Jupiter

Jupiter je piata planéta v poradí od Slnka, najväčšia a najhmotnejšia planéta našej slnečnej sústavy. Je pomenovaný po rímskom bohovi Jupiterovi. Symbolom planéty je štylizované znázornenie Jupiterovho božského blesku (v Unicode: ♃).

O iných významoch výrazu Jupiter pozri Jupiter (rozlišovacia stránka).
Jupiter
Elementy dráhy
(Epocha 2000,0)
Veľká polos778 412 027 km
5,203 363 01 AU
Obvod dráhy4,888 Tm
32,675 AU
Excentricita (e)0,048 392 66
Periapsida (q)740 742 598 km
4,951 558 43 AU
Apoapsida (Q)816 081 455 km
5,455 167 59 AU
Doba obehu (P)4 335,3545 d
(11,87 a)
Synodická doba obehu398,86 d
Priemerná obežná rýchlosť13,050 km/s
Maximálna obežná rýchlosť13,705 km/s
Minimálna rýchlosť12,440 km/s
Sklon dráhy (i)1,305 30°
Dĺžka výstupného uzla (Ω)100,556 15°
Argument perihélia (ω)274,197 70°
Počet satelitov67 potvrdených[1]
Fyzikálne charakteristiky
Rovníkový priemer142 984 km
(11,209 Zemí)
Povrch6,14×1010 km² (120,5 Zemí)
Objem1,338×1015 km³ (1235,6 Zemí)
Hmotnosť1,899×1027 kg (317,8 Zemí)
Hustota (ρ)1,326 g/cm³
Gravitácia na rovníku23,12 m/s²
Úniková rýchlosť59,54 km/s
Rotačná perióda0,413 51 d (9 h 55,5 min)
Rýchlosť rotácie12,6 km/s = 45 262 km/h
(na rovníku)
Sklon osi rotácie3,13°
Rektascenzia
severného pólu		268,05°
(17 h 52 min 12 s)
Deklinácia64,49°
Albedo0,52
Povrchová teplota110 K-152 K-?
Atmosféra
Zloženie atmosféryvodík~86 %, hélium~14 %, metán 0,1 %, vodná para 0,1%, amoniak (čpavok) 0,02 %, etán 0,0002 %, fosfín 0,0001 %, sírovodík<0,0001 %
Atmosférický tlak70 kPa
Hustota atmosféry?
Výška atmosféry?

Jupiter má chemické zloženie podobné Slnku a ďalším hviezdam. Líši sa od nich najmä nízkou hmotnosťou, ktorá nestačí na vytvorenie podmienok pre termojadrové reakcie prebiehajúce vo všetkých hviezdach hlavnej postupnosti. Neexistuje presná definícia odlišujúca veľké hmotné planéty ako Jupiter od hnedých trpaslíkov, čo sú prechodné útvary medzi planétami a hviezdami. V každom prípade by Jupiter potreboval byť aspoň 80× hmotnejší, aby sa mohol stať hviezdou.[2] Planéty, ktoré sú Jupiteru podobné hmotnosťou, rozmermi a zložením, sa nazývajú joviálne.

Jupiter je prvou planétou od Slnka, ktorá nemá pevný povrch. Jeho búrlivá atmosféra plynule prechádza do plášťa a vo väčších hĺbkach do horúceho jadra. Rotácia planéty spôsobila, že sa v jej atmosfére utvorili gigantické, farebne jasne odlíšené štruktúry nazývané pásy a zóny. Okrem nich možno už malým ďalekohľadom pozorovať na Jupiteri ďalšie búrkové štruktúry, napríklad známu Veľkú červenú škvrnu, ktorá je z nich najväčšia.

Jupiter sa okolo svojej osi otočí najrýchlejšie zo všetkých planét slnečnej sústavy – otočenie netrvá ani 10 hodín. Planéta má podľa súčasných poznatkov najväčšiu sústavu mesiacov. Zo 79 jeho doteraz objavených družíc[1][3][4] sú najznámejšie štyri najväčšie. Sú nazývané tiež Galileove mesiace, pretože prvý písomný záznam o ich pozorovaní urobil Galileo Galilei v roku 1610. Najväčší Galileiho mesiac, Ganymedes, je zároveň najväčším mesiacom v slnečnej sústave. Ďalšie známe mesiace sú Európa, ktorá je pokrytá ľadovou kôrou a Io, ktorý prejavuje mohutnú sopečnú aktivitu.

Jupiter je na oblohe dobre viditeľný voľným okom, a preto bol známy ľuďom už v staroveku. Vďaka svojej obežnej dobe okolo Slnka trvajúcej necelých 12 rokov prechádza Jupiter každým znamením zvieratníka približne rok. Veľa údajov o Jupiteri nám poskytli kozmické sondy, najmä jeho dve umelé družice: sonda Galileo v rokoch 1995 – 2003 a Juno od roku 2016.

Charakteristika

Jupiter je obrovská plynová guľa s 318-krát väčšou hmotnosťou ako je hmotnosť Zeme. Jeho objem by pohltil 1 319 Zemí. So svojou hmotnosťou 1,899x1027 kg[2] je 2,5-násobne hmotnejší ako všetky ostatné planéty slnečnej sústavy dohromady. Je taký hmotný, že sa hmotný stred (ťažisko) sústavy Jupiter – Slnko nachádza nad slnečným povrchom (vo vzdialenosti 1,068 slnečného polomeru od stredu Slnka). Rovníkový priemer Jupitera je 142 984 km.[5] Rýchla rotácia Jupitera spôsobuje vydúvanie rovníkových vrstiev až o 9 276 km oproti polárnym.

Porovnanie veľkostí Zeme a Jupitera

Už prvé spektroskopické pozorovania Jupitera ukázali, že je zložený najmä z molekulárneho vodíka (H2). Sonda Galileo zistila, že ho tvorí vodík a hélium, ktoré sú zmiešané v pomere 5:1.[5] Tieto dva základné prvky tvoriace Jupiter sú najhojnejšie sa vyskytujúcimi prvkami vo vesmíre. Chemické zloženie Jupitera sa veľmi podobá chemickému zloženiu Slnka s tým rozdielom, že Jupiter obsahuje percentuálne viac ťažkých prvkov. Vo veľkom množstve sa tu nachádzajú napríklad vzácne plyny, ako sú argón, kryptón a xenón.[6]

Jupiter vydáva asi o 60 % viac tepelnej energie, ako prijíma zo slnečného žiarenia. Predpokladá sa, že táto energia pochádza z troch zdrojov: teplo z doby vzniku Jupitera; energia uvoľňovaná pomalým zmršťovaním planéty a energia veľmi slabo prebiehajúcich termonukleárnych reakcií.

