JUPITER (PLANET): KARAKTERISTIKE, SASTAV, ORBITA, KRETANJE, STRUKTURA - ARTE - 2025

Jupiter je najveći od planeta Sunčevog sustava i jedan od najsjajnijih na noćnom nebu tijekom cijele godine, zbog čega je dobio ime po kralju rimskih bogova. U rimskoj mitologiji bog Jupiter najveći je od bogova, ekvivalent bogu Zeusu iz grčke mitologije.

Promatrajući njegovu orbitu u odnosu na Sunce, Jupiter je peti planet u Sunčevom sustavu i ima najmanje 79 prirodnih satelita. Njegov promjer je 11 puta veći od Zemljine promjere, a nakon Sunca, najveći je i najteži objekt Sunčevog sustava.

Slika 1. Slika Jupitera snimljena svemirskim teleskopom Hubble u kojoj se mogu uočiti karakteristični zavoji, velika crvena mrlja i jovianova aurora. (izvor: NASA, ESA).

Čovječanstvo je promatralo Jupiter od davnina, ali Galileo Galilei je prvi teleskop opazio planet i otkrio četiri njegova glavna satelita 1610. godine.

Galileo je promatrao karakteristične pojaseve Jupitera i četiri Galilejeva satelita čija su imena Io, Europa, Ganymede i Callisto. Galileovi nalazi su u potpunosti izmijenili koncepcije o mjestu Zemlje i čovječanstva u Svemiru, budući da je to bilo prvi put da su nebeska tijela opažena kako se okreću oko druge zvijezde koja nije naš planet.

Njegova su zapažanja podržala nekoliko revolucionarnih ideja za njegovo vrijeme: prva je bila da Zemlja nije središte svemira, a druga, i ne najmanje bitno, da izvan nje postoje „drugi svjetovi“, kako je Galileo nazvao satelite Jupiter.

Opće karakteristike Jupitera

Slika 2. Zemlja se, u usporedbi s Jupiterom, lagano uklapa u Veliku crvenu mrlju. (Izvor: NASA / JPL-CALTECH)

Veličina i masa

Jupiter je peti planet uzimajući u obzir orbitalni polumjer u odnosu na Sunce. Četvrti planet je Mars, ali između njih postoji granica: asteroidni pojas.

Planeti s orbiti manjom od pojasa asteroida stjenoviti su, dok su oni s većom orbitom plinski ili ledeni divovi. Jupiter je prvi od njih, a ujedno i najveći volumen i masa.

Masa Jupitera, ekvivalentna 300 mase Zemlje, toliko je velika da je dvostruko veća od zbroja mase preostalih planeta u Sunčevom sustavu. Što se tiče njegovog volumena, on je ekvivalent 1.300 Zemlji.

Promjene

Jupiter se tako brzo okreće oko vlastite osi da čini 9 potpunih revolucija u 9 sati 50 minuta. Ovo je 2,4 puta brže od brzine rotacije Zemlje i niti jedan planet u Sunčevom sustavu ne prelazi je.

Njegovo orbitalno razdoblje, odnosno vrijeme potrebno da se napravi potpuna revolucija oko Sunca, je 12 godina.

zapažanje

Iako je pet puta udaljeniji od Sunca od našeg planeta, njegova velika veličina i karakteristični oblaci čine da se sunčeva svjetlost savršeno odražava na njegovoj površini, zbog čega je jedna od najsjajnijih zvijezda na noćnom nebu.

Kad ga promatramo teleskopom, primjećuju se samo njegovi najviši oblaci koji imaju neka nepokretna područja, a drugi u pokretu, tvoreći uzorak zavoja duž svoje ekvatorijalne linije.

Najtamnije trake nazivaju se pojasevi i svjetlija područja. Oni su relativno stabilni, iako postupno mijenjaju oblik i boju, kružeći planetom u suprotnim smjerovima.

Bijeli oblaci rezultat su nadopuna koji se hlade i tvore kristale amonijaka. Zatim se ove struje savijaju bočno da bi se ponovo spustile, u tamnijim pojasevima.

