Jupiter (planet) egenskaper, sammansättning, omlopp, rörelse, struktur

2752
Sherman Hoover

Jupiter Det är den största av planeterna i solsystemet och en av de ljusaste på natthimlen under hela året, varför den är uppkallad efter kungen av de romerska gudarna. I romersk mytologi är guden Jupiter den största av gudarna, vilket motsvarar guden Zeus från den grekiska mytologin. 

Jupiter observerar sin bana i förhållande till solen och är den femte planeten i solsystemet och har minst 79 naturliga satelliter. Dess diameter är 11 gånger jordens diameter och efter solen är det det största och tyngsta föremålet i solsystemet..

Figur 1. Bild av Jupiter tagen av Hubble Space Telescope, där de karakteristiska banden, den stora röda fläcken och den joviska auroraen kan observeras. (källa: NASA, ESA).

Mänskligheten har övervägt Jupiter sedan urminnes tider, men Galileo Galilei var den första som observerade planeten med ett teleskop och upptäckte fyra av dess huvudsatelliter 1610..

Galileo observerade de karakteristiska banden från Jupiter och de fyra galiliska satelliterna Io, Europa, Ganymedes och Callisto. Galileos resultat ändrade helt uppfattningarna om jordens och mänsklighetens plats i universum, eftersom det var första gången som himmelskroppar observerades rotera runt en annan stjärna som inte var vår planet..

Hans observationer stödde flera revolutionära idéer för sin tid: den första var att jorden inte var universums centrum och den andra, och inte mindre viktigt, att det fanns ”andra världar”, som Galileo kallade Jupiters satelliter. ..

Artikelindex

  • 1 Allmänna egenskaper hos Jupiter
    • 1.1 Storlek och massa
    • 1.2 Rörelser
    • 1.3 Observation
    • 1.4 Rödaktig, gul och brun färg
    • 1.5 Sammansättning
    • 1.6 Sammanfattning av de fysiska egenskaperna hos Jupiter
  • 2 Jupiters struktur
  • 3 När och hur man observerar Jupiter
  • 4 Translationsrörelse
  • 5 Rotationsrörelse
  • 6 satelliter av Jupiter
    • 6.1 Galiliska satelliter
  • 7 Sammansättning
  • 8 Intern struktur
  • 9 Jupiters magnetosfär
    • 9.1 Pionjär 
    • 9.2 Voyager
    • 9.3 Galileo
    • 9.4 Cassini
    • 9.5 Nya horisonter
    • 9.6 Juno
  • 10 roliga fakta om Jupiter
  • 11 Referenser

Allmänna egenskaper hos Jupiter

Figur 2. Jorden, jämfört med Jupiter, passar löst i den stora röda fläcken. (Källa: NASA / JPL-CALTECH)

Storlek och massa

Jupiter är den femte planeten med hänsyn till omloppsradien i förhållande till solen. Den fjärde planeten är Mars, men mellan dem finns en gräns: asteroidbältet.

Planeter med en bana som är mindre än asteroidbältets är steniga, medan de med en större bana är gas- eller isiga jättar. Jupiter är den första av dem och också den med störst volym och massa.

Massan av Jupiter, motsvarande 300 jordmassor, är så stor att den är dubbelt så stor som summan av massan av de återstående planeterna i solsystemet. När det gäller dess volym motsvarar det 1300 jordarter.

Rörelser

Jupiter snurrar runt sin egen axel så snabbt att den gör en total revolution på 9 timmar och 50 minuter. Detta är 2,4 gånger snabbare än jordens rotation och ingen planet i solsystemet överstiger den.. 

Dess omloppsperiod, det vill säga den tid det tar att göra en fullständig revolution runt solen, är 12 år.

Observation

Trots att den är fem gånger längre från solen än vår planet, får dess stora storlek och karakteristiska moln att solljus reflekteras perfekt på dess yta, varför det är en av de ljusaste stjärnorna på natthimlen..

När man observerar det med ett teleskop, ses bara de högsta molnen, som har några stationära områden och andra i rörelse, och bildar ett mönster av band längs dess ekvatoriella linje..

De mörkaste banden kallas bälten och det tydligaste zoner. De är relativt stabila, även om de gradvis förändrar form och färg och kretsar kring planet i motsatta riktningar..

Vita moln är resultatet av uppdrag som svalnar och bildar ammoniumkristaller. Därefter böjer sig dessa strömmar i sidled för att sjunka ner igen, i de mörkare bältena.