Vznik a vývoj planéty

Jupiter sa sformoval spolu s inými planétami pred 4,6 až 4,7 miliardami rokov.[7] Základom bol prachoplynový disk okolo formujúceho sa Slnka, protoplanetárny disk, v ktorom pravdepodobne postupným zliepaním (akréciou) vznikli zhluky hmoty – planétezimály. Z nich sa ďalším spájaním utvorili väčšie telesá zvané protoplanéty. Podľa najpodrobnejších výpočtov sa rádovo desiatky kilometrov veľké planétezimály počas 100 000 rokov spojili do planetárnych embryí s hmotnosťou rádovo 1024 kg. Zárodok Jupitera už mal natoľko veľkú gravitáciu, že začal priťahovať ľahké prvky, predovšetkým vodík. Tým rýchlo rástol objem a hmotnosť budúceho Jupitera. Ďalšie prudké zvyšovanie jeho hmotnosti spôsobila rozsiahla plynná obálka, pretože zabrzdila ďalšie prelietajúce telesá, ktoré padali na jeho povrch. Za 4 milióny rokov by mal Jupiter týmto spôsobom dosiahnuť hmotnosť rovnajúcu sa 21 hmotnostiam Zeme a jeho vznik bol dokončený ďalšou bleskovou akréciou materiálu.[8]

V roku 2019 bola zverejnená štúdia, ktorá tvrdí, že pred 4,5 miliardami rokov sa Jupiter zrazil s protoplanétou. Podkladom pre túto štúdiu boli merania gravitačného poľa sondou Juno. Podľa týchto meraní nie je jadro jednotné ako pri štandardných modeloch formovania planét. Jeho jadro je „premiešané“ a obsahuje prvotné ťažké prvky s vonkajšou obálkou planéty. Podľa simulácií je takéto premiešané a vytvarované jadro spôsobené nárazom v ranej tvorbe planéty.[9]  

Vyššie uvedená teória má však niekoľko nedostatkov. R. Durisen a iní poukázali na to, že Jupiter a Saturn sa nemohli utvoriť kondenzáciou hmoty na kamenné jadrá, pretože tento proces by musel trvať tak dlho, že zárodočný plyn slnečnej sústavy by sa za ten čas už rozptýlil do medzihviezdneho priestoru. Problém so vznikom joviálnych planét možno by sa dal obísť štúdiou, ktorá odmieta vznik joviálnych planét akréciou plynného materiálu na kamenné jadrá, ale vysvetľuje ich vznik ako produkt niekoľkých gravitačných kolapsov. Autorom tejto teórie je Alan Boss z Carnegie Institution of Washington.[10] Podľa tejto teórie sa Jupiter sformoval z kozmologického hľadiska "bleskovo", len za 300 rokov.

Jupiter v nepravých farbách na zábere Hubbleovho vesmírneho ďalekohľadu. Na disku planéty sú viditeľné tiene troch jeho mesiacov.

Migrácia Jupitera

Existujú hypotézy, podľa ktorých sa Jupiter nesformoval v tej vzdialenosti od Slnka, v ktorej sa nachádza teraz, a na svoju súčasnú pozíciu sa postupne presunul (migroval). Podľa modelu s názvom Nice model sa planetárne embryo Jupitera utvorilo o niečo ďalej od Slnka, ako je teraz.[11] Jedným z dôkazov pre toto tvrdenie je fakt, že počas akrécie musela na zárodok Jupitera dopadať hmota prevažne v kondenzovanom stave, ale ťažké vzácne plyny napr. argón sa v predpokladanom pomere prvkov kondenzujú len pri teplotách nižších ako 30 K. To je niekoľkonásobne menej, ako predpokladaná teplota vo vzdialenostiach Jupitera počas jeho formovania. Jedno z vysvetlení tohto problému predpokladá oveľa nižšiu teplotu zárodočnej hmloviny v čase formovania Jupitera, iné sa snaží obísť problém tým, že Jupiter sa v skutočnosti sformoval vo vzdialenejších častiach slnečnej sústavy a až potom migroval na súčasnú dráhu.[6]

V roku 1984 ukázali J. Fernández a W. Ip, akým mechanizmom by sa Jupiter mohol dostať do vnútorných častí slnečnej sústavy. V ranej histórii slnečnej sústavy sa totiž planéta stretávala s miliardami planétok, ktoré míňala pri ich putovaní do oblastí Oortovho mraku alebo až za hranice slnečnej sústavy. Pri týchto preletoch nastal efekt gravitačného praku, čo znamená, že rýchlosť planétky sa preletom okolo Jupitera pod vplyvom jeho gravitácie zvýšila. Podobným spôsobom NASA urýchlila už niekoľko sond mieriacich do vonkajších častí slnečnej sústavy. Pri každom gravitačnom urýchlení sa však Jupiter premiestnil nepatrne bližšie k Slnku rýchlosťou, ktorá je nepriamo úmerná pomeru hmotností Jupiter/planétka. Pri veľkom množstve takýchto gravitačných prakov mohol Jupiter kedysi migrovať smerom k Slnku rýchlosťou až 0,2 AU za 100 tisíc rokov.[11]

