Jupiter - Jupiter

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Jupiter Astronomisches Symbol des Jupiter
Ein Bild von Jupiter, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA
Volle Scheibenansicht in natürlichen Farben, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop im April 2014
Bezeichnungen
Aussprache / U p ɪ t ər / ( hören ) Über diesen Sound
Benannt nach
Jupiter
Adjektive Jovian / v i Ə n /
Orbitalmerkmale
Epoche J2000
Aphelion 816,62  Gm (5,4588  AU )
Perihel 740,52 g (4,9501 AU)
778,57 g (5,2044 AU)
Exzentrizität 0,0489
398,88 d
Durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit
13,07 km / s
20,020 °
Neigung
100,464 °
2023-Jan-21
273,867 °
Bekannte Satelliten 79 (Stand 2018)
Physikalische Eigenschaften
Mittlerer Radius
69.911 km
  • 71.492 km
  • 11.209 Erden
Polarer Radius
  • 66.854 km
  • 10.517 Erden
Abflachen 0,064 87
  • 6,1419 × 10 10  km 2 (2,3714 × 10 10  km²)
  • 120,4 Erden
Volumen
  • 1,4313 × 10 15  km 3 (3,434 × 10 14  cu mi)
  • 1.321 Erden
Masse
  • 1,8982 × 10 27  kg (4,1848 × 10 27  lb)
  • 317,8 Erden
  • 1/1047 So.
Mittlere Dichte
1.326  kg / m 3 (2.235  lb / cu yd )
24,79  m / s 2 (81,3  ft / s 2 )
2,528  g
0,2756 ± 0,0006
59,5 km / s
9,925 Stunden (9 h 55 m 30 s)
Äquatoriale Rotationsgeschwindigkeit
12,6 km / s (45.000 km / h)
3,13 ° (zur Umlaufbahn)
268,057 °; 17 h 52 m 14 s
64,495 °
Albedo 0,503 ( Bindung )
0,538 ( geometrisch )
Oberflächentemp . Mindest bedeuten max
1 bar Ebene 165  K (–108  ° C )
0,1 bar 112  K (–161  ° C )
–2,94 bis –1,66
29,8 bis 50,1
Atmosphäre
200–600 kPa (undurchsichtiges Wolkendeck)
27 km
Zusammensetzung nach Volumen

Jupiter ist der fünfte Planet von der Sonne und der größte im Sonnensystem . Es ist ein Gasriese mit einer Masse (mehr als) zweieinhalb Mal so viel wie alle anderen Planeten im Sonnensystem zusammen, aber (etwas) weniger als ein Tausendstel der Masse der Sonne. Jupiter ist nach Mond und Venus das dritthellste natürliche Objekt am Nachthimmel der Erde . Es wurde seit prähistorischen Zeiten beobachtet und ist wegen seiner massiven Größe nach dem römischen Gott Jupiter , dem König der Götter, benannt.

Jupiter besteht hauptsächlich aus Wasserstoff , aber Helium macht ein Viertel seiner Masse und ein Zehntel seines Volumens aus. Es hat wahrscheinlich einen felsigen Kern aus schwereren Elementen, aber wie die anderen Riesenplaneten fehlt Jupiter eine gut definierte feste Oberfläche. Die fortwährende Kontraktion seines Inneren erzeugt Wärme, die größer ist als die von der Sonne empfangene Menge. Aufgrund seiner schnellen Rotation ist die Form des Planeten die eines abgeflachten Sphäroids ; es hat eine leichte, aber merkliche Ausbuchtung um den Äquator. Die äußere Atmosphäre ist sichtbar in mehrere Bänder in verschiedenen Breiten unterteilt, mit Turbulenzen und Stürmen entlang ihrer Wechselwirkungsgrenzen. Ein herausragendes Ergebnis davon ist der Große Rote Fleck , ein riesiger Sturm, von dem bekannt ist, dass er seit mindestens dem 17. Jahrhundert existiert, als er zum ersten Mal mit einem Teleskop gesehen wurde .

Der Jupiter ist von einem schwachen Planetenringsystem und einer starken Magnetosphäre umgeben . Jupiters magnetischer Schwanz ist fast 800 Millionen km lang und deckt die gesamte Entfernung zur Saturnbahn ab . Jupiter hat fast hundert bekannte Monde und möglicherweise noch viele mehr, einschließlich der vier großen galiläischen Monde , die 1610 von Galileo Galilei entdeckt wurden . Ganymed , der größte davon, hat einen größeren Durchmesser als der des Planeten Merkur .

Pioneer 10 war das erste Raumschiff Jupiter zu besuchen, so dass seine größte Annäherung an die Planeten im Dezember 1973 Jupiter hat seitdem erforscht auf einer Reihe von Gelegenheiten durch Roboter - Raumschiff , beginnend mit der Pioneer und Voyager flyby Missionen 1973-1979 und später durch den Galileo - Orbiter , der bei Jupiter im Jahr 1995. im Jahr 2007 kam, war Jupiter von der besuchten New Horizons Sonde, die Jupiter Schwerkraft verwendet , um seine Geschwindigkeit erhöhen und biegen seine Bahn auf Weg zum Pluto . Die neueste Sonde, die den Planeten Juno besuchte , trat im Juli 2016 in die Umlaufbahn um Jupiter ein. Zukünftige Ziele für die Erforschung des Jupiter-Systems sind der wahrscheinliche eisbedeckte flüssige Ozean des Mondes Europa .

Bildung und Migration

Jupiter ist höchstwahrscheinlich der älteste Planet im Sonnensystem. Aktuelle Modelle der Bildung des Sonnensystems legen nahe, dass sich Jupiter an oder jenseits der Schneegrenze gebildet hat . Ein Abstand von der frühen Sonne, in dem die Temperatur ausreichend kalt ist, damit flüchtige Stoffe wie Wasser zu Feststoffen kondensieren können. Es baute zuerst einen großen festen Kern zusammen, bevor es seine gasförmige Atmosphäre ansammelte. Infolgedessen muss sich der Kern gebildet haben, bevor sich der Solarnebel nach 10 Millionen Jahren aufzulösen begann. Formationsmodelle legen nahe, dass Jupiter in weniger als einer Million Jahren auf das 20-fache der Masse der Erde angewachsen ist. Die umlaufende Masse erzeugte eine Lücke in der Scheibe und stieg danach in 3 bis 4 Millionen Jahren langsam auf 50 Erdmassen an.

Nach der " Grand-Tack-Hypothese " hätte sich Jupiter in einer Entfernung von etwa 3,5 AE zu bilden begonnen . Als der junge Planet an Masse zunahm , führte die Wechselwirkung mit der die Sonne umlaufenden Gasscheibe und die Resonanz der Umlaufbahn mit dem Saturn dazu, dass sie nach innen wanderte. Dies hätte die Umlaufbahnen von Super-Erden, von denen angenommen wird, dass sie näher an der Sonne umkreisen, gestört und sie destruktiv kollidieren lassen. Saturn hätte später auch begonnen, viel schneller als Jupiter nach innen zu wandern, was dazu geführt hätte, dass die beiden Planeten in einer mittleren Bewegungsresonanz von 3: 2 bei ungefähr 1,5 AE eingeschlossen waren. Dies hätte wiederum die Migrationsrichtung geändert und dazu geführt, dass sie von der Sonne weg und aus dem inneren System heraus an ihre aktuellen Standorte gewandert wären. Diese Migrationen hätten über einen Zeitraum von 800.000 Jahren stattgefunden, und dies alles über einen Zeitraum von bis zu 6 Millionen Jahren, nachdem sich Jupiter gebildet hatte (3 Millionen sind eine wahrscheinlichere Zahl). Diese Abfahrt hätte die Bildung der inneren Planeten aus den Trümmern einschließlich der Erde ermöglicht.