Crvenkasta, žuta i smeđa boja

Raznolikost crvenkaste, žućkaste i smeđe boje koje se vide na Jupiteru rezultat su različitih molekula prisutnih u Jovian oblacima. Između pojaseva i pojasa nastaju gigantske oluje i vrtlozi koji se mogu vidjeti kao točke ili kao mrlje.

Te su oluje gotovo trajne, a među njima se ističe Velika crvena mrlja koju je prvi put u 17. stoljeću primijetio Robert Hooke, ugledni suvremeni fizičar i suparnik Isaaca Newtona.

Velika crvena mrlja stara je najmanje 300 godina, međutim opažanja pokazuju da je njezina kolosalna veličina, veća od Zemlje, posljednjih desetljeća u opadanju.

Što se tiče atmosfere Jovia, ona je prilično gusta. Njegova dubina nije točno poznata, ali procjenjuje se na stotine kilometara.

Sastav

Kemijski sastav njegove atmosfere vrlo je sličan sastavu zvijezde: 80% vodika, 17% helija i malih udjela vodene pare, metana i amonijaka.

Atmosferski tlak raste s dubinom, do te mjere da se plin vodika ukapljuje, tvoreći ocean tekućeg vodika, pri tako visokom tlaku da se ponaša poput metala. Ovo bi bila donja granica jovianske atmosfere.

Jupiterov ocean metalnog tekućeg vodika vrući je od površine Sunca, reda 10 000 ° C, i prilično svijetao.

Vrlo je vjerojatno da Jupiter ima vrlo gustu jezgru sastavljenu od teških metalnih elemenata, ali potrebno je više podataka za potvrdu ove tvrdnje.

Sažetak fizičkih karakteristika Jupitera

-Masa: 1,9 × 10 ²⁷ kg

-Ekvatorijalni polumjer : 71 492 km, što je 11 puta više od polumjera Zemlje.

- Polarni polumjer: 66854 km.

-Oblik: spljošten na polovima s faktorom 0,065.

-Radio putem orbite: 7,78 × 10 ⁸ km, što odgovara 5,2 AU

- Nagib osi rotacije: 3º12 u odnosu na orbitalnu ravninu.

-Temperatura : -130ºC (oblaci)

-Gravitacija: 24,8 m / s ²

- Vlastiti magnetski polje: Da, 428 μT na ekvatoru.

-Atmosfera: gusta atmosfera vodika i helija.

-Gustina: 1336 kg / m ³

-Sateliti: 79 poznato.

-Prstenje: Da, taman i sastavljen od prašine.

Struktura Jupitera

Jupiterov najudaljeniji sloj čine oblaci i debljine su 50 km. Ispod ovog sloja oblaka nalazi se još jedan sloj, uglavnom vodik i helij, debljine 20 000 km.

Prijelaz između plinske faze i tekuće faze je postupan, kako se tlak povećava s dubinom.

Ispod tog tekućeg sloja i kao rezultat ekstremnih pritisaka, elektroni atoma vodika i helija odvajaju se od svojih jezgara i postaju slobodni elektroni koji se kreću u moru tekućeg metalnog vodika.

Na većoj dubini mogla bi postojati čvrsta jezgra 1,5 puta veća od promjera Zemlje, ali 30 puta teža od našeg planeta. A budući da je planeta sastavljena od plina i tekućine, zbog ogromne brzine vrtnje planeta prihvaća spljošteni oblik na svojim polovima.

Kada i kako promatrati Jupiter

Jupiter izgleda svijetlo bijelo i lako je vidljiv u sumrak. Da se ne brka s Venerom, koja je također vrlo svijetla.

Teleskopski pogled na Jupiter

Jupiter na prvi pogled svijetli sjajnije na noćnom nebu od Siriusa, najsjajnije zvijezde, i uvijek je blizu nekog zodijakalnog zviježđa, koje može varirati ovisno o godini, u okruženju od 30 stupnjeva.

Slika 3. Noćni pogled Jupitera i četiri Galilejeva satelita, s malim teleskopom. Izvor: @Asismet_IF.

