Vlastnosti, složení, oběžná dráha, pohyb, struktura Jupitera (planety)

887
Jonah Lester

Jupiter Je to největší planeta ve sluneční soustavě a jedna z nejjasnějších na noční obloze po celý rok, proto je pojmenována po králi římských bohů. V římské mytologii je bůh Jupiter největším z bohů, což odpovídá bohu Zeusovi z řecké mytologie. 

Při pozorování své oběžné dráhy vzhledem ke Slunci je Jupiter pátou planetou ve sluneční soustavě 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 Hubblovým kosmickým dalekohledem, na kterém lze pozorovat charakteristické pásy, velkou červenou skvrnu a jovianskou polární záři. (zdroj: NASA, ESA).

Lidstvo uvažovalo o Jupiteru od starověku, ale Galileo Galilei byl první, kdo pozoroval planetu dalekohledem a objevil čtyři z jejích hlavních satelitů v roce 1610..

Galileo pozoroval charakteristické pásma Jupitera a čtyř galilejských satelitů pojmenovaných Io, Europa, Ganymede a Callisto. Galileovy objevy zcela změnily představy o místě Země a lidstva ve vesmíru, protože to bylo poprvé, co byla pozorována nebeská tělesa rotující kolem jiné hvězdy, která nebyla naší planetou..

Jeho pozorování podpořila několik revolučních myšlenek své doby: první byla, že Země nebyla středem vesmíru a druhá, neméně důležitá, že mimo ni existovaly „jiné světy“, jak Galileo nazval satelity Jupitera ..

Rejstřík článků

  • 1 Obecná charakteristika Jupitera
    • 1.1 Velikost a hmotnost
    • 1.2 Pohyby
    • 1.3 Pozorování
    • 1.4 načervenalé, žluté a hnědé barvy
    • 1.5 Složení
    • 1.6 Shrnutí fyzikálních charakteristik Jupitera
  • 2 Struktura Jupiteru
  • 3 Kdy a jak pozorovat Jupitera
  • 4 Translační pohyb
  • 5 Rotační pohyb
  • 6 satelitů Jupitera
    • 6.1 Galileovské satelity
  • 7 Složení
  • 8 Vnitřní struktura
  • 9 Jupiterova magnetosféra
    • 9.1 Průkopník 
    • 9.2 Cestovatel
    • 9.3 Galileo
    • 9.4 Cassini
    • 9.5 Nové obzory
    • 9,6 Juno
  • 10 zábavných faktů o Jupiteru
  • 11 Reference

Obecná charakteristika Jupitera

Obrázek 2. Země se ve srovnání s Jupiterem volně vejde do Velké rudé skvrny. (Zdroj: NASA / JPL-CALTECH)

Velikost a hmotnost

Jupiter je pátá planeta, která bere v úvahu poloměr oběžné dráhy vzhledem ke Slunci. Čtvrtou planetou je Mars, ale mezi nimi je hranice: pás asteroidů.

Planety s oběžnou dráhou menší než oběžná dráha pásu asteroidů jsou kamenité, zatímco planety s větší oběžnou dráhou jsou plynní nebo ledoví obři. Jupiter je první z nich a také ten s největším objemem a hmotou.

Hmotnost Jupiteru, což odpovídá 300 hmotám Země, je tak velká, že je dvakrát větší než součet hmotnosti 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 nepřekročí.. 

Jeho oběžná doba, tedy doba potřebná k úplné revoluci kolem Slunce, je 12 let.

Pozorování

Přestože je pětkrát dále od Slunce než naše planeta, jeho velké rozměry a charakteristické mraky způsobují, že sluneční světlo dokonale odráží jeho povrch, a proto je jednou z nejjasnějších hvězd na noční obloze..

Při pozorování dalekohledem jsou vidět pouze jeho nejvyšší mraky, které mají některé stacionární oblasti a jiné v pohybu a vytvářejí vzor pásů podél jeho rovníkové linie..

Nejtemnější pásma se nazývají pásy a nejjasnější zóny. Jsou relativně stabilní, i když postupně mění tvar a barvu a krouží kolem planety opačným směrem..

Bílé mraky jsou výsledkem updraftů, které se ochladí a tvoří krystaly amoniaku. Pak se tyto proudy křiví do strany, aby znovu klesaly, v tmavších pásech.

Načervenalá, žlutá a hnědá barva

Rozmanitost načervenalých, nažloutlých a hnědých barev pozorovaných na Jupiteru je výsledkem různých molekul přítomných v jupitských oblacích. Mezi pásy a pásy se vytvářejí gigantické bouře a víry, které lze vidět jako body nebo jako skvrny.

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

Velká rudá skvrna je stará nejméně 300 let, pozorování však ukazují, že její kolosální velikost, větší než Země, v posledních desetiletích klesá..