Die Formationszeitskalen terrestrischer Planeten, die sich aus der Grand-Tack-Hypothese ergeben, scheinen jedoch nicht mit der gemessenen terrestrischen Zusammensetzung übereinzustimmen. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Abwanderung tatsächlich im Solarnebel stattfand, sehr gering. Tatsächlich sagen einige Modelle die Bildung von Jupiter-Analoga voraus, deren Eigenschaften denen des Planeten in der gegenwärtigen Epoche nahe kommen.

Bei anderen Modellen bildet sich Jupiter in viel weiter entfernten Abständen, z. B. 18 AE. Basierend auf Jupiters Zusammensetzung haben Forscher eine anfängliche Bildung außerhalb der Schneegrenze für molekularen Stickstoff (N 2 ), die auf 20 bis 30 AE geschätzt wird, und möglicherweise sogar außerhalb der Argon-Schneegrenze, die bis zu 20% betragen kann, in Betracht gezogen 40 AU. Nachdem sich Jupiter in einer dieser extremen Entfernungen gebildet hatte, wäre er nach innen zu seinem aktuellen Standort gewandert. Diese Zuwanderung hätte über einen Zeitraum von etwa 700.000 Jahren in einer Epoche von etwa 2 bis 3 Millionen Jahren nach der Entstehung des Planeten stattgefunden. Saturn, Uranus und Neptun hätten sich noch weiter entfernt als Jupiter gebildet, und Saturn wäre auch nach innen gewandert.

Physikalische Eigenschaften

Jupiter ist einer der vier Gasriesen , der hauptsächlich aus Gas und Flüssigkeit und nicht aus Feststoffen besteht. Es ist der größte Planet im Sonnensystem mit einem Durchmesser von 142.984 km am Äquator . Die durchschnittliche Dichte von Jupiter ist mit 1,326 g / cm 3 die zweithöchste der Riesenplaneten, jedoch niedriger als die der vier terrestrischen Planeten .

Komposition

Jupiters obere Atmosphäre besteht aus etwa 90 Vol .-% Wasserstoff und 10 Vol .-% Helium. Da Heliumatome massereicher sind als Wasserstoffatome, besteht die Jupiter-Atmosphäre zu etwa 75% aus Wasserstoff und zu 24 Massen-% aus Helium, wobei das verbleibende Prozent aus anderen Elementen besteht. Die Atmosphäre enthält Spuren von Methan , Wasserdampf , Ammoniak und Verbindungen auf Siliziumbasis . Es gibt auch fraktionierte Mengen an Kohlenstoff , Ethan , Schwefelwasserstoff , Neon , Sauerstoff , Phosphin und Schwefel . Die äußerste Schicht der Atmosphäre enthält Kristalle aus gefrorenem Ammoniak. Durch Infrarot- und Ultraviolettmessungen wurden auch Spurenmengen von Benzol und anderen Kohlenwasserstoffen gefunden. Das Innere des Jupiter enthält dichtere Materialien - bezogen auf die Masse sind es ungefähr 71% Wasserstoff, 24% Helium und 5% andere Elemente.

Die atmosphärischen Anteile von Wasserstoff und Helium liegen nahe an der theoretischen Zusammensetzung des ursprünglichen Solarnebels . Neon in der oberen Atmosphäre besteht nur aus 20 Massenteilen pro Million, was ungefähr einem Zehntel so häufig ist wie in der Sonne. Helium ist auch zu etwa 80% der Heliumzusammensetzung der Sonne abgereichert. Diese Erschöpfung ist das Ergebnis der Ausfällung dieser Elemente als heliumreiche Tröpfchen tief im Inneren des Planeten.

Basierend auf der Spektroskopie wird angenommen, dass Saturn in seiner Zusammensetzung Jupiter ähnlich ist, aber die anderen Riesenplaneten Uranus und Neptun haben relativ weniger Wasserstoff und Helium und relativ mehr der am häufigsten vorkommenden Elemente , einschließlich Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel. Da ihre flüchtigen Verbindungen hauptsächlich in Eisform vorliegen, werden sie als Eisriesen bezeichnet .

Masse und Größe

Jupiters Durchmesser ist eine Größenordnung kleiner (× 0,10045) als der der Sonne und eine Größenordnung größer (× 10,9733) als der der Erde. Der Große Rote Fleck ist ungefähr so ​​groß wie die Erde.

Jupitermasse ist das 2,5 - fache der aller anderen Planeten im Sonnensystem mit kombiniertem dies so massiv ist , dass seine barycentre mit den Sun liegt oberhalb der Sonnenoberfläche bei 1.068  Sonnenradien von der Sonne entfernt. Jupiter ist viel größer als die Erde und wesentlich weniger dicht: Sein Volumen beträgt etwa 1.321 Erden, aber es ist nur 318-mal so massereich. Jupiters Radius beträgt ungefähr ein Zehntel des Radius der Sonne, und seine Masse beträgt ein Tausendstel der Masse der Sonne , so dass die Dichten der beiden Körper ähnlich sind. A „ Jupiter Masse “ ( M J oder M Jup ) wird oft als eine Einheit verwendet Massen von anderen Objekten zu beschreiben, insbesondere Exoplaneten und Braunen Zwergen . Zum Beispiel kann die Exoplanet HD 209458 b hat eine Masse von 0,69   M J , während Kappa Andromedae b eine Masse von hat 12,8   M J .

Theoretische Modelle deuten darauf hin, dass Jupiter, wenn er viel mehr Masse hätte als derzeit, schrumpfen würde. Bei kleinen Massenänderungen würde sich der Radius nicht nennenswert ändern, und oberhalb von 160% der aktuellen Masse würde der Innenraum unter dem erhöhten Druck so viel stärker komprimiert, dass sein Volumen trotz der zunehmenden Menge an Materie abnehmen würde . Infolgedessen wird angenommen, dass Jupiter einen ungefähr so ​​großen Durchmesser hat, wie ein Planet seiner Zusammensetzung und Evolutionsgeschichte erreichen kann. Der Prozess des weiteren Schrumpfens mit zunehmender Masse würde fortgesetzt, bis eine nennenswerte Sternzündung erreicht wäre, wie bei hochmassigen Braunen Zwergen mit etwa 50 Jupitermassen.

Obwohl Jupiter etwa 75-mal so massereich sein müsste, um Wasserstoff zu verschmelzen und ein Stern zu werden , hat der kleinste rote Zwerg nur einen um etwa 30 Prozent größeren Radius als Jupiter. Trotzdem strahlt Jupiter immer noch mehr Wärme aus, als er von der Sonne erhält. Die darin erzeugte Wärmemenge ähnelt der gesamten Sonnenstrahlung, die es empfängt. Diese zusätzliche Wärme wird durch den Kelvin-Helmholtz-Mechanismus durch Kontraktion erzeugt. Dieser Prozess führt dazu, dass Jupiter um etwa 1 mm / Jahr schrumpft. Bei der Bildung war Jupiter heißer und hatte etwa den doppelten aktuellen Durchmesser.

Interne Struktur

Vor dem frühen 21. Jahrhundert erwarteten die meisten Wissenschaftler, dass Jupiter entweder aus einem dichten Kern , einer umgebenden Schicht aus flüssigem metallischem Wasserstoff (mit etwas Helium) besteht, die sich nach außen bis etwa 80% des Radius des Planeten erstreckt, und einer äußeren Atmosphäre, die überwiegend aus besteht molekularer Wasserstoff oder vielleicht gar keinen Kern, der anstelle von immer dichterer Flüssigkeit (vorwiegend molekularer und metallischer Wasserstoff) bis zum Zentrum besteht, je nachdem, ob sich der Planet zuerst als fester Körper angesammelt hat oder direkt aus dem Gas zusammengebrochen ist protoplanetare Scheibe . Als die Juno- Mission im Juli 2016 eintraf, stellte sie fest, dass Jupiter einen sehr diffusen Kern hat, der sich in seinen Mantel mischt. Eine mögliche Ursache ist ein Aufprall von einem Planeten mit etwa zehn Erdmassen wenige Millionen Jahre nach Jupiters Entstehung, der einen ursprünglich festen jovianischen Kern zerstört hätte. Es wird geschätzt, dass der Kern 30–50% des Radius des Planeten ausmacht und schwere Elemente enthält, die das 7–25-fache der Masse der Erde betragen.

