JUPITER (PLANETA): CHARAKTERISTIKA, SLOŽENÍ, ORBITA, POHYB, STRUKTURA - ARTE - 2025

Jupiter je největší z planet ve sluneční soustavě a jedna z nejjasnějších na noční obloze po celý rok, proto je pojmenován po králi římských bohů. V římské mytologii je bůh Jupiter největším z bohů, ekvivalentem boha Zeuse v řecké mytologii.

Jupiter, který pozoruje svou oběžnou dráhu vzhledem ke Slunci, je pátou planetou sluneční soustavy a má nejméně 79 přírodních satelitů. Jeho průměr je 11krát větší než průměr Země a po Slunci je to největší a nejtěžší objekt ve sluneční soustavě.

Obrázek 1. Obrázek Jupiteru pořízený Hubbleovým vesmírným dalekohledem, ve kterém lze pozorovat charakteristické pruhy, velkou červenou skvrnu a jovianskou polární záře. (zdroj: NASA, ESA).

Lidstvo sledovalo Jupitera od starověku, ale Galileo Galilei byl první, kdo pozoroval planetu dalekohledem a objevil čtyři ze svých hlavních satelitů v roce 1610.

Galileo pozoroval charakteristická pásma Jupiteru a čtyř galilských satelitů, jejichž jména jsou Io, Europa, Ganymede a Callisto. Galileoova zjištění zcela změnila představy o místě Země a lidstva ve vesmíru, protože to bylo poprvé, kdy byla pozorována nebeská tělesa otáčející se kolem jiné hvězdy, která nebyla naší planetou.

Jeho pozorování podporovala několik revolučních myšlenek pro jeho čas: první bylo, že Země nebyla středem vesmíru a druhá, v neposlední řadě to, že mimo ni existovaly „jiné světy“, jak Galileo nazýval satelity Jupiteru.

Obecné vlastnosti Jupiteru

Obrázek 2. Země, ve srovnání s Jupiterem, volně zapadá do Velké červené skvrny. (Zdroj: NASA / JPL-CALTECH)

Velikost a hmotnost

Jupiter je pátá planeta, která bere v úvahu orbitální poloměr vzhledem k Slunci. Čtvrtou planetou je Mars, ale mezi nimi je hranice: asteroidní pás.

Planety s oběžnou dráhou menší než planeta asteroidního pásu jsou skalnaté, zatímco planety s větší oběžnou dráhou jsou plynové nebo ledové obry. Jupiter je první z nich a také ten s největším objemem a hmotností.

Hmota Jupiteru, odpovídající 300 hmotám Země, je tak velká, že je dvakrát větší než součet hmotností zbývajících planet ve sluneční soustavě. Pokud jde o jeho objem, je to ekvivalent 1300 Země.

Pohyby

Jupiter se točí kolem své vlastní osy tak rychle, že provede jednu úplnou revoluci za 9 hodin 50 minut. To je 2,4krát rychlejší než rychlost rotace Země a žádná planeta ve sluneční soustavě ji nepřekračuje.

Jeho orbitální období, tj. Čas potřebný k úplné revoluci kolem Slunce, je 12 let.

Pozorování

Přestože je pětkrát dále od Slunce než naše planeta, díky svým velkým rozměrům a charakteristickým oblakům se sluneční světlo dokonale odráží na jeho povrchu, a proto je jednou z nejjasnějších hvězd na noční obloze.

Když je pozorován dalekohledem, jsou zaznamenány pouze jeho nejvyšší mraky, které mají některé stacionární oblasti a jiné v pohybu a vytvářejí vzor pásů podél své rovníkové linie.

Nejtmavší pásky se nazývají pásy a světlejší oblasti. Jsou relativně stabilní, i když postupně mění tvar a barvu a krouží planetu v opačných směrech.

Bílé mraky jsou výsledkem aktualizací, které se ochladzují a vytvářejí amonné krystaly. Potom se tyto proudy ohýbají do stran, aby znovu sestoupily v tmavších pásech.

