (5,20 AE)		Prinašalec veselja
premer planeta	142.984 km (čez ekvator)
masa planeta	1,900x1027 kg

Jupiter je peti planet od Sonca in daleč največji. Jupitrova masa je več kot dvakrat večja od vseh ostalih planetov skupaj (318 mas Zemlje).

Jupiter (tudi Jove; grško Zeus) je bil kralj bogov, voditelj Olimpa in zaščitnik rimske države. Zeus je bil sin Kronosa (Saturn).

Jupiter je četrti najsvetlejši objekt na nebu (za Soncem, Luno in Venero; kdaj pa kdaj je tudi Mars svetlejši). Znan je že iz prazgodovinskih časov. Galilejevo odkritje Jupitrovih štirih velikih lun Ie, Evrope, Ganimeda in Kaliste leta 1610 (danes imenovanih Galilejeve lune) je bilo prvo odkritje središča gibanja, ki ni bilo Zemljino. Odkritje je bilo glavni dokaz za Kopernikovo heliocentrično teorijo gibanja planetov. Galilejeva odkrita podpora Kopernikove teorije ga je privedla pred inkvizicijo.

Jupiter je najprej obiskalo vesoljsko vozilo Pioneer 10 leta 1973 in kasneje še Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 in Ulysses. Vesoljsko vozilo Galileo je trenutno v orbiti okoli Jupitra in bo pošiljalo podatke še vsaj naslednji dve leti.

Plinasti planeti nimajo trdnih površin, njihov plinasti material preprosto postaja gostejši z globino (polmeri in premeri za planete se navajajo za pritisk ene atmosfere). Ko gledamo te planete, vidimo vrhove oblakov visoko v atmosferi (nekoliko nad mejo ene atmosfere).

Jupiter je sestavljen iz okoli 90% vodika in 10% helija (po številu atomov; 75% : 25% po masi) s sledovi metana, vode, amoniaka in "kamnin". To je zelo podobno prvotni sestavi solarne meglice, iz katere je nastal celoten sončni sistem. Saturn ima podobno sestavo, Uran in Neptun pa imata precej manj vodika in helija.

Naše znanje o notranjosti Jupitra (in ostalih plinastih planetov) je zelo površno in verjetno bo tako ostalo še kar nekaj časa. (Podatki iz Galilejeve atmosferske sonde so samo za okoli 150 km izpod vrhov oblakov.)

Jupiter ima verjetno jedro iz kamnitega materiala v masi okoli 10-15 Zemljinih.

Nad jedrom leži glavni obseg planeta v obliki tekočega kovinskega vodika. Ta eksotična oblika najbolj pogostega elementa je mogoča samo pri pritisku nad 4 milijone barov, kot je to v notranjosti Jupitra (in Saturna). Tekoči kovinski vodik vsebuje ionizirane protone in elektrone (tako kot v notranjosti Sonca, vendar pri precej nižjih temperaturah). Pri temperaturi in pritisku Jupitrove notranjosti je vodik tekoč, ne plinast. Je električni prevodnik in vir Jupitrovega magnetnega polja. Ta plast verjetno vsebuje tudi nekaj helija in sledove različnih vrst ledov.

Najbolj zunanja plast je sestavljena večinoma iz navadnega molekularnega vodika in helija, ki je tekočina v notranjosti in plinasta bolj zunaj. Atmosfera, ki jo vidimo, je samo vrh te globoke plasti. Voda, ogljikov dioksid, metan in druge preproste molekule so tudi prisotne, in sicer v majhnih količinah.

Nedavni poizkusi so pokazali, da vodik svojih faz ne spreminja nenadoma. Zato imajo notranjosti plinastih planetov verjetno nejasne meje med svojimi notranjimi plastmi.

Tri različne plasti oblakov so verjetno iz amoniakovega ledu, amonijevega hidrosulfida in mešanice ledu in vode. Vendar pa prvi podatki iz Galilejeve sonde kažejo le šibka zaznavanja oblakov (en inštrument je najbrž odkril najvišjo plast oblakov, medtem, ko je drugi najbrž odkril drugo plast). Toda točka vstopa sonde v atmosfero (levo) je bila nenavadna -- opazovanja s teleskopi z Zemlje ter kasnejša opazovanja orbiterja Galileo kažejo, da je bila vstopna točka sonde v atmosfero verjetno ena od najtoplejših in najmanj oblačnih področij takrat na Jupitru.

Podatki iz Galilejeve atmosferske sonde prav tako kažejo, da je v atmosferi precej manj vode od pričakovanega. Pričakovano je bilo, da Jupitrova atmosfera vsebuje vsaj dvakrat več kisika (skupaj z veliko vodika za vodo) kot Sonce. Vendar zdaj kaže, da je prava koncentracija kisika precej manjša kot na Soncu. Prav tako nepričakovana je bila visoka temperatura in gostota v najvišjih predelih atmosfere.