S dobrim dvogledom s fiksnim postavljanjem ili malim teleskopom, Jupiter se pojavljuje kao bijeli disk s glatkim zavojima.

Četiri galilejska satelita lako su vidljiva malim teleskopom: Ganymede, Io, Europa i Callisto. Položaji satelita variraju od dana do dana, a ponekad se vide samo tri jer su neki od njih iza ili ispred planete.

Postoji nekoliko mobilnih aplikacija koje vam omogućuju prepoznavanje i pretraživanje planeta i zvijezda na nebu. Među njima se Sky Maps ističe kao jedan od prvih. Na taj se način položaj Jupitera nalazi u svakom trenutku.

Slika 4. Položaj Jupitera i drugih planeta na nebu viđenima s Sky Maps 20.2.2020 u 23:14 iz Caracasa u Venezueli.

Prijevodni pokret

Jupiterova orbita je eliptična i ima žarište izvan središta Sunca zbog svoje ogromne mase. Potrebno je 11,86 godina da biste ga putovali brzinom od 13,07 km / s.

E sad, uvijek se tvrdi da se planeti okreću oko središta Sunca, što je prilično točno za gotovo sve, osim Jupitera.

Prijevod Jupitera. Izvor: Todd K. Timberlake, autor Easy Java Simulacije = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Jer Jupiter je toliko masivan da se centar giratacije, centar mase ili centar mase Sunčevo-Jupiterovog sustava kreće prema Jupiteru, a nalazi se izvan Sunčevog tijela.

Prema proračunima, težište sustava Sunce-Jupiter je 1,07 puta veće od sunčevog polumjera, to jest izvan Sunca.

Slika 5. Težište sustava Sunce-Jupiter nalazi se izvan Sunca. Jupiterova orbita je elipsa s jednim žarištem u središtu gravitacije. (Izvor: spaceplace.nasa.gov)

Perihelion je najkraća udaljenost između orbite Jupitera i fokusa elipse, koja se nalazi u središtu gravitacije Sunčevog i Jupiterovog sustava. Vrijednost mu je 816,62 milijuna kilometara.

Naprotiv, afelij je najveća udaljenost između fokusa i orbite koja u slučaju Jupitera iznosi 740,52 milijuna kilometara.

Ekscentričnost orbite ukazuje koliko je udaljena od kružnog oblika. Orbita Jupitera ima ekscentričnost 0,048775 i izračunava se dijeljenjem udaljenosti od središta elipse do fokusa na duljinu polu-glavne osi elipse.

Rotacijsko gibanje

Bočno razdoblje rotacije Jupitera oko njegove vlastite osi iznosi 9 sati 55 minuta i 27,3 sekunde. Osovina rotacije ima nagib od 3,13 ° u odnosu na os orbitalne rotacije.

Budući da je tako glomazan, Jupiter ima najkraći period rotacije svih planeta u Sunčevom sustavu.

Sateliti Jupitera

Za divovske planete karakteristično je da imaju veliki broj satelita ili mjeseca. Do danas je prebrojeno 79 Jupiterovih satelita, ali najveći i najpoznatiji su četiri satelita koja je otkrio Galileo Galilei 1610. godine, a koji su po svojoj blizini sljedeći:

-IO, to je ⅓ promjer Zemlje

-Europa, sa ¼ zemljinog promjera

-Ganmede, ⅖ promjer Zemlje

-Callisto, samo ispod ⅖ dijelova zemljinog promjera

Ta četiri satelita zajedno imaju 99,99% mase svih satelita i prstenova Jovia.

Između Jupitera i galilejskih satelita nalaze se četiri mala unutarnja satelita otkrivena relativno nedavno (1979).

Prema vanjštini galilejskih satelita nalazi se skupina redovitih satelita, njih ukupno 10, plus skupina retrogradnih satelita, od kojih je dosad poznato šezdeset i jedan (61).

