JUPITER (PLANET): ZNAČILNOSTI, SESTAVA, ORBITA, GIBANJE, ZGRADBA - ARTE - 2026

Jupiter je največji od planetov v osončju in eden najsvetlejših na nočnem nebu skozi vse leto, zato je poimenovan po kralju rimskih bogov. V rimski mitologiji je bog Jupiter največji od bogov, ki je v grški mitologiji enakovreden bogu Zevsu.

Če opazuje svojo orbito glede na Sonce, je Jupiter peti planet v osončju in ima vsaj 79 naravnih satelitov. Njegov premer je 11-krat večji od premera Zemlje in po Soncu je največji in najtežji predmet v osončju.

Slika 1. Slika Jupitra, posneta s Hubblovim teleskopom, na katerem je mogoče opaziti značilne pasove, veliko rdečo liso in Jovianovo auroro. (vir: NASA, ESA).

Človeštvo je Jupiter opazovalo že od antičnih časov, toda Galileo Galilei je prvi s teleskopom opazoval planet in leta 1610 odkril štiri njegove glavne satelite.

Galileo je opazoval značilne pasove Jupitra in štiri galilejske satelite, katerih imena so Io, Europa, Ganymede in Callisto. Ugotovitve Galilea so popolnoma spremenile predstave o mestu Zemlje in človeštva v vesolju, saj je bilo prvič opaziti, da se nebesna telesa vrtijo okoli druge zvezde, ki ni bil naš planet.

Njegova opažanja so podprla več revolucionarnih idej za njegov čas: prva je bila, da Zemlja ni središče vesolja, in drugo, nenazadnje, da zunaj nje obstajajo "drugi svetovi", kot je Galileo imenoval satelite Jupiter.

Splošne značilnosti Jupitra

Slika 2. Zemlja, v primerjavi z Jupitrom, se v Veliki rdeči piki ohlapno prilega. (Vir: NASA / JPL-CALTECH)

Velikost in masa

Jupiter je peti planet, ki upošteva orbitalni polmer glede na Sonce. Četrti planet je Mars, med njima pa je meja: asteroidni pas.

Planeti z orbito, ki je manjša od pasu asteroidov, so skalnati, tisti z večjo orbito pa so plinasti ali ledeni velikani. Jupiter je prvi med njimi in tudi tisti z največjo prostornino in maso.

Masa Jupitra, kar ustreza 300 Zemljinim masam, je tako velika, da je dvakrat večja od vsote mase preostalih planetov v osončju. Kar zadeva njegovo prostornino, je to ekvivalent 1300 Zemlji.

Premiki

Jupiter se vrti okoli svoje osi tako hitro, da v 9 urah 50 minut opravi en popoln obrat. To je 2,4-krat hitreje od hitrosti vrtenja Zemlje in noben planet v osončju ga ne presega.

Njegovo orbitalno obdobje, torej čas, ki je potreben za popolno revolucijo okoli Sonca, je 12 let.

Opazovanje

Kljub temu, da je petkrat bolj oddaljen od Sonca kot naš planet, se zaradi njegove velike velikosti in značilnih oblakov sončna svetloba popolnoma odraža na njegovi površini, zato je ena najsvetlejših zvezd na nočnem nebu.

Ko ga opazujemo s teleskopom, opazimo le njegove najvišje oblake, ki imajo nekatera nepremična območja in druge v gibanju, ki tvorijo vzorec pasov vzdolž njegove ekvatorialne črte.

Najbolj temne pasove imenujemo pasovi in ​​svetlejša področja. So relativno stabilni, čeprav postopoma spreminjajo obliko in barvo, krožijo planet v nasprotnih smereh.

Beli oblaki so posledica nadgradnje, ki se ohladi, tvorijo amonijeve kristale. Nato se ti tokovi upognejo bočno, da se spet spustijo, v temnejših pasovih.

