Jupiter

Jupiter (symboli: 16px|♃) on Aurinkokunnan viides planeetta Auringosta päin lukien. Jupiter on enimmäkseen nestemäisestä vedystä ja heliumista koostuva jättiläisplaneetta, jonka kaasukehässä on valtavia virtauksia ja pyörremyrskyjä. Jupiter on selvästi Aurinkokunnan suurin planeetta. Sen massa on 2,5 kertaa niin suuri kuin kaikkien muiden planeettojen yhteensä.

Jupiterista nähdään ainoastaan sen pilvien yläosa. Siinä havaitaan vaaleita ja tummia raitoja sekä suuri punainen pilkku, joka on valtava pysyvä pyörremyrsky. Pilkun halkaisija on leveimmillään kolme kertaa Maan halkaisijan kokoinen. Jupiter näkyy Maasta hyvin paljain silmin ja sen suuret kuut erottuvat jopa tavallisella kiikarilla. Avaruusluotain Voyager 1 löysi Jupiterin ympäriltä ohuet renkaat, jotka eivät näy Maahan asti. Jupiter on tunnettu jo muinaisista ajoista lähtien. Roomalaiset nimesivät sen Juppiter-jumalan mukaan.

Jupiterin läpimitta on noin 11 kertaa Maan läpimitta ja sen massa on 318 Maan massaa ja se on tilavuudeltaan 1 300 kertaa Maata suurempi. Painovoima Jupiterin pinnalla on 2,3 kertaa niin suuri kuin Maan pinnalla. Jupiterilla on 95 tunnettua kuuta, joista neljää suurinta nimitetään Galilein kuiksi. Aurinkokunnan massiivisimpana planeettana Jupiter vaikuttaa vetovoimahäiriöillään monien komeettojen ja asteroidien ratoihin, ja on kyennyt sieppaamaan itselleen suuren kuuperheen. Voidaan sanoa että Jupiter kuineen on kuin pienoismalli aurinkokunnasta.

Kiertorata ja pyöriminen Jupiter on nopeasti pyörivä ulkoplaneetta, jonka pyörähdysaika akselinsa ympäri on lyhin kaikista aurinkokuntamme planeetoista. Pyörähdysaika on alle 10 tuntia. Nopean pyörimisensä takia Jupiter on litistynyt noin 0,06487 eli noin 6,5 prosenttia. Jupiterin kiertoaika Auringon ympäri on lähes 12 vuotta ja etäisyys Auringosta noin 780 miljoonaa kilometriä eli noin 5,2 kertaa Maan etäisyys. Auringon ja Jupiterin yhteinen massakeskipiste on hieman Auringon pinnan ulkopuolella (1,068 × Auringon säde keskustasta mitattuna).

Jupiterin eri osien erilaiset pyörähdysajat Jupiterissa on kolme eri nopeudella pyörivää kokonaisuutta, ”systeemiä”, joita merkitään roomalaisilla numeroilla I, II ja III. Systeemi III mitataan radiosäteilyn vaihtelusta. Se on Jupiterin magneettikentän pyörähdysaika, yhdeksän tuntia, 55 minuuttia, 29,710 sekuntia.Oja & Poutanen 1990, s. 78. Systeemi I on päiväntasaajan seudun ja alle yhdeksän leveysasteen päässä päiväntasaajasta olevien pilvien pyörimisaika ja systeemi II yhdeksän leveysastetta kauempana päiväntasaajasta sijaitsevien pilvien pyörimisaika.

Systeemi I, jossa on mukana suuret päiväntasaajan vaaleat pilvivyöt, pyörii yhdeksässä tunnissa, 50 minuutissa ja 30,003 sekunnissa yhden kierroksen. Systeemi II pyörii yhden kierroksen ajassa yhdeksän tuntia, 55 minuuttia ja 40,632 sekuntia.

Sisäinen rakenne left|thumb|200px|Jupiterin rakenne.

Jupiter on suuresta koostaan huolimatta melko harvaa ainetta, sen tiheys on noin 1,33 g/cm³, josta päätellään, että Jupiterin massasta suurin osa on nestemäistä vetyä ja heliumia. Vety nesteytyy suurissa paineissa. Tämä on jättiläisplaneetoille tyypillistä. Jupiterilla lienee kiinteä rautasilikaattiydin. Lisäksi Jupiterissa on huomattavia määriä metaania, vettä ja ammoniakkia.