Model slnečnej sústavy vytvorený medzinárodným tímom, ktorý bol publikovaný v časopise Nature v júni 2011, však naproti tomu ukazuje, že Jupiter sa sformoval vo vzdialenosti asi 3,5 AU od Slnka, čo je bližšie, ako je jeho súčasná vzdialenosť. Pribrzďovaný medziplanetárnym plynom, ktorý bol vo formujúcej sa slnečnej sústave oveľa hustejší ako dnes, sa Jupiter mal dokonca k Slnku priblížiť ešte viac a to až na vzdialenosť 1,5 AU (dnešná vzdialenosť Marsu). Po spotrebovaní plynu sa planéta začala od Slnka opäť špirálovite vzďaľovať, až kým neskončila na súčasnej pozícii. Pri takomto spôsobe migrácie by Jupiter musel pri približovaní aj vzďaľovaní prekonať pásmo planétok, ktoré by tým podľa starších názorov gravitačne vyčistil od hmoty. Ale podľa nového modelu bol migrujúci Jupiter činiteľom, ktorý asteroidy naopak rozptýlil a zväčšil rozmery oblasti, v ktorej sa vyskytovali.[12]

Gravitačné pôsobenie Jupitera malo hneď po Slnku najväčší vplyv na formovanie Slnečnej sústavy. Čiastočne sa pričinil o jej súčasné usporiadanie. Existuje aj hypotéza, že práve Jupiter s pričinil o takzvané veľké bombardovanie[13] čerstvo vyformovaných planét medziplanetárnou hmotou.

Vznik mesiacov

Predpokladá sa, že veľké mesiace Jupitera mohli vzniknúť podobným spôsobom ako planéty. Zárodok Jupitera mal okolo seba hmlovinu v tvare disku. Z tohto disku sa naberaním hmoty a zmršťovaním utvorili mesiace. Tento scenár vzniku podporuje aj chemické zloženie mesiacov. Jupiter sa počas svojho vzniku na krátku dobu zahrial až na 4 000 °C, čo spôsobilo odparenie vody vo vnútorných častiach jeho zárodočného disku. Preto najbližšie mesiace Jupitera vodu neobsahujú a sú zložené len z ťažko sa vyparujúcich látok.[7] Malé mesiačiky s výstrednými dráhami sú pravdepodobne zachytenými kométami a asteroidmi, ktoré vznikali ďaleko od planéty, a len neskôr ich Jupiter gravitačne zachytil.

Dráha a rotácia

Jupiter obieha Slnko vo vzdialenosti 778 412 027 km, čo je viac než päťnásobne väčšia vzdialenosť ako tá, v ktorej obieha Zem okolo Slnka. Tomu pripadá aj množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho na meter štvorcový jeho plochy, ktoré tvorí len 3,7 % zo žiarenia dopadajúceho na meter štvorcový hranice atmosféry Zeme. Jupiter je však k Slnku stále o polovicu bližšie, než nasledujúca joviálna planéta Saturn. Jeho obežná dráha má tvar elipsy podobnej kružnici s excentricitou približne 0,048. Pri najväčšom priblížení k Zemi, nás od Jupitera delí 588 miliónov km. Pri najväčšom vzdialení, v konjunkcii, sa od Zeme vzďaľuje až na 968 miliónov km. Sklon jeho dráhy k rovine ekliptiky je nevýrazný a dosahuje len 1,3 °, čo je po Uráne druhý najmenší sklon dráhy planéty v slnečnej sústave.[14]

Keďže Jupiter je zložený prevažne z plynu, jeho rotácia nepripomína rotáciu pevného telesa. Rôzne vrstvy jeho atmosféry sa otáčajú rôznou rýchlosťou. Kým rovníkový pás planéty urobí jednu otočku za 9 hodín 50 minút, vrstvy pri póloch sa otočia raz za 9 hodín 56 minút. Takáto rotácia sa nazýva diferenciálna.[5] Jupiter má medzi všetkými planétami slnečnej sústavy najkratší deň.

Magnetosféra
Severná polárna žiara na Jupiteri v ultrafialovom spektre. Záber urobil Hubbleov vesmírny ďalekohľad.

Sonda Pioneer potvrdila existenciu Jupiterovho mohutného magnetického poľa, ktoré je podľa jej meraní 10× silnejšie ako zemské a obsahuje 20 000× viac energie. Svojou intenzitou prevyšuje magnetické polia všetkých ostatných planét slnečnej sústavy. Silné magnetické pole je spôsobené rýchlou rotáciou. V polárnych oblastiach boli pozorované polárne žiary, jav známy aj na Zemi.

Jupiter má veľmi rozsiahlu a silnú magnetosféru. Keby bola viditeľná zo Zeme, javila by sa až 5× väčšia ako Mesiac v splne, aj keď je omnoho ďalej. Toto magnetické pole vytvára mohutné výrony urýchlených častíc v Jupiterových radiačných pásoch, interaguje s mesiacom Io a vytvára vodivú trubicu a plazmový prstenec okolo neho. Jupiterova magnetosféra je najväčšia štruktúra slnečnej sústavy (je väčšia než magnetosféra Slnka). Celkový tvar magnetosféry Zeme a Jupitera je veľmi podobný. Magnetopauza v prípade Zeme sa však vytvára vo vzdialenosti 70 000 až 80 000 km, ale u Jupitera takmer 100-krát ďalej. Tento rozdiel sa vysvetľuje nielen intenzívnejším magnetickým poľom Jupitera, ale aj tým, že intenzita slnečného vetra je vo vzdialenosti jeho obežnej dráhy podstatne slabšia ako pri Zemi.

Citlivé prístroje na palube sondy Pioneer odhalili, že jupiterovský „severný“ magnetický pól je na južnom geografickom póle planéty s odchýlkou 11 stupňov od jupiterovskej osi rotácie a so stredom poľa posunutým mimo stred Jupitera podobne ako je tomu pri magnetickom poli Zeme. Pioneer zaznamenal vlnu jupiterovskej magnetosféry ešte vo vzdialenosti 26 miliónov kilometrov a magnetický chvost dosahujúci až za Saturnovu obežnú dráhu.

Údaje ukazujú, že veľkosť tohto magnetického poľa na strane obrátenej k Slnku rýchlo kolíše v dôsledku zmien tlaku slnečného vetra. Tento jav bol bližšie skúmaný pri dvoch misiách Voyager. Bolo objavené, že prúdy vysokoenergetických častíc sú vyvrhované až k obežnej dráhe Zeme. V jupiterovských radiačných pásoch boli nájdené a namerané vysokoenergetické protóny. Ukázalo sa, že medzi Jupiterom a niektorými jeho mesiacmi (najmä Io) pretekajú elektrické prúdy.

