JOWISZ


Jowisz, pi╣ta planeta od S│o±ca, jest pierwsz╣ z czterech gazowych planet-olbrzym≤w. Ma najwiΩksze rozmiary i masΩ w£r≤d planet Uk│adu S│onecznego: jego objΩto£µ jest 1300 razy wiΩksza od objΩto£ci Ziemi, a masa przewy┐sza dwuip≤│krotnie │╣czn╣ masΩ pozosta│ych planet. Chmury Jowisza sk│adaj╣ siΩ g│≤wnie z wodoru i helu. WnΩtrze planety zaczyna siΩ na g│Ωboko£ci 1000 km, gdzie wod≤r przechodzi w stan ciek│y. Jeszcze g│Ωbiej tworzy siΩ wod≤r metaliczny. W centrum Jowisza znajduje siΩ j╣dro o temperaturze oko│o 35 000 oC. Jowisz ma najwiΩksz╣ £rednicΩ i najwiΩksz╣ masΩ w£r≤d planet Uk│adu S│onecznego. Ziemia zmie£ci│aby siΩ w jego £rednicy 11 razy. Rotuje on szybciej ni┐ kt≤rakolwiek inna planeta; jego okres obrotu wynosi mniej ni┐ po│owa okresu obrotu Ziemi. Jowisz rotuje bardzo szybko, dokonuj╣c obrotu wok≤│ osi w czasie poni┐ej 10 godzin. Wskutek tak szybkiej rotacji chmury w g≤rnych warstwach atmosfery uk│adaj╣ siΩ w pasma, zwane pasami i strefami, biegn╣ce r≤wnolegle do r≤wnika. Zaburzenia atmosferyczne, widoczne w postaci plam rozmaitych kszta│t≤w, mog╣ utrzymywaµ siΩ miesi╣cami i latami. Wielk╣ Czerwon╣ PlamΩ zaobserwowano po raz pierwszy ponad 300 lat temu. Wielka Czerwona Plama to olbrzymi antycyklon w g≤rnych warstwach chmur na Jowiszu. Jej £rednica ulega ci╣g│ym zmianom, osi╣gaj╣c niekiedy trzykrotn╣ £rednicΩ Ziemi. Czerwono-r≤┐owe zabarwienie plamy pochodzi prawdopodobnie od fosforu, zassanego przez ten potΩ┐ny wir z dolnych warstw atmosfery. Plama g≤ruje nad otoczeniem i posiada ni┐sz╣ od niego temperaturΩ. W ci╣gu 12 dni ziemskich dokonuje jednego obrotu w kierunku odwrotnym do ruchu wskaz≤wek zegara. W 1979 roku sonda Voyager I odkry│a system py│owych pier£cieni Jowisza. Sk│ada siΩ on z trzech g│≤wnych struktur: toroidalnego halo o szeroko£ci 22 800 km, jasnego pier£cienia g│≤wnego o szeroko£ci zaledwie 6400 km oraz pier£cienia pajΩczego, o najni┐szej gΩsto£ci i najszerszego - 85 000 km. 16 ksiΩ┐yc≤w Jowisza dzieli siΩ na 4 grupy po 4 ksiΩ┐yce. Pierwsza grupa kr╣┐y w odleg│o£ci 130 000 km od powierzchni planety; druga - oko│o 200 000 km za ni╣. Trzecia zaczyna siΩ w odleg│o£ci 9 milion≤w kilometr≤w, a czwarta mniej wiΩcej o tyle samo dalej. KsiΩ┐yce wszystkich grup, z wyj╣tkiem czwartej, kr╣┐╣ wok≤│ Jowisza w kierunku zgodnym z jego obrotem. Wszystkie ksiΩ┐yce s╣ niewielkie, z wyj╣tkiem drugiej grupy - ksiΩ┐yc≤w galileuszowych, zbli┐onych rozmiarami do naszego KsiΩ┐yca. Analiza danych, kt≤re przekaza│a sonda Galileo, prowadzi do wniosku, ┐e powierzchniΩ najwiΩkszego z ksiΩ┐yc≤w - Ganimedesa pokrywa warstwa lodu kilkusetkilometrowej grubo£ci. EuropΩ z kolei otacza bardzo rzadka atmosfera, zawieraj╣ca tlen. Io nadal