Zdjęcie w tle: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Jowisz znany jest wszystkim jako największy gazowy olbrzym w Układzie Słonecznym, ale przyjrzyjmy mu się dokładniej.

Charakterystyka planety

• Typ planety: gazowy olbrzym
• Masa: 1,89819 × 10²⁷ kg (318 razy więcej od Ziemi)
• Promień: 69 911 km
• Mimośród: 0,0484
• Półoś wieka: 7,7857 × 10¹¹ m (5,203 au)
• Okres orbitalny: 4332,6 dni ziemskich, czyli 11,86 lat ziemskich
• Liczba księżyców: 95 (na dzień 23.10.2023 r.)

Struktura wewnętrzna

Możemy ją podzielić na kilka części:

• gęste jądro zawierające różne pierwiastki, takie jak krzem czy żelazo, otoczone warstwą metalicznego wodoru,
• warstwa metalicznego wodoru,
• płynny wodór,
• warstwa gazowego wodoru.

Kelvinsong via Wikimedia Commons

Schemat Jowisza, jego wnętrza, cech powierzchni, pierścieni i księżyców wewnętrznych.

Atmosfera

Atmosfera Jowisza składa się z około 88–92% wodoru, 8–12% helu, a około 1% stanowią metan, woda i amoniak. Dzielimy ją na cztery strefy w zależności od wysokości (odległości od centrum planety): troposferę, stratosferę, termosferę i egzosferę.

Ruslik0 via Wikimedia Commons

Pionowa struktura atmosfery Jowisza określona dzięki misji Galileo.

W warstwie troposfery znajduje się pasmo chmur i plam. Wyodrębniamy 3 warstwy pasm chmur. Górna warstwa prawdopodobnie składa się z zamarzniętego amoniaku, środkowa jest prawdopodobnie zbudowana z kryształów wodorosiarczku amonu. Natomiast najbardziej wewnętrzna warstwa może być wykonana z lodu wodnego i pary.

Czym są plamy?

Plamy to ogromne burze na powierzchni Jowisza, tworzone przez dominujące wiatry, które na równiku potrafią osiągać do 539 km/h. Bez stałej powierzchni, która mogłaby je spowolnić, plamy mogą utrzymywać się przez wiele lat. Najbardziej znaną wśród plam jest Wielka Czerwona Plama, której wiatr potrafi osiągnąć prędkość do 432 km/h.

NASA

Wielka Czerwona Plama.

Pasy i strefy

Jowisz znany jest z charakterystycznych pasów i stref – białych i czerwonawych pasm chmur otaczających planetę. Silne wiatry ze wschodu na zachód, poruszające się w przeciwnych kierunkach, oddzielają pasma. Sonda Juno odkryła, że te wiatry, czyli prądy strumieniowe, docierają 3200 km w głąb. Naukowcy nie mogą jednoznacznie określić, w jaki sposób powstają, natomiast dzięki Juno wiadome jest, że amoniak w atmosferze przemieszcza się w górę i w dół. Sonda ustaliła również, że przejście tych pasów i stref znajduje się 65 km pod chmurami wodnymi.

Cyklony polarne

Cyklony polarne to pływy strefowe wywołane dwuwymiarowymi turbulencjami w połączeniu z siłą Coriolisa. To formacje charakterystyczne dla gazowych planet. Podczas bliskiego przelotu Juno wykonała zdjęcie owych cyklonów.

David Marriott/NASA.

Zdjęcie podczas 11. bliskiego przelotu Juno koło bieguna południowego.

Na biegunie północnym osiem wirów okrąża jeden większy środkowy, a na biegunie południowym jeden cyklon polarny jest otoczony pięcioma innymi.

Magnetosfera

To obszar, na formowanie którego ma ogromny wpływ potężne pole magnetyczne Jowisza. Zajmuje powierzchnię od 1 do 3 milionów kilometrów w stronę Słońca, a za Jowiszem zwęża się i rozciąga się ponad 1 miliard kilometrów, aż do orbity Saturna. Pole magnetyczne Jowisza jest od 16 do 54 razy silniejsze od pola magnetycznego Ziemi. Obraca się wraz z planetą i wymiata cząstki posiadające ładunek elektryczny. W pobliżu planety wychwytuje roje naładowanych cząstek i przyspiesza je do bardzo wysokich energii, tworząc intensywne promieniowanie, które bombarduje najbardziej wewnętrzne księżyce i uszkadza statki kosmiczne, które znajdą się w zasięgu pola.

missionjuno.swri.edu

Schemat przedstawiający magnetosferę Jowisza.

Księżyce

23 października 2023 r. Międzynarodowa Unia Astronomiczna potwierdziła obity 95 księżyców. Możemy podzielić je na dwie grupy: satelity regularne i nieregularne.

Satelity regularne

Charakteryzuje je ruch po prawie okrągłej orbicie. Wśród nich wyróżniamy:

• Księżyce wewnętrzne: Metis, Adrastea, Amalthea i Thebe.

