JUPITER (PLANET): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE, STRUKTUR - ARTE - 2025

Jupiter er den største af planeterne i solsystemet og en af ​​de lyseste på nattehimlen gennem året, hvorfor det er opkaldt efter kongen af ​​de romerske guder. I romersk mytologi er guden Jupiter den største af guderne, svarende til guden Zeus i græsk mytologi.

Jupiter, der observerer sin bane med hensyn til solen, er den femte planet i solsystemet og har mindst 79 naturlige satellitter. Dens diameter er 11 gange Jordens diameter, og efter solen er det den største og tyngste genstand i solsystemet.

Figur 1. Billede af Jupiter taget af Hubble-rumteleskopet, hvor de karakteristiske bånd, den store røde plet og den joviske aurora kan observeres. (kilde: NASA, ESA).

Menneskeheden har set Jupiter siden oldtiden, men Galileo Galilei var den første, der observerede planeten med et teleskop og opdagede fire af dets vigtigste satellitter i 1610.

Galileo observerede de karakteristiske bånd fra Jupiter og de fire galileiske satellitter, hvis navn er Io, Europa, Ganymede og Callisto. Galileos fund ændrede fuldstændigt opfattelsen af ​​Jordens og menneskehedens sted i Universet, da det var første gang, at himmellegemer blev observeret, der drejede sig om en anden stjerne, der ikke var vores planet.

Hans observationer understøttede flere revolutionære ideer for hans tid: den første var, at Jorden ikke var centrum af universet og den anden, og ikke mindst, at der uden for det var ”andre verdener”, som Galileo kalder Jupiters satellitter.

Generelle egenskaber ved Jupiter

Figur 2. Jorden, sammenlignet med Jupiter, passer løst på den store røde plet. (Kilde: NASA / JPL-CALTECH)

Størrelse og masse

Jupiter er den femte planet, der tager højde for orbitalradiusen med hensyn til Solen. Den fjerde planet er Mars, men mellem dem er der en grænse: asteroidebæltet.

Planeter med en bane, der er mindre end asteroidebæltet, er stenede, mens de med en større bane er gas- eller iskæmper. Jupiter er den første af dem og også den med størst mængde og masse.

Jupiters masse svarende til 300 jordmasser er så stor, at den er dobbelt så stor som summen af ​​massen af ​​de resterende planeter i solsystemet. Hvad angår volumen, svarer det til 1.300 jordarter.

bevægelser

Jupiter drejer rundt om sin egen akse så hurtigt, at det gør en komplet revolution på 9 timer og 50 minutter. Dette er 2,4 gange hurtigere end hastigheden for Jordens rotation, og ingen planet i solsystemet overstiger det.

Dens orbital periode, det vil sige den tid det tager at foretage en komplet revolution omkring Solen, er 12 år.

Observation

På trods af at han er fem gange længere væk fra solen end vores planet, får dens store størrelse og karakteristiske skyer sollyset perfekt til at reflektere på dens overflade, hvorfor det er en af ​​de lyseste stjerner på nattehimlen.

Når det observeres med et teleskop, bemærkes kun dets højeste skyer, som har nogle stationære områder og andre i bevægelse, hvilket danner et mønster af bånd langs dens ækvatoriale linje.

De mørkeste bånd kaldes bælter og de lysere områder. De er relativt stabile, selvom de gradvist ændrer form og farve og cirkler planeten i modsatte retninger.

Hvide skyer er resultatet af opdateringer, der køler ned og danner ammoniumkrystaller. Derefter bøjes disse strømme sidelæns for at ned igen, i de mørkere bælter.

Rødlig, gul og brun farve

Mangfoldigheden af ​​rødlige, gullige og brune farver set på Jupiter er resultatet af de forskellige molekyler, der findes i joviske skyer. Mellem båndene og bælterne dannes gigantiske storme og virvler, som kan ses som punkter eller som pletter.

Disse storme er praktisk taget permanente, og blandt dem skiller den store røde plet sig ud, først observeret i det 17. århundrede af Robert Hooke, en bemærkelsesværdig nutidig fysiker og rival fra Isaac Newton.

Den store røde plet er mindst 300 år gammel, men observationer tyder på, at dens kolossale størrelse, større end Jorden, er faldende i de seneste årtier.

Med hensyn til den joviske atmosfære er den temmelig tyk. Dens dybde vides ikke nøjagtigt, men det anslås til hundreder af kilometer.