Über der Schicht aus metallischem Wasserstoff liegt eine transparente innere Wasserstoffatmosphäre. In dieser Tiefe ist der Druck und die Temperatur über den molekularen Wasserstoff kritischen Druck von 1,3 MPa und kritischer Temperatur von nur 33  K . In diesem Zustand gibt es keine unterschiedlichen Flüssigkeits- und Gasphasen - Wasserstoff soll sich in einem überkritischen Flüssigkeitszustand befinden . Es ist zweckmäßig, Wasserstoff als Gas zu behandeln, das sich von der Wolkenschicht bis zu einer Tiefe von etwa 1.000 km nach unten erstreckt  , und als Flüssigkeit in tieferen Schichten. Physikalisch gibt es keine klare Grenze - das Gas wird mit zunehmender Tiefe sanft heißer und dichter. Regenartige Helium- und Neontröpfchen fallen durch die untere Atmosphäre nach unten aus, wodurch die Häufigkeit dieser Elemente in der oberen Atmosphäre verringert wird. Es wurde vermutet, dass Diamanten niederfallen , ebenso wie auf Saturn und den Eisriesen Uranus und Neptun.

Die Temperatur und der Druck im Inneren des Jupiter steigen stetig nach innen an. Dies wird bei der Mikrowellenemission beobachtet und ist erforderlich, da die Bildungswärme nur durch Konvektion entweichen kann. Bei einem Druck von 10  bar (1 MPa ) liegt die Temperatur bei etwa 340 K (67 ° C). Der Wasserstoff ist immer überkritisch (dh er stößt nie auf einen Phasenübergang erster Ordnung ), selbst wenn er sich bei etwa 100–200 GPa allmählich von einer molekularen Flüssigkeit zu einer metallischen Flüssigkeit ändert, wobei die Temperatur möglicherweise 5.000 K (4.730 ° C) beträgt 8,540 ° F). Die Temperatur des verdünnten Jupiter-Kerns wird auf etwa 20.000 K (19.700 ° C) oder mehr bei einem geschätzten Druck von etwa 4.500 GPa geschätzt.

Atmosphäre

Jupiter hat die tiefste Planetenatmosphäre im Sonnensystem und erstreckt sich über 5.000 km Höhe.

Wolkenschichten

Südpolansicht des Jupiter
Verbesserte Farbansicht von Jupiters südlichen Stürmen

Jupiter ist ständig mit Wolken bedeckt, die aus Ammoniakkristallen und möglicherweise Ammoniumhydrogensulfid bestehen . Die Wolken befinden sich in der Tropopause und in Bändern verschiedener Breiten, die als tropische Regionen bekannt sind. Diese sind in hellere Zonen und dunklere Gürtel unterteilt . Die Wechselwirkungen dieser widersprüchlichen Zirkulationsmuster verursachen Stürme und Turbulenzen . Windgeschwindigkeiten von 100 Metern pro Sekunde (360 km / h) sind in zonalen Jetstreams üblich . Es wurde beobachtet, dass die Zonen von Jahr zu Jahr in Breite, Farbe und Intensität variieren, aber sie sind für Wissenschaftler ausreichend stabil geblieben, um sie zu benennen.

Die Wolkenschicht ist etwa 50 km tief und besteht aus mindestens zwei Wolkendecks: einem dicken Unterdeck und einem dünnen, klareren Bereich. Es kann auch eine dünne Schicht sein Wasserwolken des Ammoniaks Schicht liegt. Unterstützung bei der Anwesenheit von Wasserwolken sind die Blitze des Blitzes in der Atmosphäre des Jupiter detektiert. Diese elektrischen Entladungen können bis zu tausendmal so stark sein wie Blitze auf der Erde. Es wird angenommen, dass die Wasserwolken Gewitter wie terrestrische Gewitter erzeugen, die von der aus dem Inneren aufsteigenden Wärme angetrieben werden. Die Juno-Mission enthüllte das Vorhandensein eines "flachen Blitzes", der von Ammoniak-Wasserwolken stammt, die relativ hoch in der Atmosphäre sind. Diese Abflüsse tragen "Mushballs" von mit Eis bedeckten Wasser-Ammoniak-Matschen, die tief in die Atmosphäre fallen. Ober atmosphärischen Blitz wurde in Jupiters obere Atmosphäre, helle Lichtblitze , dass zuletzt etwa 1,4 Millisekunden beobachtet. Diese sind als "Elfen" oder "Sprites" bekannt und erscheinen aufgrund des Wasserstoffs blau oder rosa.

Die orange und braunen Farben in den Wolken des Jupiter werden durch aufsteigende Verbindungen verursacht, die ihre Farbe ändern, wenn sie ultraviolettem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Die genaue Zusammensetzung bleibt ungewiss, aber es wird angenommen, dass die Substanzen Phosphor, Schwefel oder möglicherweise Kohlenwasserstoffe sind. Diese farbenfrohen Verbindungen, bekannt als Chromophore , vermischen sich mit dem wärmeren unteren Wolkendeck. Die Zonen werden gebildet, wenn aufsteigende Konvektionszellen kristallisierendes Ammoniak bilden, das diese unteren Wolken aus dem Blickfeld verbirgt.

Jupiters geringe axiale Neigung bedeutet, dass die Pole immer weniger Sonnenstrahlung erhalten als die Äquatorregion des Planeten. Die Konvektion im Inneren des Planeten transportiert Energie zu den Polen und gleicht die Temperaturen an der Wolkenschicht aus.

Zeitraffersequenz aus der Annäherung von Voyager 1 , die die Bewegung atmosphärischer Bänder und die Zirkulation des Großen Roten Flecks zeigt. Aufgenommen über 32 Tage mit einem Foto alle 10 Stunden (einmal pro Jupiter-Tag). Siehe Video in voller Größe .

Großer roter Fleck und andere Wirbel

Das bekannteste Merkmal von Jupiter ist der Große Rote Fleck , ein anhaltender antizyklonischer Sturm, der sich 22 ° südlich des Äquators befindet. Es ist bekannt, dass es seit mindestens 1831 und möglicherweise seit 1665 existiert. Bilder des Hubble-Weltraumteleskops haben bis zu zwei "rote Flecken" neben dem Großen Roten Fleck gezeigt. Der Sturm ist durch erdgestützte Teleskope mit einer Öffnung von 12 cm oder mehr sichtbar . Das ovale Objekt dreht sich mit einem Zeitraum von etwa sechs Tagen gegen den Uhrzeigersinn . Die maximale Höhe dieses Sturms liegt etwa 8 km über den umgebenden Wolkendecken. Die Zusammensetzung des Spots und die Quelle seiner roten Farbe bleiben ungewiss, obwohl photodissoziiertes Ammoniak , das mit Acetylen reagiert, ein robuster Kandidat zur Erklärung der Färbung ist.

Der Große Rote Fleck ist größer als die Erde. Mathematische Modelle legen nahe, dass der Sturm stabil ist und ein dauerhaftes Merkmal des Planeten sein wird. Seit seiner Entdeckung hat es jedoch erheblich an Größe verloren. Erste Beobachtungen im späten 19. Jahrhundert zeigten einen Durchmesser von ungefähr 41.000 km. Zum Zeitpunkt der Voyager- Vorbeiflüge im Jahr 1979 hatte der Sturm eine Länge von 23.300 km und eine Breite von ungefähr 13.000 km. Hubble- Beobachtungen im Jahr 1995 zeigten, dass die Größe auf 20.950 km (13.020 mi) abgenommen hatte, und Beobachtungen im Jahr 2009 zeigten, dass die Größe 17.910 km (11.130 mi) betrug. Ab 2015 wurde der Sturm mit ungefähr 16.500 mal 10.940 km gemessen und nahm in der Länge um ungefähr 930 km pro Jahr ab.