Atmosféra
Detail Jupiterovej atmosféry z pohľadu Voyagera 1

Viditeľný povrch Jupitera, čiže horná vrstva oblačnosti, má charakteristický vzhľad. Už menším ďalekohľadom možno pozorovať, že sa na ňom striedajú svetlejšie a tmavšie pásy. Svetlejšie pásy sú prejavom väčšej oblačnosti a vertikálneho prúdenia, tmavé pásy sú miesta s menšou alebo chýbajúcou oblačnosťou. Pásová štruktúra sa utvorila pravdepodobne hlavne v dôsledku Jupiterovej rýchlej rotácie a vnútornej energie.[2] Smerom k pólom planéty sa pásová štruktúra postupne stráca. Okrem toho sa v Jupiterovej atmosfére vyskytuje mnoho oválnych útvarov, z ktorých najznámejšia a najstabilnejšia je Veľká červená škvrna. Svojimi rozmermi presahuje Zem, pričom jej veľkosť, tvar aj farba sa v priebehu času menia.[15]

Priame informácie o chemickom zložení Jupiterovej atmosféry vedcom poskytlo zostupové puzdro sondy Galileo, tzv. Galileo JEP (Jupiter Entry Probe). Táto malá sonda v tvare kužeľa s najväčším priemerom 1,25 m sa od svojej materskej sondy oddelila 13. júla 1995. 7. decembra toho istého roku potom vstúpila do atmosféry, kde zostúpila do hĺbky asi 130 km, kým ju nezničila okolitá teplota a tlak.[16] Kompletné vyhodnotenie údajov získaných týmto atmosférickým puzdrom sondy trvalo niekoľko rokov.[6]

Atmosféra Jupitera sa skladá z približne 86 % vodíka a 14 % hélia (podľa počtu atómov, podľa hmotnosti ide o percentuálny pomer približne 75/24; s 1 % hmotnosti pripisovaným iným zložkám – vnútro obsahuje hustejšie materiály, kde sa percentuálny pomer mení na približne 71/24/5). Obsahuje tiež stopové množstvo metánu, vodných pár, amoniaku a „kamenia“. Koncentrácia amoniaku podľa údajov zo sondy Juno stúpa s hĺbkou.[17] Nachádzajú sa tu tiež nepatrné množstvá uhlíka, etánu, sírovodíka, neónu, kyslíka, fosfínu a síry. Prekvapivo malé množstvo kyslíka, ktoré zistila sonda Galileo JEP, sa vysvetľuje tým, že sonda vstúpila do oblasti jednej z tzv. horúcich škvŕn, v ktorých väčšina vody (hlavná zlúčenina viažúca na Jupiteri kyslík) skondenzovala už v oveľa hlbších oblastiach. Oblaky v okolí týchto horúcich škvŕn obsahujú až 100-krát viac vody, ktorá viaže "chýbajúci" kyslík.[6] Najvrchnejšie vrstvy atmosféry obsahujú kryštály zmrznutého amoniaku. Vodík a hélium sú bezfarebné plyny, na sfarbení atmosféry sa preto podieľajú jej prímesi. Vo vrcholcoch mrakov dochádza aj k početným elektrickým výbojom,[2] ktoré zaznamenala aj sonda Galileo JEP.[6]

Jednotlivé pásy Jupiterovej atmosféry rotujú rôznou rýchlosťou; tento efekt bol po prvýkrát pozorovaný Cassinim (1690). Rotácia Jupiterovej polárnej atmosféry je o 5 minút dlhšia ako rotácia jeho rovníkovej atmosféry. Navyše sa pásy mrakov rôznej šírky pohybujú proti sebe v smere stálych vetrov. Na hraniciach týchto konfliktných prúdov vznikajú búrky a turbulencie. Rýchlosť vetra podľa údajov sondy Galileo dosahuje až 650 km/h a vetry vyvolávajú aj kolísania teploty vo vrchnej Jupitrovej atmosfére. Pôvod vetrov sa na rozdiel od pozemských nepripisuje ohrievaniu atmosféry Slnkom, ale vnútornému teplu planéty.[2]

Vnútorné zloženie

Predpokladá sa, že v strede planéty leží pevné jadro, ktoré sa skladá najmä zo silikátov, železa a ďalších ťažkých látok. Preto ho možno nazvať kamenným. Jadro sa označuje za malé, pretože jeho priemer odhadovaný na nanajvýš 20 000 km, je iba zlomkom priemeru celej planéty. Stále je však väčšie ako priemer celej Zeme. Je v ňom koncentrovaná hmotnosť 10 až 20 Zemí. Tlak a teplota sú tu veľmi vysoké. Odhadujú sa na 30 000°C a 8,5 milióna MPa.[5] Hlavne vysoký tlak bol v minulosti príčinou toho, že sa pevné jadro pokladalo za útvar zložený z pevného vodíka.

Nad jadrom sa nachádza vodíkový oceán, ktorý tvorí rozhodujúcu časť objemu i hmoty Jupiteru. Vodík je rozdelený do dvoch vrstiev a v oboch je kvapalný. Spodná vrstva siaha od jadra do vzdialenosti 46 000 km od stredu planéty a skladá sa z kovového kvapalného vodíka. Kvôli veľkému tlaku má jeho vnútorná časť odtrhnuté elektróny z atómových obalov a má kovové vlastnosti. Druhá, vonkajšia vodíková vrstva, siaha do vzdialenosti 70 000 km od stredu Jupitera. Jej hlavnou zložkou je kvapalný molekulárny vodík. Tvorí vlastný povrch planéty. Hranica medzi kovovým a molekulárnym oceánom je v hĺbke 17 000 km pod povrchom.

Teplota od oblakov smerom ku stredu rastie. Na vrcholoch mračien je –160°, o 60 km hlbšie je približne rovnaká teplota ako na Zemi, a ešte kúsok hlbšie je teplota na bode varu vody. Silné magnetické pole okolo Jupitera vytvárajú prúdy tečúce vnútri (v kovovom vodíku). Toto pole je zodpovedné za pozorovanú polárnu žiaru spôsobenú Birkelandovými prúdmi tečúcimi pozdĺž magnetických siločiar.