Pokud jde o joviánskou atmosféru, je docela hustá. Jeho hloubka není přesně známa, ale odhaduje se na stovky kilometrů.

Složení

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

Atmosférický tlak roste s hloubkou až do té míry, že plynný vodík zkapalňuje a vytváří oceán kapalného vodíku při tak vysokém tlaku, že se chová jako kov. To by byla spodní hranice jupitské atmosféry.

Oceán kovového kapalného vodíku Jupitera je teplejší než sluneční povrch, řádově 10 000 ° C, a docela jasný.

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

Souhrn fyzikálních charakteristik Jupitera

-Hmotnost: 1,9 × 1027 kg

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

-Polární rádio: 66854 km.

-Tvar: zploštěno na pólech faktorem 0,065.

-Střední poloměr oběžné dráhy: 7,78 x 108 km, což odpovídá 5,2 U.A.

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

-Teplota: -130 ° C (mraky)

-Gravitace: 24,8 m / sdva

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

-Atmosféra: Hustá atmosféra vodíku a helia.

-Hustota: 1336 kg / m3

-Satelity: 79 známých.

-Prsteny: Ano, mizerný a zaprášený.

Struktura Jupitera

Nejvzdálenější vrstva Jupiteru je tvořena mraky a je silná 50 km. Pod touto vrstvou mraků je další vrstva, hlavně vodík a hélium, 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..

Ve větší hloubce by mohlo existovat pevné jádro 1,5krát větší než průměr Země, ale 30krát těžší než naše planeta. A protože je to planeta složená z plynu a kapaliny, planeta díky své obrovské rychlosti otáčení přijímá na svých pólech zploštělý tvar..

Kdy a jak pozorovat Jupitera

Jupiter vypadá jasně bílý a za soumraku je snadno pozorovatelný. Nesmí být zaměňována s Venuší, která je také velmi jasná.

Pohled na Jupiter dalekohledem

Na první pohled Jupiter září na noční obloze jasněji než Sirius, nejjasnější hvězda, a je vždy blízko prostředí nějaké zodiakální konstelace, která se může lišit v závislosti na roce, v prostředí 30 stupňů..

Obrázek 3. Noční pohled na Jupiter a čtyři galilejské satelity pomocí malého dalekohledu. Zdroj: @Asismet_IF.

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

Čtyři galilejské satelity jsou snadno viditelné malým dalekohledem: Ganymede, Io, Europa a Callisto. Pozice satelitů se mění každý 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 vyniká Sky mapy za to, že byl jedním z prvních. Tímto způsobem se poloha Jupiteru nachází kdykoli.

Obrázek 4. Poloha Jupitera a dalších planet na obloze viditelná pomocí Sky Maps 20/20/20 ve 23:14 z Caracasu ve Venezuele.

Překladové hnutí

Oběžná dráha Jupitera je eliptická a kvůli své obrovské hmotě je zaměřena mimo střed Slunce. Cesta s ním rychlostí 13,07 km / s trvá 11,86 let.

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

Překlad Jupiter. 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, přičemž je mimo sluneční tělo.

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 dráha je elipsa s jedním z jeho ohnisek v těžišti. (Zdroj: spaceplace.nasa.gov)

The přísluní je nejkratší vzdálenost mezi oběžnou dráhou Jupitera a ohniskem elipsy, která se nachází v těžišti systému Sun-Jupiter. Jeho hodnota je 816,62 milionu kilometrů.

Naopak afélium je největší vzdálenost mezi ohniskem a oběžnou dráhou, která je v případě Jupiteru 740,52 milionů kilometrů.

Výstřednost oběžné dráhy naznačuje, jak daleko je od kruhového tvaru. Oběžná dráha Jupitera má výstřednost 0,048775 a je vypočítána dělením vzdálenosti od středu elipsy k ohnisku délkou poloviční hlavní osy elipsy. 

Rotační pohyb

Hvězdná doba rotace Jupitera kolem jeho vlastní osy je 9 hodin 55 minut a 27,3 sekundy. Osa rotace má sklon 3,13 ° vzhledem k ose orbitální rotace..

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

Družice Jupiter

Obří planety se vyznačují tím, že mají velké množství satelitů nebo měsíců. K dnešnímu dni bylo spočítáno 79 satelitů Jupiter, ale největší a nejznámější jsou čtyři satelity objevené Galileem Galileiem v roce 1610, které jsou v pořadí podle vzdálenosti:

-Io, je ⅓ průměr Země

-Evropa se ¼ zemského průměru

-Ganymede, ⅖ průměr Země

-Callisto, těsně pod ⅖ částmi průměru Země

Tyto čtyři satelity mají dohromady 99,99% hmotnosti všech satelitů a prstenů Jovian..