Im Jahr 2000 bildete sich auf der südlichen Hemisphäre ein atmosphärisches Merkmal, das dem Großen Roten Fleck ähnelt, jedoch kleiner ist. Dies entstand, als kleinere, weiße, ovale Stürme zu einem einzigen Merkmal verschmolzen - diese drei kleineren weißen Ovale wurden erstmals 1938 beobachtet. Das zusammengeführte Merkmal wurde Oval BA genannt und erhielt den Spitznamen "Red Spot Junior". Es hat seitdem an Intensität zugenommen und sich von weiß nach rot verändert.

Der Große Rote Fleck nimmt ab (15. Mai 2014)

Im April 2017 wurde in Jupiters Thermosphäre am Nordpol ein "Great Cold Spot" entdeckt. Diese Funktion ist 24.000 km breit, 12.000 km breit und 200 ° C kühler als das umgebende Material. Während dieser Spot kurzfristig Form und Intensität ändert, hat er seine allgemeine Position in der Atmosphäre seit mehr als 15 Jahren beibehalten. Es kann sich um einen riesigen Wirbel handeln , der dem Großen Roten Fleck ähnelt und wie die Wirbel in der Erdthermosphäre quasi stabil zu sein scheint . Wechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen, die von Io erzeugt werden, und dem starken Magnetfeld des Planeten führten wahrscheinlich zu einer Umverteilung des Wärmeflusses und bildeten den Punkt.

Magnetosphäre

Auroren
Auroren am Nord- und Südpol
(Animation)
Auroren am Nordpol
(Hubble)

Das Jupiter- Magnetfeld ist vierzehnmal stärker als das der Erde und reicht von 4,2  Gauß (0,42 mT ) am Äquator bis zu 10–14 Gauß (1,0–1,4 mT) an den Polen. Damit ist es das stärkste im Sonnensystem (mit Ausnahme von Sonnenflecken ). Es wird angenommen, dass dieses Feld durch Wirbelströme - Wirbelbewegungen leitender Materialien - innerhalb des flüssigen metallischen Wasserstoffkerns erzeugt wird. Die Vulkane auf dem Mond Io emittieren große Mengen Schwefeldioxid und bilden einen Gastorus entlang der Mondbahn. Das Gas wird ionisiert in der Magnetosphäre , die Herstellung von Schwefel- und Sauerstoffionen . Sie bilden zusammen mit Wasserstoffionen, die aus der Jupiter-Atmosphäre stammen, eine Plasmablatt in der Jupiter-Äquatorialebene. Das Plasma in der Folie dreht sich gemeinsam mit dem Planeten und verursacht eine Verformung des Dipolmagnetfelds in das einer Magnetscheibe. Elektronen innerhalb des Plasmablattes erzeugen eine starke Funksignatur, die Bursts im Bereich von 0,6 bis 30 MHz erzeugt, die mit kurzwelligen Funkempfängern von Consumer-Qualität von der Erde aus erkannt  werden können.

Bei etwa 75 Jupiter-Radien vom Planeten erzeugt die Wechselwirkung der Magnetosphäre mit dem Sonnenwind einen Bogenschock . Die Magnetosphäre des Jupiter ist von einer Magnetopause umgeben , die sich am inneren Rand einer Magnetscheide befindet - einem Bereich zwischen dieser und dem Bugstoß. Der Sonnenwind interagiert mit diesen Regionen, verlängert die Magnetosphäre auf Jupiters Lee-Seite und dehnt sie nach außen aus, bis sie fast die Umlaufbahn des Saturn erreicht. Die vier größten Jupitermonde kreisen alle innerhalb der Magnetosphäre, was sie vor dem Sonnenwind schützt.

Die Magnetosphäre des Jupiter ist für intensive Episoden der Radioemission aus den Polarregionen des Planeten verantwortlich. Die vulkanische Aktivität auf Jupiters Mond Io injiziert Gas in Jupiters Magnetosphäre und erzeugt einen Torus von Partikeln um den Planeten. Während Io sich durch diesen Torus bewegt, erzeugt die Wechselwirkung Alfvén-Wellen , die ionisierte Materie in die polaren Regionen des Jupiter transportieren. Infolgedessen werden Funkwellen durch einen Zyklotron- Maser-Mechanismus erzeugt , und die Energie wird entlang einer kegelförmigen Oberfläche übertragen. Wenn die Erde diesen Kegel schneidet, können die Funkemissionen von Jupiter die Sonnenfunkleistung überschreiten.

Umlaufbahn und Rotation

Jupiter (rot) vollendet eine Umlaufbahn der Sonne (Mitte) für jeweils 11,86 Umlaufbahnen der Erde (blau)

Jupiter ist der einzige Planet, dessen Schwerpunkt mit der Sonne außerhalb des Sonnenvolumens liegt, allerdings nur um 7% des Sonnenradius. Die durchschnittliche Entfernung zwischen Jupiter und Sonne beträgt 778 Millionen km (etwa das 5,2-fache der durchschnittlichen Entfernung zwischen Erde und Sonne oder 5,2 AE ) und führt alle 11,86 Jahre eine Umlaufbahn durch. Dies ist ungefähr zwei Fünftel der Umlaufzeit des Saturn und bildet eine Resonanz in der Nähe der Umlaufbahn . Die Orbitalebene des Jupiter ist gegenüber der Erde um 1,31 ° geneigt . Da die Exzentrizität seiner Umlaufbahn 0,048 beträgt, ist Jupiter am Perihel etwas mehr als 75 Millionen km näher an der Sonne als am Aphel .

Die axiale Neigung des Jupiter ist mit nur 3,13 ° relativ gering, so dass seine Jahreszeiten im Vergleich zu denen der Erde und des Mars unbedeutend sind.

Jupiters Rotation ist die schnellste aller Planeten des Sonnensystems und vollendet eine Rotation um seine Achse in etwas weniger als zehn Stunden. Dadurch entsteht eine äquatoriale Ausbuchtung , die durch ein Amateurteleskop leicht zu erkennen ist. Der Planet ist ein abgeflachter Sphäroid, was bedeutet, dass der Durchmesser über seinem Äquator länger ist als der Durchmesser, der zwischen seinen Polen gemessen wird . Auf dem Jupiter ist der äquatoriale Durchmesser 9.275 km länger als der polare Durchmesser.

Da Jupiter kein fester Körper ist, wird seine obere Atmosphäre unterschiedlich gedreht . Die Rotation der polaren Atmosphäre des Jupiter ist etwa 5 Minuten länger als die der äquatorialen Atmosphäre; Drei Systeme werden als Referenzrahmen verwendet, insbesondere wenn die Bewegung atmosphärischer Merkmale grafisch dargestellt wird. System I gilt für Breiten von 10 ° N bis 10 ° S; Seine Periode ist mit 9h 50m 30.0s die kürzeste des Planeten. System II gilt in allen Breiten nördlich und südlich davon; seine Periode beträgt 9h 55m 40.6s. System III wurde von Radioastronomen definiert und entspricht der Rotation der Magnetosphäre des Planeten; seine Periode ist Jupiters offizielle Rotation.

Überwachung

Konjunktion von Jupiter und Mond
Die rückläufige Bewegung eines äußeren Planeten wird durch seine relative Position in Bezug auf die Erde verursacht

Jupiter ist normalerweise das vierthellste Objekt am Himmel (nach Sonne, Mond und Venus ). Bei der Opposition kann der Mars heller erscheinen als der Jupiter. Abhängig von Jupiters Position in Bezug auf die Erde kann die visuelle Größe von –2,94 im Gegensatz zu –1,66 während der Konjunktion mit der Sonne variieren . Die mittlere scheinbare Größe beträgt –2,20 mit einer Standardabweichung von 0,33. Der Winkeldurchmesser des Jupiter variiert ebenfalls zwischen 50,1 und 29,8 Bogensekunden . Günstige Gegensätze treten auf, wenn Jupiter das Perihel passiert , ein Ereignis, das einmal pro Umlaufbahn auftritt.