Mesiace
Fotomontáž Jupitera a jeho najväčších mesiacov: zľava Io, Ganymedes, takmer nad ním sa nachádza Európa a v pravom spodnom rohu je viditeľný kúsok Kalisto.

Jupiter bolo prvé teleso okrem Zeme, u ktorého boli objavené prirodzené družice. Objavili ich v roku 1610 Galileo Galilei a nezávisle od neho pravdepodobne aj Simon Marius. Tieto prvé štyri objavené mesiace sú zároveň najväčšími Jupiterovými mesiacmi: Io, Európa, Ganymedes a Kallisto (dnes známe ako Galileove mesiace). Pri pozorovaní ich pohybu bolo zrejmé, že neobiehajú Zem. Táto skutočnosť bola hlavným bodom obhajoby Kopernikovej heliocentrickej teórie o pohybe planét; Galileiho vyhlásenie podpory Koperníkovej teórie ho dostalo do problémov s inkvizíciou.

Neskôr pribudli objavy ďalších mesiacov. Niektoré z nich objavili prelietajúce sondy, ďalšie sa podarilo objaviť na fotografických snímkach zo Zeme (piaty najväčší Jupiterov mesiac, Amaltheu, dokonca priamym pozorovaním). Jupiter má v súčasnosti 79 mesiacov. Iba Galileiho mesiace majú guľatý tvar. Spolu so štyrmi malými vnútornými mesiacmi majú ich dráhy sklony blízke nule. Ostatné mesiace sú nepravidelného tvaru podobného tvaru asteroidov, ich dráhy mávajú väčšinou veľký sklon k Jupiterovmu rovníku a najvzdialenejšie z nich obiehajú v protismere rotácie planéty (v retrográdnom smere). V rokoch 1999 – 2003 bolo 3,6 metrovým ďalekohľadom na Havajských ostrovoch (CCD 12000×12000 pixelov, David Jewitt ad.) objavených niekoľko desiatok nových mesiacov. Ide o kilometrové skaliská.

Galileove mesiace

Ganymedes je najväčším Jupiterovým mesiacom a zároveň aj najväčším mesiacom v slnečnej sústave. So svojím priemerom 5 262 kilometrov je väčší ako planéta Merkúr. Jeho jadro z tvrdých hornín pokrýva hrubá vrstva ľadu a hornín. Zábery sond ukázali, že na jeho povrchu sú rozsiahle svetlé a tmavé plochy a impaktné krátery.

O niečo menší Kallisto, tretí najväčší mesiac slnečnej sústavy, je taktiež pokrytý mnohými krátermi. Oba mesiace majú napriek svojim hmotnostiam iba veľmi riedke atmosféry.

Najsvetlejším satelitom Jupitera je Európa. Jej 100 km hrubý ľadový obal pokrytý množstvom brázd mimoriadne dobre odráža slnečný svit. Pod vrchnou vrstvou ľadu sa pravdepodobne nachádza tekutý oceán vody.

Mesiac Io je jedno z nemnohých telies v slnečnej sústave, ktoré má aktívne vulkány. Tento mesiac prejavuje najväčšiu sopečnú aktivitu zo všetkých známych telies v slnečnej sústave. Sopky však nevyvrhujú roztavené horniny, ako je to na Zemi, ale roztavenú síru. To objasňuje i čierno-červenožlté zafarbenie mesiaca. Vyvrhovaná ionizovaná síra vytvára okolo Jupitera tzv. plazmový torus. V ňom sa uzatvára časť Birkelandových prúdov tečúcich pozdĺž magnetických siločiar planéty a spätne ohrieva mesiac Io. Vulkanická činnosť na mesiaci Io je spôsobená kombinovaným ohrevom gravitačnými slapovými silami materskej planéty a elektromagnetickým ohrevom Birkelandovými prúdmi.

Galileove mesiace v porovnaní s Mesiacom Zeme
Meno Priemer Hmotnosť Priemerná vzdialenosť Perióda obehu
km % kg % km % dni %
Io 3643 105 8,9×1022 120 421 700 110 1,77 7
Európa 3122 90 4,8×1022 65 671 034 175 3,55 13
Ganymedes 5262 150 14,8×1022 200 1 070 412 280 7,15 26
Kallisto 4821 140 10,8×1022 150 1 882 709 490 16,69 61

Prstence
Prstence Jupitera, ako ich pri zákryte planéty Slnkom videla sonda Galileo

Jupiter má (podobne ako Saturn, Urán a Neptún) sústavu prstencov. Na rozdiel od známych prstencov Saturna je pozorovanie Jupiterových prstencov zo Zeme veľmi náročné. Preto ich objavila až sonda Voyager 1[2] a nezávisle od nej observatórium na Mauna Kea v roku 1979.[5]

Prstence sú hrubé asi 30 km, široké len 8 000 km a ležia vo vzdialenosti asi 1,8 polomeru planéty od jej stredu. Hustota hmoty v Jupiterových prstencoch je veľmi nízka a jasnosť dosahuje len 12 magnitúd.[5] Tvorené sú drobnučkými časticami s priemerom rádovo mikróny. Častice sú pravdepodobne dopĺňané z vnútorných mesiacov, z ktorých ich vymršťujú nárazy mikrometeoritov.[2] Smerom od planéty jasnosť prstencov klesá veľmi rýchlo, smerom dovnútra pomalšie. Vnútorný halový prstenec siaha až k oblačnej prikrývke planéty. Sondy zistili i pomerne vysoký počet častíc v priestore nad prstencami, a tiež pod nimi. Je možné, že pri vytváraní prstencov sa uplatňuje i žiarenie z radiačných pásov a magnetické pole planéty.

Telesá pod gravitačným vplyvom

Trójania

Spolu s Jupiterom obiehajú okolo Slnka v približne rovnakej vzdialenosti dve skupiny planétok známych ako Trójania. Každá skupina zviera s planétou a Slnkom 60-stupňový uhol. Telesá v týchto pozíciách, tzv. libračných bodoch, sú dlhodobo stabilné. Prvým objaveným Trójanom Jupitera bola planétka 588 Achilles, ktorá má priemer 135 km. K 13. júnu 2009 bolo klasifikovaných 3183 Trójanov, pričom v skupine pred Jupiterom je ich známych o 443 viac než za ním.[18] Pôvodné teórie predpokladali, že telesá boli na týchto pozíciách zachytené, ale najnovšie štúdie ukázali, že Jupiterovi Trójania boli na tejto dráhe už v záverečných štádiách formovania slnečnej sústavy.[18] Ide teda o veľmi starú a dynamicky veľmi stabilnú skupinu.[19]

Dopad komét
Dopad časti kométy Shoemaker-Levy 9 na povrch Jupitera. Tmavé mraky stúpajúce z miesta dopadu sú väčšie ako Zem.

