JUPITER (BOLYGÓ): JELLEMZŐK, ÖSSZETÉTEL, PÁLYA, MOZGÁS, SZERKEZET - ARTE - 2025

A Jupiter a Naprendszer bolygóinak legnagyobb és az éjszakai égbolt egyik legfényesebb egész évben, ezért nevezték el római istenek királyának. A római mitológiában a Jupiter isten a legnagyobb az istenek közül, egyenértékű a görög mitológiában Zeusz istennel.

Figyelembe véve a pályáját a Nap felé, a Jupiter az ötödik bolygó a Naprendszerben, és legalább 79 természetes műholdasával rendelkezik. Átmérője a Föld átmérőjének 11-szerese, és a Nap után ez a legnagyobb és legnehezebb tárgy a Naprendszerben.

1. ábra: A Jupiter képe a Hubble űrteleszkóppal, amelyben a jellegzetes sávok, a nagy vörös folt és a joviás aurora látható. (forrás: NASA, ESA).

Az emberiség az ősi idők óta figyelte a Jupitort, ám Galileo Galilei volt az első, aki távcsővel megfigyelte a bolygót, és 1610-ben felfedezte négy fő műholdat.

Galileo megfigyelte a Jupiter és a négy Galileai műhold jellemző sávjait, amelyek neve Io, Europa, Ganymede és Callisto. Galileo megállapításai teljesen megváltoztatták a Föld és az emberiség helyét az univerzumban, mivel ez volt az első alkalom, amikor az égitesteket egy másik csillag körül forgatták meg, amely nem a mi bolygónk volt.

Megfigyelései számos korábbi forradalmi ötletet támogattak: az egyik az volt, hogy a Föld nem volt a világegyetem központja, a második, és nem utolsósorban az, hogy azon kívül „más világok” is vannak, ahogy a Galileo Jupiter műholdainak hívta.

A Jupiter általános jellemzői

2. ábra. A Föld Jupiterhez viszonyítva lazán illeszkedik a nagy vörös foltba. (Forrás: NASA / JPL-CALTECH)

Méret és tömeg

A Jupiter az ötödik bolygó, figyelembe véve a Nap körüli pálya sugarat. A negyedik bolygó a Mars, de közöttük van egy határ: az aszteroida öv.

Az aszteroida övnél kisebb körüli pályával bolygók sziklásak, míg a nagyobb pályájuk pedig gáz- vagy jeges óriások. A Jupiter az első és a legnagyobb térfogatú és tömegű.

A Jupiter tömege, amely egyenértékű a 300 Föld tömegével, olyan nagy, hogy kétszer olyan nagy, mint a Naprendszerben fennmaradó bolygók tömegének összege. Térfogata szempontjából ez 1300 földnek felel meg.

mozgások

A Jupiter olyan gyorsan forog a saját tengelye körül, hogy egy teljes fordulatot hajt végre 9 óra 50 perc alatt. Ez 2,4-szer gyorsabb, mint a Föld forgási sebessége, és a Naprendszerben egyetlen bolygó sem haladja meg.

Orbitális periódusa, azaz a teljes forradalom elhúzása a Nap körül 12 év.

Megfigyelés

Annak ellenére, hogy ötször messze van a Naptól, mint bolygónk, nagyméretű és jellegzetes felhőinek köszönhetően a napfény tökéletesen tükrözi a felületét, ezért az éjszakai égbolt egyik legfényesebb csillaga.

Távcsővel történő megfigyeléskor csak a legmagasabb felhőit veszi észre, amelyeknek egy részén álló helyek vannak, és mások mozgásban vannak, sávok formáját képezik az egyenlítői vonal mentén.

A sötétebb sávokat öveknek és a világosabb területeket nevezzük. Viszonylag stabil, bár fokozatosan megváltoztatják az alakját és színét, ellentétes irányba kergetve a bolygót.

A fehér felhők az átáramlások eredményeként lehűlnek, ammónium kristályokat képeznek. Ezután ezek az áramok oldalra hajlanak, hogy ismét leereszkedjenek, a sötétebb övekben.

