Jupiter (planet) egenskaber, sammensætning, bane, bevægelse, struktur

2955
Sherman Hoover

Jupiter Det er den største af planeterne i solsystemet og en af ​​de lyseste på nattehimlen hele 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 fra den græske mytologi. 

I betragtning af sin bane i forhold til solen er Jupiter den femte planet i solsystemet og har mindst 79 naturlige satellitter. Dens diameter er 11 gange jordens diameter, og efter solen er det det største og tungeste objekt i solsystemet..

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

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

Galileo observerede de karakteristiske bånd fra Jupiter og de fire galilenske satellitter ved navn Io, Europa, Ganymedes og Callisto. Galileos fund ændrede fuldstændigt forestillingerne om Jorden og menneskeheden i universet, da det var første gang, at himmellegemer blev observeret roterende omkring en anden stjerne, der ikke var vores planet..

Hans observationer understøttede adskillige revolutionerende ideer for hans tid: den første var, at Jorden ikke var centrum for universet, og den anden og ikke mindre vigtigt, at der var uden for den "andre verdener", som Galileo kaldte Jupiters satellitter. ..

Artikelindeks

  • 1 Generelle egenskaber ved Jupiter
    • 1.1 Størrelse og masse
    • 1.2 Bevægelser
    • 1.3 Observation
    • 1.4 Rødlig, gul og brun farve
    • 1.5 Sammensætning
    • 1.6 Oversigt over de fysiske egenskaber ved Jupiter
  • 2 Struktur af Jupiter
  • 3 Hvornår og hvordan man observerer Jupiter
  • 4 Translationsbevægelse
  • 5 Rotationsbevægelse
  • 6 satellitter af Jupiter
    • 6.1 Galilenske satellitter
  • 7 Sammensætning
  • 8 Intern struktur
  • 9 Jupiters magnetosfære
    • 9.1 Pioner 
    • 9.2 Voyager
    • 9.3 Galileo
    • 9.4 Cassini
    • 9.5 Nye horisonter
    • 9.6 Juno
  • 10 sjove fakta om Jupiter
  • 11 Referencer

Generelle egenskaber ved Jupiter

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

Størrelse og masse

Jupiter er den femte planet under hensyntagen til kredsløbsradius i forhold 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 iskolde giganter. Jupiter er den første af dem og også den med den største volumen 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. Med hensyn til dets volumen svarer det til 1300 jordarter.

Bevægelser

Jupiter spinder 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 Jordens rotation, og ingen planet i solsystemet overstiger den.. 

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

Observation

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

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

De mørkeste bånd kaldes bælter og den klareste zoner. De er relativt stabile, selvom de gradvist ændrer form og farve og cirkler rundt om planeten i modsatte retninger..

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

Rødlig, gul og brun farve

Mangfoldigheden af ​​rødlige, gule 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 hvirvler, som kan ses som punkter eller som pletter.

Disse storme er praktisk talt permanente, og blandt dem skiller Great Red Spot sig ud, først observeret i det syttende århundrede af Robert Hooke, en bemærkelsesværdig moderne fysiker og rival til Isaac Newton..

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

Hvad angår den joviske atmosfære, er den ret tyk. Dens dybde vides ikke nøjagtigt, men den anslås til hundreder af kilometer.

Sammensætning

Atmosfærens kemiske sammensætning svarer meget til en stjernes: 80% brint, 17% helium og små andele af vanddamp, metan og ammoniak. 

Atmosfærisk tryk stiger med dybden, til det punkt, at brintgas flydende danner et hav af flydende brint ved et så højt tryk, at det opfører sig som et metal. Dette ville være den nederste grænse for den joviske atmosfære.

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

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

Resumé af de fysiske egenskaber ved Jupiter

-Masse: 1,9 × 1027 kg

-Ækvatorial radius: 71492 km, svarende til 11 gange jordens radius.

-Polar radio: 66854 km.

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

-Baneens gennemsnitlige radius: 7,78 x 108 km, svarende til 5,2 U.A.

-Hældning af rotationsakse: 3º12 i forhold til kredsløbsplanet.

-Temperatur: -130 ºC (skyer)

-Tyngdekraft: 24,8 m / sto

-Selvmagnetisk felt: Ja, 428 μT ved ækvator.

-Stemning: Tæt atmosfære af brint og helium.

-Massefylde: 1336 kg / m3

-Satellitter: 79 bekendte.

-Ringe: Ja, sprød og støvet.

Jupiter struktur

Jupiters yderste lag består af skyer og er 50 km tyk. Under dette lag af skyer 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 stiger med dybden.

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

Ved en større 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, antager planeten en flad form ved sine poler på grund af sin enorme rotationshastighed..