Veľká hmotnosť Jupitera a jeho umiestenie blízko vnútornej časti slnečnej sústavy spôsobuje jeho časté zrážky s jadrami komét. V období od 16. júla do 22. júla 1994 dopadlo na južnú pologuľu Jupitera viac ako 20 častí rozpadnutého jadra kométy Shoemaker-Levy 9, čo bola prvá príležitosť priamo pozorovať zrážku dvoch telies v slnečnej sústave. V miestach dopadu vytryskli z atmosféry Jupitera plyny, neskôr sa v miestach dopadu vytvorili tmavé škvrny, ktoré boli pozorovateľné takmer rok. Kolíziu sledoval Hubblov ďalekohľad a tiež Keckove teleskopy.

V júli 2009 sa v atmosfére Jupitera objavila nová tmavá škvrna. Na základe snímok infračerveného teleskopu na Mauna Kea sa predpokladá, že tento úkaz je následkom ďalšej kozmickej zrážky Jupitera s iným telesom, pravdepodobne s kométou.[20] Novú tmavú škvrnu vyfotografoval aj Hubblov vesmírny ďalekohľad.

Pozorovanie zo Zeme

Jupiter so zdanlivou magnitúdou minimálne -1,6 patril k planétam, ktoré ľudia poznali už od staroveku. Svojou jasnosťou prevyšuje všetky hviezdy (najjasnejšia hviezda oblohy Sírius má magnitúdu -1,46) ale je až treťou najjasnejšou planétou po Venuši a Marse. Aj keď sa Jupiter od nás nachádza omnoho ďalej ako Mars (vzdialenosť od Zeme je 628 700 000 km a od Slnka 778 300 000 km), niekedy je na oblohe jasnejší. Je to preto, lebo je omnoho väčší a má hustú atmosféru, ktorá dobre odráža slnečné svetlo.

Pri pozorovaní voľným okom sa Jupiter javí ako veľmi jasné neblikajúce žlté teleso. Pri svojom najbližšom priblížení k Zemi – v opozícii – má planéta jasnosť -2,8 magnitúd, pri najväčšej vzdialenosti – v konjunkcii – iba -1,6. So zmenou vzdialenosti sa mení aj jeho uhlový priemer od 32" do 52".[5] Za jeden deň sa na oblohe priemerne posunie o uhol 0,0831°.[21] Podobne ako ostatné planéty, aj Jupiter vykresľuje na oblohe slučky, ktoré sú spôsobené zložením pohybu Jupitera a Zeme. Za jeden jeho siderický obeh, ktorý trvá necelých 12 rokov, urobí planéta necelých 11 (presnejšie 10,9) slučiek.[22] Prechod jedným zvieratníkovým znamením mu trvá takmer presne rok.

Už menším ďalekohľadom sa dajú pozorovať jeho štyri najväčšie mesiace. Ich jasnosti sa v opozícii pohybujú na hranici viditeľnosti voľným okom. Sú to 5,0 mag. (Io), 5,3 mag. (Európa), 4,6 mag (Ganymedes) a 5,6 (Kallisto).[5] V ďalekohľade možno už v priebehu niekoľkých hodín sledovať zmeny polôh mesiačikov. Často dochádza aj k ich zákrytom planétou alebo naopak k prechodom cez jej disk. Polohy Galileiho mesiacov na každý deň v roku možno nájsť v astronomickej ročenke. Ľahko pozorovateľná je aj pásová štruktúra planéty.

Výskum

Historické pozorovania

Nemáme spoľahlivú informáciu o tom, kedy bola táto planéta pozorovaná po prvýkrát, pravdepodobne sa to ale stalo okolo roku 3000 až 4000 pred Kr.[23] Ďalekohľadom sa na Jupiter a jeho mesiace prvýkrát pozrel Galileo v roku 1610. V roku 1675 vykonal O. Roemer prvé presné merania rýchlosti svetla pomocou určenia času zákrytov Jupiterových mesiacov.

Koncom 19. storočia začali astronómovia prostredníctvom spektroskopu získavať prvé údaje o chemickom zložení Jupiterovej atmosféry. Vodík a hélium boli ako hlavné prvky tvoriace planétu známe už z jeho hustoty. Spektroskopicky sa v atmosfére Jupitera našli tiež amoniak, metán, etán a acetylén a potvrdil sa tiež vodík. Ďalšie informácie pred vyslaním kozmických sond získali astronómovia zo zákrytov hviezd planétou.[24]

Kozmické sondy

Jupiter navštívilo osem výskumných sond, pričom šesť z nich okolo neho len preletelo. Dve sa stali jeho umelými družicami.

Prelety sond Pioneer

Pioneer 10 preletel okolo Jupitera v decembri 1973, nasledovaný Pioneerom 11 presne o rok neskôr. Sondy poskytli nové dôležité dáta o Jupiterovej magnetosfére a získali niekoľko fotografií planéty s nízkym rozlíšením.

Prelety sond Voyager
Jupiter a jeho mesiac Ganymedes. Záber urobila sonda Voyager 1 zo vzdialenosti 40 miliónov km. Táto farebná fotografia bola zostavená v Jet Propulsion Laboratory's Image Processing Lab z troch čiernobielych fotografií spracovanými rôznymi filtrami.

Voyager 1 preletel okolo Jupitera v marci 1979. Najtesnejšie priblíženie k planéte na 280 000 km dosiahla sonda 5. marca 1979. Počas priblíženia, ale aj pred ním a po ňom prebiehal detailný fotografický a rádiový prieskum. K 15. marcu 1979 odoslala sonda Voyager 1 na Zem viac ako 15 000 fotografií Jupitera a jeho mesiacov.