Vöröses, sárga és barna színű

A Jupiterön látható vöröses, sárgás és barna szín sokfélesége a joviusi felhőkben lévő különböző molekulák eredménye. A sávok és az övek között óriási viharok és örvények képződnek, amelyek pontoknak vagy foltoknak tekinthetők.

Ezek a viharok gyakorlatilag állandóak, és közülük kiemelkedik a Nagy Vörös Spot, amelyet először a 17. században Robert Hooke, a mai modern fizikus, Isaac Newton riválisa észlelte.

A nagy vörös folt legalább 300 éves, azonban a megfigyelések szerint a Földnél nagyobb kolosszális mérete az utóbbi évtizedekben csökken.

Ami a jovi légkört illeti, elég vastag. Mélysége nem pontosan ismert, de becslések szerint száz kilométerre telik.

Fogalmazás

Légköre kémiai összetétele nagyon hasonlít egy csillag összetételére: 80% hidrogén, 17% hélium és kis mennyiségű vízgőz, metán és ammónia.

A légköri nyomás a mélységgel növekszik, oly mértékig, hogy a hidrogéngáz cseppfolyósodik, és folyékony hidrogén óceánt képez, olyan nagy nyomáson, hogy fémként viselkedik. Ez lenne a jovi légkör alsó határa.

A Jupiter fémes folyékony hidrogén-óceánja melegebb, mint a Nap felülete, 10 000 ° C-os, és elég fényes.

Nagyon valószínű, hogy a Jupiter nagyon sűrű, nehézfémekből álló atommaggal rendelkezik, de további adatokra van szükség az állítás megerősítéséhez.

A Jupiter fizikai tulajdonságainak összefoglalása

-Mass: 1,9 × 10 ²⁷ kg

-Ekvatori sugara : 71 492 km, ami a Föld sugarainak tizedszeresének felel meg.

- Poláris sugár: 66854 km.

-Alak: a pólusoknál 0,065- szeresen sima.

-Rádió pályán: 7,78 × 10 ⁸ km, ami 5,2 AU-nak felel meg

- A forgástengely dőlése: 3º12 a pálya síkjához képest.

-Hőmérséklet : -130ºC (felhők)

-Súly: 24,8 m / s ²

- Saját mágneses mező: Igen, 428 μT az Egyenlítőn.

-A légkör : sűrű hidrogén és hélium atmoszféra.

-Sűrűség: 1336 kg / m ³

-Satellit: 79 ismert.

-Gyűrűk: Igen, tompa és porból áll.

A Jupiter felépítése

A Jupiter legkülső rétege felhőkből áll és 50 km vastag. E felhőréteg alatt van egy másik réteg, főleg hidrogén és hélium, vastagsága 20 000 km.

A gázfázis és a folyékony fázis közötti átmenet fokozatos, mivel a nyomás a mélységgel növekszik.

Ezen folyékony réteg alatt és extrém nyomás hatására a hidrogénatom és a hélium atomjai elválasztódnak a magoktól és szabad elektronokká válnak, amelyek a folyékony fémes hidrogén tengerében mozognak.

Nagyobb mélységben lehet egy szilárd mag, amely a Föld átmérőjének 1,5-szerese, de 30-szor nehezebb, mint a bolygónk. Mivel ez egy bolygó, amely gázból és folyadékból áll, óriási fordulatszámának köszönhetően, a bolygó pólusainál laposabb formát ölt.

Mikor és hogyan kell megfigyelni a Jupitort

A Jupiter fényes fehér, szürkületben jól látható. Nem szabad összetéveszteni a Vénussal, amely szintén nagyon ragyogó.

Teleszkóp nézet Jupiter

Első pillantásra a Jupiter világosabbá vált az éjszakai égbolton, mint Sirius, a legfényesebb csillag, és mindig közel van néhány állatövi csillagképhez, amely az évtől függően 30 fokos környezetben változhat.

3. ábra: Jupiter és a négy Galileai műhold éjszakai képe egy kis távcsővel. Forrás: @Asismet_IF.

Jó rögzített távcsövekkel vagy egy kis távcsővel a Jupiter fehér korongként, sima sávokkal jelenik meg.

