|
Jowisz to piąta i największa planeta układu słonecznego
Jowisz ma dwa razy większą
masę niż inne razem wzięte
planety (318 razy większy od Ziemi
orbita: 778,330,000 km (5.20 AU) od Słońca
średnica: 142,984 km (equatorial)
masa: 1.900e27 kg
Jowisz (a.k.a. Jove; Grecki
Zeus)
był królem wszystkich bogów, Panem Olimpu
i patronem państwa rzymskiego
Zeus był synem Kronosa (Saturn).
Jowisz jest czwartym znajjaśniejszych obiektów na niebie (po Słońcu, Księżycu i Venus; czasem jest jaśniejszy od Marsa.) Jest znany od czasów prehistorycznych. Galilusz odkryłw 1610, cztery duże księżyce Jowisza Io, Europa, Ganymede i Callisto (znane jako księżyce Galilejskie) Było to pierwsze odkrycie centrum ruchów, nie mające Ziemi jako ośrodka centralnego. Był to główny punkt odniesienia w teoriiheliocentrycznej Kopernika na temat ruchów planet; Galileusz popierając teorię Kopernika naraził się instytucji Świętej Inkwizycji.
Jowisz po raz pierwszy był wizytowany przez sondę Pioneer 10w 1973 i później przez Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 i Ulysses. Pojazd kosmiczny - Galileuszznajdował się na orbicie Jowisza przez osiem lat.
Planety gazowe
nie posiadają solidnej nawierzchni, ich materiał gazowy jest
tym gęstszy im bardziej w głąb
(promień i średnica tych planet opiera się na poziomach od ciśnieniu
1
atmosfery).
To co widzimy patrząc na te planety, to szczyty chmur
położonych wysoko w ich atmosferach (ponad poziomem o ciśnieniu 1 atmosfery).
Jowisz w prawie 90% zbudowany jest z wodoru a w 10% z helu (liczby atomów, 75/25% by mass) ze śladami metanu, wody, amoniaku i "skał". Jest to bardzo podobny skład do pierwotnego obłoku słonecznego z którego powstał cały układ słoneczny . Saturn posiada podobny skład, choć Uran i Neptun posiadają mniej wodoru i helu.
Nasza wiedza na temat wnętrza Jowisza (i innych planet gazowych) jest bardzo nieprecyzyjna i pewnie przez jakiś czas tak będzie. (Dane z Galilejskiej sondy atmosferycznej pochodzą z obszaru poniżej 150 km od szczytów chmury.)
Jowisz prawdopodobnie posiada jądro zbudowane z materiału skalnego o masie od 10 do 15 razy większej niż masa Ziemi.
Powyżej jądra znajduje się główny składnik planety płynny metaliczny wodór. Ta egzotyczna forma może istnieć tylko przy ciśnieniu przewyższającym 4 milliony bar,dokładnie jak w przypadku Jowisza (i Saturna). Płynny metaliczny wodór składa się ze zjonizowanych protonów i elektronów (tak jak wnętrze Słońca choć o dużo mniejszej temperaturze). Przy takim ciśnieniu i temperaturze wodór wewnątrz Jowisza jest płynny a nie gazowy. Jest to przewodnik elektryczny i źródło pola magnetycznego Jowisza. Warstwa ta prawdopodobnie zawiera trochę helu i śaldy "zlodowaceń".
Najbardziej zewnętrzna warstaw zbudowana jest ze zwykłego molekularnego wodoru i helu który, jest płynny wewnątrz i staje się lotny im bardziej do zewnątrz. Atmosfera którą widzimy to tylko szczyt tej głębokiej warstwy. Woda, dwutlenek węgla, metan i inne proste molekuły występują tam w małych ilościach.
Ostatnie eksperymenty pokazują że wodór nie posiada nagłej fazy przemiany. Dlatego wnętrze jowiskich planety prawdopodobnie ma podobne granice między ich rozmaitymi wewwnętrznymi warswami.
Uznaje się że trzy odmienne warstwy
chmur składają się z ammonia ice, ammonium
hydrosulfide i mieszaniny lodu i wody. Jednak
wstępne
wyniki sondy Galileusz pokazują tylko słabe
wskazania chmur( jeden przyrząd wydaje się że
odkrył najwyższą warstwę podczas gdy inny mógł widzieć drugą).
Punkt wejściowy sody (lewo) był niezwykły-- ziemskie obserwacje teleskopowe i
dalsze obserwacje
z Galileo orbiter sugerują że sonda mogła znaleźć się w
najcieplejszym regionie chmur Jowisza..