Sammensætning

Den kemiske sammensætning af atmosfæren ligner meget en stjerne: 80% brint, 17% helium og små andele vanddamp, methan og ammoniak.

Atmosfærisk tryk stiger med dybden, i en sådan grad, at hydrogengas kondenserer og danner et hav af flydende brint ved et så højt tryk, at det opfører sig som et metal. Dette ville være den nedre grænse for den joviske atmosfære.

Jupiters hav af metallisk flydende brint er varmere end soloverfladen i størrelsesordenen 10.000 ° C og ganske lys.

Det er meget sandsynligt, at Jupiter har en meget tæt kerne, der består af tunge metalliske elementer, men der kræves flere data for at bekræfte denne påstand.

Resumé af de fysiske egenskaber ved Jupiter

-Masse: 1,9 × 10 ²⁷ kg

-Ekvatorial radius : 71 492 km, svarende til 11 gange Jordens radius.

- Polar radius: 66854 km.

-Form: fladt ved polerne med en faktor på 0,065.

-Radio via kredsløb: 7,78 × 10 ⁸ km, svarende til 5,2 AU

- Hældning af rotationsaksen: 3º12 med hensyn til kredsløbsplanet.

-Temperatur: -130ºC (skyer)

-Gravitet: 24,8 m / s ²

-Eget magnetfelt: Ja, 428 μT ved ækvator.

-Atmosfære: tæt atmosfære af brint og helium.

-Tæthed: 1336 kg / m ³

-Satellitter: 79 kendt.

-Ringe: Ja, svag og sammensat af støv.

Jupiter struktur

Jupiters yderste lag består af skyer og er 50 km tyk. Under dette skyflag er der et andet lag, hovedsageligt brint og helium, med en tykkelse på 20.000 km.

Overgangen mellem gasfasen og væskefasen er gradvis, da trykket øges med dybden.

Under dette flydende lag og som et resultat af ekstreme tryk løsnes elektronerne i brint og heliumatomer fra deres kerner og bliver frie elektroner, der bevæger sig i et hav af flydende metallisk brint.

I en dybere dybde kunne der være en solid kerne 1,5 gange Jordens diameter, men 30 gange tungere end vores planet. Og da det er en planet, der består af gas og væske på grund af sin enorme rotationshastighed, vedtager planeten en udfladet form ved sine poler.

Hvornår og hvordan man observerer Jupiter

Jupiter ser lys hvid ud og er let synlig i skumringen. Ikke at forveksle med Venus, som også er meget lys.

Teleskopudsigt over Jupiter

Ved første øjekast skinner Jupiter lysere på nattehimlen end Sirius, den lyseste stjerne, og er altid tæt på en stjernetegn, som kan variere afhængigt af året, i et miljø på 30 grader.

Figur 3. Natvisning af Jupiter og de fire galileiske satellitter med et lille teleskop. Kilde: @Aismism_IF.

Med en god fastmonteret kikkert eller et lille teleskop vises Jupiter som en hvid disk med glatte bånd.

De fire galileiske satellitter er let synlige med et lille teleskop: Ganymede, Io, Europa og Callisto. Satellitternes positioner varierer fra den ene dag til den næste, og nogle gange ses kun tre, da nogle af dem er bag eller foran planeten.

Der er flere mobile applikationer, der giver dig mulighed for at identificere og søge efter planeter og stjerner på himlen. Blandt dem skiller Sky Maps sig ud for at være en af ​​de første. På denne måde er Jupiters position til enhver tid placeret.

Figur 4. Jupiter og andre planeter i himlen set med Sky Maps 02/20/20 kl. 23.14 fra Caracas, Venezuela.

Oversættelsesbevægelse

Jupiters bane er elliptisk og har sit fokus uden for solens centrum på grund af sin enorme masse. Det tager 11,86 år at rejse det med en hastighed på 13,07 km / s.

Nu hævdes det altid, at planeterne drejer rundt om solens centrum, hvilket er ret nøjagtigt for næsten alle undtagen Jupiter.

Oversættelse af Jupiter. Kilde: Todd K. Timberlake forfatter af Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Det skyldes, at Jupiter er så massiv, at centrum for gyration, massecenter eller massecenter af Sun-Jupiter-systemet bevæger sig mod Jupiter, uden for solkroppen.

I henhold til beregningerne er tyngdepunktet for Sun-Jupiter-systemet 1,07 gange solradiusen, det vil sige uden for solen.