A négy Galileai műhold könnyen látható egy kis távcsővel: Ganymede, Io, Europa és Callisto. A műholdak helyzete napról napra változik, és néha csak három látható, mivel néhányuk a bolygó mögött vagy előtt áll.

Számos mobil alkalmazás lehetővé teszi a bolygók és csillagok azonosítását és keresését az égen. Közülük a Sky Maps kiemelkedik azzal, hogy az egyik első. Ily módon a Jupiter pozíciója bármikor megtalálható.

4. ábra: A Jupiter és más bolygók elhelyezkedése az égen, a Sky Maps 02/20/20-én, 11:14 órakor, a venezuelai Caracasból.

Fordítási mozgalom

A Jupiter pályája ellipszis alakú, hatalmas tömege miatt a Nap középpontján kívül helyezkedik el. 11,06 évig tart, hogy 13,07 km / s sebességgel haladjon el.

Mindig azt állítják, hogy a bolygók a Nap középpontja körül forognak, ami szinte mindenkinek pontos, Jupiter kivételével.

Jupiter fordítása. Forrás: Todd K. Timberlake az Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA szerzője (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Ennek oka az, hogy a Jupiter annyira hatalmas, hogy a Nap-Jupiter rendszer gurulási, tömegközéppontja vagy tömegközéppontja Jupiter felé mozog, a naptestön kívül.

A számítások szerint a Sun-Jupiter rendszer tömegközéppontja a nap sugarainak 1,07-szerese, azaz a Napon kívüli.

5. ábra. A Sun-Jupiter rendszer súlypontja a Napon kívül helyezkedik el. A Jupiter pályája egy ellipszis, amelynek egyik fókusza a súlypontjában helyezkedik el. (Forrás: spaceplace.nasa.gov)

A perihelion a legrövidebb távolság a Jupiter pályája és az ellipszis középpontja között, amely a Sun-Jupiter rendszer súlypontjában helyezkedik el. Értéke 816,62 millió kilométer.

Éppen ellenkezőleg, az aphelion a legnagyobb távolság a fókusz és a pálya között, amely Jupiter esetében 740,52 millió kilométer.

A pálya excentricitása jelzi, hogy messze van a kör alakjától. A Jupiter pályájának excentritása 0,048775, és úgy számítják, hogy az ellipszis középpontjától a fókuszig tartó távolságot elosztják az ellipszis félig fő tengelyének hosszával.

Forgó mozgás

A Jupiter oldalirányú forgási periódusa a saját tengelye körül 9 óra 55 perc és 27,3 másodperc. A forgástengely dőlése 3,13º a pálya forgástengelyéhez képest.

Mivel annyira terjedelmes, Jupiternek a legrövidebb forgási periódusa van a Naprendszer összes bolygóján.

Jupiter műholdak

Az óriási bolygókra jellemző, hogy nagy számú műhold vagy hold van. A mai napig 79 Jupiter műholdat számoltak, de a legnagyobb és legismertebb a Galileo Galilei által 1610-ben felfedezett négy műhold, amelyek közelségük szerint:

-IO, ez a Föld átmérője

-Európa, a föld átmérőjének ¼ -jével

-Ganymede, ⅖ a Föld átmérője

-Callisto, a föld átmérőjének csaknem ⅖ része alatt

Ez a négy műhold együttesen az összes jovi műholdak és gyűrűk tömegének 99,99% -át teszi ki.

A Jupiter és a Galileai műholdak között négy kicsi belső műhold található, amelyeket viszonylag nemrégiben fedeztek fel (1979).

A Galileai műholdak külseje felé a szokásos műholdak csoportja van, összesen tíz, plusz a retrográd műholdak csoportja, amelyek közül hatvanegy ismert eddig (61).

Az orbitális sugár szerint négy műholdas csoportot definiálnak:

1. Belső műholdak (4) 128 000–222 000 km körüli pályán.
2. A galilei műholdak (4) keringési ideje Io esetében 422 000 km és Callisto között 1 883 000 km. Ezek együttesen az összes jovi műholdas tömegének 99,99% -át teszik ki.
3. Rendszeres műholdak (10) 7 284 000 km és 18 928 000 km között.
4. Retrográd műholdak (61) 17 582 000 km-től 28 575 000 km-ig.