Da die Umlaufbahn des Jupiter außerhalb der Erdumlaufbahn liegt, überschreitet der Phasenwinkel des Jupiter von der Erde aus gesehen niemals 11,5 °. Daher erscheint Jupiter bei Betrachtung durch erdgestützte Teleskope immer fast vollständig beleuchtet. Erst während der Missionen von Raumfahrzeugen zum Jupiter wurden Halbmondansichten des Planeten erhalten. Ein kleines Teleskop zeigt normalerweise Jupiters vier galiläische Monde und die markanten Wolkengürtel in Jupiters Atmosphäre . Ein großes Teleskop zeigt Jupiters großen roten Fleck, wenn er der Erde zugewandt ist.

Geschichte der Forschung und Erforschung

Prä-Teleskopforschung

Modell im Almagest der Längsbewegung des Jupiter (☉) relativ zur Erde (⊕)

Die Beobachtung des Jupiter geht zumindest auf die babylonischen Astronomen des 7. oder 8. Jahrhunderts vor Christus zurück. Die alten Chinesen kannten Jupiter als den " Suì- Stern" ( Suìxīng 歲星 ) und errichteten ihren Zyklus von 12 irdischen Zweigen basierend auf seiner ungefähren Anzahl von Jahren; Die chinesische Sprache verwendet ihren Namen ( vereinfacht als ) immer noch, wenn sie sich auf das Alter bezieht. Bis zum 4. Jahrhundert v. Chr. Hatten sich diese Beobachtungen zum chinesischen Tierkreis entwickelt , wobei jedes Jahr ein Tai Sui- Stern und ein Gott die Himmelsregion gegenüber Jupiters Position am Nachthimmel kontrollierten. Diese Überzeugungen überleben in einigen taoistischen religiösen Praktiken und in den zwölf Tieren des ostasiatischen Tierkreises, von denen heute allgemein angenommen wird , dass sie mit der Ankunft der Tiere vor Buddha zusammenhängen . Der chinesische Historiker Xi Zezong hat behauptet, Gan De , ein alter chinesischer Astronom , habe einen kleinen Stern "im Bündnis" mit dem Planeten gemeldet, was darauf hindeuten könnte, dass einer der Jupitermonde mit bloßem Auge gesichtet wurde. Wenn dies zutrifft, würde dies fast zwei Jahrtausende vor Galileos Entdeckung liegen.

Ein Papier aus dem Jahr 2016 berichtet, dass die Trapezregel von Babyloniern vor 50 v. Chr. Zur Integration der Geschwindigkeit des Jupiter entlang der Ekliptik verwendet wurde . In seiner Arbeit The Almagest aus dem 2. Jahrhundert konstruierte der hellenistische Astronom Claudius Ptolemaeus ein geozentrisches Planetenmodell auf der Grundlage von Deferenten und Epizyklen , um Jupiters Bewegung relativ zur Erde zu erklären, wobei die Umlaufzeit um die Erde 4332,38 Tage oder 11,86 Jahre betrug.

Bodenteleskopforschung

Galileo Galilei , Entdecker der vier größten Jupitermonde, die heute als galiläische Monde bekannt sind

Im Jahr 1610 entdeckte der italienische Polymath Galileo Galilei die vier größten Jupitermonde (heute als Galiläische Monde bekannt ) mit einem Teleskop. Es wird angenommen, dass dies die erste teleskopische Beobachtung anderer Monde als der Erde ist. Einen Tag nach Galileo entdeckte Simon Marius unabhängig Monde um Jupiter, obwohl er seine Entdeckung erst 1614 in einem Buch veröffentlichte. Es waren jedoch Marius 'Namen für die Hauptmonde, die festhielten: Io, Europa, Ganymed und Callisto . Diese Ergebnisse waren die erste Entdeckung einer Himmelsbewegung , die offenbar nicht auf der Erde zentriert war. Die Entdeckung war ein wichtiger Punkt für Copernicus ' heliozentrische Theorie der Bewegungen der Planeten; Galileos ausgesprochene Unterstützung der kopernikanischen Theorie führte dazu, dass er von der Inquisition vor Gericht gestellt und verurteilt wurde .

In den 1660er Jahren entdeckte Giovanni Cassini mit einem neuen Teleskop Flecken und bunte Bänder, beobachtete, dass der Planet abgeflacht erschien, und schätzte die Rotationsperiode des Planeten. Im Jahr 1690 bemerkte Cassini, dass die Atmosphäre eine unterschiedliche Rotation erfährt.

Der Große Rote Fleck wurde möglicherweise bereits 1664 von Robert Hooke und 1665 von Cassini beobachtet, obwohl dies umstritten ist. Der Apotheker Heinrich Schwabe fertigte die früheste bekannte Zeichnung an, um Details des Großen Roten Flecks von 1831 zu zeigen. Der Rote Fleck wurde Berichten zufolge zwischen 1665 und 1708 mehrmals außer Sichtweite gebracht, bevor er 1878 ziemlich auffällig wurde. Er wurde 1883 erneut als verblassend registriert und zu Beginn des 20. Jahrhunderts.

Sowohl Giovanni Borelli als auch Cassini erstellten sorgfältige Tabellen der Bewegungen von Jupiters Monden, um Vorhersagen darüber zu ermöglichen, wann die Monde vor oder hinter dem Planeten vorbeiziehen würden. In den 1670er Jahren wurde beobachtet, dass diese Ereignisse etwa 17 Minuten später als erwartet eintreten würden, wenn sich Jupiter auf der der Erde gegenüberliegenden Seite der Sonne befand. Ole Rømer folgerte, dass sich das Licht nicht sofort ausbreitet (eine Schlussfolgerung, die Cassini zuvor abgelehnt hatte), und diese zeitliche Diskrepanz wurde verwendet, um die Lichtgeschwindigkeit abzuschätzen .

1892 beobachtete EE Barnard am Lick Observatory in Kalifornien einen fünften Jupiter-Satelliten mit dem 910 mm-Refraktor . Dieser Mond wurde später Amalthea genannt . Es war der letzte Planetenmond, der direkt durch visuelle Beobachtung entdeckt wurde. Weitere acht Satelliten wurden vor dem Vorbeiflug der Voyager 1- Sonde 1979 entdeckt.

Infrarotbild des Jupiter, aufgenommen mit dem
Very Large Telescope der ESO

1932 identifizierte Rupert Wildt Absorptionsbanden von Ammoniak und Methan in den Spektren von Jupiter.

1938 wurden drei langlebige antizyklonale Merkmale beobachtet, die als weiße Ovale bezeichnet wurden. Mehrere Jahrzehnte lang blieben sie als separate Merkmale in der Atmosphäre, näherten sich manchmal einander, verschmolzen jedoch nie. Schließlich verschmolzen zwei der Ovale 1998 und nahmen das dritte im Jahr 2000 auf und wurden zu Oval BA .

Radioteleskopforschung

Im Jahr 1955 entdeckten Bernard Burke und Kenneth Franklin Funksignale, die von Jupiter mit 22,2 MHz kamen. Die Periode dieser Bursts stimmte mit der Rotation des Planeten überein und sie verwendeten diese Informationen, um die Rotationsrate zu verfeinern. Es wurde festgestellt, dass Funk-Bursts von Jupiter in zwei Formen auftreten: lange Bursts (oder L-Bursts), die bis zu mehreren Sekunden dauern, und kurze Bursts (oder S-Bursts), die weniger als eine Hundertstelsekunde dauern.