Rödaktig, gul och brun färg

Mångfalden av rödaktiga, gulaktiga och bruna färger som ses på Jupiter är resultatet av de olika molekylerna som finns i joviska moln. Mellan band och bälten bildas gigantiska stormar och virvlar som kan ses som punkter eller som fläckar.

Dessa stormar är praktiskt taget permanenta och bland dem sticker den stora röda fläcken ut, först observerad på 1600-talet av Robert Hooke, en anmärkningsvärd samtida fysiker och rival till Isaac Newton..

Den stora röda fläcken är minst 300 år gammal, men observationer tyder på att dess kolossala storlek, större än jorden, har minskat under de senaste decennierna..

När det gäller den joviska atmosfären är den ganska tjock. Dess djup är inte känt exakt, men det uppskattas till hundratals kilometer.

Sammansättning

Atmosfärens kemiska sammansättning liknar en stjärna: 80% väte, 17% helium och små andelar vattenånga, metan och ammoniak. 

Atmosfärstrycket ökar med djupet, så att vätgas flyter och bildar ett hav av flytande väte vid så högt tryck att det beter sig som en metall. Detta skulle vara den joviska atmosfärens nedre gräns.

Jupiters hav av metalliskt flytande väte är varmare än solytan, i storleksordningen 10.000 ° C och ganska ljust.

Det är mycket troligt att Jupiter har en mycket tät kärna som består av tunga metallelement, men mer data krävs för att bekräfta detta påstående..

Sammanfattning av de fysiska egenskaperna hos Jupiter

-Massa: 1,9 × 1027 kg

-Ekvatorialradie: 71 492 km, vilket motsvarar 11 gånger jordens radie.

-Polarradio: 66854 km.

-Form: platta vid polerna med en faktor på 0,065.

-Medelradien för banan: 7,78 x 108 km, motsvarande 5,2 U.A.

-Lutning av rotationsaxel: 3º12 med avseende på banplanet.

-Temperatur: -130ºC (moln)

-Allvar: 24,8 m / stvå

-Självmagnetiskt fält: Ja, 428 μT vid ekvatorn.

-Atmosfär: Tät atmosfär av väte och helium.

-Densitet: 1336 kg / m3

-Satelliter: 79 bekanta.

-Ringar: Ja, snuskig och dammig.

Jupiter struktur

Jupiters yttersta lager består av moln och är 50 km tjockt. Under detta molnskikt finns ett annat lager, huvudsakligen väte och helium, med en tjocklek på 20 000 km.

Övergången mellan gasfasen och vätskefasen sker gradvis då trycket ökar med djupet.

Under detta flytande skikt och som ett resultat av extrema tryck lossnar vätgas- och heliumatomernas elektroner från sina kärnor och blir fria elektroner som rör sig i ett hav av flytande metalliskt väte..

På ett större djup kan det finnas en solid kärna 1,5 gånger jordens diameter, men 30 gånger tyngre än vår planet. Och eftersom det är en planet som består av gas och vätska, på grund av dess enorma rotationshastighet, antar planeten en platt form vid sina poler..

När och hur man observerar Jupiter

Jupiter ser ljusvitt ut och kan lätt observeras i skymningen. Inte att förväxla med Venus, som också är mycket ljus.

Sikt av Jupiter till och med ett teleskop

Vid första anblicken lyser Jupiter ljusare på natthimlen än Sirius, den ljusaste stjärnan och är alltid nära någon stjärnteckenkonstellation, som kan variera beroende på år, i en miljö på 30 grader..

Figur 3. Nattvy av Jupiter och de fyra galiliska satelliterna, med ett litet teleskop. Källa: @Asismet_IF.

Med bra kikare med fast montering eller ett litet teleskop framträder Jupiter som en vit skiva med släta band.

De fyra galiliska satelliterna är lätt synliga med ett litet teleskop: Ganymedes, Io, Europa och Callisto. Satelliternas positioner varierar från dag till dag och ibland ses bara tre, eftersom några av dem ligger bakom eller framför planeten.

Det finns flera mobila applikationer som låter dig identifiera och söka efter planeter och stjärnor på himlen. Bland dem sticker ut Sky Maps för att vara en av de första. På detta sätt ligger Jupiters position när som helst.

Figur 4. Position för Jupiter och andra planeter på himlen sett med Sky Maps 20/20/20 kl 23:14 från Caracas, Venezuela.

Översättningsrörelse

Jupiters bana är elliptisk och har sitt fokus utanför Solens centrum på grund av dess enorma massa. Det tar 11,86 år att resa med en hastighet på 13,07 km / s.

