Jowisz

Potężny Jowisz, władca mitycznego świata, był bogiem nieba i grzmotów według wierzeń starożytnych Rzymian. Władał błyskawicami i burzami, jako swojej broni używał piorunów. Był ojcem Marsa, Merkurego oraz Wenus. Na jego cześć nazwano największą spośród planet Układu Słonecznego.

Charakterystyka fizyczna planety

Jowisz obserwowany był już w czasach starożytnych, tysiące lat przed naszą erą,  przez babilońskich astronomów, dla których był bogiem Mardukiem. Utożsamiano go z greckim Zeusem, a w Chinach łączono z żywiołem drewna. Jest największą planetą w Układzie Słonecznym i najbliższą Ziemi planetą zaliczaną do gazowych olbrzymów. Oznacza to, że jego jądro jest niewielkie, stałe oraz zbudowane głównie ze skał i lodu. Otacza je gazowo-lodowa atmosfera, składająca się głównie z wodoru (ok. 90%) z dodatkiem helu (ok. 10%) oraz śladowymi ilościami metanu, etanu i amoniaku. Znany jest jedynie zarys budowy Jowisza – nie wiemy, czy pod gęstą, gazową pokrywą znajduje się stała powierzchnia.

Ryc. 1. Schemat budowy wewnętrznej Jowisza

Jowisz odległy jest od Słońca o około 778,41 mln km, czyli znajduje się od niego około 5,2 razy dalej niż Ziemia. Od Marsa, którego charakterystykę już przedstawialiśmy, odgradza go główny pas planetoid. Piąta według oddalenia od Słońca planeta ma promień równikowy o długości około 71 492 km, który jest liczony od wnętrza planety do wysokości, gdzie ciśnienie odpowiada ciśnieniu atmosferycznemu równemu około 1000 hPa. Jest on zatem około 11,2 razy większy od promienia Ziemi. Masa Jowisza jest około 317,83 razy większa od masy naszego globu. Olbrzym ten przejął większość materii pozostałej po uformowaniu się Słońca, dzięki czemu ma on prawie dwukrotnie większą masę niż inne ciała w Układzie Słonecznym.

Ponieważ jest planetą zaliczaną do gazowych olbrzymów, to jego gęstość jest znacznie mniejsza od gęstości planet skalistych i wynosi około 1326 kg/m³. Dla porównania z planetami skalistymi – najgęstsza Ziemia ma 5512 kg/m³, a najmniej gęsty Mars ma 3933 kg/m³. Średnia prędkość Jowisza na orbicie przyjmuje wartość 13,07 km/s (Ziemia po orbicie porusza się z prędkością 29,78 km/s), a przyspieszenie grawitacyjne jest około 2,258 razy większe niż na Ziemi. W umownej warstwie atmosfery (1000 hPa) temperatura planety to około -110°C.

Ryc. 2. Ziemia i Jowisz

Niezwykłą ciekawostką jest fakt, że im bardziej zagłębimy się w atmosferę Jowisza, tym bardziej wzrasta ciśnienie i temperatura. Prowadzi to do sprężania wodoru do postaci cieczy, w wyniku czego otrzymujemy największy wodorowy ocean w Układzie Słonecznym.

Pierścienie Jowisza

Największa planeta Układu Słonecznego jest również najbliższą Ziemi planetą posiadającą pierścienie. Są one jednak tak słabe i mało widoczne, że rzadko możemy spotkać ilustracje przedstawiające Jowisza wraz z nimi. Ponadto nie można ich zauważyć za pomocą lunet. Wszystkie pierścienie planetarne zbudowane są z kawałków skał, lodu i pyłu. Ilość każdego z tych materiałów ma wpływ na ich widoczność. Nie wiemy do końca, w jaki sposób tworzą się układy pierścieniowe. Ich istnienie Jowisz najprawdopodobniej zawdzięcza bombardowaniu przez meteoryty jego księżyców, w wyniku czego wysyłają one materię w przestrzeń kosmiczną. Ewentualnie są pozostałością po katastrofalnej kolizji lub rozerwaniu przez grawitację samej planety kawałków księżyców. Możliwe również, że pozostały po formowaniu się naszego Układu Słonecznego.