A Jupiternek gyűrűi vannak. Alsó pályán vannak, mint a Galileai műholdak, és a belső műholdak pályája között. Úgy gondolják, hogy ezek a gyűrűk valamilyen belső műholdnak egy meteoroiddal való ütközésének eredményeként merültek fel.

Galileai műholdak

6. ábra: Jupiter és a négy galíciai műhold: Io, Europa, Ganymede és Callisto. (Forrás: wikimedia commons).

A négy galileai műhold nagyon érdekes csoportot alkot, mivel a szakértők úgy vélik, hogy teljesítik a jövőbeli gyarmatosítás feltételeit.

Io

Intenzív vulkáni aktivitással rendelkezik, a felületet állandóan megújítja a belsejéből származó olvadt láva.

Az Io melegítő energiája elsősorban a Jupiter hatalmas gravitáció által keltett intenzív árapályi erőből származik.

Európa

Ez a második a galíliai műholdak távolság szerint, de a hatodik a Jupiter műholdak közül. Neve a görög mitológiából származik, amelyben az Europa a Zeusz szerelmese (Jupiter a római mitológiában).

Csak kissé kisebb, mint a Hold, és szilárd héja van fagyott vízben. Az oxigén és más gázok légköre nem túl sűrű. Sima felületű felülete a Naprendszer csillagjai közül a leggyengébb, csak néhány kráterrel.

Úgy gondolják, hogy az Europa jégkéreg alatt egy óceán van, amelynek mozgása, amelyet az óriás Jupiter árapályereje hajt, tektonikus aktivitást okoz a műholdas jeges felületén. Ilyen módon repedések és hornyok jelennek meg a sima felületén.

Sok szakértő úgy véli, hogy Európának megvannak a feltételei valamilyen élet megrendezésére.

Ganymedes

Ez a Naprendszer legnagyobb műholdja, sziklás és jégköpenyével, vasmaggal rendelkezik. Mérete valamivel nagyobb, mint a Merkúr bolygóé, tömegének majdnem felével.

Bizonyítékok vannak arra, hogy a felszíne alatt sós víz óceánja lehet. Az ESA (Európai Űrügynökség) megfontolta annak 2030-ig történő látogatásának lehetőségét.

Mint a naprendszerben szokás, a Ganymede pályája rezonanciát mutat az Európa és az Io pályáin: amikor Ganymede egy fordulatot hajt végre, az Europa kettőt, míg Io négy teljes fordulatot hajt végre.

7. ábra. A Jupiter galípiás műholdainak orbitális rezonanciája. (Forrás: wikimedia commons)

Callisto

Ez a negyedik galíliai műhold, amelynek mérete gyakorlatilag megegyezik a Merkúréval, de súlyának egyharmadával. A többi műholdakkal nem áll körüli rezonancia, de szinkronban forog a Jupiterrel, mindig ugyanazt az arcot mutatva a bolygó felé.

A felület bőséges ősi kráterekkel rendelkezik, és főleg kőből és jégből áll. Valószínűleg legalább 100 kilométer vastag belföldi óceánnal rendelkezik.

Nincs bizonyíték a tektonikus aktivitásra, ezért krátereit valószínűleg meteorit-ütések okozták. Légköre vékony, molekuláris oxigénből és szén-dioxidból áll, meglehetősen intenzív ionizálással.

Fogalmazás

A Jupiter vastag atmoszférája 87% -ban hidrogént tartalmaz, majd 13% héliumot tartalmaz. Egyéb gázok, amelyek kevesebb, mint 0,1% -ban vannak jelen, a hidrogén-szulfid, a vízgőz és az ammónia.

A bolygó felhői ammóniakristályokat tartalmaznak, és vöröses színük valószínűleg olyan molekulákból származik, amelyek ként vagy foszfort tartalmaznak. Az alsó, nem látható felhők ammónium-hidroszulfidot tartalmaznak.