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

Směrem k vnějšku galilejských satelitů je skupina pravidelné satelity, Celkem 10, plus skupina retrográdní satelity, z nichž je dosud známo šedesát jedna (61).

V pořadí podle orbitálního poloměru jsou definovány čtyři skupiny satelitů:

  1. Vnitřní satelity (4) s oběžnými drahami mezi 128 000 až 222 000 km.
  2. Galileovské satelity (4) jejich oběžné dráhy se pohybují mezi 422 000 km pro Io a 1 883 000 km pro Callisto. Dohromady mají 99,99% hmotnosti všech satelitů Jovian.
  3. Pravidelné satelity (10) mezi 7 284 000 km a 18 928 000 km.
  4. Retrográdní satelity (61) z 17 582 000 km na 28 575 000 km.

Jupiter má také prsteny. Jsou na oběžné dráze nižší než na oběžných drahách Galileových satelitů a mezi oběžnými dráhami vnitřních satelitů. Předpokládá se, že tyto prstence vznikly v důsledku nárazu vnitřního satelitu s meteoroidem..

Galileovské 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 splňují podmínky pro případnou kolonizaci v budoucnosti..

Io

Má intenzivní sopečnou činnost, povrch je trvale obnovován roztavenou lávou, která pochází z jeho nitra.

Tepelná energie Io pochází hlavně z intenzivní slapové síly produkované obrovskou gravitací Jupitera..

Evropa

Je to druhý z galileovských satelitů v pořadí podle vzdálenosti, ale šestý z jupiterských satelitů. Její název pochází z řecké mytologie, ve které je Evropa milenkou Dia (Jupiter v římské mytologii).

Je jen o něco menší než Měsíc a má pevnou kůru zmrzlé vody. Má nepříliš hustou atmosféru kyslíku a jiných plynů. Jeho jemně pruhovaný povrch je nejhladší z hvězd sluneční soustavy, má jen několik kráterů..

Pod evropskou ledovou kůrou se považuje oceán, jehož pohyb poháněný slapovými silami obřího Jupitera způsobuje tektonickou aktivitu na ledovém povrchu satelitu. Tímto způsobem se na jeho hladkém povrchu objevují praskliny a rýhy..

Mnoho odborníků se domnívá, že Evropa má podmínky pro pořádání jakéhokoli života.

Ganymede

Je to největší satelit ve sluneční soustavě, má skalní a ledový plášť se železným jádrem. Jeho velikost je o něco větší než velikost planety Merkur, téměř s poloviční hmotností.

Existují důkazy, že pod jeho povrchem může existovat oceán slané vody. ESA (Evropská kosmická agentura) zvážila možnost jeho návštěvy pro rok 2030.

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

Obrázek 7. Orbitální rezonance galileovských satelitů Jupitera. (Zdroj: wikimedia commons)

Callisto

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

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

Neexistují žádné důkazy o tektonické aktivitě, takže jeho krátery byly pravděpodobně způsobeny nárazy s meteority. Jeho atmosféra je tenká, složená z molekulárního kyslíku a oxidu uhličitého, s poměrně intenzivní ionosférou.. 

Složení

Jupiter má hustou atmosféru skládající se převážně z 87% vodíku a následně helia řádově 13%. Ostatní plyny přítomné v poměru menším než 0,1% jsou sirovodík, vodní pára a amoniak..

Mraky planety obsahují krystaly amoniaku a jejich načervenalé zabarvení pravděpodobně pochází z molekul obsahujících síru nebo fosfor. Spodní, neviditelné mraky obsahují hydrogensulfid amonný.

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

Vnitřní struktura

Uvnitř Jupiteru jsou vodík a hélium v ​​kapalné formě kvůli vysokým tlakům způsobeným jeho obrovskou gravitační silou a hustou atmosférou..

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

Fyzikální modely naznačují, že hlouběji je kamenné jádro tvořené těžkými atomy. Nejprve odhadli jádro o 7 hmotách Země, ale novější modely uvažují o jádru s hmotností mezi 14 až 18 hmotami Země..

Je důležité si být jistý, zda takové jádro existuje, protože odpověď závisí na tom, zda je teorie planetesimální formace planet pravdivá..

V této teorii jsou planety tvořeny z jader pevných částic, což vede k větším těžkým pevným předmětům, které by fungovaly jako jádra gravitační kondenzace, která by v průběhu milionů let vytvořila planety.

Jupiterova magnetosféra

Vzhledem k intenzivnímu magnetickému poli Jupitera má planeta rozsáhlou magnetosféru, a to do takové míry, že pokud by nebyla neviditelná, byla by vidět na pozemské obloze o velikosti podobné velikosti Měsíce.. 

Žádná planeta ve sluneční soustavě nepřekračuje Jupiter v intenzitě a rozsahu magnetického pole.