Orbitują one bardzo blisko Jowisza. Pełnią dosyć istotną rolę dla pierścieni, ponieważ Metis i Adrastea pomagają w utrzymaniu głównego pierścienia Jowisza, podczas gdy Amaltea i Tebe utrzymują swoje własne, słabe pierścienie zewnętrzne.

• Księżyce galileuszowe: Io, Europa, Ganimedes i Kallisto.

Zostały odkryte jako pierwsze, bo już w 1610 roku przez Galileusza. Uznawane są za jedne z największych satelitów w Układzie Słonecznym. Są również bardzo inetresujące dla badaczy i każdy z nich charakteryzuje się czymś szczególnym. Średnica Ganimedesa wynosi 5262 km (dla porównania średnica Ziemi wynosi 6371 km). Na powierzchni Io wulkany pojawiają się i znikają w nowych miejscach – ten księżyc jest najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem Układu Słonecznego. Podejrzewa się, że na Europie, Ganimedesie i Kallisto znajdują się podpowierzchniowe oceany wodne.

Phoenix7777 via Wikimedia Commons

Księżyce galileuszowe wokół Jowisza.

Satelity nieregularne

Nieregularne satelity to znacznie mniejsze obiekty o bardziej odległych i ekscentrycznych orbitach.

Nrco0e via Wikimedia Commons

Orbity i pozycje nieregularnych satelitów Jowisza. Orbity postępowe są zaznaczone na niebiesko, a orbity wsteczne na czerwono.

Tutaj też możemy wyróżnić 2 grupy: satelity o ruchu postępowym i wstecznym.

Satelity postępowe

• Temisto
• Grupa Himalia
• Grupa Carpo
• Grupa Valetudo

Satelity wsteczne

• Grupa Carme
• Grupa Ananke
• Grupa Pasiphae

Pierścienie

Układ pierścieni Gazowego Giganta został odkryty jako trzeci, zaraz po Saturnie i Uranie, przez sondę Voyager 1, ale dopiero sonda Galileo przyjrzała się im bliżej. W porównaniu do Saturna, pierścienie Jowisza są bardzo słabe i zbudowane głównie z pyłu. Wyróżniamy:

Pierścień halo

Pierścień halo jest najbardziej wewnętrznym i najgrubszym pierścieniem Jowisza. Jego zewnętrzna krawędź pokrywa się z wewnętrzną granicą głównego pierścienia.

Pierścień główny

W porównaniu do reszty ten pierścieni jest cienki i najjaśniejszy. Jego zewnętrzna krawędź pokrywa się z orbitą najmniejszego wewnętrznego satelity, Adrastei.

Pierścienie ażurowe

Pierścień ażurowy Amaltei: pierścień o słabej strukturze, znajdujący się na orbicie Amaltei, jego wewnętrzna granica nie jest jasno określona ze względu na obecność znacznie jaśniejszego pierścienia głównego i halo.

Pierścień ażurowy Tebe: najsłabszy pierścień, zajmujący powierzchnię na orbicie Tebe, podobnie jak przy Amaltei, granica wewnętrzna nie jest jasno określona.

NASA/JPL/Cornell University

Schemat systemu pierścieni i czterech księżyców wewnętrznych Jowisza.

Misje

W trakcie historii istnienia Jowisza pojawiło się koło niego wiele misji takie jak: sonda Cassini, Pioneer 10 i11 czy Voyager 1 i 2, dzięki którym zawdzięczamy poszczególne dane czy zdjęcia, natomiast najważniejszymi sondami, które weszły na orbitę Jowisza, są misje: Galileo i Juno.

Galileo

Sonda wysłana przez NASA, weszła na orbitę 7 grudnia 1995 roku i spędziła na niej 8 lat. Zbadała magnetosferę, atmosferę, strukturę wewnętrzną oraz księżyce Jowisza. Skupiła się szczególnie na Europie, na której odkryła podpowierzchniowe oceany.

Juno

Prowadzona również przez NASA, wyleciała 5 sierpnia 2011 roku, a doleciała do Jowisza w 2016 roku. Zaplanowane dla niej było 5 lat na orbicie, lecz misja dalej jest aktywna. Jej głównym zadaniem jest badanie pola magnetycznego, atmosfery oraz wnętrza planety.

JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer)

Wystartowała 14 kwietnia 2023 roku. Przewidywany przylot do układu księżyców Jowisza jest na lipiec 2031 roku. Tak jak z nazwy wynika, badać będzie głównie lodowe księżyce Jowisza: Europę, Ganimedesa i Kallisto.

Europa Clipper

Misja przewidziana na październik 2024, której głównym celem będzie zbadanie Europy – lodowego księżyca galileuszowego. Przylot w układ księżyców Jowisza planowany jest na kwiecień 2030 roku.

NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Cień Ganimedesa na Jowiszu, zdjęcie wykonane przez sondę Juno.

NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Europa widziana przez kamerę sondy Galileo.

Korekta – Matylda Kołomyjec