U redoslijedu orbitala definirane su četiri skupine satelita:

1. Unutarnji sateliti (4) s orbitama između 128 000 do 222 000 km.
2. Galilejski sateliti (4) njihove orbite su između 422 000 km za Io i 1,883,000 km za Callisto. Zajedno imaju 99,99% mase svih satelita Jovian.
3. Redoviti sateliti (10) između 7.284.000 km do 18.928.000 km.
4. Retrogradni sateliti (61) sa 17.582.000 km na 28.575.000 km.

Jupiter također ima prstenove. Nalaze se u nižoj orbiti od galilejskih satelita i između orbita unutarnjih satelita. Smatra se da su ovi prstenovi nastali kao rezultat udara nekog unutarnjeg satelita s meteoroidom.

Galilejski sateliti

Slika 6. Jupiter i četiri galilejska satelita: Io, Europa, Ganymede i Callisto. (Izvor: wikimedia commons).

Četiri galilejska satelita čine vrlo zanimljivu skupinu, jer stručnjaci vjeruju da ispunjavaju uvjete za eventualnu kolonizaciju u budućnosti.

Io

Ima intenzivno vulkansko djelovanje, površina se trajno obnavlja rastopljenim lavom koja dolazi iz njegove unutrašnjosti.

Io-eva energija za grijanje uglavnom dolazi od intenzivne plimne sile proizvedene Jupiterovom ogromnom gravitacijom.

Europa

Drugi je galilejski satelit po redoslijedu udaljenosti, ali šesti od Jupiterovih satelita. Ime joj dolazi od grčke mitologije, u kojoj je Europa ljubavnik Zeusa (Jupiter u rimskoj mitologiji).

Tek je nešto manji od Mjeseca i ima čvrstu koricu smrznute vode. Ima ne baš gustu atmosferu kisika i drugih plinova. Njegova glatko prošarana površina glatka je od zvijezda u Sunčevom sustavu, sa samo nekoliko kratera.

Ispod Europa ledene kore vjeruje se da je ocean čiji pokret, vođen plimnim silama diva Jupitera, izaziva tektonsku aktivnost na ledenoj površini satelita. Na taj se način na njenoj glatkoj površini pojavljuju pukotine i žljebovi.

Mnogi stručnjaci vjeruju da Europa ima uvjete da ugosti neku vrstu života.

Ganimed

To je najveći satelit u Sunčevom sustavu, ima kamenit i ledeni plašt s željeznom jezgrom. Njegova je veličina nešto veća od planete Merkura, s gotovo polovicom mase.

Postoje dokazi da ispod njegove površine može postojati ocean slane vode. ESA (Europska svemirska agencija) razmotrila je mogućnost da ga posjeti za 2030. godinu.

Kao što je uobičajeno u Sunčevom sustavu, Ganymedeova orbita je u rezonanci s orbitama Europe i Io: kad Ganymede izvrši jednu revoluciju, Europa dovrši dvije, dok Io vrši četiri potpune revolucije.

Slika 7. Orbitalna rezonanca galilejskih satelita Jupitera. (Izvor: wikimedia commons)

Kalisto

To je četvrti galilejski satelit veličine praktično jednake Merkuru, ali s trećinom težine. On nema orbitalnu rezonancu s ostalim satelitima, ali je u sinkronoj rotaciji s Jupiterom, uvijek pokazuje isto lice prema planetu.

Površina obiluje drevnim kraterima, a sastoji se uglavnom od stijena i leda. Vjerojatno ima unutarnji ocean, debljine najmanje 100 kilometara.

Nema dokaza o tektonskoj aktivnosti, pa su njegovi krateri vjerojatno uzrokovani udarima meteorita. Atmosfera mu je tanka, sastavljena od molekularnog kisika i ugljičnog dioksida, s prilično intenzivnom ionosferom.

Sastav

Jupiter ima gustu atmosferu koja se sastoji uglavnom od vodika u 87%, a slijedi helij u redoslijedu od 13%. Ostali plinovi prisutni u omjerima manjim od 0,1% su vodikov sulfid, vodena para i amonijak.

Oblaci planeta sadrže kristale amonijaka, a njihova crvenkasta boja vjerojatno dolazi od molekula koje sadrže sumpor ili fosfor. Donji, nevidljivi oblaci sadrže amonijev hidrosulfid.