Načervenalé, žluté a hnědé barvy

Rozmanitost načervenalé, nažloutlé a hnědé barvy na Jupiteru je výsledkem různých molekul přítomných v Jovianských oblacích. Mezi pásmy a pásy se tvoří obrovské bouře a víry, které lze považovat za body nebo jako skvrny.

Tyto bouře jsou prakticky trvalé a mezi nimi vyniká Velká červená skvrna, kterou poprvé pozoroval v 17. století Robert Hooke, významný současný fyzik a soupeř Isaaca Newtona.

Velká červená skvrna je stará nejméně 300 let, pozorování však naznačuje, že její kolosální velikost, větší než Země, v posledních desetiletích klesala.

Pokud jde o jovianskou atmosféru, je to docela silné. Jeho hloubka není přesně známa, ale odhaduje se na stovky kilometrů.

Složení

Chemické složení jeho atmosféry je velmi podobné složení hvězdy: 80% vodíku, 17% helia a malé podíly vodní páry, metanu a amoniaku.

Atmosférický tlak se zvyšuje s hloubkou do té míry, že vodíkové plyny zkapalňují a vytvářejí oceán tekutého vodíku při tak vysokém tlaku, že se chová jako kov. To by byla spodní hranice jovianské atmosféry.

Jupiterův oceán kovového kapalného vodíku je teplejší než sluneční plocha, řádově 10 000 ° C, a docela jasný.

Je velmi pravděpodobné, že Jupiter má velmi husté jádro tvořené těžkými kovovými prvky, ale pro potvrzení tohoto tvrzení je zapotřebí více údajů.

Shrnutí fyzikálních charakteristik Jupiteru

- Hmotnost: 1,9 × 10 ²⁷ kg

-Rektoratorní poloměr : 71 492 km, což odpovídá 11násobku poloměru Země.

- Polární poloměr: 66854 km.

-Tvar: zploštělý na pólech faktorem 0,065.

-Radio přes oběžnou dráhu: 7,78 × 10 ⁸ km, což odpovídá 5,2 AU

- Sklon osy otáčení: 3 ° 12 vzhledem k orbitální rovině.

-Teplotní teplota: -130 ° C (mračna)

-Gravita: 24,8 m / s ²

- Vlastní magnetické pole: Ano, 428 μT na rovníku.

- Atmosféra: hustá atmosféra vodíku a helia.

-Density: 1336 kg / m ³

-Satellite: 79 známých.

-Kruhy: Ano, tlumené a složené z prachu.

Struktura Jupiteru

Vnější vrstva Jupiteru je tvořena mraky a je tlustá 50 km. Pod touto vrstvou mraků je další vrstva, hlavně vodík a helium, o tloušťce 20 000 km.

Přechod mezi plynnou fází a kapalnou fází je postupný, protože tlak se zvyšuje s hloubkou.

Pod touto kapalnou vrstvou a v důsledku extrémních tlaků se elektrony atomů vodíku a helia oddělují od svých jader a stávají se volnými elektrony, které se pohybují v moři tekutého kovového vodíku.

V hlubší hloubce by mohlo existovat pevné jádro 1,5krát větší než je průměr Země, ale 30krát těžší než naše planeta. A protože je to planeta tvořená plynem a kapalinou, díky své obrovské rychlosti otáčení přijme planeta na svých pólech zploštělý tvar.

Kdy a jak pozorovat Jupitera

Jupiter vypadá jasně bíle a je snadno vidět za soumraku. Nesmí se zaměňovat s Venuší, což je také velmi jasné.

Pohled na dalekohled Jupitera

Na první pohled Jupiter svítí na noční obloze jasněji než Sirius, nejjasnější hvězda, a je vždy blízko nějaké zodiacal souhvězdí, které se může lišit v závislosti na roce, v prostředí 30 stupňů.