Tutkijat ovat laskeneet erilaisia malleja Jupiterin rakenteelle.

Jupiterin kaasukehä on vain noin tuhat kilometriä paksu. Siitä alkaa asteittain kuuma, tihenevä vetymeri.

Vetymeri on nestemäistä molekyylimuodossa olevaa vetyä ja heliumia sisältävä kerros 12 000 kilometrin syvyyteen asti. Molekulaarinen vety muuttuu nestemäiseksi metalliseksi vedyksi noin 1–4 miljoonassa baarissa ja 5 000–10 000 kelvinin lämpötilassa. Metallisen vedyn kerros on 45 000 kilometriä paksu, kattaen suuren osan Jupiterin säteestä, ja siinä on ehkä konvektiivinen vyöhyke. Vety-heliumkerroksessa helium sataa hiljalleen alas kohti ydintä. Jupiterin nestemäisen vedyn ja heliumin kerros on yhteensä yli 40 000 kilometrin paksuinen. Sen alapuolella vety muuttuu kiinteäksi. Sisimpänä on kiinteä ydin, jonka säde on muutamia tuhansia kilometrejä. Kiinteän ytimen vähimmäiskooksi arvioidaan 10–15 Maan massaa. Osa kiinteästä ytimestä saattaa liueta ympäröivään vetyvaippaan. Lämpötila Jupiterin ytimessä on 20 000–30 000 kelviniä. Joidenkin arvioiden mukaan rautasilikaattiydin olisi läpimitaltaan 24 000 kilometriä. Paine Jupiterin ytimessä lienee 40–80 megabaria.

Jupiter säteilee 1,16 kertaa niin paljon kuin se saa Auringosta, eli sen luminositeetti on 8,67-10 Auringon luminositeettia, eli 8,24 (-/+0,13)17 wattia.

Tämä ylimääräinen lämpö on pääosin peräisin Jupiterin jäähtymisestä. Jupiterin kehitystä on koetettu laskea simuloimalla tietokoneella. Kun Jupiter syntyi alkuaurinkosumusta, se kuumeni vetovoiman vaikutuksesta planeetan pinnalle putoavan kaasuvirtauksen voimasta. Alkujaan Jupiterin luminositeetti oli 0,01 Auringon luminositeettia, eli sama kuin himmeällä normaalilla tähdellä. Jupiterin keskipisteessä saattoi vallita 50 000 kelvinin lämpötila, ja sen läpimitta oli kymmenen kertaa nykyisestä. Jupiter kutistui suunnilleen nykyiselleen 10 miljoonassa vuodessa. Miljoonan vuoden kuluttua syntymästään Jupiter säteili miljoonasosan Auringon säteilyvoimasta.

Osa ylimääräisestä Jupiterin säteilystä voi olla peräisin heliumin kohti keskustaa tapahtuvasta hitaasta vajoamisesta. Jupiterin kaasukehän atomeista noin 18 prosenttia on heliumia ja 81 prosenttia vetyä, mikä vastaa massasta 75 prosenttia vetyä ja 24 prosenttia heliumia. Tämä kaasukoostumus on suunnilleen sama kuin Auringossa. Jupiter pyörii navoilla viisi minuuttia hitaammin kuin päiväntasaajalla, koska se on kaasumainen kappale. Voidaan erottaa päiväntasaajan alueen pyöriminen, pyöriminen muualla ja sisustan pyöriminen, joka mitataan radiosäteilyn perusteella. Jupiterin sisustan magneettikenttä aiheuttaa muutoksia planeetasta tulevaan radiosäteilyyn.

Jupiterin kaasukehässä on runsaammin raskaita alkuaineita kuin niitä on Auringossa. Jupiterin kiinteä rautaydin on pieni. Nämä kaksi piirrettä selittynevät parhaiten niin, että Jupiteriin törmäsi sen syntyvaiheessa kymmenen Maan massainen supermaapallo, jonka aiheuttama törmäysmullistus höyrysti osan ytimestä ja nosti raskaita aineita planeetan vetyvaippaanTähdet ja avaruus, 25.10.2010, s. 10. Nro 7..