Mivel a zivatarok a mélyebb rétegekben vannak, nagyon valószínű, hogy ezek a rétegek vízgőzből álló felhőket tartalmaznak.

Belső felépítés

A Jupiter belsejében a hidrogén és a hélium folyékony formában van, mert a hatalmas gravitációs erő és a vastag atmoszféra okozza a magas nyomást.

A folyadékfelület alatti 15 000 kilométernél nagyobb mélységben a hidrogénatomok annyira összenyomódnak és atommagjaik olyan közel állnak egymáshoz, hogy az elektronok leválnak az atomoktól és átjutnak a vezető sávba, folyékony fémes hidrogént képezve.

A fizikai modellek azt sugallják, hogy mélyebben van egy sziklás mag, amelyet nehéz atomok alkotnak. Eleinte egy 7 Föld tömegű magot becsültek meg, de az újabb modellek egy 14–18 Föld tömegű atommaggal foglalkoznak.

Fontos bizonyosodni arról, hogy létezik-e egy ilyen mag, mert az a válasz függ, hogy a bolygók síkban lévô képességének elmélete igaz-e.

Ebben az elméletben a bolygók szilárd részecskék magjából képződnek, amelyek nagyobb nehéz szilárd tárgyakat eredményeznek, amelyek gravitációs kondenzáció magjaiként működnének, amelyek millió évek során bolygót képeznek.

Jupiter magnetoszféra

A Jupiter intenzív mágneses tere miatt a bolygónak kiterjedt magnetoszférája van, olyan mértékben, hogy ha nem lenne láthatatlan, akkor a földi égbolton hasonló méretűnek látszik, mint a Holdé.

A Naprendszer egyetlen bolygója sem haladja meg a Jupitert a mágneses mező intenzitása és terjedelme alapján.

A napszélből származó töltött részecskék csapdába esnek a mágneses mező vonalain és körül forognak, de a sodródás vagy a mezővonalak mentén mozognak.

Ahogy a mágneses vonalak kilépnek az egyik pólusból és csatlakoznak a másikhoz, a töltött részecskék kinetikus energiát nyernek és a pólusokon koncentrálódnak, ionizálva és izgatva a gázokat a Jupiter poláris légkörében, következésképpen a fény sugárzásának kibocsátásával.

Küldetések Jupiterbe

1973 óta Jupiterrel a NASA, az űrkutatási programokért felelős amerikai űrügynökség, a NASA különféle missziói látogatják meg.

A Pioneer 10 és 11, a Galileo és a Cassini missziók megvizsgálták a Jupiter műholdait. Az előzetes adatok azt sugallják, hogy néhányukban kedvező feltételek vannak az élethez és az emberekkel való alapok létrehozásához.

Az észak-amerikai NASA űrügynökség és az ESA európai űrügynökség új missziókat tervez a Jupiterbe, elsősorban az Európa műholda részletesebb tanulmányozása céljából.

Úttörő

A Pioneer 10 volt az első űrpróba, amely 1973 decemberében repült a Jupiter felett. Ugyanebben az évben, áprilisban a Pioneer 11 szondát elküldték, és 1974 decemberében elérte a joviumi pályát.

Ezen missziók során elkészítették a Jupiter és a Galileai műholdak első közeli fényképeit. A bolygó mágneses mezőjét és sugárzási öveit szintén megmértük.

hajóutas

Az 1973-ban is elindított Voyager 1 és Voyager 2 missziók ismét meglátogatták a Naprendszer bolygóinak királyát.

Az ezen missziók által összegyűjtött adatok rendkívüli és eddig ismeretlen információkat szolgáltattak a bolygóról és műholdairól. Például először észlelték a Jupiter gyűrűrendszerét, és az Io műholdról szintén ismert, hogy intenzív vulkáni aktivitással rendelkezik.

Galileo

1995-ben indították el egy hétéves kutatás céljából, de a szondanak súlyos problémái voltak a főantennával. Ennek ellenére értékes információkat tudott küldeni a Jupiter műholdairól.

9. ábra. A Galileo szonda a Jupiter körül. Forrás: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), A misszió felfedezte a felszín alatti óceánokat Európában, és több információt nyújtott az Io aktív vulkánjairól.