Obrázek 3. Noční pohled na Jupiter a čtyři galilejské satelity s malým dalekohledem. Zdroj: @Aismism_IF.

S dobrým dalekohledem s pevnou montáží nebo malým dalekohledem se Jupiter objeví jako bílý disk s hladkými pruhy.

Čtyři galilejské satelity jsou snadno viditelné malým dalekohledem: Ganymede, Io, Europa a Callisto. Pozice satelitů se mění ze dne na den a někdy jsou vidět pouze tři, protože některé z nich jsou za nebo před planetou.

Existuje několik mobilních aplikací, které vám umožňují identifikovat a hledat planety a hvězdy na obloze. Mezi nimi Sky Maps vyniká tím, že je jedním z prvních. Tímto způsobem se poloha Jupitera nachází v každém okamžiku.

Obrázek 4. Pozice Jupiteru a dalších planet na obloze vidět s Sky Maps 02/20/20 ve 23:14 z Caracasu ve Venezuele.

Překladové hnutí

Oběžná dráha Jupiteru je eliptická a díky ohromné ​​hmotnosti má své zaměření mimo střed Slunce. Cesta trvá 11,86 let rychlostí 13,07 km / s.

Nyní se vždy tvrdí, že planety se točí kolem středu Slunce, což je docela přesné pro téměř každého kromě Jupitera.

Překlad Jupitera. Zdroj: Todd K. Timberlake autor Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Je to proto, že Jupiter je tak masivní, že centrum gyrace, těžiště nebo těžiště systému Slunce-Jupiter se pohybuje směrem k Jupiteru, protože je mimo sluneční těleso.

Podle výpočtů je těžiště systému Sun-Jupiter 1,07krát větší než poloměr Slunce, tj. Mimo Slunce.

Obrázek 5. Těžiště systému Sun-Jupiter je mimo Slunce. Jupiterova orbita je elipsa s jedním ze svých ohnisek ve středu gravitace. (Zdroj: spaceplace.nasa.gov)

Perihelion je nejkratší vzdálenost mezi oběžnou dráhou Jupiteru a ohniskem elipsy, která se nachází ve středu gravitace systému Sun-Jupiter. Jeho hodnota je 816,62 milionů kilometrů.

Naopak, aphelion je největší vzdálenost mezi ohniskem a orbitou, což je v případě Jupiteru 740,52 milionů kilometrů.

Excentricita orbity ukazuje, jak daleko je od kruhového tvaru. Oběžná dráha Jupiteru má excentricitu 0,048775 a vypočítá se vydělením vzdálenosti od středu elipsy k zaostření délkou poloosy hlavní elipsy.

Rotační pohyb

Hvězdná perioda rotace Jupiteru kolem své vlastní osy je 9 hodin 55 minut a 27,3 sekund. Osa rotace má sklon 3,13 ° vzhledem k ose orbitální rotace.

Protože je Jupiter tak objemný, má nejkratší dobu rotace ze všech planet ve sluneční soustavě.

Satelity Jupiteru

Obří planety se vyznačují velkým počtem satelitů nebo měsíců. K dnešnímu dni bylo spočítáno 79 družic Jupiter, ale největší a nejznámější jsou čtyři satelity objevené Galileem Galileim v roce 1610, které jsou v pořadí podle blízkosti:

-IO, je to diameter průměr Země

-Evropa, s ¼ průměru země

-Ganymede, ⅖ průměr Země

-Callisto, těsně pod ⅖ částí zemského průměru

Tyto čtyři satelity dohromady mají 99,99% hmotnosti všech jovianských družic a prstenů.

Mezi Jupiterem a Galilean satelity jsou čtyři malé vnitřní satelity objevené relativně nedávno (1979).

Směrem k vnějšku Galilean satelitů je skupina pravidelných satelitů, celkem 10, plus skupina retrográdních satelitů, z nichž je dosud známo šedesát jedna (61).