Nu hävdas det alltid att planeterna kretsar runt Solens centrum, vilket är ganska exakt för nästan alla utom Jupiter..

Översättning av Jupiter. Källa: Todd K. Timberlake författare till Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Det beror på att Jupiter är så massiv att centrum för gyration, masscentrum eller masscentrum för Sun-Jupiter-systemet rör sig mot Jupiter och ligger utanför solkroppen.

Enligt beräkningarna är tyngdpunkten för Sun-Jupiter-systemet 1,07 gånger solens radie, det vill säga utanför solen..

Figur 5. Tyngdpunkten för Sun-Jupiter-systemet ligger utanför solen. Jupiters bana är en ellips med en av dess fokuser i tyngdpunkten. (Källa: spaceplace.nasa.gov)

De perihelium är det kortaste avståndet mellan Jupiters bana och ellipsens fokus, belägen i tyngdpunkten för Sun-Jupiter-systemet. Dess värde är 816,62 miljoner kilometer.

Tvärtom, aphelion är det största avståndet mellan fokus och omlopp, vilket för Jupiter är 740,52 miljoner kilometer.

Banans excentricitet indikerar hur långt det är från den cirkulära formen. Jupiters bana har en excentricitet av 0,048775 och beräknas genom att dividera avståndet från centrum av ellipsen till fokus med längden på ellipsens halvhuvudaxel. 

Roterande rörelse

Den sidorealistiska rotationsperioden för Jupiter runt sin egen axel är 9 timmar 55 minuter och 27,3 sekunder. Rotationsaxeln har en lutning på 3,13º i förhållande till rotationsaxeln..

För att vara så skrymmande har Jupiter den kortaste rotationsperioden av alla planeter i solsystemet..

Jupiter-satelliter

Jätteplaneter kännetecknas av att ha ett stort antal satelliter eller månar. Hittills har 79 Jupiter-satelliter räknats, men de största och mest kända är de fyra satelliterna som upptäcktes av Galileo Galilei 1610, som i närheten av är:

-Io, är ⅓ jordens diameter

-Europa, med ¼ av jordens diameter

-Ganymedes, ⅖ jordens diameter

-Callisto, strax under ⅖ delar av jordens diameter

Dessa fyra satelliter har tillsammans 99,99% av massan av alla Jovian-satelliter och ringar..

Mellan Jupiter och de galiliska satelliterna finns fyra små inre satelliter som upptäcktes relativt nyligen (1979).

Mot utsidan av de galiliska satelliterna finns gruppen vanliga satelliter, Totalt 10 plus gruppen retrograd satelliter, av vilka sextio är kända hittills (61).

I ordning efter omloppsradie definieras fyra grupper av satelliter:

  1. Inomhus satelliter (4) med banor mellan 128 000 och 222 000 km.
  2. Galiliska satelliter (4) deras banor är mellan 422 000 km för Io till 1 883 000 km för Callisto. Tillsammans har de 99,99% av massan av alla Jovian-satelliter.
  3. Vanliga satelliter (10) mellan 7.284.000 km till 18.928.000 km.
  4. Retrograde satelliter (61) från 17 582 000 km till 28 575 000 km.

Jupiter har också ringar. De befinner sig i en omloppsbana som är lägre än de galiliska satelliterna och mellan de inre satelliternas banor. Dessa ringar antas ha uppstått som ett resultat av inverkan av en inre satellit med en meteoroid..

Galiliska satelliter

Figur 6. Jupiter och de fyra galiliska satelliterna: Io, Europa, Ganymedes och Callisto. (Källa: wikimedia commons).

De fyra galiliska satelliterna utgör en mycket intressant grupp, eftersom experter tror att de uppfyller villkoren för en eventuell kolonisering i framtiden..

Io

Den har intensiv vulkanisk aktivitet, ytan förnyas permanent med smält lava som kommer från dess inre.

Ios värmeenergi kommer främst från den intensiva tidvattenkraften som produceras av Jupiters enorma gravitation..

Europa

Det är den andra av de galiliska satelliterna i avståndsordning, men den sjätte av Jupitersatelliterna. Dess namn kommer från grekisk mytologi, där Europa är Zeus älskare (Jupiter i romersk mytologi).

Det är bara något mindre än månen och har en fast skorpa av fryst vatten. Den har en inte så tät atmosfär av syre och andra gaser. Dess lättstrimmade yta är den jämnaste av stjärnorna i solsystemet, med bara några få kratrar..

Under Europas isskorpa antas vara ett hav vars rörelse, driven av tidvattenkrafter från jätten Jupiter, orsakar tektonisk aktivitet på satellitens isiga yta. På detta sätt uppstår sprickor och spår på dess släta yta..