Wissenschaftler entdeckten, dass es drei Arten von Funksignalen gibt, die vom Jupiter übertragen werden:

  • Dekametrische Funkstöße (mit einer Wellenlänge von mehreren zehn Metern) variieren mit der Rotation des Jupiter und werden durch die Wechselwirkung von Io mit dem Jupiter-Magnetfeld beeinflusst.
  • Die dezimetrische Funkemission (mit Wellenlängen in Zentimetern) wurde erstmals 1959 von Frank Drake und Hein Hvatum beobachtet . Der Ursprung dieses Signals war ein torusförmiger Gürtel um den Jupiter-Äquator. Dieses Signal wird durch Zyklotronstrahlung von Elektronen verursacht, die im Jupiter-Magnetfeld beschleunigt werden.
  • Wärmestrahlung wird durch Wärme in der Atmosphäre des Jupiter erzeugt.

Erkundung

Seit 1973 haben eine Reihe automatisierter Raumfahrzeuge Jupiter besucht, insbesondere die Raumsonde Pioneer 10 , das erste Raumschiff, das Jupiter nahe genug gekommen ist, um Enthüllungen über seine Eigenschaften und Phänomene zurückzusenden. Flüge zu Planeten innerhalb des Sonnensystems werden zu Energiekosten durchgeführt, die durch die Nettogeschwindigkeitsänderung des Raumfahrzeugs oder Delta-v beschrieben werden . Das Betreten einer Hohmann-Transferbahn von der Erde zum Jupiter von einer niedrigen Erdumlaufbahn erfordert ein Delta-v von 6,3 km / s, was mit dem Delta-v von 9,7 km / s vergleichbar ist, das benötigt wird, um eine niedrige Erdumlaufbahn zu erreichen. Schwerkraftunterstützungen durch planetare Vorbeiflüge können verwendet werden, um die Energie zu reduzieren, die erforderlich ist, um Jupiter zu erreichen, allerdings auf Kosten einer deutlich längeren Flugdauer.

Vorbeiflug-Missionen

Vorbeiflug-Missionen
Raumfahrzeug Nächstgelegener
Ansatz
Entfernung
Pionier 10 3. Dezember 1973 130.000 km
Pionier 11 4. Dezember 1974 34.000 km
Voyager 1 5. März 1979 349.000 km
Voyager 2 9. Juli 1979 570.000 km
Ulysses 8. Februar 1992 408.894 km
4. Februar 2004 120.000.000 km
Cassini 30. Dezember 2000 10.000.000 km
Neue Horizonte 28. Februar 2007 2.304.535 km

Ab 1973 haben mehrere Raumschiffe planetare Vorbeiflugmanöver durchgeführt, die sie in Beobachtungsreichweite des Jupiter brachten. Die Pioniermissionen erhielten die ersten Nahaufnahmen von Jupiters Atmosphäre und mehreren seiner Monde. Sie entdeckten, dass die Strahlungsfelder in der Nähe des Planeten viel stärker waren als erwartet, aber beide Raumschiffe konnten in dieser Umgebung überleben. Die Flugbahnen dieser Raumfahrzeuge wurden verwendet, um die Massenschätzungen des Jupiter-Systems zu verfeinern. Radiookkultationen des Planeten führten zu besseren Messungen des Jupiter-Durchmessers und des Ausmaßes der polaren Abflachung.

Sechs Jahre später verbesserten die Voyager- Missionen das Verständnis der galiläischen Monde erheblich und entdeckten Jupiters Ringe. Sie bestätigten auch, dass der Große Rote Fleck antizyklonisch war. Ein Vergleich der Bilder ergab, dass sich der Farbton des Roten Flecks seit den Pioniermissionen von orange nach dunkelbraun geändert hatte. Entlang der Umlaufbahn von Io wurde ein Torus ionisierter Atome entdeckt, und auf der Mondoberfläche wurden Vulkane gefunden, von denen einige gerade ausbrachen. Als das Raumschiff hinter dem Planeten vorbeifuhr, beobachtete es Blitze in der nächtlichen Atmosphäre.

Die nächste Mission, Jupiter zu begegnen, war die Ulysses- Sonnensonde. Es führte ein Vorbeiflugmanöver durch, um eine polare Umlaufbahn um die Sonne zu erreichen . Während dieses Durchgangs untersuchte das Raumschiff Jupiters Magnetosphäre. Ulysses hat keine Kameras, daher wurden keine Bilder aufgenommen. Ein zweiter Vorbeiflug sechs Jahre später war viel weiter entfernt.

Im Jahr 2000 flog die Cassini- Sonde auf dem Weg zum Saturn an Jupiter vorbei und lieferte Bilder mit höherer Auflösung.

Die New Horizons- Sonde flog 2007 von Jupiter für eine Schwerkraftunterstützung auf dem Weg nach Pluto . Die Kameras der Sonde maßen den Plasmaausstoß von Vulkanen auf Io und untersuchten alle vier galiläischen Monde im Detail sowie Fernbeobachtungen der äußeren Monde Himalia und Elara .

Galileo- Mission

Jupiter von der Raumsonde Cassini aus gesehen

Das erste Raumschiff, das Jupiter umkreiste, war die Galileo- Sonde, die am 7. Dezember 1995 in die Umlaufbahn eintrat. Sie umkreiste den Planeten über sieben Jahre lang und führte mehrere Vorbeiflüge aller galiläischen Monde und Amalthea durch . Das Raumschiff war auch Zeuge des Aufpralls von Comet Shoemaker-Levy 9, als es sich 1994 Jupiter näherte, was einen einzigartigen Aussichtspunkt für das Ereignis darstellte. Die ursprünglich geplante Kapazität wurde durch den fehlgeschlagenen Einsatz der Funkantenne mit hoher Verstärkung begrenzt, obwohl Galileo noch umfangreiche Informationen über das Jupiter-System erhielt .

Eine 340 Kilogramm schwere atmosphärische Titan- Sonde wurde im Juli 1995 aus dem Raumschiff freigesetzt und trat am 7. Dezember in die Jupiter-Atmosphäre ein. Sie flog mit einer Geschwindigkeit von etwa 2.575 km / h durch 150 km der Atmosphäre und wurde gesammelt Daten für 57,6 Minuten, bevor das Signal bei einem Druck von etwa 23 Atmosphären und einer Temperatur von 153 ° C verloren ging. Es schmolz danach und verdampfte möglicherweise. Der Galileo- Orbiter selbst erlebte eine schnellere Version desselben Schicksals, als er am 21. September 2003 mit einer Geschwindigkeit von über 50 km / s absichtlich auf den Planeten gelenkt wurde, um zu verhindern, dass er gegen den Mond Europa stößt und ihn möglicherweise kontaminiert , die Leben beherbergen kann .

Daten aus dieser Mission zeigten, dass Wasserstoff bis zu 90% der Jupiter-Atmosphäre ausmacht. Die aufgezeichnete Temperatur betrug mehr als 300 ° C und die Windgeschwindigkeit betrug mehr als 644 km / h, bevor die Sonden verdampften.

Juno Mission

Jupiter vom Juno- Raumschiff gesehen
(12. Februar 2019)

Die Juno- Mission der NASA traf am 4. Juli 2016 in Jupiter ein und sollte in den nächsten zwanzig Monaten siebenunddreißig Umlaufbahnen absolvieren. Der Missionsplan sah vor, dass Juno den Planeten von einer polaren Umlaufbahn aus detailliert untersuchen sollte . Am 27. August 2016 beendete das Raumschiff seinen ersten Vorbeiflug an Jupiter und schickte die ersten Bilder von Jupiters Nordpol zurück. Juno würde 12 wissenschaftliche Umlaufbahnen vor dem Ende seines geplanten Missionsplans, der im Juli 2018 endet, abschließen. Im Juni dieses Jahres verlängerte die NASA den Missionsoperationsplan bis Juli 2021, und im Januar dieses Jahres wurde die Mission bis September 2025 um vier verlängert Mondvorbeiflüge: einer von Ganymed, einer von Europa und zwei von Io. Wenn Juno das Ende der Mission erreicht, führt er ein kontrolliertes Deorbit durch und löst sich in Jupiters Atmosphäre auf. Während der Mission wird das Raumschiff starker Strahlung von Jupiters Magnetosphäre ausgesetzt sein , was zu einem zukünftigen Ausfall bestimmter Instrumente und zu einer Kollision mit Jupiters Monden führen kann.