Pořadí orbitálního poloměru jsou definovány čtyři skupiny satelitů:

1. Vnitřní satelity (4) s oběžnými dráhami mezi 128 000 až 222 000 km.
2. Galilean satelity (4) jejich oběžné dráhy jsou mezi 422,000 km pro Io k 1,883,000 km pro Callisto. Dohromady mají 99,99% hmotnosti všech jovianských satelitů.
3. Pravidelné satelity (10) mezi 7 284 000 km až 18 928 000 km.
4. Retrográdní satelity (61) ze 17 582 000 km na 28 575 000 km.

Jupiter má také prsteny. Jsou na nižší oběžné dráze než galilské satelity a mezi oběžné dráhy vnitřních satelitů. Předpokládá se, že tyto prsteny vznikly v důsledku nárazu nějakého vnitřního satelitu s meteoroidem.

Galilejské satelity

Obrázek 6. Jupiter a čtyři galilejské satelity: Io, Europa, Ganymede a Callisto. (Zdroj: wikimedia commons).

Čtyři galilejské satelity tvoří velmi zajímavou skupinu, protože odborníci se domnívají, že v budoucnu splní podmínky pro případnou kolonizaci.

Io

Má intenzivní vulkanickou aktivitu, povrch je trvale obnovován roztavenou lávou, která vychází z jeho vnitřku.

Topná energie Io pochází hlavně z intenzivní přílivové síly vyvolané obrovskou gravitací Jupitera.

Evropa

Je to druhý z galilejských satelitů v pořadí podle vzdálenosti, ale šestý z družic Jupiter. Její název pochází z řecké mytologie, ve které je Europa milovníkem Zeuse (Jupiter v římské mytologii).

Je jen o něco menší než Měsíc a má pevnou kůru zmrzlé vody. Má nepříliš hustou atmosféru kyslíku a dalších plynů. Hladce prohnutý povrch je nejhladší z hvězd ve sluneční soustavě, jen s několika krátery.

Pod evropskou ledovou kůrou se věří, že je oceán, jehož pohyb vyvolaný přílivovými silami obřího Jupiteru způsobuje tektonickou aktivitu na ledovém povrchu satelitu. Tímto způsobem se na hladkém povrchu objevují praskliny a drážky.

Mnoho odborníků se domnívá, že Evropa má podmínky pro hostování nějakého druhu života.

Ganymede

Je to největší satelit v sluneční soustavě, má skalní a ledový plášť se železným jádrem. Jeho velikost je o něco větší než velikost planety Merkur s téměř polovinou své hmotnosti.

Existují důkazy, že pod jeho hladinou může existovat oceán slané vody. ESA (Evropská kosmická agentura) zvážila možnost navštívit ji v roce 2030.

Jak je běžné ve sluneční soustavě, Ganymedova orbita je v rezonanci s oběžnými dráhami Evropy a Io: když Ganymede dokončí jednu revoluci, Europa dokončí dvě, zatímco Io provede čtyři úplné revoluce.

Obrázek 7. Orbitální rezonance galilejských satelitů Jupiteru. (Zdroj: wikimedia commons)

Callisto

Je to čtvrtý galilejský satelit s velikostí prakticky rovnou velikosti Merkuru, ale s třetinou jeho hmotnosti. Nemá orbitální rezonanci s ostatními satelity, ale je v synchronní rotaci s Jupiterem a vždy ukazuje stejnou tvář planetě.

Povrch má bohaté starodávné krátery a je složen hlavně ze skály a ledu. Pravděpodobně má vnitrozemský oceán, nejméně 100 kilometrů silný.

Neexistuje důkaz o tektonické aktivitě, takže její krátery byly pravděpodobně způsobeny dopady meteoritu. Jeho atmosféra je tenká, složená z molekulárního kyslíku a oxidu uhličitého, s poměrně intenzivní ionosférou.

Složení

Jupiter má hustou atmosféru sestávající hlavně z 87% vodíku a následně hélia v řádu 13%. Další plyny přítomné v poměrech menších než 0,1% jsou sirovodík, vodní pára a amoniak.