Rdečkasta, rumena in rjava barva

Raznolikost rdečkastih, rumenkastih in rjavih barv na Jupitru je posledica različnih molekul, prisotnih v Jovianovih oblakih. Med pasovi in ​​pasovi se oblikujejo velikanske nevihte in vrtinci, ki jih lahko vidimo kot točke ali kot pike.

Te nevihte so praktično trajne, med njimi pa izstopa Velika rdeča točka, ki jo je v 17. stoletju prvič opazil Robert Hooke, vidni sodobni fizik in tekmec Isaaca Newtona.

Velika rdeča točka je stara vsaj 300 let, vendar opažanja kažejo, da njena kolosalna velikost, večja od Zemlje, v zadnjih desetletjih upada.

Glede Jovijinega ozračja je precej debelo. Njegova globina ni natančno znana, a je ocenjena na stotine kilometrov.

Sestava

Kemična sestava njegove atmosfere je zelo podobna sestavi zvezde: 80% vodika, 17% helija in majhni deleži vodne pare, metana in amoniaka.

Atmosferski tlak narašča z globino, do te mere, da vodikov plin utekočinja, tvori ocean tekočega vodika, pri tako visokem tlaku, da se obnaša kot kovina. To bi bila spodnja meja jovijskega ozračja.

Jupitrov ocean kovinskega tekočega vodika je bolj vroč, kot sončna površina, in sicer okoli 10.000 ° C ter precej svetel.

Zelo verjetno je, da ima Jupiter zelo gosto jedro, sestavljeno iz težkih kovinskih elementov, vendar je za potrditev te trditve potrebnih več podatkov.

Povzetek fizikalnih značilnosti Jupitra

-Masa: 1,9 × 10 ²⁷ kg

-Ekvatorialni polmer : 71 492 km, kar ustreza 11-kratnemu polmeru Zemlje.

- Polarni polmer: 66854 km.

-Oblika: sploščena na polovicah s faktorjem 0,065.

-Radio po orbiti: 7,78 × 10 ⁸ km, kar ustreza 5,2 AU

- naklon vrtenja osi : 3º12 glede na orbitalno ravnino.

-Temperatura: -130ºC (oblaki)

-Gravitacija: 24,8 m / s ²

-Volo magnetno polje: Da, 428 μT na ekvatorju.

-Atmosfera: gosta atmosfera vodika in helija.

-Gostota: 1336 kg / m ³

-Satelit: 79 znanih.

Obroči: Da, zatemnjen in sestavljen iz prahu.

Struktura Jupitra

Zunanjo plast Jupitra sestavljajo oblaki in je debela 50 km. Pod to plastjo oblakov je še ena plast, v glavnem vodik in helij, debeline 20.000 km.

Prehod med plinsko in tekočo fazo je postopen, saj se tlak povečuje z globino.

Pod to tekočo plastjo in zaradi ekstremnih pritiskov se elektroni vodikovih in helijevih atomov ločijo od svojih jeder in postanejo prosti elektroni, ki se gibljejo v morju tekočega kovinskega vodika.

V večji globini bi lahko bilo trdno jedro, 1,5-krat večje od premera Zemlje, vendar 30-krat težje od našega planeta. In ker gre za planet, sestavljen iz plina in tekočine, planet zaradi svoje ogromne hitrosti vrtenja prevzame sploščeno obliko na svojih polih.

Kdaj in kako opazovati Jupiter

Jupiter je videti svetlo bel in je zlahka viden v mraku. Da se ne meša z Venero, ki je tudi zelo svetla.

Pogled s teleskopa na Jupiter

Na prvi pogled Jupiter sveti na nočnem nebu svetleje kot Sirius, najsvetlejša zvezda, in je vedno blizu neke zodiakalne konstelacije, ki se lahko razlikuje glede na leto, v okolju 30 stopinj.

Slika 3. Nočni pogled na Jupiter in štiri Galilejeve satelite z majhnim teleskopom. Vir: @Asismet_IF.

Z dobrim daljnogledom ali majhnim teleskopom se Jupiter pojavlja kot beli disk z gladkimi pasovi.