Figur 5. Tyngdepunktet i Sun-Jupiter-systemet er uden for Solen. Jupiters bane er en ellipse med en af ​​dens fokus i tyngdepunktet. (Kilde: spaceplace.nasa.gov)

Perihelion er den korteste afstand mellem Jupiters bane og ellipsens fokus, der ligger i tyngdepunktet i Sun-Jupitersystemet. Dets værdi er 816,62 millioner kilometer.

Tværtimod, aphelionen er den største afstand mellem fokus og bane, som for Jupiter er 740,52 millioner kilometer.

Baneens excentricitet indikerer, hvor langt det er fra den cirkulære form. Jupiters bane har en excentricitet på 0,048775 og beregnes ved at dele afstanden fra ellipsens centrum til fokus med længden af ​​ellipsens halvhovedakse.

Roterende bevægelse

Den sideriske rotationsperiode af Jupiter omkring sin egen akse er 9 timer, 55 minutter og 27,3 sekunder. Rotationsaksen har en hældning på 3,13º i forhold til rotationsaksen.

For at være så voluminøs har Jupiter den korteste rotationsperiode for alle planeter i solsystemet.

Jupiter-satellitter

Kæmpe planeter er kendetegnet ved at have et stort antal satellitter eller måner. Til dato er 79 Jupiter-satellitter talt, men de største og bedst kendte er de fire satellitter, der blev opdaget af Galileo Galilei i 1610, som i rækkefølge efter:

-IO, det er ⅓ jordens diameter

-Europa, med ¼ af jordens diameter

-Ganymede, ⅖ Jordens diameter

-Callisto, lige under ⅖ dele af jordens diameter

Disse fire satellitter har tilsammen 99,99% af massen af ​​alle joviske satellitter og ringe.

Mellem Jupiter og de galileiske satellitter er der fire små indvendige satellitter opdaget relativt for nylig (1979).

Mod yttersiden af ​​de galileiske satellitter er gruppen af ​​almindelige satellitter, 10 i alt, plus gruppen af ​​retrogradssatellitter, hvoraf enogtres er kendt til dato (61).

For orbitalradius defineres fire grupper af satellitter:

1. Indvendige satellitter (4) med kredsløb mellem 128.000 og 222.000 km.
2. Galileiske satellitter (4), deres bane er mellem 422.000 km for Io til 1.883.000 km for Callisto. Sammen har de 99,99% af massen af ​​alle joviske satellitter.
3. Regelmæssige satellitter (10) mellem 7.284.000 km og 18.928.000 km.
4. Retrograde satellitter (61) fra 17.582.000 km til 28.575.000 km.

Jupiter har også ringe. De er i en lavere bane end de galileiske satellitter og mellem kredsløbene i de indre satellitter. Det antages, at disse ringe er opstået som et resultat af påvirkningen af ​​en eller anden indre satellit med en meteoroid.

Galileiske satellitter

Figur 6. Jupiter og de fire galileiske satellitter: Io, Europa, Ganymede og Callisto. (Kilde: wikimedia commons).

De fire galileiske satellitter udgør en meget interessant gruppe, da eksperter mener, at de opfylder betingelserne for eventuel kolonisering i fremtiden.

Io

Det har intens vulkansk aktivitet, overfladen er permanent fornyet med smeltet lava, der kommer fra dets indre.

Ios varmeenergi kommer hovedsageligt fra den intense tidevandskraft, der produceres af Jupiters enorme tyngdekraft.

Europa

Det er den anden af ​​de galileiske satellitter i rækkefølge efter afstand, men den sjette af Jupitersatelliterne. Dets navn stammer fra græsk mytologi, hvor Europa er Zeus-elsker (Jupiter i romersk mytologi).

Den er kun lidt mindre end Månen og har en solid skorpe med frossent vand. Det har en ikke særlig tæt atmosfære af ilt og andre gasser. Dens glat striberede overflade er den glateste af stjernerne i solsystemet med kun et par krater.

Under Europas isskorpe menes at være et hav, hvis bevægelse, drevet af tidevandskræfterne fra den gigantiske Jupiter, forårsager tektonisk aktivitet på den iskolde overflade af satellitten. På denne måde vises revner og riller på dens glatte overflade.

Mange eksperter mener, at Europa har betingelserne for at være vært for en slags liv.

Ganymede

Det er den største satellit i solsystemet, det har en stenet og ismantel med en jernkerne. Dens størrelse er lidt større end planeten Merkur, med næsten halvdelen af ​​dens masse.

Der er bevis for, at der kan eksistere et hav af saltvand under dens overflade. ESA (Det Europæiske Rumorganisation) har overvejet muligheden for at besøge det i år 2030.