wykazuje niezwyk│╣ aktywno£µ wulkaniczn╣, natomiast Kallisto posiada pole magnetyczne podobne do ziemskiego. Masa Jowisza jest 318 razy wiΩksza ni┐ masa Ziemi, a zarazem r≤wna siΩ 1/1047 masy S│o±ca. Szybki obr≤t planety (Jowisz obraca siΩ najszybciej ze wszystkich planet) powoduje widoczne sp│aszczenie jej tarczy. îrednica r≤wnikowa Jowisza, 142 296 km, jest o 8396 km d│u┐sza ni┐ jego £rednica biegunowa. Jowisz, a £ci£lej bior╣c obserwowane przez nas g≤rne warstwy jego atmosfery, nie obracaj╣ siΩ we wszystkich rejonach z t╣ sam╣ prΩdko£ci╣. Pas r≤wnikowy planety, o szeroko£ci 15000 - 20000 km, potrzebuje na jeden obr≤t 9h50m, natomiast obszary w pobli┐u biegun≤w dokonuj╣ pe│nego obrotu w ci╣gu 9h56m. O£ obrotu planety jest skierowana niemal prostopadle do p│aszczyzny jej orbity. îrednia gΩsto£µ Jowisza jest bardzo ma│a i wynosi tylko 1,33 g/cm3. Jowisz, podobnie jak S│o±ce, sk│ada siΩ g│≤wnie z wodoru i helu, w stosunku mniej wiΩcej 5:1. Planeta wypromieniowuje w otaczaj╣c╣ przestrze± 1,8 razy wiΩcej ciep│a, ni┐ otrzymuje go ze S│o±ca. Produkcja ciep│a zwi╣zana jest z powolnym grawitacyjnym kurczeniem siΩ Jowisza. Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Jowisza siΩga warto£ci 24,99 m/s2. PrΩdko£µ ucieczki wynosi 59,63 km/s. Jowisz obiega S│o±ce po zbli┐onej do okrΩgu elipsie o mimo£rodzie 0,0485 w ci╣gu 11,86 roku. Na tle gwiazd Jowisz przesuwa siΩ na niebie w przybli┐eniu o 1/10 stopnia na dobΩ. Na przej£cie wszystkich gwiazdozbior≤w Zodiaku, Jowisz potrzebuje 12 lat. Orbita planety le┐y niemal w p│aszczyƒnie ekliptyki, odchylaj╣c siΩ od niej tylko o 1,3░. W opozycji Jowisz znajduje siΩ w odleg│o£ci 600 x 106 km, w koniunkcji 950 x 106 km. Wraz ze zmian╣ odleg│o£ci zmienia siΩ jego £rednica k╣towa na niebie od 32" do 52", a tak┐e jasno£µ od - 1,6m do - 2,5m. Jowisz nawet w najmniejszym blasku jest ja£niejszy od Syriusza. Ju┐ w niewielkiej lunetce Jowisz stanowi bardzo interesuj╣cy obiekt obserwacji. Przy 50-krotnym powiΩkszeniu widzimy na nim szczeg≤│y, jak gdyby£my patrzyli na KsiΩ┐yc go│ym okiem. Planeta wygl╣da, jakby by│a otoczona na przemian ciemniejszymi i ja£niejszymi pasami, r≤wnoleg│ymi do r≤wnika. Du┐e wra┐enie sprawia czerwona plama, po raz pierwszy obserwowana w 1665 roku przez astronoma francuskiego, pochodzenia w│oskiego, G. D. Cassiniego. Wspomniana plama ma kszta│t owalny, rozmiary 40 000 x 13 000 km i wolno dokonuje obiegu wok≤│ planety. Jej wygl╣d z biegiem czasu nieznacznie siΩ zmienia. Znajduj╣ce siΩ w pobli┐u chmury omijaj╣ plamΩ, nie wnikaj╣c do niej. Czerwone zabarwienie plamy jest prawdopodobnie zwi╣zane z koncentracj╣ fosforu w tej czΩ£ci atmosfery. Sam╣ atmosferΩ Jowisza tworzy warstwa chmur o grubo£ci 