Jupiter

Unicode označenie: ♃

V poradí Slnka je to piata a zároveň najväčšia a najhmotnejšia planéta slnečnej sústavy. Jeho meno pochádza z rímskej mytológie po rímskom bohovi Jupiterovi. Chemickým zložením sa podobá Slnku a ďalším hviezdam, líši sa však od nich najmä nízkou hmotnosťou, ktorá je nedostatočná na vytvorenie podmienok pre termojadrové reakcie prebiehajúce vo všetkých hviezdach a tým, že percentuálne obsahuje viac ťažkých prvkov. Presná definícia, ktorá by odlišovala veľké hmotné planéty od hnedých trpaslíkov neexistuje, každopádne by však Jupiter musel byť aspoň 80x hmotnejší aby sa mohol stať hviezdou. Planéty s podobnou hmotnosťou, rozmermi a zložením sa nazývajú joviálne planéty. Jupiter je prvou planétou od Slnka, bez pevného povrchu. Jeho búrlivá atmosféra má plynulý prechod do plášťa a následne do horúceho jadra. Rotácia planéty spôsobila vytvorenie gigantických jasne farebných odlíšených štruktúr v jeho atmosfére, ktoré voláme pásy a zóny.

Jupiterova rotácia okolo vlastnej osi je najrýchlešia spomedzi všetkých planét slnečnej sústavy. Jedno otočenie netrvá ani desať hodín. Obieha ho až 65 prirodzených satelitov, ktoré boli doteraz objavené. Najznámejšie z nich sú 4 najväčšie a nazývajú sa tiež Galileove mesiace keďže prvý písomný záznam o nich urobil Galileo Galilei v roku 1610. Mesiac Ganymedes je so svojim priemerom 5 262 km nielen najväčším Jupiterovým mesiacom ale aj najväčším mesiacov v slnečnej sústave vôbec. Zvyšné tri mesiace sa nazývajú Callisto ( je pokrytý mnohými krátermi ), Io ( prejavuje mohutnú sopečnú aktivitu ) a Europa ( je pokrytá ľadovou kôrou o hrúbke 100 km pod ktorou sa pravdepodobne nachádza tekutý oceán vody ).

Galileiho mesiace

Jupiter na oblohe možno vidieť už voľným okom a to je dôvod prečo je známy už od dôb staroveku, pravdepodobne v treťom až štvrtom tisícročí pred naším letopočtom. Ďalekohľadom ho prvýkrát uzrel Galileo Galileiv roku 1610. O.Roemer vykonal v roku 1675 prvé presné merania rýchlosti svetla pomocou určenia času zákrytovJupiterových mesiacov. Prvé údaje o chemickom zložení atmosféry Jupitera začali astronómovia získavať koncom 19.storočia pomocou sprektroskopu. Niekedy je na oblohe jasnejší ako Mars, hoci je od nás ďalej. Zapríčinené je to jeho veľkosťou a hustotou atmosféry, ktorá dobre odráža slnečné svetlo. Pri pozorovaní voľným okom sa Jupiter javí ako žlté veľmi jasné a neblikajúce teleso. Jeho magnitúda pri najbližšom priblížení je -2,8 magnitúd a pri najväčšom oddialení -1,6 magnitúd, jeho najväčšie mesiace sa dajú pozorovať už malým ďalekohľadom. Jupiterova obežná doba okolo Slnka, ktorá je necelých 12 rokov spôsobuje, že Jupiter prechádza každým znamením zvieratnika približne rok. Veľa údajov o planéte je známych z prelietajucich sond okolo neho, najmä sonda Galileo ktorá sa ako jediná stala jeho umelou družicou v rokoch 1995 – 2003.