Som det er almindeligt i solsystemet, er Ganymedes bane i resonans med banerne i Europa og Io: når Ganymede gennemfører en revolution, afslutter Europa to, mens Io udfører fire komplette revolutioner.

Figur 7. Orbital resonans af de galileiske satellitter i Jupiter. (Kilde: wikimedia commons)

Callisto

Det er den fjerde galileiske satellit med en størrelse, der er praktisk taget lig med kviksølv, men med en tredjedel af dens vægt. Den har ikke orbital resonans med de andre satellitter, men den er i synkron rotation med Jupiter, der altid viser det samme ansigt til planeten.

Overfladen har rigelige gamle krater og er hovedsageligt sammensat af sten og is. Det har sandsynligvis et indre hav, mindst 100 kilometer tykt.

Der er ingen tegn på tektonisk aktivitet, så kratere deraf var sandsynligvis forårsaget af meteoritpåvirkninger. Dens atmosfære er tynd, sammensat af molekylært ilt og kuldioxid med en temmelig intens ionosfære.

Sammensætning

Jupiter har en tyk atmosfære, der hovedsageligt består af brint ved 87% efterfulgt af helium i størrelsesordenen 13%. Andre gasser, der er til stede i forhold mindre end 0,1%, er hydrogensulfid, vanddamp og ammoniak.

Planetens skyer indeholder ammoniakkrystaller, og deres rødlige farve stammer sandsynligvis fra molekyler, der indeholder svovl eller fosfor. De nederste, ikke-synlige skyer indeholder ammoniumhydrosulfid.

På grund af tilstedeværelsen af ​​tordenvejr i de dybere lag er det meget sandsynligt, at disse lag indeholder skyer sammensat af vanddamp.

Intern struktur

Inde i Jupiter er brint og helium i flydende form på grund af det høje tryk forårsaget af dets enorme tyngdekraft og dens tykke atmosfære.

På dybder større end 15.000 kilometer under væskeoverfladen er brintatomerne så komprimerede, og deres kerner så tæt på hinanden, at elektronerne løsner sig fra atomerne og passerer ind i ledningsbåndet og danner flydende metallisk brint.

Fysiske modeller antyder, at der dybere er en stenet kerne, der består af tunge atomer. Først vurderede de en kerne på 7 jordmasser, men i nyere modeller overvejes en kerne med en masse mellem 14 og 18 jordmasser.

Det er vigtigt at være sikker på, om en sådan kerne eksisterer, fordi det afhænger af svaret, at planetesimal formationsteorien for planeterne er sand.

I denne teori dannes planeter fra kerner af faste partikler, hvilket giver anledning til tungere faste genstande af større størrelse, som vil fungere som kerner i gravitationskondensation, som i løbet af millioner af år ville danne planeter.

Jupiters magnetosfære

På grund af Jupiters intense magnetfelt har planeten en omfattende magnetosfære, i en sådan grad, at hvis den ikke var usynlig, ville den ses i den jordiske himmel med en størrelse, der svarer til månens.

Ingen planet i solsystemet overgår Jupiter i magnetfeltets intensitet og omfang.

De ladede partikler fra solvinden er fanget i magnetfeltlinjerne og roterer omkring dem, men har en drift eller bevægelse langs feltlinjerne.

Når de magnetiske linjer opstår fra den ene pol og samles i den anden, får de ladede partikler kinetisk energi og koncentreres ved polerne, idet de ioniserer og spænder gasserne i Jupiters polære atmosfære med den deraf følgende emission af lysstråling.

Opgaver til Jupiter

Siden 1973 har Jupiter været besøgt af forskellige missioner fra NASA, det amerikanske rumfartsagentur, der er ansvarlig for programmer til rumforskning.

Opgaver som Pioneer 10 og 11, Galileo og Cassini har undersøgt Jupiters satellitter. Foreløbige data antyder, at nogle af dem har gunstige livsvilkår og også for at etablere baser med mennesker.

Det nordamerikanske rumfartsbureau NASA og det europæiske rumfartsbureau ESA har blandt deres planer nye missioner til Jupiter, hovedsageligt for at studere Europa-satellitten mere detaljeret.

Pioner

Pioneer 10 var den første rumfart, der flyvede over Jupiter i december 1973. Samme år, i april, blev Pioneer 11-sonden lanceret og nåede den joviske bane i december 1974.