4000 km. Na jej wierzchu znajduje siΩ wod≤r i hel o temperaturze ciek│ego powietrza, w przybli┐eniu - 140░C. Wod≤r i hel nie mog╣ uciec z powierzchni Jowisza tak, jak to mia│o miejsce na przyk│ad w n aszej atmosferze, gdy┐ ruch cieplny cz╣steczek wodoru i atom≤w helu jest znacznie wolniejszy ni┐ prΩdko£µ ucieczki z powierzchni planety. Ni┐sze warstwy chmur zawieraj╣ oko│o 1% domieszek cz╣steczek metanu, amoniaku, zdeuterowanego metanu, acetylenu, etylenu, gazowego fosforowodoru, dwutlenku krzemu i wody. Zwi╣zki te zabarwiaj╣ atmosferΩ planety na kolor ciemno┐≤│ty, czerwono pomara±czowy i br╣zowy. Na g│Ωboko£ci 180 km pod powierzchni╣ chmur temperatura wynosi 430░C, a ci£nienie 10 MPa. Nasz╣ wiedzΩ o atmosferze Jowisza znacznie poszerzy│y zdjΩcia i informacje przekazane z sond kosmicznych Pioneer 10 i 11 (1973, 1974) oraz Voyager 1 i 2 (1979). PrΩdko£µ wiatru w g≤rnych warstwach tej atmosfery wynosi 3,9 - 6,7 km/s. Na falach radiowych s╣ rejestrowane impulsy, kt≤re najprawdopodobniej pochodz╣ od b│ysk≤w w atmosferze. Zjonizowane cz╣stki w atmosferze planety tworz╣ warstwΩ jonosfery o grubo£ci oko│o 3000 km. Na dnie wodorowego oceanu Jowisza, na g│Ωboko£ci w przybli┐eniu 40 000 km pod chmurami, ci£nienie o si╣ga warto£µ 700 000 MPa. W takich warunkach wod≤r nabiera w│asno£ci metalu. Nie znamy budowy i rozmiar≤w sta│ej czΩ£ci planety. J╣dro Jowisza jest najprawdopodobniej zbudowane z zestalonego wodoru. Nie wyklucza siΩ jednak, ┐e j╣dro mo┐e byµ skaliste, zbudowane z ┐elaza i krzemian≤w, otoczonych wod╣. Jego £rednica nie przekracza 40 000 km. GΩsto£µ j╣dra wynosi 11 g/cm3, ci£nienie 8,5 x 106 MPa, a temperatura 30 000 K. Przyjmuje siΩ, ┐e j╣dro stanowi 30% masy ca│ej planety. Wok≤│ Jowisza rozci╣ga siΩ silne pole magnetyczne o natΩ┐eniu siΩgaj╣cym miejscami a┐ 800 A/m. Z 17 ksiΩ┐yc≤w Jowisza najbardziej interesuj╣ce s╣ dla nas cztery najwiΩksze: Io, Europa, Ganimedes i Kalisto, kt≤re dostrzeg│ w swojej lunetce ju┐ Galileusz. Do ich obserwacji wystarczy nam dobra lornetka albo lunetka o £rednicy obiektywu 6 cm. Te tzw. galileuszowe ksiΩ┐yce szybko zmieniaj╣ swoje po│o┐enie wzglΩdem Jowisza. Co noc mo┐na obserwowaµ interesuj╣ce zjawiska: zaµmienia ksiΩ┐yca, zakrycia ksiΩ┐yca, przej£cia ksiΩ┐yca przed tarcz╣ Jowisza, wraz z rzucaj╣c╣ siΩ w oczy czarn╣ plam╣ - cieniem ksiΩ┐yca, oraz przej£cia cienia ksiΩ┐yca przez tarczΩ Jowisza. Kiedy te zjawiska zachodz╣, mo┐emy dowiedzieµ siΩ z kalendarzyka astronomicznego zamieszczanego w czasopi£mie "Urania" lub z rocznika astronomicznego. Z obserwacji zaµmie± ksiΩ┐yca Io uda│o siΩ w 1676 roku astronomowi du±skiemu, Olafowi Romerowi po raz pierwszy wyznaczyµ prΩdko£µ £wiat│a. Zwr≤ci│ on uwagΩ, ┐e zaµmienia