Štirje Galilejski sateliti so zlahka vidni z majhnim teleskopom: Ganymede, Io, Europa in Callisto. Položaji satelitov se od dneva do dne razlikujejo in včasih jih vidimo le tri, saj so nekateri od njih zadaj ali pred planetom.

Obstaja več mobilnih aplikacij, ki vam omogočajo prepoznavanje in iskanje planetov in zvezd na nebu. Med njimi Sky Maps izstopa po tem, da je eden prvih. Na ta način je položaj Jupitra v vsakem trenutku lociran.

Slika 4. Položaj Jupitra in drugih planetov na nebu, ki jih vidimo s Zemljevidi Sky 02/20/20 ob ​​23:14 iz Karakasa v Venezueli.

Prevajalsko gibanje

Jupitrova orbita je eliptična in se zaradi svoje ogromne mase osredotoča zunaj središča Sonca. Za potovanje s hitrostjo 13,07 km / s potrebuje 11,86 let.

Zdaj se vedno trdi, da se planeti vrtijo okoli središča Sonca, kar je dokaj natančno za skoraj vse, razen Jupitra.

Prevod Jupitra. Vir: Todd K. Timberlake, avtor knjige Easy Java Simulacija = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Zato, ker je Jupiter tako masiven, da se središče giracije, center mase ali središče mase sistema Sonce-Jupiter premakne proti Jupiterju in je zunaj sončnega telesa.

Po izračunih je težišče sistema Sonce-Jupiter 1,07-krat večje od sončnega polmera, torej zunaj Sonca.

Slika 5. Težišče sistema Sonce-Jupiter je zunaj Sonca. Jupitrova orbita je elipsa z enim izmed njenih žarišč na težišču. (Vir: spaceplace.nasa.gov)

Perihelion je najkrajša razdalja med Jupitrovo orbito in žariščem elipse, ki leži v težišču sistema Sonce-Jupiter. Njegova vrednost je 816,62 milijona kilometrov.

Nasprotno, afelija je največja razdalja med žariščem in orbito, ki v primeru Jupitra znaša 740,52 milijona kilometrov.

Ekscentričnost orbite kaže na to, kako daleč je od krožne oblike. Orbita Jupitra ima ekscentričnost 0,048775 in se izračuna tako, da se razdalja od središča elipse do žarišča deli z dolžino pol-glavne osi elipse.

Vrtljivo gibanje

Stransko obdobje vrtenja Jupitra okoli njegove osi je 9 ur 55 minut in 27,3 sekunde. Vrtilna os ima naklon 3,13 ° glede na os vrtenja v orbito.

Ker je Jupiter tako obsežen, ima najkrajše obdobje vrtenja vseh planetov v osončju.

Sateliti Jupiter

Za velikanske planete je značilno, da imajo veliko število satelitov ali lune. Do danes je bilo preštetih 79 satelitov Jupiter, največji in najbolj znani pa so štirje sateliti, ki jih je odkril Galileo Galilei leta 1610 in so po bližini:

-IO, to je ⅓ premer Zemlje

-Evropa, z ¼ zemeljskega premera

-Ganmede, ⅖ premer Zemlje

-Callisto, tik pod ⅖ deli zemeljskega premera

Ti štirje sateliti skupaj predstavljajo 99,99% mase vseh Jovianovih satelitov in obročev.

Med Jupitrom in galilejskimi sateliti so štirje majhni notranji sateliti, odkriti nedavno (1979).

Proti zunanjosti galilejskih satelitov je skupina rednih satelitov, skupaj 10, skupaj s skupino retrogradnih satelitov, od tega jih je do danes znanih šestdeset (61).