Zbog prisutnosti grmljavinske oluje u dubljim slojevima, vrlo je vjerojatno da ti slojevi sadrže oblake sastavljene od vodene pare.

Unutarnja struktura

Unutar Jupitera vodik i helij su u tekućem obliku zbog visokih pritisaka uzrokovanih ogromnom silom gravitacije i gustom atmosferom.

Na dubini većoj od 15 000 kilometara ispod površine tekućine, atomi vodika su toliko komprimirani, a njihove jezgre su toliko blizu jedna drugoj da se elektroni odvajaju od atoma i prelaze u kondukcijski pojas, tvoreći tekući metalni vodik.

Fizički modeli sugeriraju da dublje postoji kamenita jezgra sastavljena od teških atoma. Isprva su procijenili jezgro od 7 zemaljskih masa, ali noviji modeli smatraju da je jezgro mase između 14 do 18 mase Zemlje.

Važno je biti siguran postoji li takva jezgra, jer o odgovoru ovisi da je istina teorije formiranja planeta istinita.

U ovoj teoriji planeti se formiraju iz jezgara čvrstih čestica koje stvaraju teže čvrste objekte veće veličine, koji bi djelovali kao jezgre gravitacijske kondenzacije, koje bi tijekom milijuna godina tvorile planete.

Jupiterova magnetosfera

Zbog intenzivnog magnetskog polja Jupitera, planeta ima veliku magnetosferu, do te mjere da bi je, da nije nevidljiva, vidjela na zemaljskom nebu veličine slične onoj na Mjesecu.

Nijedan planet u Sunčevom sustavu ne može nadmašiti Jupiter u intenzitetu i opsegu magnetskog polja.

Nabijene čestice iz sunčevog vjetra zarobljene su u linijama magnetskog polja i okreću se oko njih, ali imaju pomicanje ili kretanje duž linija polja.

Kako se magnetske linije izviru iz jednog pola i pridružuju se drugom, nabijene čestice dobivaju kinetičku energiju i koncentrirane su na polovima, ionizirajući i uzbudujući plinove Jupiterove polarne atmosfere, s posljedičnim emitiranjem svjetlosnog zračenja.

Misije na Jupiter

Od 1973. Jupiter posjećuju razne misije NASA-e, američke svemirske agencije odgovorne za programe svemirskog istraživanja.

Misije poput Pioneer-a 10 i 11, Galileo i Cassini proučavali su satelite Jupiter. Preliminarni podaci sugeriraju da neki od njih imaju povoljne uvjete za život, a također i za uspostavljanje baza s ljudima.

Sjevernoamerička svemirska agencija NASA i europska svemirska agencija ESA među svojim su planovima nove misije na Jupiter, uglavnom u cilju detaljnijeg proučavanja satelita Europa.

Pionir

Pioneer 10 bila je prva svemirska sonda koja je nad Jupiterom preletela u prosincu 1973. Iste godine, u travnju, lansirana je sonda Pioneer 11, koja je u orbitu Jovia stigla u prosincu 1974. godine.

Na tim misijama snimljene su prve krupne fotografije Jupitera i galilejskih satelita. Mjereno je i magnetsko polje planeta i zračni pojasevi.

putnik

Također pokrenuta 1973., misije Voyager 1 i Voyager 2 ponovno su posjetile kralja planeta u Sunčevom sustavu.

Podaci prikupljeni tim misijama pružali su izvanredne i dosad nepoznate podatke o planeti i njezinim satelitima. Na primjer, prvo je otkriven Jupiterov prstenasti sustav, a za Io satelit se znalo da ima i veliku vulkansku aktivnost.

Galileo

Pokrenuta je 1995. godine radi sedmogodišnjeg istraživanja, ali sonda je imala ozbiljne probleme s glavnom antenom. Unatoč tome, uspio je poslati dragocjene podatke o Jupiterovim satelitima.