Hvornår og hvordan man observerer Jupiter

Jupiter ser lyshvid ud og kan let observeres i tusmørket. Ikke forveksles med Venus, som også er meget lys.

Udsigt til Jupiter gennem et teleskop

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. Natbillede af Jupiter og de fire galilenske satellitter med et lille teleskop. Kilde: @Asismet_IF.

Med god kikkert med fast montering eller et lille teleskop fremstår Jupiter som en hvid skive med glatte bånd.

De fire galilenske satellitter er let synlige med et lille teleskop: Ganymedes, Io, Europa og Callisto. Satelliternes 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 sig ud Sky Maps for at være en af ​​de første. På denne måde er Jupiters position til enhver tid placeret.

Figur 4. Placering af Jupiter og andre planeter på 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 køre den med en hastighed på 13,07 km / s.

Nu hævdes det altid, at planeterne drejer sig 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 er fordi Jupiter er så massiv, at centrum for gyration, massecenter eller massecenter for Sun-Jupiter-systemet bevæger sig mod Jupiter, uden for sollegemet.

Ifølge beregninger er tyngdepunktet i Sun-Jupiter-systemet 1,07 gange solens radius, dvs. uden for solen..

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

Det perihelion er den korteste afstand mellem Jupiters bane og ellipsens fokus, placeret i tyngdepunktet for Sun-Jupiter-systemet. Dens værdi er 816,62 millioner kilometer.

Tværtimod, aphelion er den største afstand mellem fokus og kredsløb, som i tilfældet med Jupiter er 740,52 millioner kilometer.

Banens excentricitet angiver, hvor langt den er fra den cirkulære form. Jupiters bane har en excentricitet på 0,048775 og beregnes ved at dividere afstanden fra centrum af ellipsen til fokus med længden af ​​ellipsens semi-hovedakse. 

Roterende bevægelse

Den sideriske rotationsperiode for 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 af alle planeterne i solsystemet..

Jupiter-satellitter

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

-Io, er ⅓ Jordens diameter

-Europa med ¼ af jordens diameter

-Ganymedes, ⅖ Jordens diameter

-Callisto, lige under ⅖ dele af jordens diameter

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

Mellem Jupiter og de galileiske satellitter er der fire små indvendige satellitter, der blev opdaget relativt for nylig.

Mod ydersiden af ​​de galileiske satellitter er gruppen af almindelige satellitter, 10 i alt plus gruppen af retrograde satellitter, hvoraf der er kendt enogtres (61).

I rækkefølge efter orbitalradius defineres fire grupper af satellitter:

  1. Indendørs satellitter (4) med baner mellem 128.000 og 222.000 km.
  2. Galilenske satellitter (4) deres baner er mellem 422.000 km for Io til 1.883.000 km for Callisto. Sammen har de 99,99% af massen af ​​alle Jovian-satellitter.
  3. Almindelige satellitter (10) mellem 7.284.000 km til 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 kredsløb end de galilenske satellitter og mellem de indre satellits kredsløb. Disse ringe menes at være opstået som et resultat af påvirkningen fra en indre satellit med en meteoroid..

Galilenske satellitter

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

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

Io

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

Io's varmeenergi kommer hovedsageligt fra den intense tidevandskraft produceret af Jupiters enorme tyngdekraft..

Europa

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

Det 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 let stribede overflade er den glatteste af stjernerne i solsystemet med kun få kratere..

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

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

Ganymedes

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

Der er tegn på, at der kan eksistere et hav af saltvand under overfladen. ESA (European Space Agency) har overvejet muligheden for at besøge den i år 2030.

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

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

Callisto

Det er den fjerde galileiske satellit med en størrelse, der næsten svarer til kviksølv, men med en tredjedel af dens vægt. Det har ikke orbitalresonans med de andre satellitter, men det er i synkron rotation med Jupiter og viser altid det samme ansigt til planeten..

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

Der er ingen tegn på tektonisk aktivitet, så dens kratere var sandsynligvis forårsaget af stød med meteoritter. Dens atmosfære er tynd, sammensat af molekylært ilt og kuldioxid med en ret intens ionosfære.. 

Sammensætning

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

Planetens skyer indeholder ammoniakkrystaller, og deres rødlige farve kommer sandsynligvis fra molekyler, der indeholder svovl eller fosfor. De nedre, 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 hydrogen og helium i flydende form på grund af det høje tryk forårsaget af dets enorme tyngdekraft og dens tykke atmosfære..

På dybder, der er mere end 15.000 kilometer under den flydende overflade, er hydrogenatomer så komprimerede, og deres kerner er 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 estimerede de en kerne på 7 jordmasser, men nyere modeller betragter en kerne med masse mellem 14 og 18 jordmasser..