V vrstnem redu orbitalnega polmera so opredeljene štiri skupine satelitov:

1. Notranji sateliti (4) z orbito med 128.000 in 222.000 km.
2. Galilejski sateliti (4) so ​​njihove orbite med 422.000 km za Io in 1.883.000 km za Callisto. Skupaj imajo 99,99% mase vseh satelitov Jovian.
3. Redni sateliti (10) med 7.284.000 km na 18.928.000 km.
4. Retrogradni sateliti (61) od 17.582.000 km do 28.575.000 km.

Jupiter ima tudi prstane. Nahajajo se na nižji orbiti od galilejskih satelitov in med orbitami notranjih satelitov. Menijo, da so ti obroči nastali kot posledica udarca nekaterih notranjih satelitov z meteoroidom.

Galilejski sateliti

Slika 6. Jupiter in štirje galilejski sateliti: Io, Europa, Ganymede in Callisto. (Vir: wikimedia commons).

Štirje Galilejski sateliti sestavljajo zelo zanimivo skupino, saj strokovnjaki menijo, da izpolnjujejo pogoje za morebitno kolonizacijo v prihodnosti.

Io

Ima intenzivno vulkansko aktivnost, površina se trajno obnavlja s staljeno lavo, ki prihaja iz njene notranjosti.

Io-jeva energija za ogrevanje prihaja predvsem iz intenzivnih plimnih sil, ki jih proizvaja Jupitrova ogromna gravitacija.

Evropa

Je drugi od galilejskih satelitov po vrstnem redu oddaljenosti, vendar šesti od satelitov Jupiter. Ime izvira iz grške mitologije, v kateri je Europa ljubitelj Zeusa (Jupiter v rimski mitologiji).

Je le nekoliko manjša od Lune in ima trdno skorjo zamrznjene vode. Ima ne zelo gosto atmosfero kisika in drugih plinov. Njegova gladko progasta površina je najbolj gladka od zvezd v osončju, le nekaj kraterjev.

Pod Ledeno skorjo v Evropi naj bi šlo za ocean, katerega gibanje, ki ga poganjajo plimske sile iz velikanskega Jupitra, povzroči tektonsko aktivnost na ledeni površini satelita. Na ta način se na njegovi gladki površini pojavijo razpoke in žlebovi.

Številni strokovnjaki menijo, da ima Evropa pogoje za vodenje neke vrste življenja.

Ganymede

Je največji satelit v osončju, ima skalnat in leden plašč z železnim jedrom. Njegova velikost je nekoliko večja od planeta Merkurja, skoraj polovica njegove mase.

Obstajajo dokazi, da pod njeno površino lahko obstaja ocean slane vode. ESA (Evropska vesoljska agencija) je preučila možnost obiska leta 2030.

Kot je običajno v osončju, je Ganymedejeva orbita v resonanci z orbitoma Europa in Io: ko Ganymede opravi eno revolucijo, Europa dokonča dve, Io pa štiri popolne vrtljaje.

Slika 7. Orbitalna resonanca galilejskih satelitov Jupiter. (Vir: wikimedia commons)

Callisto

Gre za četrti galilejski satelit, ki ima velikost praktično enako velikosti živega srebra, vendar s tretjino teže. Z drugimi sateliti nima orbitalne resonance, vendar je v sinhronem vrtenju z Jupitrom in vedno kaže enak obraz planetu.

Na površju so številni starodavni kraterji, sestavljeni pa so predvsem iz kamnin in ledu. Verjetno ima celinski ocean, debel vsaj 100 kilometrov.

Ni nobenih dokazov o tektonskem delovanju, zato so verjetno njegovi kraterji povzročili udar meteorita. Njegova atmosfera je tanka, sestavljena iz molekulskega kisika in ogljikovega dioksida s precej intenzivno ionosfero.

Sestava

Jupiter ima gosto atmosfero, sestavljeno predvsem iz 87% vodika, za njim pa helij v vrstnem redu 13%. Drugi plini v deležih manj kot 0,1% so vodikov sulfid, vodna para in amonijak.

Oblaki planeta vsebujejo kristale amoniaka, njihova rdečkasta barva pa verjetno izvira iz molekul, ki vsebujejo žveplo ali fosfor. Spodnji, nevidni oblaki vsebujejo amonijev hidrosulfid.