Jupiter in ostali plinasti planeti imajo vetrove z velikimi hitrostmi, ki so omejeni na široke pasove geografskih širin. V sosednjih pasovih pihajo vetrovi v nasprotnih smereh. Majhne razlike v kemiji in temperaturi povzročajo barvit izgled pasov, ki prevladujejo planetu. Svetli pasovi se imenujejo cone, temni pa kar pasovi. Pasovi so znani že nekaj časa, vendar je zapletene vzorce območij med pasovi prvi opazil šele Voyager. Podatki iz Galilejeve sonde kažejo, da so vetrovi še močnejši, kot so sicer pričakovali (čez 600 km/h) in se raztezajo vsaj tako globoko, kot je mogla sonda izmeriti; lahko da se raztezajo tisoče kilometrov v globino. Jupitrova atmosfera je prav tako zelo turbulentna. To kaže, da Jupitrove vetrove najbolj poganja toplota iz notranjosti in manj toplota Sonca, tako kot na Zemlji.

Živahne barve Jupitrovih oblakov so verjetno posledica komaj opaznih kemičnih reakcij elementov, ki so v Jupitrovi atmosferi prisotni le v sledovih; mogoče je vmes žveplo, čigar spojine se pojavljajo v zelo raznolikih barvah, vendar so podrobnosti nejasne.

Barve sovpadajo z višino oblakov: modri so najnižji, sledijo pa rjavi in beli ter rdeči najvišji. Včasih vidimo globlje plasti skozi luknje v višjih.

Veliko rdečo pego (VRP) opazujejo opazovalci z Zemlje že več kot 300 let (njeno odkritje se običajno povezuje z Cassinijem ali z Robertom Hookom v 17. stoletju). VRP je oval velikosti 12.000 x 25.000 km; dovolj je velik za dve Zemlje. Druge manjše, toda podobne pege so znane že desetletja. Infrardeča opazovanja in smer rotacije pege kažejo, da je VRP področje visokega pritiska, čigar vrhovi oblakov so precej višje ter so hladnejši kot v obkrožajočih območjih. Podobne strukture so opazili že na Saturnu in Neptunu. Ni znano, kako lahko take strukture obstajajo tako dolgo.

Jupiter oddaja več energije v vesolje, kot pa jo sprejema s Sonca. Notranjost Jupitra je vroča: jedro ima temperaturo verjetno okoli 20.000 K. Toplota nastaja z Kelvin-Helmholtzovim mehanizmom, t.j. počasnim gravitacijskim stiskanjem planeta. (Jupiter ne proizvaja energije z jedrsko fuzijo tako kot Sonce, ker je veliko premajhno in je zato njegova notranjost prehladna za vžig jedrskih reakcij.) Ta toplota v notranjosti verjetno povzroča konvekcijo globoko v Jupitrovih tekočih plasteh in je verjetno odgovorna za zapletena gibanja, ki jih vidimo v vrhovih oblakov. Saturn in Neptun sta v tem smislu podobna Jupitru, kar pa je nenavadno, to ne velja za Uran.

Jupiter je ravno toliko velik v premeru, kot plinast planet lahko je. Če bi dodali še več materiala, bi bil stisnjen zaradi gravitacije in celoten premer bi se le malenkostno povečal. Zvezda je lahko večja le zaradi svojega notranjega (jedrskega) izvora toplote. (Jupiter bi moral biti vsaj 80 krat masivnejši, da bi postal zvezda.)

Jupiter ima ogromno magnetno polje, ki je precej večje od Zemljinega. Njegova magnetosfera se razteza čez več kot 650 milijonov km (preko orbite Saturna!). (Jupitrova magnetosfera pa sploh ni okrogla - razteza se "le" nekaj milijonov km v smeri proti Soncu.) Jupitrove lune zato ležijo v notranjosti magnetosfere, kar lahko razlaga nekatere aktivnosti na Ii. Na žalost bodočih vesoljskih popotnikov in za resno zaskrbljenost načrtovalcem Voyagerja in Galilea, vsebuje območje blizu Jupitra velik delež energetskih delcev, ki so ujeti v Jupitrovovem magnetnem polju. To "sevanje" je podobno tistemu v Zemljinih Van Allenovih pasovih, vendar precej močnejše. Nezaščitenemu človeku bi bilo takoj smrtonosno. Galilejeva atmosferska sonda je odkrila nov intenziven sevalni pas med Jupitrovim prstanom in najvišjimi atmosferskimi plastmi. Ta nov pas je približno 10 krat močnejši od Zemljinih Van Allenovih sevalnih pasov. Nenavadno je tudi to, da vsebujejo visoko energijske helijeve ione neznanega izvora.

Jupiter ima prstane podobne Saturnovim, vendar so precej šibkejši in manjši (desno). Odkritje je bilo popolnoma nepričakovano, odkrili pa so jih, ko sta dva znanstvenika pri Voyagerju 1 vztrajala, da se po prepotovani milijardi kilometrov vsaj splača na hitro pogledati, če obstajajo kakšni prstani. Vsi ostali so mislili, da je ta možnost enaka ničli, vendar so le bili. To je bila najbolj uspešna poteza. Do sedaj so jih slikali z Zemlje v infrardeči svetlobi ter z vesoljskim vozilom Galileo.