Många experter tror att Europa har förutsättningar att vara värd för något slags liv.

Ganymedes

Det är den största satelliten i solsystemet, den har en stenig och ismantel med en järnkärna. Dess storlek är något större än planeten Merkurius, med nästan hälften av dess massa.

Det finns bevis för att ett hav av saltvatten kan existera under dess yta. ESA (European Space Agency) har övervägt möjligheten att besöka den för år 2030.

Som vanligt i solsystemet är banan i Ganymedes i resonans med banorna i Europa och Io: när Ganymedes fullbordar en revolution fullbordar Europa två, medan Io gör fyra fullständiga varv..

Figur 7. Orbitalresonans hos de galiliska satelliterna i Jupiter. (Källa: wikimedia commons)

Callisto

Det är den fjärde galiliska satelliten med en storlek som är praktiskt taget lika med kvicksilver, men med en tredjedel av sin vikt. Den har ingen omloppsresonans med de andra satelliterna, men den är i synkron rotation med Jupiter och visar alltid samma ansikte till planeten..

Ytan har rikliga forntida kratrar och består huvudsakligen av sten och is. Det har förmodligen ett inre hav, minst 100 kilometer tjockt.

Det finns inga bevis för tektonisk aktivitet, så dess kratrar orsakades troligen av stötar med meteoriter. Atmosfären är tunn, sammansatt av molekylärt syre och koldioxid, med en ganska intensiv jonosfär.. 

Sammansättning

Jupiter har en tjock atmosfär bestående huvudsakligen av 87% väte följt av helium i storleksordningen 13%. Andra gaser som finns i proportioner mindre än 0,1% är vätesulfid, vattenånga och ammoniak..

Planetens moln innehåller ammoniakkristaller, och deras rödaktiga färg kommer troligen från molekyler som innehåller svavel eller fosfor. De nedre, icke synliga molnen innehåller ammoniumhydrosulfid.

På grund av närvaron av åskväder i de djupare lagren är det mycket troligt att dessa lager innehåller moln bestående av vattenånga.

Inre struktur

Inuti Jupiter är väte och helium i flytande form på grund av de höga tryck som orsakas av dess enorma tyngdkraft och dess tjocka atmosfär..

På djup som är mer än 15 000 kilometer under vätskeytan är väteatomerna så komprimerade och deras kärnor så nära varandra att elektronerna lossnar från atomerna och passerar in i ledningsbandet och bildar flytande metalliskt väte.

Fysiska modeller antyder att djupare finns en stenig kärna som består av tunga atomer. Först uppskattade de en kärna på 7 jordmassor, men nyare modeller betraktar en kärna med massa mellan 14 och 18 jordmassor..

Det är viktigt att vara säker på om en sådan kärna existerar, eftersom svaret beror på om planets planetformationsteori är sann..

I denna teori bildas planeter från kärnor av fasta partiklar, vilket ger upphov till större tunga fasta föremål, som skulle fungera som kärnor av gravitationskondensation, som under miljontals år skulle bilda planeter.

Jupiters magnetosfär

På grund av Jupiters intensiva magnetfält har planeten en omfattande magnetosfär, i en sådan utsträckning att om den inte var osynlig, skulle den ses på den markbundna himlen med en storlek som liknar månens.. 

Ingen planet i solsystemet överträffar Jupiter i magnetfältets intensitet och omfattning.

De laddade partiklarna från solvinden fångas i magnetfältlinjerna och roterar runt dem, men har en drift eller rörelse längs fältlinjerna.

När de magnetiska linjerna uppstår från en pol och förenar sig i den andra, får de laddade partiklarna kinetisk energi och koncentreras vid polerna, joniserande och spännande gaserna i Jupiters polära atmosfär, med därmed utsläpp av ljusstrålning..

Uppdrag till Jupiter

Sedan 1973 har Jupiter besökts av olika uppdrag från NASA, den amerikanska rymdorganisationen som ansvarar för rymdutforskningsprogram..

Uppdrag som Pioneer 10 och 11, Galileo och Cassini har studerat Jupiters satelliter. Preliminära data tyder på att vissa av dem har gynnsamma förutsättningar för livet och också för att etablera baser med människor.

Den nordamerikanska rymdorganisationen NASA och den europeiska rymdorganisationen ESA har bland sina planer nya uppdrag till Jupiter, främst för att studera Europasatelliten mer detaljerat..