Zaradi prisotnosti neviht v globljih plasteh je zelo verjetno, da te plasti vsebujejo oblake, sestavljene iz vodne pare.

Notranja struktura

Znotraj Jupitra sta vodik in helij v tekoči obliki, zaradi visokih pritiskov, ki jih povzročata ogromna sila gravitacije in debela atmosfera.

V globinah, večjih od 15.000 kilometrov pod površino tekočine, so vodikovi atomi tako stisnjeni in njihova jedra tako blizu drug drugemu, da se elektroni odcepijo od atomov in preidejo v prevodni pas, tvorijo tekoči kovinski vodik.

Fizikalni modeli kažejo, da globlje obstaja kamnito jedro, sestavljeno iz težkih atomov. Sprva so ocenili jedro 7 zemeljskih mas, vendar novejši modeli obravnavajo jedro z maso med 14 in 18 zemeljskih mas.

Pomembno je biti prepričan, če takšno jedro obstaja, saj je od odgovora odvisno, ali je teorija planetarne tvorbe planetov resnična.

V tej teoriji se planeti oblikujejo iz jeder trdnih delcev, kar povzroča večje težke trdne predmete, ki bi delovali kot jedra gravitacijske kondenzacije, ki bi skozi milijone let tvorili planete.

Jupitrova magnetosfera

Zaradi intenzivnega magnetnega polja Jupitra ima planet obsežno magnetosfero, do te mere, da bi ga, če ne bi bil neviden, videl na zemeljskem nebu z velikostjo, podobno Luni.

Noben planet v osončju ne presega Jupitra po jakosti in obsegu magnetnega polja.

Napolnjeni delci iz sončnega vetra so ujeti v črtah magnetnega polja in se vrtijo okoli njih, vendar imajo premik ali gibanje vzdolž poljskih črt.

Ko magnetne črte izvirajo iz enega pola in se združijo v drugem, nabiti delci pridobijo kinetično energijo in se skoncentrirajo na polih ter ionizirajo in vzbudijo pline Jupitrove polarne atmosfere s posledičnim oddajanjem svetlobnega sevanja.

Misije na Jupiter

Od leta 1973 Jupiter obiskujejo različne misije NASA, ameriške vesoljske agencije, odgovorne za programe raziskovanja vesolja.

Misije, kot so Pioneer 10 in 11, Galileo in Cassini, so preučevale satelite Jupiter. Predhodni podatki kažejo, da imajo nekateri ugodne pogoje za življenje in tudi za vzpostavljanje opor s človekom.

Severnoameriška vesoljska agencija NASA in evropska vesoljska agencija ESA imata med svojimi načrti nove misije na Jupiter, predvsem zato, da bi podrobneje preučili satelit Europa.

Pionirski

Pioneer 10 je bila prva vesoljska sonda, ki je letala nad Jupiterjem decembra 1973. Istega leta aprila je bila zagnana sonda Pioneer 11, ki je decembra 1974 dosegla orbito Jovia.

Na teh misijah so bile posnete prve fotografije Jupitra in galilejskih satelitov od blizu. Merili so tudi magnetno polje in sevalne pasove planeta.

Voyager

Tudi leta 1973, misiji Voyager 1 in Voyager 2, sta znova obiskali kralja planetov v osončju.

Podatki, zbrani s temi misijami, so nudili izjemne in doslej neznane podatke o planetu in njegovih satelitih. Na primer je bil najprej odkrit Jupiterjev obročni sistem, za satelit Io pa je bilo znano tudi, da ima močno vulkansko aktivnost.

Galileo

Začeli so ga leta 1995 za sedemletno raziskovanje, vendar je imela sonda hude težave z glavno anteno. Kljub temu je uspel poslati dragocene podatke o Jupitrovih satelitih.

