home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ian & Stuart's Australian Mac: Not for Sale / Another.not.for.sale (Australia).iso / Dr. Doyle / Jupiter Comet / Education Notes / sl9-jpl.05 < prev    next >
Text File  |  1994-04-15  |  8KB  |  134 lines

  1.  
  2. 5. The Planet Jupiter
  3.  
  4.         Jupiter is the largest of the nine planets, more than 
  5. 10 times the diameter of Earth and more than 300 times its mass. 
  6. In fact the mass of Jupiter is almost 2.5 times that of all the 
  7. other planets combined. Being composed largely of the light 
  8. elements hydrogen and helium, its mean density is only 1.314 times 
  9. that of water. The mean density of Earth is 5.245 times that of 
  10. water. The pull of gravity on Jupiter at the top of the clouds at 
  11. the equator is 2.4 times as great as gravity's pull at the surface 
  12. of Earth at the equator. The bulk of Jupiter rotates once in 9h 
  13. 55.5m, although the period determined by watching cloud features 
  14. differs by up to five minutes due to intrinsic cloud motions.
  15.  
  16. The visible "surface" of Jupiter is a deck of clouds of ammonia 
  17. crystals, the tops of which occur at a level where the pressure is 
  18. about half that at Earth's surface. The bulk of the atmosphere is 
  19. made up of 89% molecular hydrogen (H2) and 11% helium (He). There 
  20. are small amounts of gaseous ammonia (NH3), methane (CH4), water 
  21. (H2O), ethane (C2H6), acetylene (C2H2), carbon monoxide (CO), 
  22. hydrogen cyanide (HCN), and even more exotic compounds such as 
  23. phosphine (PH3) and germane (GeH4). At levels below the deck of 
  24. ammonia clouds there are believed to be ammonium hydro-sulfide 
  25. (NH4SH) clouds and water crystal (H2O) clouds, followed by clouds 
  26. of liquid water. The visible clouds of Jupiter are very colorful. 
  27. The cause of these colors is not yet known. "Contamination" by 
  28. various polymers of sulfur (S3, S4, S5, and S8), which are yellow, 
  29. red, and brown, has been suggested as a possible cause of the riot 
  30. of color, but in fact sulfur has not yet been detected 
  31. spectroscopically, and there are many other candidates as the 
  32. source of the coloring.
  33.  
  34. The meteorology of Jupiter is very complex and not well 
  35. understood. Even in small telescopes, a series of parallel light 
  36. bands called zones and darker bands called belts is quite obvious. 
  37. The polar regions of the planet are dark. (See Figure 7.) Also 
  38. present are light and dark ovals, the most famous of these being 
  39. "the Great Red Spot". The Great Red Spot is larger than Earth, and 
  40. although its color has brightened and faded, the spot has 
  41. persisted for at least 162.5 years, the earliest definite drawing 
  42. of it being Schwabe's of Sept. 5, 1831. (There is less positive 
  43. evidence that Hooke observed it as early as 1664.) It is thought 
  44. that the brighter zones are cloud-covered regions of upward moving 
  45. atmosphere, while the belts are the regions of descending gases, 
  46. the circulation driven by interior heat. The spots are thought to 
  47. be large-scale vortices, much larger and far more permanent than 
  48. any terrestrial weather system.
  49.  
  50. The interior of Jupiter is totally unlike that of Earth. Earth has 
  51. a solid crust "floating" on a denser mantle that is fluid on top 
  52. and solid beneath, underlain by a fluid outer core that extends 
  53. out to about half of Earth's radius and a solid inner core of 
  54. about 1,220-km radius. The core is probably 75% iron, with the 
  55. remainder nickel, perhaps silicon, and many different metals in 
  56. small amounts. Jupiter on the other hand may well be fluid 
  57. throughout, although it could have a "small" solid core (say up to 
  58. 15 times the mass of Earth!) of heavier elements such as iron and 
  59. silicon extending out to perhaps 15% of its radius. The bulk of 
  60. Jupiter is fluid hydrogen in two forms or phases, liquid molecular 
  61. hydrogen on top and liquid metallic hydrogen below; the latter 
  62. phase exists where the pressure is high enough, say 3-4 million 
  63. atmospheres. There could be a small layer of liquid helium below 
  64. the hydrogen, separated out gravitationally, and there is clearly 
  65. some helium mixed in with the hydrogen. The hydrogen is convecting 
  66. heat (transporting heat by mass motion) from the interior, and 
  67. that heat is easily detected by infrared measurements, since 
  68. Jupiter radiates twice as much heat as it receives from the Sun. 
  69. The heat is generated largely by gravitational contraction and 
  70. perhaps by gravitational separation of helium and other heavier 
  71. elements from hydrogen, in other words, by the conversion of 
  72. gravitational potential energy to thermal energy. The moving 
  73. metallic hydrogen in the interior is believed to be the source of 
  74. Jupiter's strong magnetic field.
  75.  