Ryc. 3. Ilustracja prezentująca przypadek, gdyby pierścienie Jowisza były widoczne

Dzień i rok jowiszjański

Wiemy, że im dalej od Słońca znajduje się planeta, tym większy jest jej okres obiegu po orbicie. Rok jowiszjański jest około 11,86 razy dłuższy od ziemskiego. Przyjmuje się, że pochodzenie znaków zodiaku może wiązać się z prawie 12-letnim okresem orbitalnym Jowisza w ruchu wokół naszej gwiazdy. Eliptyczna orbita sprawia, że odległość tego giganta od Słońca zmienia się o około 75 mln km pomiędzy najbliższym i najbardziej oddalonym punktem orbity od planety. Obrót tej planety wokół własnej osi, czyli dzień jowiszjański, trwa około 9 godzin 55 minut i 30 sekund i jest najkrótszym dniem wśród wszystkich planet Układu Słonecznego. Powoduje to powstawanie tak zwanego wybrzuszenia równikowego, które jest dostrzegalne z Ziemi. Niewielkie nachylenie do osi obrotu sprawia, że na tej planecie nie zachodzą wyraźnie zmiany pór roku.

Ryc. 4. Nachylenie osi obrotu względem pionu dla Ziemi, Marsa i Jowisza, od którego zależy występowanie pór roku

Księżyce Jowisza

Jowisz, oprócz bicia rekordów wielkości, pobił również rekord w liczbie posiadanych naturalnych satelitów. Odkryto ich aż 79, przy czym 53 z nich ma swoje nazwy, a pozostałe nadal czekają na oficjalne nazewnictwo.

Ryc. 5. Jowisz i jego księżyce

Pierwsze szczegółowe obserwacje tego planetarnego giganta zawdzięczamy Galileuszowi, który w 1610 roku za pomocą skonstruowanego przez siebie teleskopu odkrył również cztery jego największe księżyce, zwane popularnie księżycami galileuszowymi: Ganimedes, Kallisto, Io i Europa.

Ryc. 6. Księżyce galileuszowe Jowisza

Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym – większym nawet niż planeta Merkury. Poza tym to jedyny znany naturalny satelita, który posiada własne pole magnetyczne. Kallisto, drugi co do wielkości wśród księżyców Jowisza i trzeci co do wielkości w naszym układzie Słonecznym, posiada najbardziej obsypaną kraterami powierzchnię wśród wszystkich ciał w naszym układzie. Io jest najaktywniejszym ciałem niebieskim znajdującym się w Układzie Słonecznym. Jej powierzchnia jest pokryta siarką w różnych barwnych formach, czemu zawdzięcza swój niezwykły kolor. Z kolei na powierzchni Europy znajdziemy grubą warstwę zamarzniętej skorupy, pod którą może kryć się ocean w stanie ciekłym – mogą w nim występować organizmy żywe. Naukowcy uważają, że znajduje się tam dwa razy więcej wody niż na Ziemi. Wszystko to sprawia, że ten księżyc jowiszowy jest najbardziej kuszącym miejscem do zwiedzania w całym naszym układzie.

Ze względu na liczebność rodziny naturalnych satelitów Jowisza, trudno pokrótce scharakteryzować wszystkie księżyce. Każdy z nich jest wyjątkowy i przyciąga uwagę naukowców. Zostały one zbadane dzięki takim programom kosmicznym, jak Pioneer, Voyager, Ulysses, Cassini, czy New Horizons.

Zestawienie największych księżyców Jowisza, których wymiary przekraczają 50 km

Inne księżyce Jowisza, których wymiary przekraczają 50 km

Ciekawostki z jowiszowego świata

Jednym z najbardziej charakterystycznych obiektów na powierzchni Jowisza jest Wielka Czerwona Plama, czyli ogromny stały cyklon, który od ponad 350 lat szaleje na jego powierzchni. Burza jest prawie dwa razy większa od Ziemi i na tyle duża, że można ją obserwować za pomocą amatorskich teleskopów.

Ryc. 7. Wielka Czerwona Plama

Jowisz posiada własną rodzinę komet, które pod wpływem jego silnej grawitacji poruszają się między nim a Słońcem. Okres ich obiegu jest krótszy niż 20 lat. Jedną z nich jest kometa Shoemaker-Levy 9, która, przechwycona przez pole grawitacyjne planety na pewien czas, stała się jego satelitą. Została ona rozerwana przez silne pole grawitacyjne planety, a następnie jej fragmenty spadły na powierzchnię Jowisza. Upadek ten był obserwowany przez astronomów zarówno przy użyciu instrumentów naziemnych, jak i za pomocą kamer zainstalowanych na pokładzie sondy kosmicznej Galileo, znajdującej się w pobliżu Jowisza.

Ryc. 8. Ślady na powierzchni Jowisza po uderzeniu fragmentów komety Shoemaker-Levy 9

Materiały źródłowe