Slika 9. Galileova sonda oko Jupitera. Izvor: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), Misija je otkrila podzemne oceane u Europi i pružila više informacija o aktivnim vulkanima Io.

Galileo je završio kada je sonda za istraživanje pala na Jupiter, kako bi se izbjegao sudar i posljedično onečišćenje ledene površine Europe.

Cassini

U prosincu 2000. godine, misija Cassini / Huygens vezana za Saturn dobila je podatke usporedive s onima iz misija Voyager, ali zbog tehnoloških poboljšanja bili su puno bolje kvalitete.

Novi horizonti

Na putu za Pluton, svemirska sonda New Horizons posjetila je planetu Jupiter 2007. godine.

Junona

Najnovija misija na Jupiter je svemirska sonda Juno, koja je ušla u orbitu s planetom 5. srpnja 2016. Junova misija je proučavati Jovijinu atmosferu, kao i njegovu magnetosferu i auroru.

Očekuje se da će ova misija pružiti podatke potrebne za utvrđivanje koji su jezgrani modeli kompatibilni s postojećim Jupiterovim podacima i na taj način usporediti s modelima koji tvrde da takva jezgra ne postoji.

Zabavne činjenice o Jupiteru

-To je najveći u promjeru od četiri velikana planeta: Jupiter, Saturn, Uran i Neptun.

-U količini koju zauzima Jupiter, odgovara 1300 planeta Zemlje.

-Jupiter ima ogromnu masu, dva i pol puta je veća od zbroja masa sedam preostalih planeta u Sunčevom sustavu.

- Vjeruje se da je njegova čvrsta jezgra nastala samo milijun godina nakon iskonskog diska plina i prašine koji je stvorio Sunčev sustav, prije 4,5 milijardi godina.

-Jupiter je planet u Sunčevom sustavu koji ima najkraći dan: njegovo razdoblje rotacije je samo 9 sati i 55 minuta.

-To je najradioaktivniji planet u Sunčevom sustavu, osim sunčeve svjetlosti koja se odražava njegovom atmosferom, doprinosi i vlastito zračenje, uglavnom u infracrvenom području.

-Jupiter ima najveći satelit u Sunčevom sustavu: Ganymede, s polumjerom 1,5 puta većim od Mjeseca i 0,4 puta većim od polumjera Zemlje.

-80% njegove atmosfere sastoji se od vodika, a slijedi helij, koji doprinosi 17%. Ostalo su drugi plinovi poput vodene pare, metana, amonijaka i etana.

-Jupiterovi oblaci su sastavljeni od kristala amonijaka koji tvore tanki sloj debljine oko 50 km. Ali sveukupnost njegove atmosfere je od oko 20 000 km, što je deblja od svih planeta u Sunčevom sustavu.

-To je planet koji ima najveći i najduži poznati anticiklonski vrtlog u Sunčevom sustavu: Velika crvena točka. S više od 300 godina postojanja, njegova je veličina veća od dva promjera Zemlje.

-Ima izuzetno gustu jezgru vodika, nikla i tekućeg metala.

-Ima intenzivno magnetsko polje sposobno stvarati trajne aure.

-To je solarni planet s najvećim gravitacijskim ubrzanjem, a koji se procjenjuje na 2,5 puta većoj od gravitacije Zemlje na rubu njegove atmosfere.

- Vrlo nedavna istraživanja pokazuju obilje vode u ekvatorijalnoj zoni na temelju analize podataka iz svemirske misije Juno. U izvješću NASA-e od 10. veljače 2020. u časopisu Nature Astronomy, navedeno je da 0,25% ekvatorijalne atmosfere planeta čine molekule vode.

Reference

1. Astrofizika i fizika. Oporavak od: astrofisicayfisica.com
2. Sjemenke, M. 2011. Sunčev sustav. Sedmo izdanje. Cengage Learning.
3. Prostor. Najveća planeta našeg Sunčevog sustava. Oporavilo sa: space.com
4. Wikipedia. Sateliti Jupitera. Oporavak od: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Jupiter (planeta). Oporavak od: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Jupiter (planeta). Oporavilo sa: en.wikipedia.org.