Jupiter by sa dal charajterizovať ako obrovská plynová guľa ťažšia až 318-krát ako Zem a v jeho objeme by sa vedela naša rodná planéta skryť až 1 319-krát. S hmotnonosťou 1,9x10²⁷ kg je 2,5 násobne hmotnejší ako zvyšok planét slnečnej sústavy. Priemer jeho rovníka je 142 984 km a jeho rýchla rotácia spôsobuje vydúvanie rovníkových oblastí oproti polárnym až o 9 276 km. To, že jeho hlavnou zložkou je molekulárny vodík ( H₂ ), už ukázali prvé spektroskopické pozorovania. Sonda Galileo odhalila, že Jupiter je tvorený vodíkom a héliom v pomere 5:1 ( 86 % vodíka a 14% hélia ). Tieto dva prvky patria k najhojnejšie vyskytujúcim sa prvkom vo vesmíre. Vo veľkom množstve sú tu zastúpené vzácne plyny ako argón, kryptón či xenón. V atmosfére sa nachádzajú aj nepatrné množstvá uhlíka, etánu, sirovodíka, neónu, kyslíka, fosfínu a síry. Tieto údaje pochádzajú z púzdra Galileo JEP ( Jupiter Entry Probe ) s priemerom 1,25 metra, spusteného zo sondy Galileo 13.júla 1995. Púzdro do samotnej atmosféry vstúpil až 7.decembra toho istého roku. Kompletné vyhodnotenie údajov získaných atmosférickym púzdrom trvalo vedcom niekoľko rokov.

Výdaj tepelnej energie planéty je o 60% väčší ako jeho príjem zo Slnka. Energia pravdepodobne pochádza z troch zdrojov – teplo z doby vzniku planéty, energia ktorá sa uvoľňuje pomalým zmršťovaním planéty a enrgia vznikajúca veľmi slabo prebiehajúcimi termonukleárnymi reakciami. Vek Jupitera sa odhaduje na 4,6 – 4,7 miliardy rokov. Jeho základom bol prachoplynný disk okolo formujúceho sa Slnka. Postupným zliepanim ( akrécia ) vznikli zhluky hmoty známe ako planétezimály. Podľa výpočtov sa tieto planétezimály o veľkosti rádovo desiatky kilometrov počas 100 000 rokov spojili do planetárnych embryí. Ich hmotnosť sa bola rádovo 10²⁴ kg. Gravitácia týchto zárodkov bola už natoľko veľká, že začala priťahovaťľahké prvky, najmä vodík, čé bolo príčinou rýchleho rastu objemu a hmotnosti. 4 milióny rokov by mali stačiť na to, aby Jupiter týmto spôsobom dosiahol hmotnosť ako 21 Zemí a jeho vznik bol dokončený ďalšou akréciou materiálu.

Podľa existujúcich hypotéz sa Jupiter nesformoval na svojej momentálnej pozícii, ale o niečo ďalej od Slnka a postupne sa presunul na dnešnú pozíciu. Jeden z dôkazov tohto tvrdenia je fakt, že pri akrécii musela hmota na zárodok Jupitera dopadať v kondenzovanom stave. Ťažké vzácne plyny ako napríkald argón sa v predpokladanom pomere prvkov kondenzujú len pri teplotách, ktoré sú nižšie ako 30 K ( - 243,15^oC ), čo je niekoľkonásobne menej ako predpokladaná teplota vo vzdialenostiach Jupitera počas jeho formovania. Jeho mesiace mohli vniknúť podobným spôsobom ako planéty.

Jupiter je od Slnka vzdialený 778 412 027 km, čo je viac ako päťnásobná vzdialenosť Zeme od Slnka a obieha ho po elipsovitej dráhe s excentricitou približne 0,048. Jupiter sa k Zemi priblíži najviac na vzdialenosť 588 miliónov km, najviac sa vzdiali na 968 miliónov km. Sklon jeho dráhy k ekliptike predstavuje nevyrázných 1,3^o. Nakoľko je tvorený prevažne plynom, svojou rotáciou nepripomína pevné teleso, ale rôzne vrstvy jeho atmosféry sa otáčajú rozdielnými rýchlosťami. Zatiaľ čo rovníkový pás urobí jednu rotáciu za 9 hodín a 50 minút, vrstvy na póloch to stihnú za 9 hodín a 56 minút. Takúto rotáciu nazývame diferenciálna rotácia. Jeho deň je spomedzi všetkých planét slnečnej sústavy najkratší.