På disse missioner blev de første nærbilleder af Jupiter og de galileiske satellitter taget. Planetens magnetfelt og strålingsbælter blev også målt.

Voyager

Også lanceret i 1973 besøgte Voyager 1 og Voyager 2-missionerne igen kongen af ​​planeterne i solsystemet.

Data indsamlet af disse missioner leverede ekstraordinære og hidtil ukendte oplysninger om planeten og dens satellitter. F.eks. Blev Jupiters ringsystem først detekteret, og Io-satellitten blev også kendt for at have intens vulkansk aktivitet.

Galileo

Det blev lanceret i 1995 til en syv-årig efterforskning, men sonden havde alvorlige problemer med hovedantennen. På trods af dette var det i stand til at sende værdifulde oplysninger om Jupiters satellitter.

Figur 9. Galileo-sonden omkring Jupiter. Kilde: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), Missionen opdagede havoverflader i Europa og gav mere information om de aktive vulkaner i Io.

Galileo sluttede, da efterforskningssonden faldt på Jupiter for at undgå kollision og deraf følgende forurening af den iskolde overflade i Europa.

Cassini

I december 2000 opnåede den Saturn-bundne Cassini / Huygens-mission data, der var sammenlignelige i interesse med Voyager-missionerne, men på grund af teknologiske forbedringer var de af meget bedre kvalitet.

Nye horisonter

På vej til Pluto besøgte New Horizons rumsonde planeten Jupiter i 2007.

Juno

Den seneste af missionerne til Jupiter er Juno-rumssonden, der kom ind i kredsløb med planeten den 5. juli 2016. Junos mission er at studere den joviske atmosfære, såvel som dens magnetosfære og aurorerne.

Denne mission forventes at give de nødvendige data til at bestemme, hvilke kernemodeller der er kompatible med de eksisterende Jupiter-data, og således sammenligne med de modeller, der hævder, at en sådan kerne ikke findes.

Sjove fakta om Jupiter

-Det er den største i diameter på de fire gigantiske planeter: Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune.

-I det rumfang, der er besat af Jupiter, passer 1300 jordstørrelsesplaneter.

-Jupiter har en enorm masse, den er to og en halv gang større end summen af ​​masserne af de syv resterende planeter i solsystemet.

-Det antages, at dens faste kerne blev dannet kun en million år efter den oprindelige skive med gas og støv, der gav anledning til solsystemet for 4,5 milliarder år siden.

-Jupiter er planeten i solsystemet, der har den korteste dag: dens rotationsperiode er kun 9 timer og 55 minutter.

-Det er den mest radioaktive planet i solsystemet, bortset fra sollys, der reflekteres af dens atmosfære, bidrager det også med sin egen stråling, hovedsageligt i det infrarøde område.

-Jupiter har den største satellit i solsystemet: Ganymede, med en radius 1,5 gange Månens radius og 0,4 gange Jordens radius.

-80% af dens atmosfære er sammensat af brint, efterfulgt af helium, der bidrager med 17%. Resten er andre gasser som vanddamp, methan, ammoniak og ethan.

-Jupiters skyer består af ammoniumkrystaller, der danner et tyndt lag omkring 50 km tykt. Men totaliteten af ​​dens atmosfære er i størrelsesordenen 20.000 km, idet den er den tykeste af alle planeter i solsystemet.

-Det er planeten, der har den største og længst kendte anticykloniske virvel i solsystemet: Den store røde plet. Med mere end 300 års eksistens er dens størrelse større end to jorddiametre.

-Den har en ekstremt tæt kerne af jern, nikkel og flydende metallisk brint.

-Det har et intenst magnetfelt, der er i stand til at producere permanente auroras.

-Det er solplaneten med den højeste tyngdeacceleration, der estimeres til 2,5 gange Jordens tyngdekraft i udkanten af ​​dens atmosfære.

-Meget nylige undersøgelser tyder på overflod af vand i ækvatorialzonen, baseret på analyse af data fra Juno-rummissionen. I en NASA-rapport dateret 10. februar 2020 i tidsskriftet Nature Astronomy er det indikeret, at 0,25% af planetens ækvatoriale atmosfære består af vandmolekyler.

Referencer

1. Astrofysik og fysik. Gendannes fra: astrofisicayfisica.com
2. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
3. Plads. Vores solsystem's største planet. Gendannes fra: space.com
4. Wikipedia. Jupiter-satellitter. Gendannet fra: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Jupiter (planet). Gendannet fra: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Jupiter (planet). Gendannet fra: en.wikipedia.org.