A Galileo véget ért, amikor a felderítő szonda a Jupiterre esett, hogy elkerüljük az ütközést és az Európa jeges felületének ebből következő szennyeződését.

Cassini

2000 decemberében a Szaturnuszhoz kötött Cassini / Huygens misszió érdeklődésre számot tartó adatokat nyert a Voyager missziókhoz, de a technológiai fejlesztések miatt sokkal jobb minőségűek voltak.

Új láthatár

Pluton felé vezető úton a New Horizons űrszonda 2007-ben meglátogatta a Jupiter bolygót.

Juno

A Jupiterhez tett küldetések közül a legutóbbi a Juno űrszondája, amely 2016. július 5-én lépett pályára a bolygóval. Juno küldetése a jovi légkör, valamint a magnetoszféra és az aurók tanulmányozása.

Ez a misszió várhatóan biztosítja az ahhoz szükséges adatokat, hogy meghatározzuk, melyik alapmodellek kompatibilisek a meglévő Jupiter-adatokkal, és így összehasonlíthatók azokkal a modellekkel, amelyek azt állítják, hogy ilyen mag nem létezik.

Érdekes tények a Jupiterről

-A négy óriási bolygó legnagyobb átmérőjű: Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz.

-A Jupiter által elfoglalt térben 1300 Föld méretű bolygó fér el.

-Jupiter hatalmas tömege van, kétszer és félszer nagyobb, mint a Naprendszerben maradt hét bolygó tömegeinek összege.

- Úgy gondolják, hogy szilárd magja csak egymillió évvel azután alakult ki, hogy 4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett a Naprendszer kialakulását okozó elsődleges gáz- és porkorong.

-Jupiter az a bolygó a Naprendszerben, amelynek a legrövidebb napja van: forgási ideje mindössze 9 óra és 55 perc.

-A Naprendszerben a leg radioaktívabb bolygó, a légkör által visszatükrözött napfényen kívül saját sugárzást is nyújt, főleg az infravörös tartományban.

-Jupiternek van a legnagyobb műholdas része a Naprendszerben: Ganymede, a sugár 1,5-szerese és a Föld sugárjának 0,4-szerese.

Légköre -80% -a hidrogénből áll, amelyet hélium követ, amely 17% -ot tesz ki. A többi egyéb gáz, például vízgőz, metán, ammónia és etán.

- A Jupiter felhőit ammónium kristályok alkotják, amelyek vékony réteget alkotnak, kb. 50 km vastag. De légköre teljes egészében 20 000 km nagyságrendű, a Naprendszer bolygóinak vastagabb.

-A bolygón van a legnagyobb és leghosszabb ismert anticiklonikus örvény a Naprendszerben: a Nagy Vörös Spot. Több mint 300 éve létezik, mérete nagyobb, mint két Föld átmérő.

- Rendkívül sűrű vas-, nikkel- és folyékony fémes hidrogénmaggal rendelkezik.

-Ez intenzív mágneses mezővel képes állandó aurákat létrehozni.

- Ez a legnagyobb gravitációs gyorsulású Naprendszer, amelyet a Föld légköre szélének gravitációjának 2,5-szeresére becsülnek meg.

- A nagyon közelmúltbeli vizsgálatok a Juno űri misszióból származó adatok elemzése alapján az Egyenlítői Zónában a víz mennyiségét mutatják. A NASA 2020. február 10-i jelentésében, a Nature Astronomy folyóiratban szerepel, hogy a bolygó egyenlítői atmoszférájának 0,25% -át vízmolekulák alkotják.

Irodalom

1. Asztrofizika és fizika. Helyreállítva: astrofisicayfisica.com
2. Seeds, M. 2011. A Naprendszer. Hetedik kiadás. Cengage tanulás.
3. Tér. Naprendszerünk legnagyobb bolygója. Helyreállítva: space.com
4. Wikipedia. Jupiter műholdak. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Jupiter (bolygó). Helyreállítva: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Jupiter (bolygó). Helyreállítva: en.wikipedia.org.