Magnetické pole Jupitera je mohutné, je 10x silnejšie ako zemské a obsahuje až 20 000x viac energie, čo spôsobuje jeho rýchla rotácia. Tieto údaje potvrdila sonda Pioneer, ktorá taktiež spozorovala aj na Zemi známu polárnu žiaru. Magnetosféra Jupitera je väčšia ako magnetosféra Slnka. Celkový tvar magnetosféry je podobný Zemi, ale magnetopauza v prípade Zeme vzniká vo vzdialenosti 70 000 – 80 000 km. Jupiter má túto hranicu posunutú takmer 100 násobne ďalej.

Predpokladá sa, že stred planéty tvorí malé jadro skladajúce sa zo železa a silikátov, kde tlak a teplota sú veľmi vysoké. Nad jadrom sa rozprestiera vodíkový oceán, ktorý je rozhodujúcou časťou objemu i hustoty planéty. Vodík rozdelený do dvoch vrstiev je kvapalný. Spodná vrstva vodíka siaha od jadra do vzdialenosti 46 000 km a tvorí ju kovový kvapalný vodík. Pre veľký tlak má jeho vnútorna časť odtrhnuté elektróny z atómových obalov, čo je príčina jeho kovových vlastností. Vonkajšia vrstva siaha do vzdialenosti 70 000 km a jej hlavnou zložkou je kvapalný molekulárny vodík tvoriaci vlastný povrch planéty. Hranica medzi kovovým a molekulárnym oceánom je v hĺbke 17 000 km pod povrchom. Teplota v smere od mrakov ku stredu rastie. Vrcholy mračien majú teplotu približne -160^oC, o 60 km hlbšie je teplota porovnateľná so Zemou a o kúsok hlbšie sa teplota vyrovná bodu varu vody. Prúdy tečúce v kovovom vodíkutvoria okolo Jupitera silné magnetické pole zodpovedné za pozorovanp polárnu žiaru.

Podobne ako Saturn, Urán či Neptún, aj Jupiter má prstence, no zo Zeme sú veľmi ťažko pozorovatelné. Objavila ich sonda Voyager 1 a observatórium na Mauna Kea v roku 1979. Hrúbka prstencov dosahuje asi 30 km a šírku približne 8 000 km. Ležia vo vzdialenosti 1,8 polomeru planéty od jej stredu a tvoria ich drobnučké častice o veľkosti rádovo mikróny.

Veľká hmotnosť a umiestnenie Jupitera blízko vnútornej časti slnečnej sústavy stojí za jeho častými zrážkami s jadrami komét. V období od 16.júla do 22.júla 1994 sa s južnou pologuľou Jupitera zrazilo viac ako 20 častí rozpadnutého jadra kométy Shoemaker-Levy 9. Bola to prvá príležitosť na pozorovanie zrážky dvoch telies v slnečnej sústave.

Jupiter pozorovalo dokopy sedem výskumných sond, pričom len jedna sa stala na niekoľko rokov jeho umelou družicou. Zvyšné okolo neho len preleteli. Na ceste je ôsma, ktorá sa má stať jeho historicky druhou umelou družicou.

Už v decembri 1973 preletela okolo planéty sonda Pioneer 10 a presne rok na to ju nasledovala sonda Pioneer 11. Obe poskytli dôležité dáta o Jupiterovej magnetosfére spolu s niekoľkými fotografiami planéty v nízkom rozlíšení. V marci 1979 preletela okolo planéty sonda Voyager 1 a 5.marca sa k nej priblížila na vzdialenosť 280 000 km. Pred a po ako aj počas priblíženia prebiehal detailny fotografický a rádiový prieskum. Počet fotografii, ktoré sonda odoslala na Zem k 15.marcu 1979 bol viac ako 15 000. V ten istý rok, v júli, sa k nemu priblížila sonda Voyager 2 na vzdialenosť 570 000 km. Na viac ako 18 000 fotografiách boli rozpoznané menšie búrky. Sondy Voyager stoja za nesmiernym zlepšením naších vedomostí o štyroch najväčších mesiacoch Jupitera a zaznamenali aj jeho prstence. Obe sondy využili Jupiterovú gravitáciu aby boli vymrštené smerom k Saturnu, ktorý bol ich cieľ misie.