Det er vigtigt at være sikker på, om der findes en sådan kerne, fordi svaret afhænger af, om planetenes dannelsesteori for planeterne er sand..

I denne teori er planeter dannet af kerner af faste partikler, hvilket giver anledning til større tunge faste genstande, som vil fungere som kerner af tyngdekraftkondensation, som i løbet af millioner af år vil 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 på den jordbaserede himmel med en størrelse svarende til Månens.. 

Ingen planet i solsystemet overgår Jupiter i intensiteten og omfanget af magnetfeltet.

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

Da de magnetiske linjer stammer fra den ene pol og slutter sig til den anden, får de ladede partikler kinetisk energi og koncentreres ved polerne, ioniserende og spændende gasserne i Jupiters polære atmosfære med den deraf følgende emission af lysstråling..

Missioner til Jupiter

Siden 1973 har Jupiter været besøgt af forskellige missioner fra NASA, det amerikanske rumagentur med ansvar for programmer til rumforskning..

Missioner som Pioneer 10 og 11, Galileo og Cassini har studeret Jupiters satellitter. Foreløbige data tyder på, at nogle af dem har gunstige betingelser for livet og også for at etablere baser med mennesker.

Den nordamerikanske rumorganisation NASA og den europæiske rumfartsorganisation ESA har blandt deres planer nye missioner til Jupiter, hovedsageligt for at studere Europa-satellitten mere detaljeret..

Pioner 

Pioneer 10 var den første rumsonde, der fløj over Jupiter i december 1973. Samme år, i april, blev Pioneer 11-sonde sendt og nåede Jovian-kredsløb i december 1974..

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

Voyager

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

Dataene indsamlet af disse missioner gav ekstraordinære og hidtil ukendte oplysninger om planeten og dens satellitter. For eksempel blev Jupiters ringsystem detekteret for første gang, og det var også kendt, at Io-satellitten har intens vulkansk aktivitet.

Galileo

Den 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 værdifuld information 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 hav under jorden i Europa og gav mere information om de aktive vulkaner i Io.

Galileo sluttede, da udforskningssonden faldt på Jupiter for at undgå sammenstød og deraf følgende forurening af Europas iskolde overflade.

Cassini

I december 2000 opnåede Cassini / Huygens-missionen til Saturn data, der var sammenlignelige med interesse for 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-rumsonde, der trådte i kredsløb med planeten den 5. juli 2016. Junos mission er at undersøge den joviske atmosfære såvel som dens magnetosfære og aurorerne..

Denne mission forventes at levere de data, der er nødvendige for at bestemme, hvilke kernemodeller der er kompatible med de eksisterende Jupiter-data, og dermed sammenligne med de modeller, der hævder, at en sådan kerne ikke eksisterer..

Sjove fakta om Jupiter

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

-I det volumen, der besættes af Jupiter, passer 1300 planeter på jorden.

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

-Dens faste kerne antages at have dannet sig kun en million år efter den oprindelige skive af gas og støv, der gav anledning til solsystemet dannet for 4,5 milliarder år siden..  

-Jupiter er den planet 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 sollyset, der reflekteres af dets atmosfære, bidrager den også med sin egen stråling, hovedsageligt i det infrarøde område..

-Jupiter har den største satellit i solsystemet: Ganymedes, med en radius på 1,5 gange månens og 0,4 gange jordens radius..

-80% af dets atmosfære består af brint efterfulgt af helium, som bidrager med 17%. Resten er andre gasser såsom vanddamp, metan, ammoniak og etan..

-Jupiters skyer består af ammoniumkrystaller, der danner et tyndt lag ca. 50 km tykt. Men den samlede atmosfære er i størrelsesordenen 20.000 km og er den tykkeste af alle planeterne i solsystemet..

-Det er den planet, der har den største og længste kendte anticykloniske hvirvel i solsystemet: Det store røde sted. Med mere end 300 års eksistens er dens størrelse større end to jorddiametre.

-Det 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 auroraer.

-Det er solplaneten med den højeste tyngdeacceleration, som anslås at være 2,5 gange Jordens tyngdekraft ved kanten af ​​sin atmosfære..

-Meget nyere forskning viser overflod af vand i ækvatorialzonen, baseret på analyse af data fra Juno-rummissionen. I en 10. februar 2020 rapporterer NASA i magasinet Naturastronomi det antydes, at 0,25% af planetens ækvatoriale atmosfære består af vandmolekyler.

Referencer

  1. Astrofysik og fysik. Gendannet fra: astrofisicayfisica.com
  2. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Syvende udgave. Cengage læring.
  3. Plads. Vores solsystems største planet. Gendannet 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.

Endnu ingen kommentarer