V júli toho istého roku preletel okolo planéty aj Voyager 2. Jeho najbližšie priblíženie k Jupiteru sa odohralo 9. júla 1979, keď sa sonda priblížila iba na 570 000 km od mračien na planéte. Podrobné pozorovanie Veľkej červenej škvrny ukázalo, že ide o komplex niekoľkých búrok okolo jednej obrovskej búrky zúriacej v atmosfére posúvajúcej sa ľavotočivým smerom. Na zaslaných fotografiách (celkom približne 18 000 fotografií)[25] boli rozpoznané ďalšie menšie búrky, ktoré ukázali atmosféru Jupitera ako dynamický a búrlivý celok, ktorý nebol do dnešných dní celkom vysvetlený a popísaný.

Voyagery nesmierne zlepšili naše vedomosti o štyroch najväčších Jupiterových mesiacoch a zaznamenali Jupiterove prstence. Získali tiež detailnejšie zábery atmosféry planéty. Obe sondy využili gravitáciu Jupitera na to, aby boli urýchlené smerom k Saturnu, ktorý bol ďalším cieľom ich misie.

Galileo
Sonda Galileo obieha okolo Jupitera (animácia)

Sonda Galileo bola navedená na obežnú dráhu okolo Jupitera v roku 1995, vypustila na Jupiter atmosférickú sondu a uskutočnila niekoľko preletov okolo všetkých Galileových mesiacov. Orbitálna časť sondy fungovala viac ako 7 rokov, čo bol viac než osemnásobok jej pôvodne plánovanej životnosti. Sonda Galileo sa stala tiež svedkom dopadu kométy Shoemaker-Levy 9 na Jupiter. V 21. septembra 2003 jej misia skončila zhorením vo vyšších vrstvách Jupiterovej atmosféry, kam bola navedená zámerne.

Prelety Cassini a New Horizons

V roku 2000 preletela sonda Cassini na ceste k Saturnu okolo Jupitera a poskytla niekoľko snímok . Medzi vedecké ciele výskumu Jupitera patrilo mapovanie oblačnej vrstvy atmosféry, vytvorenie jej trojrozmernej mapy, globálna meteorológia, mapovanie výskytu polárnych žiar, snímkovanie známych satelitov, hľadanie stôp atmosféry na nich a tiež hľadanie ďalších, dovtedy neznámych obežníc Jupitera a mapovanie jeho rozsiahlej magnetosféry. Pri najväčšom priblížení bola sonda od vrchných mrakov Jupitera vzdialená 9,72 miliónov kilometrov. Z tejto vzdialenosti urobila zábery planéty s rozlíšením 58 km na pixel.

V roku 2007 nastal prelet sondy New Horizons okolo Jupitera na jej ceste k trpasličej planéte Pluto. Prvé skúšobné pozorovanie Jupitera urobila sonda 5. januára 2007. V nasledujúcich týždňoch sonda snímkovala planétu pravidelne a tiež skúmala vlastnosti medziplanetárneho prostredia, magnetosféru a malé mesiačiky Elara a Himalia. Obrázky z New Horizons predstavovali atmosféru, ktorá sa líšila od toho, čo videli sondy Cassini a Galileo pred niekoľkými rokmi. Rovníkové a južné oblasti vrátane Veľkej červenej škvrny pôsobili pokojnejším dojmom. Atmosféra bola čistejšia a búrkové prejavy menej výrazné. 27. februára sonda minula Jupiter v minimálnej vzdialenosti 2,3 milióna km. Gravitačný manéver jej umožnil pokračovať ďalej v jej ceste k Plutu.[26]

Sonda Juno
Južný pól Jupitera na zábere zo sondy Juno. Snímka má zvýraznené farby, aby vynikli búrkové štruktúry.

5. augusta 2011 odštartovala z Cape Canaveral sonda Juno, ktorá k Jupiteru doletela v roku 2016. Tam bola navedená na obežnú dráhu okolo planéty podobne ako sonda Galileo, ale na rozdiel od Galilea dráha sondy Juno prechádza ponad Jupiterove póly. Dráha je navrhnutá tak, aby sonda postupne pozorovala všetky geografické dĺžky a šírky planéty a zároveň sa nikdy nedostala do jej tieňa. Vďaka výstrednej eliptickej dráhe sa Juno vyhne oblastiam s vysokou radiáciou a k oblačnej vrstve planéty sa priblíži maximálne na 4 800 km. Má merať globálny 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.[27]

V máji 2017 vedecká komunita odhalila prvé poznatky získané zo sondy Juno. Podľa nich sú póly Jupitera pokryté tesne nahromadenými búrkami rozmerov Zeme. Ďalej napríklad ukázali, že rovníkový pás planéty preniká veľmi hlboko a že magnetické pole planéty je ešte silnejšie a nepravidelnejšie, než predpokladali dovtedajšie modely.[17]

Plánované misie

NASA plánovala výpravu na preskúmanie tekutých oceánov na mesiaci Európa, ako aj prieskum ďalších dvoch veľkých ľadových mesiacov Ganymeda a Kallisto. Táto misia sa nazývala JIMO (angl. Jupiter Icy Moons Orbiter). Sonda JIMO mala byť po určitú dobu navedená na obežnú dráhu okolo každého z troch skúmaných mesiacov. Tri hlavné vedecké ciele tejto misie boli skúmať pôvod a evolúciu spomínaných mesiacov, zistiť, aké sú možnosti udržania života na nich a skúmať radiáciu v okolí mesiacov (čo je zároveň poznatok dôležitý pre zhodnotenie možnosti života na nich).[28] Misia však bola zrušená.