Sonda Cassini v roku 2000 na ceste k Saturnu preletela okolo Jupitera, ktorá sa takisto zviezla jeho gravitáciou. Popritom poskytla niekoľko snímok zatiaľ najlepšej úrovne rozlíšenia. Pri najväčšom priblížení bola sonda vzdialená od vrchných mrakov Jupitera 9,72 milióna km a z tejto vzdialenosti urobila zábery planéty s rozléšením 58 km na pixel. Gravitáciu využila taktiež sonda New Horizons v roku 2007 na svojej ceste k Plutu. Prvé pozorovanie sondy bolo 5.januára 2007 a v nasledujúcich týždňoch sonda pravidelne snímkovala planétu a taktiež skúmala vlastnosti medziplanetárneho prostredia a magnetosféru.

Sonda Juno odštartovala z cape Canaveral 5.augusta 2011 a Jupiter by mala dosiahnuť v roku 2016, kde by mala byť navedená na obežnú dráhu okolo planéty podobne ako pri sonde Galileo. Kým sonda Galileo obiehala planétu po rovníku, tak sonda Juno ju bude obiehať ponad póly. K oblačnej vrstve sa priblíži maximálne na 4 800 km. Jej cieľom je zmerať výskyt kyslíka a dusíka, pozorovať vodu a čpavok, mapovať gravitačné a magnetické pole, stanoviť globálnu štruktúru a dynamiku atmosféry pod úrovňou vrchných mrakov, merať distribúciu nabitých častíc a s nimi spojených polí a ultrafialové žiarenie z polárnej magnetosféry.

Základné údaje

Objaviteľ:                                                            Galileo Galilei

Dátum objavu:                                                   1610

Veľká polos:                                                       778 412 027 km ( 5,203 363 01 AU )

Obvod dráhy:                                                     4,888 Tm ( 32,675 AU )

Excentricita:                                        0,048 392 66

Perihélium:                                                         740 742 598 km ( 4,951 558 43 AU )

Afélium:                                                               816 081 455 km ( 5,455 167 59 AU )

Doba obehu:                                                       4 335,3545 d ( 11,45 rokov )

Synodická doba obehu:                                   398,86 d

Priemerná obežná rýchlosť:                          13,050 km/s

Maximálna obežná rýchlosť:                         13,705 km/s

Minimálna obežná rýchlosť:                          12,440 km/s

Sklon dráhy:                                                        1,305 30^o

Dĺžka výstupneho uzla:                           100,556 15°

Argument perihélia:                                          274,197 70°

Počet satelitov:                                                  65 potvrdených

Rovníkový priemer:                                          142 984 km

Povrch:                                                                 6,14x10¹⁰ km² ( 120,5 Zemí )

Objem:                                                                  1,338x10¹⁵ km³ ( 1 235, 6 Zemí )

Hmotnosť:                                                           1,889x10²⁷ kg ( 318, 8 Zemí )

Hustota:                                                               1,326 g/cm³

Gravitácia na rovníku:                                     23,12 m/s²

Úniková rýchlosť:                                             59,54 km/s

Rotačná perióda:                                               0,413 51 d ( 9 h 55,5 min )

Rýchlosť rotácie:                                              12,6 km/s

Skon osi rotácie:                                                3,13^o

Rektascenzia severného pólu:                      268,05^o ( 17 h 52 min 12 s )

Deklinácia:                                                          64,49^o

Albedo:                                                 0,52

Povrchová teplota:                                            110K – 152K

Atmosféricky tlak:                                             70 kPa

Zloženie:                                                               vodík ( 86% )

                                                                                hélium ( 14% )

                                                                                metán ( 0,1% )

                                                                                vodná para ( 0,1% )

                                                                                amoniak ( čpavok, 0,02% )

                                                                                etán ( 0,000 2% )

                                                                                fosfín ( 0,000 1% )

                                                                                sirovodík ( 0,000 1% )