Nabité částice ze slunečního větru jsou zachyceny v magnetických siločarách a otáčejí se kolem nich, ale mají drift nebo pohyb podél siločar.

Když magnetické čáry vznikají z jednoho pólu a spojují se do druhého, nabité částice získávají kinetickou energii a koncentrují se na pólech, ionizují a vzrušují plyny v Jupiterově polární atmosféře s následnou emisí světelného záření..

Mise k Jupiteru

Od roku 1973 navštívil Jupiter různé mise NASA, americké vesmírné agentury odpovědné za programy průzkumu vesmíru..

Mise jako Pioneer 10 a 11, Galileo a Cassini studovaly satelity Jupitera. Předběžné údaje naznačují, že některé z nich mají příznivé podmínky pro život a také pro vytváření základen s lidmi.

Severoamerická kosmická agentura NASA a evropská kosmická agentura ESA mají ve svých plánech nové mise na Jupiter, zejména s cílem podrobněji studovat satelit Europa..

Průkopník 

Pioneer 10 byla první vesmírnou sondou, která přeletěla nad Jupiterem v prosinci 1973. Téhož roku, v dubnu, byla vyslána sonda Pioneer 11, která dosáhla oběžnou dráhu Jovian v prosinci 1974..

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

Cestovatel

Mise Voyager 1 a Voyager 2, která byla zahájena také v roce 1973, opět navštívila krále planet ve sluneční soustavě..

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

Galileo

To bylo vypuštěno v roce 1995 pro sedmiletý průzkum, ale sonda měla vážné problémy s hlavní anténou. Navzdory tomu dokázala poslat cenné informace o satelitech Jupitera.

Obrázek 9. Sonda Galileo kolem Jupitera. Zdroj: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/),

Mise objevila v Evropě podpovrchové oceány a poskytla více informací o aktivních sopkách Io.

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

Cassini

V prosinci 2000 získala mise Cassini / Huygens na Saturn data srovnatelně zajímavá s daty misí Voyager, ale díky technologickým vylepšením měla mnohem lepší kvalitu..

Nové obzory

Na své cestě k Plutu navštívila vesmírná sonda New Horizons planetu Jupiter v roce 2007.

Juno

Nejnovější misí k Jupiteru je vesmírná sonda Juno, která vstoupila na oběžnou dráhu planety 5. července 2016. Posláním Juno je studovat atmosféru Jupiteru, jeho magnetosféru a polární záře..

Očekává se, že tato mise poskytne data nezbytná k určení, které základní modely jsou kompatibilní se stávajícími údaji Jupiteru, a tedy srovnání s modely, které tvrdí, že takové jádro neexistuje..

Zábavná fakta o Jupiteru

-Je to největší v průměru ze čtyř obřích planet: Jupiter, Saturn, Uran a Neptun..

-Na objem obsazený Jupiterem se vešlo 1300 planet velikosti Země.

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

-Předpokládá se, že jeho pevné jádro vzniklo pouhý milion let poté, co se před 4,5 miliardami let vytvořil prvotní disk plynu a prachu, který vedl ke vzniku sluneční soustavy..  

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

-Je to nejvíce radioaktivní planeta ve sluneční soustavě, kromě slunečního světla odraženého její atmosférou přispívá také svým vlastním zářením, zejména v infračerveném rozsahu..

-Jupiter má největší satelit ve sluneční soustavě: Ganymed, s poloměrem 1,5krát větším než Měsíc a 0,4krát větším než poloměr Země..

-80% jeho atmosféry je tvořeno vodíkem, následovaným heliem, které přispívá 17%. Zbytek tvoří další plyny, jako je vodní pára, metan, amoniak a etan..

-Jupiterovy mraky jsou tvořeny amonnými krystaly, které tvoří tenkou vrstvu tlustou asi 50 km. Ale souhrn jeho atmosféry je řádově 20 000 km, přičemž je nejsilnější ze všech planet ve sluneční soustavě..

-Je to planeta, která má největší a nejdelší známý anticyklonální vír ve sluneční soustavě: Velkou rudou skvrnu. 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 trvalé polární záře.

-Jedná se o sluneční planetu s nejvyšším gravitačním zrychlením, které se odhaduje na 2,5násobek gravitace Země na okraji její atmosféry..

-Velmi nedávný výzkum naznačuje hojnost vody v rovníkové zóně na základě analýzy dat z vesmírné mise Juno. V únoru 10, 2020 uvádí NASA zprávu v časopise Přírodní astronomie je naznačeno, 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. Družice Jupiter. Obnoveno z: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Jupiter (planeta). Obnoveno z: es.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Jupiter (planeta). Obnoveno z: en.wikipedia.org.

Zatím žádné komentáře