Mraky planety obsahují krystaly amoniaku a jejich načervenalé zbarvení pravděpodobně pochází z molekul, které obsahují síru nebo fosfor. Dolní, neviditelné mraky obsahují hydrosulfid amonný.

Vzhledem k přítomnosti bouřek v hlubších vrstvách je velmi pravděpodobné, že tyto vrstvy obsahují mraky složené z vodní páry.

Vnitřní struktura

Uvnitř Jupiteru je vodík a helium v ​​kapalné formě, kvůli vysokým tlakům způsobeným obrovskou gravitační silou a hustou atmosférou.

V hloubkách větších než 15 000 kilometrů pod hladinou kapaliny jsou atomy vodíku stlačeny a jejich jádra jsou tak blízko sebe, že se elektrony od atomů oddělují a přecházejí do vodivého pásma a vytvářejí kapalný kovový vodík.

Fyzikální modely naznačují, že hlouběji je skalní jádro tvořené těžkými atomy. Nejprve odhadli jádro 7 hmot Země, ale novější modely uvažují jádro s hmotností mezi 14 a 18 hmotami Země.

Je důležité si být jisti, zda takové jádro existuje, protože záleží na odpovědi, že teorie planetesimální formace planet je pravdivá.

V této teorii jsou planety tvořeny z jader pevných částic, což vede k vzniku větších těžkých pevných objektů, které by fungovaly jako jádra gravitační kondenzace, která by během miliónů let tvořila planety.

Jupiterova magnetosféra

Kvůli intenzivnímu magnetickému poli Jupiteru má planeta rozsáhlou magnetosféru do té míry, že kdyby nebyla neviditelná, byla by viděna na pozemské obloze s velikostí podobnou velikosti Měsíce.

Žádná planeta ve sluneční soustavě nepřekonává Jupitera v intenzitě a rozsahu magnetického pole.

Nabité částice ze slunečního větru jsou zachyceny v liniích magnetického pole a rotují kolem nich, ale mají drift nebo pohyb podél linií pole.

Jak magnetické čáry vycházejí z jednoho pólu a spojují se v druhém, nabité částice získávají kinetickou energii a jsou soustředěny v pólech, ionizují a vzrušují plyny Jupiterovy polární atmosféry, což má za následek emisi světelného záření.

Mise do Jupiteru

Od roku 1973 je Jupiter navštěvován různými misemi NASA, americké vesmírné agentury zodpovědné za programy kosmického průzkumu.

Mise jako Pioneer 10 a 11, Galileo a Cassini studovaly satelity Jupiteru. Předběžné údaje naznačují, že některé z nich mají příznivé podmínky pro život i pro založení základny s lidmi.

Severoamerická kosmická agentura NASA a evropská kosmická agentura ESA mají mezi svými plány nové mise v Jupiteru, zejména za účelem podrobnějšího studia satelitu Europa.

Průkopník

Pioneer 10 byl první kosmickou sondou, která přeletěla nad Jupiterem v prosinci 1973. Ve stejném roce, v dubnu, byla zahájena sonda Pioneer 11, která dosáhla Jovianovy oběžné dráhy v prosinci 1974.

Na těchto misích byly pořízeny první detailní fotografie Jupitera a galilejských satelitů. Měřeno bylo také magnetické pole planety a radiační pásy.

Voyager

Zahájeny v roce 1973, mise Voyager 1 a Voyager 2 znovu navštívily krále planet ve sluneční soustavě.

Údaje shromážděné těmito misemi poskytly mimořádné a dosud neznámé informace o planetě a jejích satelitech. Například byl poprvé detekován Jupiterův prstencový systém a bylo známo, že Io satelit má intenzivní vulkanickou aktivitu.

Galileo

Byl spuštěn v roce 1995 na sedmileté zkoumání, ale sonda měla vážné problémy s hlavní anténou. Přesto se jí podařilo poslat cenné informace o Jupiterových satelitech.