Pionjär 

Pioneer 10 var den första rymdproben som flög över Jupiter i december 1973. Samma år, i april, skickades Pioneer 11-sonden och nådde Jovian-banan i december 1974..

De första närbilderna av Jupiter och de galiliska satelliterna togs på dessa uppdrag. Planetens magnetfält och strålningsbälten mättes också..

Voyager

Voyager 1 och Voyager 2-uppdragen lanserades också 1973 och besökte återigen kungen av planeterna i solsystemet..

De uppgifter som samlats in av dessa uppdrag gav extraordinär och hittills okänd information om planeten och dess satelliter. Till exempel upptäcktes Jupiters ringsystem för första gången och det var också känt att Io-satelliten har intensiv vulkanaktivitet.

Galileo

Den lanserades 1995 för en sjuårig utforskning, men sonden hade allvarliga problem med huvudantennen. Trots detta kunde den skicka värdefull information om Jupiters satelliter.

Figur 9. Galileosonden runt Jupiter. Källa: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/),

Uppdraget upptäckte havsytor i Europa och gav mer information om de aktiva vulkanerna i Io.

Galileo slutade när utforskningssonden föll på Jupiter, för att undvika kollision och därmed förorening av den isiga ytan i Europa.

Cassini

I december 2000 fick Cassini / Huygens-uppdraget till Saturnus data som var jämförbara i intresse för Voyager-uppdragen, men på grund av tekniska förbättringar var de av mycket bättre kvalitet..

Nya horisonter

På väg till Pluto besökte rymdproben New Horizons planeten Jupiter 2007.

Juno

Det senaste av uppdragen till Jupiter är rymdsonden Juno, som gick i omloppsbana med planeten den 5 juli 2016. Junos uppdrag är att studera den joviska atmosfären, liksom dess magnetosfär och aurororna..

Detta uppdrag förväntas tillhandahålla de data som krävs för att bestämma vilka kärnmodeller som är kompatibla med befintliga Jupiter-data, och därmed jämföra med modellerna som hävdar att en sådan kärna inte finns..

Roliga fakta om Jupiter

-Det är den största i diameter av de fyra jätteplaneterna: Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus..

-I den volym som upptas av Jupiter passar 1300 planeter på jorden.

-Jupiter har en enorm massa, den är två och en halv gånger större än summan av massorna av de sju återstående planeterna i solsystemet..

-Dess fasta kärna antas ha bildats bara en miljon år efter den ursprungliga skivan av gas och damm som gav upphov till solsystemet bildades för 4,5 miljarder år sedan..  

-Jupiter är den planet i solsystemet som har den kortaste dagen: dess rotationsperiod är bara 9 timmar och 55 minuter.

-Det är den mest radioaktiva planeten i solsystemet, bortsett från solljuset som reflekteras av dess atmosfär, bidrar det också med sin egen strålning, främst inom det infraröda området..

-Jupiter har den största satelliten i solsystemet: Ganymedes, med en radie som är 1,5 gånger månens och 0,4 gånger jordens radie..

-80% av atmosfären består av väte, följt av helium, vilket bidrar med 17%. Resten är andra gaser som vattenånga, metan, ammoniak och etan..

-Jupiters moln består av ammoniumkristaller som bildar ett tunt lager som är cirka 50 km tjockt. Men dess helhet är i storleksordningen 20 000 km och är den tjockaste av alla planeter i solsystemet..

-Det är planeten som har den största och längsta kända anticykloniska virveln i solsystemet: den stora röda fläcken. Med mer än 300 års existens är dess storlek större än två jorddiametrar.

-Den har en extremt tät kärna av järn, nickel och flytande metalliskt väte.

-Den har ett intensivt magnetfält som kan producera permanenta auroror.

-Det är solplaneten med den högsta tyngdacceleration, som uppskattas vara 2,5 gånger jordens gravitation vid atmosfärens kant..

-Mycket ny forskning tyder på överflöd av vatten i ekvatorialzonen, baserat på analys av data från rymduppdraget Juno. I en 10 februari 2020 rapporterar NASA i tidningen Naturastronomi det indikeras att 0,25% av planetens ekvatoriella atmosfär består av vattenmolekyler.

Referenser

  1. Astrofysik och fysik. Återställd från: astrofisicayfisica.com
  2. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Sjunde upplagan. Cengage Learning.
  3. Plats. Vårt solsystems största planet. Återställd från: space.com
  4. Wikipedia. Jupiter-satelliter. Återställd från: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Jupiter (planet). Återställd från: es.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Jupiter (planet). Återställd från: en.wikipedia.org.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.