Abgebrochene Missionen und Zukunftspläne

Aufgrund der Möglichkeit von unterirdischen flüssigen Ozeanen auf Europa, Ganymed und Callisto bestand großes Interesse daran, Jupiters eisige Monde im Detail zu untersuchen. Finanzierungsschwierigkeiten haben den Fortschritt verzögert. Das JIMO ( Jupiter Icy Moons Orbiter ) der NASA wurde 2005 abgesagt. Ein nachfolgender Vorschlag wurde für eine gemeinsame NASA / ESA- Mission namens EJSM / Laplace mit einem vorläufigen Starttermin um 2020 ausgearbeitet. EJSM / Laplace hätte aus dem von der NASA geführten Jupiter bestanden Europa Orbiter und der von der ESA geführte Jupiter Ganymede Orbiter . Die ESA hatte die Partnerschaft jedoch offiziell bis April 2011 beendet und dabei Budgetprobleme bei der NASA und die Konsequenzen für den Missionsplan angeführt. Stattdessen plante die ESA eine Mission nur in Europa, um an der Auswahl von L1 Cosmic Vision teilzunehmen.

Diese Pläne wurden als die realisierte European Space Agency 's Jupiter Icy Mond Explorer (SAFT), wegen Einführung im Jahr 2022, gefolgt von der NASA Europa Clipper Mission, geplant für den Start in 2024. Andere vorgeschlagene Missionen umfassen die Chinese National Space Administration ' s Interstellar Express , ein Paar von Sonden Einführung im Jahr 2024 , die Jupiter Schwerkraft zu erkunden beiden Ende des verwenden würde Heliosphäre und NASA ‚s Trident , die im Jahr 2025 starten würden und nutzen Jupiter Schwerkraft biegen das Raumschiff auf dem Weg zu erkunden Neptune s‘ Mond Triton .

Monde

Jupiter hat 79 bekannte natürliche Satelliten . Von diesen haben 60 einen Durchmesser von weniger als 10 km. Die vier größten Monde sind Io, Europa, Ganymed und Callisto, die zusammen als " Galiläische Monde " bekannt sind und in einer klaren Nacht mit einem Fernglas von der Erde aus sichtbar sind.

Galiläische Monde

Die von Galileo entdeckten Monde - Io, Europa, Ganymede und Callisto - gehören zu den größten im Sonnensystem. Die Umlaufbahnen von drei von ihnen (Io, Europa und Ganymed) bilden ein Muster, das als Laplace-Resonanz bekannt ist . Für jeweils vier Umlaufbahnen, die Io um Jupiter macht, macht Europa genau zwei Umlaufbahnen und Ganymed macht genau eine. Diese Resonanz bewirkt, dass die Gravitationseffekte der drei großen Monde ihre Umlaufbahnen in elliptische Formen verzerren, da jeder Mond von seinen Nachbarn an derselben Stelle in jeder Umlaufbahn einen zusätzlichen Schlepper erhält. Die Gezeitenkraft von Jupiter, auf der anderen Seite arbeitet auf circularise ihre Bahnen.

Die Exzentrizität ihrer Umlaufbahnen bewirkt eine regelmäßige Biegung der Formen der drei Monde, wobei Jupiters Schwerkraft sie ausdehnt, wenn sie sich ihr nähern, und es ihnen ermöglicht, beim Wegschwingen zu sphärischeren Formen zurückzuspringen. Diese Gezeitenbeugung erwärmt das Innere der Monde durch Reibung . Dies zeigt sich am dramatischsten in der vulkanischen Aktivität von Io (das den stärksten Gezeitenkräften ausgesetzt ist) und in geringerem Maße in der geologischen Jugend der europäischen Oberfläche , was auf eine kürzliche Oberflächenerneuerung des Mondes hinweist.

Die galiläischen Monde im Vergleich zum Erdmond
Name IPA Durchmesser Masse Orbitalradius Umlaufzeit
km %. kg %. km %. Tage %.
Io /ˈAɪ.oʊ/ 3,643 105 8,9 × 10 22 120 421.700 110 1,77 7
Europa / jʊˈroʊpə / 3,122 90 4,8 × 10 22 65 671.034 175 3.55 13
Ganymed / ˈꞬænimiːd / 5,262 150 14,8 × 10 22 200 1.070.412 280 7.15 26
Callisto / kəˈlɪstoʊ / 4,821 140 10,8 × 10 22 150 1,882,709 490 16.69 61
Die galiläischen Monde.  Von links nach rechts in der Reihenfolge zunehmender Entfernung vom Jupiter: Io, Europa, Ganymed, Callisto.
Die galiläischen Monde Io , Europa , Ganymed und Callisto (in der Reihenfolge zunehmender Entfernung vom Jupiter)

Einstufung

Jupiters Monde wurden traditionell in vier Vierergruppen eingeteilt, basierend auf der Gemeinsamkeit ihrer Orbitalelemente . Dieses Bild wurde durch die Entdeckung zahlreicher kleiner äußerer Monde durch die Voyager im Jahr 1979 kompliziert . Jupiters Monde sind derzeit in mehrere verschiedene Gruppen unterteilt, obwohl es mehrere Monde gibt, die keiner Gruppe angehören.

Es wird angenommen, dass sich die acht innersten regulären Monde , die nahe der Ebene des Jupiter-Äquators nahezu kreisförmige Umlaufbahnen haben, neben dem Jupiter gebildet haben, während der Rest unregelmäßige Monde sind und als gefangene Asteroiden oder Fragmente gefangener Asteroiden gelten. Unregelmäßige Monde, die zu einer Gruppe gehören, haben ähnliche Umlaufbahnelemente und können daher einen gemeinsamen Ursprung haben, möglicherweise als größerer Mond oder gefangener Körper, der sich aufgelöst hat.

Regelmäßige Monde
Innere Gruppe Die innere Gruppe von vier kleinen Monden hat alle Durchmesser von weniger als 200 km, eine Umlaufbahn bei Radien von weniger als 200.000 km und Umlaufbahnneigungen von weniger als einem halben Grad.
Galiläische Monde Diese vier Monde, die von Galileo Galilei und Simon Marius parallel entdeckt wurden, kreisen zwischen 400.000 und 2.000.000 km und gehören zu den größten Monden im Sonnensystem.
Unregelmäßige Monde
Himalia-Gruppe Eine dicht gedrängte Gruppe von Monden mit Umlaufbahnen zwischen 11.000.000 und 12.000.000 km vom Jupiter entfernt.
Ananke Gruppe Diese retrograde Umlaufbahngruppe hat ziemlich undeutliche Grenzen und liegt durchschnittlich 21.276.000 km vom Jupiter entfernt mit einer durchschnittlichen Neigung von 149 Grad.
Carme Gruppe Eine ziemlich ausgeprägte retrograde Gruppe, die durchschnittlich 23.404.000 km vom Jupiter entfernt ist und eine durchschnittliche Neigung von 165 Grad aufweist.
Pasiphae Gruppe Eine zerstreute und nur vage unterschiedliche retrograde Gruppe, die alle äußersten Monde bedeckt.