Slika 9. Sonda Galileo okoli Jupitra. Vir: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/),

Misija je odkrila podzemne oceane v Evropi in zagotovila več informacij o aktivnih vulkanih Io.

Galileo se je končal, ko je raziskovalna sonda padla na Jupiter, da bi se izognil trčenju in posledičnim onesnaženjem ledene površine Evrope.

Cassini

Decembra 2000 je misija Cassini / Huygens, vezana na Saturn, pridobila podatke, ki so po zanimanju primerljivi z misijami Voyager, vendar so bile zaradi tehnoloških izboljšav veliko boljše kakovosti.

Nova obzorja

Na poti proti Plutonu je leta 2007 vesoljska sonda New Horizons obiskala planet Jupiter.

Juno

Najnovejša od misij na Jupiter je vesoljska sonda Juno, ki je vstopila v orbito s planetom 5. julija 2016. Junovo poslanstvo je proučevati jovianovo ozračje, pa tudi njegovo magnetosfero in avroras.

Pričakuje se, da bo ta misija zagotovila podatke, potrebne za določitev, kateri modeli jedra so združljivi z obstoječimi podatki Jupitra, in tako primerjati z modeli, ki trdijo, da takšno jedro ne obstaja.

Zabavna dejstva o Jupitru

To je največji premer štirih velikanskih planetov: Jupiter, Saturn, Uran in Neptun.

-V obsegu, ki ga zaseda Jupiter, se prilega 1300 planetov Zemlje.

-Jupiter ima ogromno maso, kar je dvakrat in pol več od vsote mas sedmih preostalih planetov v osončju.

- Verjame se, da je njeno trdno jedro nastalo le milijon let po prvotnem disku plina in prahu, ki je povzročil osončje pred 4,5 milijarde let.

-Jupiter je planet v osončju, ki ima najkrajši dan: njegovo obdobje vrtenja je le 9 ur in 55 minut.

-To je najbolj radioaktivni planet v osončju, poleg sončne svetlobe, ki jo odraža njegova atmosfera, pa prispeva tudi svoje lastno sevanje, predvsem v infrardečem območju.

-Jupiter ima največji satelit v osončju: Ganymede, katerega polmer je 1,5-krat večji od Lune in 0,4-kratnik polj Zemlje.

-80% njegove atmosfere sestavlja vodik, sledi helij, ki prispeva 17%. Ostali so drugi plini, kot so vodna para, metan, amonijak in etan.

-Jupitrovi oblaki so sestavljeni iz amonijevih kristalov, ki tvorijo tanko plast približno 50 km. Toda celotno ozračje je približno 20.000 km, kar je najdebelejši od vseh planetov v osončju.

-To je planet, ki ima največji in najdaljši znani anticiklonski vrtinec v osončju: Velika rdeča točka. Z več kot 300 leti obstoja je njegova velikost večja od dveh premerov Zemlje.

-Ima izredno gosto jedro železa, niklja in tekočega kovinskega vodika.

-Ima intenzivno magnetno polje, ki lahko proizvaja trajne avre.

-To je sončni planet z največjim gravitacijskim pospeškom, ki je ocenjen na 2,5-kratnik gravitacije Zemlje na robu njene atmosfere.

-Več nedavnih raziskav kaže na obilico vode v ekvatorialnem območju, ki temelji na analizi podatkov iz vesoljske misije Juno. V poročilu Nasine z dne 10. februarja 2020 v reviji Nature Astronomy je navedeno, da 0,25% ekvatorialne atmosfere planeta sestavljajo molekule vode.

Reference

1. Astrofizika in fizika. Pridobljeno: astrofisicayfisica.com
2. Semena, M. 2011. Osončje. Sedma izdaja. Cengage Learning.
3. Vesolje. Največji planet našega osončja. Pridobljeno: space.com
4. Wikipedija. Sateliti Jupiter. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
5. Wikipedija. Jupiter (planet). Pridobljeno: es.wikipedia.org.
6. Wikipedija. Jupiter (planet). Pridobljeno: en.wikipedia.org.