V nasprotju z Saturnovimi, so Jupitrovi prstani temni (albedo je okoli 0,05). Verjetno so iz zelo majhnih delcev kamnitega materiala. V nasprotju z Saturnovimi prstani ti verjetno ne vsebujejo ledu.

Delci v Jupitrovih prstanih verjetno ne ostajajo dolgo tam (zaradi vplivov atmosfere in magnetnega polja). Galileo je našel jasne dokaze o tem, da se nenehno obnavljajo z prahom, ki ga ustvarjajo udarci mikrometeorjev na štirih notranjih lunah Metis, Adrastea, Amaltea in Thebe, ki imajo zelo veliko energije zaradi velikega Jupitrovega gravitacijskega polja. Notranji halo prstan je raztegnjen zaradi medsebojnih vplivov z Jupitrovim magnetnim poljem.

Julija 1994 je na Jupiter spektakularno trčil komet Shoemaker-Levy 9 (levo). Posledice na Jupitru so bile jasno vidne celo z amaterskimi teleskopi. Ostanki trčenja so bili vidni s HST-jem še leto potem.

Ko je Jupiter na nočnem nebu, je pogosto najsvetlejša "zvezda" na nebu (je drugi po svetlosti, za Venero, ki je redko vidna na temnem nebu). Štiri Galilejeve lune zlahka vidimo z daljnogledom; nekaj pasov in Veliko rdečo pego lahko vidimo z majhnim astronomskim teleskopom. Obstaja precej spletnih strani, ki prikazujejo trenutne položaje Jupitra (in drugih planetov) na nebu. Bolj podrobne karte lahko naredimo s planetarijskimi programi.

Jupitrovi sateliti

Jupiter ima 17 znanih satelitov, štiri velike Galilejeve lune in 12 majhnih ter še enega nedavno odkritega, a še ne potrjenega.

• Jupiter se zelo počasi upočasnjuje zaradi plimnih vplivov Galilejevih satelitov. Prav tako iste plimne sile spreminjajo orbite lun in jih zelo počasi oddaljujejo od Jupitra.
• Io, Evropa in Ganimed so s plimnimi silami priklenjeni na 1:2:4 orbitalno resonanco in se njihove orbite sovpadajo. Tudi Kalisto bo del tega; v nekaj 100 milijonov letih bo priklenjen v to resonanco. Jupiter bo obkrožil v dvakratnem času Ganimeda in osemkratnem času Ie.
• Jupitrovi sateliti so poimenovani po ostalih figurah v življenju Zeusa (večinoma njegovih ljubimcev).
• Nedavno je bilo odkritih več majhnih lun, vendar še niso bile uradno potrjene ali imenovane

Vrednosti za manjše lune so približne.

Jupitrovi prstani

(razdalja je od središča Jupitra do prstanovega notranjega roba)

Dodatne informacije o Jupitru in njegovih satelitih

več slik Jupitra

splošno

• od ASU
• od LANL
• od JPL
• od RPIF
• od StarDate
• od RGO
• od NSSDC
• od NASA Spacelink
• Jupitrovi dogodki od TAMU

vozilo Galileo ter Jupitrovi prstani

• Podatki iz Galilejeve sonde od JPL in ARC in LANL
• Rezultati Galilejeve sonde nakazujejo, da naše teorije o nastanku sončnega sistemu potrebujejo revizije
• "Hiter pogled" na opis odprave sonde Galileo (25. 1. 1996) od ARC
• Galilejevo znanstveno poročilo (18. 3. 1996)
• Galileo Education and Public Outreach (vsebuje najnovejše slike)
• Jupitrovi prstani od JPL
• Galilejevo poročilo o Jupitrovih prstanih (1998)
• Jupitrov sistem prstanov

ostalo

• Voyager Jupiter Science Summary
• Online from Jupiter, informacije od NASE o odpravi Galileo za izobraževalce K-12
• Odkritje Galilejevih satelitov
• Nomenklaturne tabele za Jupitrov sistem

Odprta vprašanja

• Galilejeva atmosferska sonda je posredovala prve neposredne podatke o Jupitrovi atmosferi, prve prave podatke o kemiji plinastega planeta. Ti podatki pa odpirajo nove velike skrivnosti: zakaj je tako malo vode v Jupitrovi atmosferi? Nekateri so mnenja, da je sonda prišla v nenavadno suho področje, vendar je potrebnih več podatkov.
• Kako globoko v notranjost segajo conalni vetrovi? Kakšen mehanizem jih poganja?
• Zakaj je Velika rdeča pega tako obstojna? Obstaja več teoretičnih modelov, ki bi delovali. Vendar potrebujemo več podatkov, da bi se lahko odločili med njimi.
• Kako lahko dobimo več neposrednih podatkov o Jupitrovi notranjosti? Tekoči kovinski vodik so že ustvarili v laboratorijih pri Lawrence Livermore National Laboratory, vendar je veliko njegovih značilnosti še neznanih.
• Zakaj so Jupitrovi prstani tako temni, medtem ko so Saturnovi tako svetli?

Hitro na Io