  76. Jupiter's magnetic field is much stronger than that of Earth. It 
  77. is tipped about 11 deg. to Jupiter's axis of rotation, similar to 
  78. Earth's, but it is also offset from the center of Jupiter by about 
  79. 10,000 km (6,200 mi.). The magnetosphere of charged particles 
  80. which it affects extends from 3.5 million to 7 million km in the 
  81. direction toward the Sun, depending upon solar wind conditions, 
  82. and at least 10 times that far in the anti-Sun direction. The 
  83. plasma trapped in this rotating, wobbling magnetosphere emits 
  84. radio frequency radiation measurable from Earth at wavelengths 
  85. from 1 m or less to as much as 30 km. The shorter waves are more 
  86. or less continuously emitted, while at longer wavelengths the 
  87. radiation is quite sporadic. Scientists will carefully monitor the 
  88. Jovian magnetosphere to note the effect of the intrusion of large 
  89. amounts of cometary dust into the Jovian magnetosphere.
  90.  
  91. The two Voyager spacecraft discovered that Jupiter has faint dust 
  92. rings extending out to about 53,000 km above the atmosphere. The 
  93. brightest ring is the outermost, having only about 800-km width. 
  94. Next inside comes a fainter ring about 5,000 km wide, while very 
  95. tenuous dust extends down to the atmosphere. Again, the effects of 
  96. the intrusion of the dust from Shoemaker-Levy 9 will be 
  97. interesting to see, though not easy to study from the ground.
  98.  
  99. The innermost of the four large satellites of Jupiter, Io, has 
  100. numerous large volcanos that emit sulfur and sulfur dioxide. Most 
  101. of the material emitted falls back onto the surface, but a small 
  102. part of it escapes the satellite. In space this material is 
  103. rapidly dissociated (broken into its atomic constituents) and 
  104. ionized (stripped of one or more electrons). Once it becomes 
  105. charged, the material is trapped by Jupiter's magnetic field and 
  106. forms a torus (donut-shape) completely around Jupiter in Io's 
  107. orbit. Accompanying the volcanic sulfur and oxygen are many sodium 
  108. ions (and perhaps some of the sulfur and oxygen as well) that have 
  109. been sputtered (knocked off the surface) from Io by high energy 
  110. electrons in Jupiter's magnetosphere. The torus also contains 
  111. protons (ionized hydrogen) and electrons. It will be fascinating 
  112. to see what the effects are when large amounts of fine 
  113. particulates collide with the torus.
  114.  
  115. Altogether, Jupiter has 16 known satellites. The two innermost, 
  116. Metis and Adrastea, are tiny bodies, having radii near 20 and 
  117. 10 km respectively, that interact strongly with the rings and in 
  118. fact may be the source of the rings. That is, the rings may be 
  119. debris from impacts on the satellites. Amalthea and Thebe are 
  120. still small, having mean radii of 86.2 and about 50 km, 
  121. respectively, but they are close to Jupiter and may serve as 
  122. useful reflectors of light from some of the impacts. The Galilean 
  123. satellites (the four moons discovered by Galileo in 1610), Io, 
  124. Europa, Ganymede, and Callisto, range in radius from 1,565 km 
  125. (Europa) to 2,634 km (Ganymede). (Earth's Moon has a radius of 
  126. 1,738 km.) They lie at distances of 421,700 km (Io) to 
  127. 1,883,000 km (Callisto) from Jupiter. These objects will serve as 
  128. the primary reflectors of light from the impacts for those 
  129. attempting to indirectly observe the actual impacts. The outer 
  130. eight satellites are all tiny (less than 100-km radius) and at 
  131. large distances (greater than 11 million km) from Jupiter. They 
  132. are expected to play no role in impact studies.
  133.  
  134.