nie nastΩpuj╣ dok│adnie w momencie wyliczonym z ruchu ksiΩ┐yca, lecz wyraƒnie p≤ƒniej. îwiat│o przecie┐ potrzebuje na pokonanie minima lnej odleg│o£ci miΩdzy Jowiszem i Ziemi╣ 32 min, a na pokonanie maksymalnej odleg│o£ci miΩdzy tymi cia│ami niebieskimi a┐ 53 min. A┐ do odkrycia 16. KsiΩ┐yca Jowisza w roku 1979 najbli┐ej tej planety, w odleg│o£ci 181 400 km, obiega│ ksiΩ┐yc o nazwie Amalthea. Jej £rednica wynosi 420 km, a najwiΩksza jasno£µ, w opozycji Jowisza, nie przewy┐sza 13m. Io, pi╣ty najbli┐szy ksiΩ┐yc planety, ma rozmiary nieco wiΩksze ni┐ KsiΩ┐yc ziemski. Jego skalna powierzchnia, ze £ladami krater≤w, jest czΩ£ciowo pokryta warstw╣ osadu solnego, co sprawia, ┐e albedo, czyli zdolno£µ odbicia £wiat│a, jest na Io bardzo du┐e i wynosi 0,54. KsiΩ┐yc ten zdo│a│ utrzymaµ atmosferΩ z warstw╣ jonosfery. Co wiΩcej, satelitΩ otacza rozleg│y ob│ok sodowy, siΩgaj╣cy a┐ do odleg│o£ci 200000 km. KsiΩ┐yc Europa, podobnie jak Io, ma skaln╣ powierzchniΩ, ale pod wzglΩdem rozmiar≤w jest nieco mniejszy od naszego KsiΩ┐yca. Ganimedes, trzeci z kolei galileuszowy ksiΩ┐yc Jowisza, pod wzglΩdem rozmiar≤w (£rednica - 5270 km) przewy┐sza Merkure go. Jest najwiΩkszym ksiΩ┐ycem Jowisza, a zarazem najwiΩkszym ksiΩ┐ycem w Uk│adzie S│onecznym. Niska £rednia gΩsto£µ Ganimedesa, 1,94 g/cm3, £wiadczy o j╣drze krzemianowym, otoczonym wod╣ i warstw╣ lodu. Atmosfera Ganimedesa sk│ada siΩ g│≤wnie z amoniaku i metanu. Czwarty z galileuszowych ksiΩ┐yc≤w, Kallisto, jest znacznie wiΩkszy ni┐ nasz KsiΩ┐yc, jego niewielkie krzemianowe j╣dro otacza woda i l≤d. W£r≤d du┐ych ksiΩ┐yc≤w Jowisza ma najni┐sz╣ gΩsto£µ, zaledwie 1,63 g/cm3. Informacje o powierzchni i sk│adzie atmosfer ksiΩ┐yc≤w galileuszowych do niedawna opierali£my tylko na radarowych obserwacjach prowadzonych z Ziemi. W ostatnim okresie dane te zosta│y uzupe│nione informacjami przekazanymi ze statk≤w kosmicznych Pioneer 10 i 11 oraz Voyager 1 i 2. Cztery galileuszowe ksiΩ┐yce obiegaj╣ Jowisza po ko│owych orbitach w p│aszczyƒnie r≤wnika planety i maj╣ rotacjΩ zwi╣zan╣. Natomiast ksiΩ┐yce: Pasiphae (8), Siriope (9), Carme (11) i Ananke (12) s╣ prawdopodobnie przechwyconymi niegdy£ planet oidami. Wok≤│ Jowisza poruszaj╣ siΩ one ruchem wstecznym, przeciwnym ni┐ Ziemia wok≤│ S│o±ca. Od Jowisza dzieli je odleg│o£µ wiΩksza ni┐ 290 promieni planety i dlatego ich ruch jest znacznie zak│≤cony przez S│o±ce. KsiΩ┐yce te poruszaj╣ siΩ po torach maj╣cych kszta│t nie zamkniΩtych krzywych. W 1975 roku Charles Kowal odkry│ czternasty ksiΩ┐yc Jowisza. KsiΩ┐yc ten jednak umkn╣│ obserwacjom szybciej, ni┐ zdo│ano definitywnie potwierdziµ jego istnienie. W 1979 roku Voyager 1 dopom≤g│ w odkryciu piΩciu dalszych ksiΩ┐yc≤w Jowisza.

3