Dane z sondy atmosferycznej Galileusza wskazują iż jest tam dużo mniej wody niż oczekiwano. Oczekiwano że, atmosfera Jowisza zawiera dwa razy więcej tlenu (połączonego z obfitym wodorem do tworzenia wody) jak Słońce. Jednak teraz okazuje się że aktualna ilość jest mniejsza niż na Słońcu. Kolejną niespodzianką była wysoka temperatura i gęstość najwyższych warstw atmosfery.
Jowisz i inne planety
gazowe posiada wiatry o dużej prędkości ograniczone w szerokich
pasach szerokości.. Wiatry wieją w przeciwnym kierunku w przylegających
pasów. Niewielkie różnice chemiczne i temperaturowe pomiędzy tymi pasami są
odpowiedzialne za kolorowe pasy które dominują w wyglądzie planet.
Pasma pokolorowane na jasnymi barwami nazywamy strefami; ciemne to pasy.
Pasma są znane od jakiegoś czasu na Jowiszu, jednak wiry w miejscach granic
pomiędzy pasmami zostały znalezione przez Voyager. Dane z sondy
Galileusz mówią że wiatry mogą być nawet szybsze niż myślano (szybsze niż
400 mph) i rozciągają się w dół tak daleko jak sonda mogła je obserwować;
mogą się nawet rozciągać na tysiące kilometrów aż do rdzenia. Atmosfera
Jowisza jest także postrzegana jako turbulencyjna. Dowodzi to że wiatry na
Jowiszu tworzone są przez jego ciepło wewnętrzne a nie jak w przypadku Ziemi
przez emisję słoneczną.
Jaskrawe kolory widziane na chmurach Jowisza są prawdopodobnie rezultatem reakcji chemicznych śladowych elementów atmosfery; być może mieszająca się siarka daje szeroką gamę barw, jednak w dalszym ciągu nie znamy szczegółów tych zjawisk.
Kolory są zależne od wysokości chmur: niebieskie są najniżej, następnie brązowe i białe zaś czerwone najwyżej. Czasem możemy zobaczyć niższe warstwy przez luki w wyższych.
Wielki Czerwony Punkt
(GRS) był oglądany przez ziemskich obserwatorów przez ponad 300 lat (to
odkrycie przypisano Cassini lub Robert Hooke
w 17 wieku). GRS jest owalny i ma od 12,000 do 25,000 km, jest
wielkie jak dwie połączone Ziemie. Inne mniejsze ale podobne punkty również
są od dawna znane. Obserwacje podczerwone i kierunek rotacji wskazują że GRS
to region o wysokim ciśnieniu, którego szczyty chmur są wyższe i
zimniejsze niż w otaczających regionach. Podobne struktury widziano na
Saturnie i
Neptunie. Nie jest wiadomo jak takie
struktury mogą egzystować przez tak długi czas.
Jowisz wydziela więcej energii w przestrzeń niż absorbuje od Słońca. Wnętrze Jowisza jest gorące: jądro osiąga temperaturę ok 20,000 K. Ciepło jest generowane przez mechanizm Kelvin-Helmholtz , powolnej kompresji grawitacyjnej planety. (Jowisz nie produkuje energii przez nuclear fusion tak jak Słońce ; jest dużo za mały i stąd jego jądro jest zbyt małe aby zainicjować reakcje nuklearne.). To ciepło wewnętrzne prawdopodobnie powoduje konwekcję głęboko z płynnymi warstwami Jowisza i jest prawdopodobnie jest odpowiedzialny za kompleksowe ruchy które widzimy na szczytach chmur. Saturn i Neptun są podobne do Jowisza pod tym względem, zaś Uran nie.
Jowisz posiada największą średnicę jaką może mieć planeta gazowa. Jeśli więcej materiału zostałoby dodane, mogłoby to spowodować kompresje grawitalną zaś promień zwiększyłby się nieznacznie. Gwiazdy mogą być większe ze względu na ich (nuklearne) źródło ciepła. ( Jowisz by musiałby być 80 razy większy aby stać się gwiazdą.)
Jowisz posiada duże pole magnetyczne, dużo
mocniejsze niż Ziemskie. Jego magnetospfera
rozciąga się na ponad 650 milionów km (poza orbitę Saturna!). (należy
wspomnieć iż magnetosfera Jowisza jest daleka od "sferyczności" --
rozciąga się na "tylko" parę milionów kilometrów w stronę Słońca.)
Księżyce Jowisza znajdują się pod wpływem jego pola magnetycznego, ten fakt
tłumaczy pewną aktywność na Io. Niestety na przyszłość
podróżników i prawdziwą troskę projektantów pojazdów Voyager
i Galileo, ma wpływ środowisko w pobliżu Jowisza zawiera wysoką ilość
energetycznych odłamów uwięzionych w polu magnetycznym planety. To
"promieniowanie" jest podobne, ale bardziej intensywne od tego które
znaleziono w pobliskim Ziemi pasie Van Allen .