Obrázek 9. Sonda Galileo kolem Jupiteru. Zdroj: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), Mise objevila podmořské oceány v Evropě a poskytla více informací o aktivních sopkách Io.

Galileo skončil, když průzkumná sonda dopadla na Jupiter, aby se zabránilo kolizi a následné kontaminaci ledového povrchu Evropy.

Cassini

V prosinci 2000 získala satinem navázaná Cassini / Huygens mise data srovnatelná v zájmu údajů mise Voyager, ale díky technologickým vylepšením měla mnohem lepší kvalitu.

Nové obzory

Na své cestě do Pluta navštívila kosmická sonda New Horizons v roce 2007 planetu Jupiter.

Juno

Nejnovější z misí do Jupiteru je vesmírná sonda Juno, která vstoupila na oběžné dráze s planetou 5. července 2016. Junovou misí je studovat jovianskou atmosféru, její magnetosféru a polární záře.

Očekává se, že tato mise poskytne data nezbytná k určení, které základní modely jsou kompatibilní s existujícími daty Jupiteru, a tudíž se porovná s modely, které tvrdí, že takové jádro neexistuje.

Zábavná fakta o Jupiteru

-Je to největší průměr čtyř obřích planet: Jupiter, Saturn, Uran a Neptun.

- V objemu obsazeném Jupiterem se vejde 1300 planet Země.

-Jupiter má obrovskou hmotnost, je dvakrát a půlkrát větší než součet hmot sedmi zbývajících planet ve sluneční soustavě.

- Má se za to, že jeho pevné jádro bylo vytvořeno jen milion let po prvotním disku plynu a prachu, který dal sluneční soustavě před 4,5 miliardami let.

-Jupiter je planeta ve sluneční soustavě, která má nejkratší den: její rotační doba je pouhých 9 hodin a 55 minut.

-Je to nejaktivnější planeta ve sluneční soustavě, kromě slunečního záření odráženého její atmosférou také přispívá svým vlastním zářením, zejména v infračerveném pásmu.

-Jupiter má největší satelit ve sluneční soustavě: Ganymede, s poloměrem 1,5násobkem poloměru Měsíce a 0,4násobkem poloměru Země.

-80% jeho atmosféry se skládá z vodíku, následuje hélium, které přispívá 17%. Zbytek jsou další plyny, jako je vodní pára, metan, amoniak a ethan.

-Jupiterovy mraky jsou tvořeny amonnými krystaly, které tvoří tenkou vrstvu o tloušťce asi 50 km. Celá atmosféra je však řádově 20 000 km a je nejsilnější ze všech planet sluneční soustavy.

-Je to planeta, která má největší a nejdelší známý anticyklonový vír ve sluneční soustavě: Velká červená skvrna. S více než 300 lety existence je jeho velikost větší než dva průměry Země.

-Má extrémně husté jádro ze železa, niklu a tekutého kovového vodíku.

-Má intenzivní magnetické pole schopné produkovat permanentní polární záře.

-Je to sluneční planeta s nejvyšší gravitační akcelerací, která se odhaduje na 2,5násobek gravitace Země na okraji její atmosféry.

-Všechny nedávné výzkumy ukazují na dostatek vody v rovníkové zóně na základě analýzy dat z vesmírné mise Juno. Ve zprávě NASA z 10. února 2020 v časopise Nature Astronomy je uvedeno, že 0,25% rovníkové atmosféry planety je tvořeno molekulami vody.

Reference

1. Astrofyzika a fyzika. Obnoveno z: astrofisicayfisica.com
2. Seeds, M. 2011. Sluneční soustava. Sedmé vydání. Cengage Learning.
3. Prostor. Největší planeta naší sluneční soustavy. Obnoveno z: space.com
4. Wikipedia. Satelity Jupiteru. Obnoveno z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Jupiter (planeta). Obnoveno z: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Jupiter (planeta). Obnoveno z: en.wikipedia.org.