Planetenringe

Jupiter hat ein schwaches Planetenringsystem , das aus drei Hauptsegmenten besteht: einem inneren Torus von Partikeln, der als Halo bekannt ist, einem relativ hellen Hauptring und einem äußeren hauchdünnen Ring. Diese Ringe scheinen eher aus Staub als aus Eis zu bestehen, wie dies bei Saturnringen der Fall ist. Der Hauptring besteht wahrscheinlich aus Material, das von den Satelliten Adrastea und Metis ausgeworfen wurde . Material, das normalerweise auf den Mond zurückfällt, wird aufgrund seines starken Gravitationseinflusses in den Jupiter gezogen. Die Umlaufbahn des Materials dreht sich in Richtung Jupiter und neues Material wird durch zusätzliche Stöße hinzugefügt. In ähnlicher Weise produzieren die Monde Thebe und Amalthea wahrscheinlich die beiden unterschiedlichen Komponenten des staubigen, hauchdünnen Rings. Es gibt auch Hinweise auf einen felsigen Ring entlang der Umlaufbahn von Amalthea, der aus Kollisionsresten dieses Mondes bestehen kann.

Interaktion mit dem Sonnensystem

Diagramm mit den trojanischen Asteroiden in Jupiters Umlaufbahn sowie dem Haupt- Asteroidengürtel

Zusammen mit der Sonne hat der Gravitationseinfluss des Jupiter das Sonnensystem mitgeprägt. Die Umlaufbahnen der meisten Planeten des Systems liegen näher an der Orbitalebene des Jupiter als an der Äquatorialebene der Sonne ( Merkur ist der einzige Planet, der sich in der Orbitalneigung näher am Äquator der Sonne befindet). Die Kirkwood-Lücken im Asteroidengürtel werden hauptsächlich durch Jupiter verursacht, und der Planet war möglicherweise für das Ereignis der späten schweren Bombardierung in der Geschichte des inneren Sonnensystems verantwortlich.

Zusätzlich zu seinen Monden kontrolliert Jupiters Gravitationsfeld zahlreiche Asteroiden , die sich in den Regionen der Lagrange-Punkte vor und nach Jupiter in seiner Umlaufbahn um die Sonne niedergelassen haben. Diese sind als trojanische Asteroiden bekannt und werden zum Gedenken an die Ilias in griechische und trojanische "Lager" unterteilt . Die erste davon, 588 Achilles , wurde 1906 von Max Wolf entdeckt ; seitdem wurden mehr als zweitausend entdeckt. Der größte ist 624 Hektor .

Die meisten kurzperiodischen Kometen gehören zur Jupiter-Familie - definiert als Kometen mit Semi-Major-Achsen, die kleiner als die von Jupiter sind. Es wird angenommen, dass sich Kometen der Jupiter-Familie im Kuipergürtel außerhalb der Umlaufbahn von Neptun bilden. Bei engen Begegnungen mit Jupiter werden ihre Umlaufbahnen in einen kleineren Zeitraum gestört und dann durch regelmäßige Gravitationswechselwirkung mit Sonne und Jupiter zirkularisiert.

Aufgrund der Größe der Jupitermasse liegt der Schwerpunkt zwischen ihr und der Sonne direkt über der Sonnenoberfläche, dem einzigen Planeten im Sonnensystem, für den dies zutrifft.

Auswirkungen

Hubble-Bild vom 23. Juli 2009, das einen etwa 8.000 km langen Makel zeigt, den das Jupiter-Aufprallereignis 2009 hinterlassen hat .

Jupiter wurde wegen seiner immensen Schwerkraftbohrung und seiner Lage in der Nähe des inneren Sonnensystems als Staubsauger des Sonnensystems bezeichnet. Es gibt mehr Auswirkungen auf Jupiter wie Kometen als auf die anderen Planeten des Sonnensystems. Es wurde angenommen, dass Jupiter das innere System teilweise vor Kometenbeschuss schützte. Neuere Computersimulationen deuten jedoch darauf hin, dass Jupiter die Anzahl der Kometen, die das innere Sonnensystem passieren, nicht netto verringert, da seine Schwerkraft ihre Umlaufbahnen ungefähr so ​​oft nach innen stört, wie sie sie anreichern oder auswerfen. Dieses Thema ist unter Wissenschaftlern nach wie vor umstritten, da einige glauben, dass es Kometen vom Kuipergürtel zur Erde zieht, während andere glauben, dass Jupiter die Erde vor der Oort-Wolke schützt . Jupiter erlebt etwa 200-mal mehr Asteroiden- und Kometeneinschläge als die Erde.

Eine 1997 durchgeführte Untersuchung früher astronomischer Aufzeichnungen und Zeichnungen ergab, dass ein bestimmtes dunkles Oberflächenmerkmal, das der Astronom Giovanni Cassini 1690 entdeckte, eine Einschlagnarbe gewesen sein könnte. Die Umfrage ergab zunächst acht weitere Kandidatenstandorte als potenzielle Auswirkungen, die er und andere zwischen 1664 und 1839 aufgezeichnet hatten. Später wurde jedoch festgestellt, dass diese Kandidatenstandorte kaum oder gar keine Möglichkeit hatten, die Ergebnisse der vorgeschlagenen Auswirkungen zu sein.

Mythologie

Jupiter, Holzschnitt aus einer 1550 - Ausgabe von Guido Bonatti ‚s Liber Astronomiae

Der Planet Jupiter ist seit der Antike bekannt. Es ist mit bloßem Auge am Nachthimmel sichtbar und kann gelegentlich tagsüber gesehen werden, wenn die Sonne tief steht. Für die Babylonier repräsentierte dieses Objekt ihren Gott Marduk . Sie benutzten Jupiters ungefähr 12-jährige Umlaufbahn entlang der Ekliptik , um die Konstellationen ihres Tierkreises zu definieren .

Die Römer nannten es „der Stern von Jupiter “ ( Iuppiter Stella ), wie sie es vermutlich auf die Haupt heilig sein , Gott der römischen Mythologie , dessen Name herkommt der Proto-Indo-European vocative Verbindung * dYeu-pəter (Nominativ: * Dyēus -pətēr , was "Vater- Himmelsgott " oder "Vatertagsgott" bedeutet). Jupiter war wiederum das Gegenstück zum mythischen griechischen Zeus (Ζεύς), auch Dias (Δίας) genannt, dessen planetarischer Name im modernen Griechisch beibehalten wird . Die alten Griechen kannten den Planeten als Phaethon ( Φαέθων ), was "leuchtender Stern" oder "lodernder Stern" bedeutet. Als höchster Gott des römischen Pantheons war Jupiter der Gott des Donners, des Blitzes und der Stürme und wurde angemessenerweise der Gott des Lichts und des Himmels genannt.

Das astronomische Symbol für den Planeten Jupiter symbol.svg ist eine stilisierte Darstellung des Blitzes des Gottes. Die ursprüngliche griechische Gottheit Zeus liefert das Wurzel- Zeno , das zur Bildung einiger Jupiter-verwandter Wörter verwendet wird, wie z. B. zenografisch . Jovian ist die Adjektivform des Jupiter. Die ältere Adjektivform jovial , die im Mittelalter von Astrologen verwendet wurde, bedeutet "glücklich" oder "fröhlich", Stimmungen, die Jupiters astrologischem Einfluss zugeschrieben werden . In der germanischen Mythologie wird Jupiter mit Thor gleichgesetzt , woher der englische Name Donnerstag für den Römer Jovis stirbt .

In der vedischen Astrologie benannten hinduistische Astrologen den Planeten nach Brihaspati , dem religiösen Lehrer der Götter, und nannten ihn oft " Guru ", was wörtlich "Schwerer" bedeutet. In zentralasiatischen türkischen Mythen wird Jupiter Erendiz oder Erentüz genannt , von eren (von ungewisser Bedeutung) und yultuz ("Stern"). Es gibt viele Theorien über die Bedeutung von Eren . Diese Völker berechneten die Umlaufzeit des Jupiter mit 11 Jahren und 300 Tagen. Sie glaubten, dass einige soziale und natürliche Ereignisse mit Erentüz 'Bewegungen am Himmel zusammenhängen. Die Chinesen, Vietnamesen, Koreaner und Japaner nannten es den " Holzstern " ( chinesisch : 木星 ; pinyin : mùxīng ), basierend auf den chinesischen fünf Elementen .

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Externe Links