Mogłoby okazać się to straszne dla niezabezpieczonej istoty ludzkiej .
Sonda atmosferyczna z Galileusza
odkryła nowy pas promieniowania pomiędzy pierścieniem Jowisza a najwyższą
warstwą atmosfery. Pas ten jest najprawdopodobniej 10 razy silniejszy od
pasa Van Allen. Niespodziewanie ten nowy pas posiada naładowane energią jony
helu niewiadomego pochodzenia.
Jowisz podobnie do
Saturna posiada pierścienie, jednak dużo cieńsze i mniejsze (prawo). Były
one zupełnie nieoczekiwane, i zostały odkryte tylko dlatego że dwóch naukowców
z programu Voyager 1 stwierdziło iż po pokonaniu 1 miliarda kilometrów należy
choć na krótko rzucić okiem na zdjęcia aby zobaczyć czy planeta posiada
pierścienie. Inni myśleli że szansa odnalezienia czegokolwiek jest bardzo nikła,
jednak to zawsze jakaś szansa. Były one nawet
sfotografowane
w podczerwieni przez teleskopy ziemskie i
Galileo.
Odwrotnie do Saturna, pierścienie Jowisza są ciemne (albedo około .05). Są prawdopodobnie zbudowane z bardzo małych ziaren materiału skalnego. Inaczej niż w przypadku pierścieni Saturna te nie zawierają lodu.
Cząstki nie zostają długo w pierścieniach Jowisza (spowodu działań magnetycznych i atmosferycznych). Sonda Galileusz odnalazła dowody iż pierścienie są zasilane przez pył stworzony podczas uderzeń mikrometeorów w cztery najbliższe księżyce, które są wysokoenergetyczne spowodu działań pola grawitacyjnego Jowisza. Wewnętrzne halo pierścienia jest rozszerzone interakcjami z polem magnetycznym Jowisza.
W Lipcu 1994, Kometa Shoemaker-Levy 9
uderzyła w Jowisz ze spektakularnymi rezultatami (lewo). Efekty były widoczne
nawet przy użyciu amatorskiego teleskopu. Gruzy po uderzeniu były widziane
nawet rok po nim przez HST.
Podczas nocy na niebie Jowisz jest
zwykle najjaśniejszą "gwiazdą" na niebie" (druga jest
Venus, która jest rzadko widoczna na ciemnym niebie). Cztery Galilejskie księżyce
można łatwo zobaczyć za pomocą lornetki; parę pas i Wielki Czerwony Punkt
może być widziany małym teleskopem astronomicznym. Istnieje parę stron
WWW które pokazują obecną pozycję Jowisza (i paru innych
planet) na niebie. Bardziej szczegółowe diagramy można stworzyć za
pomocą programu typu
lanetarium
takiego jak Starry Night.
Jowisz posiada 61 znanych satelitów (dane z Maja 2003): cztery duże księżyce
Galilejskie, 34-mniejsze i nazwane , plus wiele
więcej mniejszych aczkolwiek odkrytych i jeszcze nie nazwanych:
Dystans Promień Masa Satelita (000 km) (km) (kg) Odkrywca Data --------- -------- ------ ------- ---------- ----- Metis 128 20 9.56e16 Synnott 1979 Adrastea 129 10 1.91e16 Jewitt 1979 Amalthea 181 98 7.17e18 Barnard 1892 Thebe 222 50 7.77e17 Synnott 1979 Io 422 1815 8.94e22 Galileo 1610 Europa 671 1569 4.80e22 Galileo 1610 Ganymede 1070 2631 1.48e23 Galileo 1610 Callisto 1883 2400 1.08e23 Galileo 1610 Leda 11094 8 5.68e15 Kowal 1974 Himalia 11480 93 9.56e18 Perrine 1904 Lysithea 11720 18 7.77e16 Nicholson 1938 Elara 11737 38 7.77e17 Perrine 1905 Ananke 21200 15 3.82e16 Nicholson 1951 Carme 22600 20 9.56e16 Nicholson 1938 Pasiphae 23500 25 1.91e17 Melotte 1908 Sinope 23700 18 7.77e16 Nicholson 1914Dane dla małych księżyców są przybliżone. Wiele z nich nie jest tutaj wymienionych.
Dystans Szerokość Masa Pierścień (km) (km) (kg) ---- -------- ----- ------ Halo 100000 22800 ? Main 122800 6400 1e13 Gossamer 129200 214200 ?(dystans od centrum Jowisza do wewnętrznej krawędzi pierścienia)
... Sun
... Mars
... Deimos
... Jupiter
... Metis
... Saturn
... Data