Podobné ciele má nová plánovaná misia JUICE (angl. JUpiter ICy moons Explorer). Tentoraz však ide o európsku sondu. S jej štartom sa počíta v roku 2022.[29] Po piatich gravitačných manévroch - tri pri Zemi, po jednom pri Venuši a Marse - v roku 2030 mala byť navedená na obežnú dráhu okolo Jupitera. Tam by mala slúžiť dva a pol roka. V závere misie prejde na obežnú dráhu okolo mesiace Ganymedes ako prvá sonda, čo bude obiehať iný mesiac než Mesiac Zeme.[13] Aj ona sa zameria najmä na výskum troch veľkých ľadových mesiacov Jupitera.[29][13] Okrem toho bude skúmať aj vrchnú atmosféru a magnetosféru samotnej planéty.[13]

Mytológia

Planéta je pomenovaná podľa rímskeho boha Jupitera, ktorý je obdobou najvyššieho gréckeho boha Dia. Po stotožnení Jupitera s Diom môžeme za jeho rodičov považovať boha roľníctva Saturna a bohyňu Ops. Bol vládcom všetkých bohov, búrok a bleskov. Vládu nad ostatnými bohmi získal potom, ako porazil svojho otca Saturna a zvrhol ho z trónu. U Rimanov mal Jupiter ešte väčšiu úctu ako Zeus u Grékov a oveľa väčšiu úlohu mal aj ako ochranca vojska a darca víťazstva vo vojne. Jupiterovi boli zasvätené tzv. ídy, dni v mesiaci, na ktoré pripadal spln.[30]

Referencie
  1. Sheppard, Scott S.. The Giant Planet Satellite and Moon Page [online]. Departamenteso e pa pajaro of Terrestrial Magnetism at Carniege Institution for science, [cit. 2012-09-11]. Dostupné online.
  2. Bohuslav Lukáč, Teodor Pintér, Milan Rybanský, Marián Vidovenec. Astronomické minimum. [s.l.] : Slovenská ústredná hvezdáreň Hurbanovo, 2005. ISBN 80-85221-48-9. S. strany: 52 – 56.
  3. BEATTY, Kelly. Two More Moonlets for Jupiter [online]. Sky&Telescope, 2011-07-01, [cit. 2011-09-18]. Dostupné online. (po anglicky)
  4. SHEPPARD, Scott S.. A Dozen New Moons Of Jupiter Discovered, Including One “Oddball” [online]. carnegie science, 2018-07-16, [cit. 2018-07-16]. Dostupné online. (po anglicky)
  5. Róbert Čeman, Eduard Pittich. Vesmír 1: Slnečná sústava. [s.l.] : Slovenská Grafia, Bratislava, 2002. ISBN 80-8067-071-4.
  6. VERFL, Jan; LAIFR, Václav. Jupiter po Galileovi. Astropis, 2003, čís. špeciál, s. 11 – 17.
  7. Zdeněk Pokorný. Exoplanety. [s.l.] : Academia, Praha, 2007. ISBN 978-80-200-1510-5.
  8. Jiří Grygar. Žeň objevů 2003 (kapitola 1,3, Planetární sostava kdysi a dnes). Kozmos, 2005, s. strany: 12 – 13.
  9. Shang-Fei Liu1,2,. The formation of Jupiter’s diluted core by a giant impact [online]. nature.com, 14 August 2019, [cit. 2019-08-26]. Dostupné online. (po anglicky)
  10. Jupiter sa (možno) sformoval za 300 rokov. Kozmos, 2003, s. 2.
  11. Jiří Grygar. Žeň objevů 2005 [online]. . Kapitola 1.1.4. Jupiter. Dostupné online. (česky)
  12. HAVLÍČEK, Antonín. Jak mladý Jupiter putoval solárním systémem [online]. 2011-06-07, rev. 2011-09-13, [cit. 2011-09-17]. Dostupné online. (česky)
  13. ZVONÍK, Karel. Sonda, která má „šťávu“ [online]. 2017-12-08, [cit. 2018-01-08]. Dostupné online. (česky)
  14. http://www.astropresov.sk/files/ss_v_cislach.pdf
  15. http://www.astro.cz/apod/ap990806.html
  16. VÍTEK, Antonín, Michal Filip Space40, rev. 2004-12-07, [cit. 2012-09-29]. Dostupné online. (česky)
  17. MAJER, Dušan. První vědecká data od Juno [online]. 2017-05-26, [cit. 2017-06-26]. Dostupné online.
  18. PITTICH, Eduard. Astronomická ročenka 2010. Hurbanovo : Slovenská ústredná hvezdáreň, 2009. ISBN 978-80-85221-63-3. Kapitola Planétky, s. 117.
  19. Jupiterovi Trójania. Kozmos, 2008, s. 14.
  20. http://spaceprobes.kosmo.cz/index.php?sekce=hotnews spaceprobes.kosmo.cz
  21. Peter Ivan. Slnko, planéty a mesiace slnečnej sústavy v číslach [online]. [Cit. 2008-11-18]. Dostupné online.
  22. Peter Zimnikoval. Slučky. Kozmos, 2002, s. strany: 30.
  23. Jupiter [online]. [Cit. 2009-09-25]. Dostupné online. (česky)
  24. Pavel Koubský. Planety naší sluneční soustavy. [s.l.] : Albatros.
  25. NSSDC ID: 1977-076A [online]. nssdc.gsfc.nasa.gov, [cit. 2008-02-22]. Dostupné online. (po anglicky)
  26. HAVLÍČEK, Antonín. New Horizons [online]. DATABÁZE KOSMICKÝCH SOND PRO PRŮZKUM TĚLES SLUNEČNÍ SOUSTAVY, rev. 2007-03-25, [cit. 2009-09-25]. Dostupné online.
  27. HAVLÍČEK, Antonín. Juno [online]. DATABÁZE KOSMICKÝCH SOND PRO PRŮZKUM TĚLES SLUNEČNÍ SOUSTAVY, rev. 2011-08-31, [cit. 2011-09-04]. Dostupné online.
  28. HAVLÍČEK, Antonín. Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) (plán 2011) [online]. DATABÁZE KOSMICKÝCH SOND PRO PRŮZKUM TĚLES SLUNEČNÍ SOUSTAVY, rev. 2004-10-09, [cit. 2009-09-05]. Dostupné online. (česky)
  29. MAJER, Dušan. TOP5: Nejočekávanější evropské projekty [online]. [Cit. 2017-06-27]. Dostupné online. (česky)
  30. Vojtech Zamarovský. Bohovia a hrdinovia antických bájí. [s.l.] : Perfekt, Bratislava. ISBN 80-8046-203-8. S. 220.

Iné projekty
  • Commons ponúka multimediálne súbory na tému Jupiter
Portál Slnečná sústava
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.