Kaasukehä Jupiterin kaasukehä on noin tuhannen kilometrin paksuinen, ja pilvet ovat noin 75 kilometriä paksuja vesipilvistä ammoniakkijääpilviin. Jupiterin pilvien vaaleat raidat eli vyöhykkeet ovat nousevan virtauksen alueita ja tummemmat vyöt laskevan virtauksen alueita. Vyöhykkeet ovat vöitä hieman viileämpiä koska sijaitsevat korkeammalla kaasukehässä ja ovat vaaleampia. Lämpötila 70 kilometriä pilvien huipun alla on noin 30 °C, ja pilvien huipulla −130 °C.

Vaaleiden ja tummien raitojen leveys ja väri muuttuvat ajan mukana. Jupiterissa on nopeita tuulia, jotka puhaltavat useinkin jopa 600 km/h. Pilvien erilaiset värit johtuvat eri lämpöisissä kaasukehän kerroksissa esiintyvistä erilaisista aineista. Jupiterin vyöhykkeiden ja vöiden pinnan suuntaiset valtavan nopeat tuulet saavat energiansa planeetan sisustasta. Sen kaasukehässä on jälkiä metaanista, vesihöyrystä, ammoniakista ja silikaateista. Kaasukehässä on myös hyvin pieniä määriä hiiltä, etaania, vetysulfidia, neonia, happea, fosfiinia ja rikkiä. Kaasukehän uloimmassa kerroksessa on jäätynyttä ammoniakkia kiteinä.

Jupiterissa on valtavia revontulia ja ukkosia, sillä sen magneettikenttä ja kaasukehän virtaukset ovat voimakkaampia kuin Maassa. Jupiterilla on ionosfääri ja magnetosfääri.

Jupiterin kaasukehän salamointi hajottaa kaasukehän metaania vedyksi ja hiileksi. Valtava paine puristaa hiiliatomeista ensin grafiittia ja lopulta timantteja, jotka satavat kaasukehässä alaspäin kunnes muuttuvat nestemäisiksi.

Magneettikenttä Jupiterin magneettikentän voimakkuus on 4,28 gaussia, 14 kertaa Maan magneettikentän voimakkuus, ja dipolimomentti 20 000 kertaa Maan magneettikentän dipolimomentti. Se vaatii ainakin miljardien ampeerien virtoja Jupiterin metallisen vedyn kerroksessa, jossa toimii Jupiterin pyörimisen ylläpitämä dynamo.

Kenttä on 10 astetta kallellaan pyörimisakseliin nähden ja maalle vastakkainen.Karttunen et al. 2000, s. 229. Jupiteria ympäröivä voimakas magneettikenttä vangitsee nopeita ja vaarallisia alkeishiukkasia, jotka saattavat helposti vahingoittaa avaruusluotaimia ja -aluksia. Niinpä Jupiterillakin on noin 20 planeetan säteen päässä Van Allenin vyöhykkeet, joissa on säteily 10 000 kertaa Maan Van Allenin vyöhykkeiden säteilyä voimakkaampaa. Nämä hiukkaset tekivät Nasan Pioneer 10:n laitteet lähes toimintakyvyttömiksi luotaimen lentäessä Jupiterin ohi vuonna 1973. Voimakkaan säteilyn vuoksi Jupiteriin ei voida tehdä miehitettyä lentoa, vaikka lentoon tarvittava teknologia olisikin olemassa. Mahdolliset miehitetyt lennot suuntautuisivatkin todennäköisesti Jupiterin sijasta sen kuille, kuten Ganymedekselle tai Europalle.

Jupiterin magneettikentän etäisyys Auringon suunnalla on 3–7 miljoonaa kilometriä eli 50–100 Jupiterin sädettä. Etäisyys vaihtelee huomattavasti aurinkotuulen mukaan. Aurinkotuuli venyttää Jupiterin yöpuolella planeetan magneettikentän pitkäksi pyrstöksi.

Jupiterin magneettikenttä aiheuttaa voimakasta radiosäteilyä, tasaista desimetriaalloilla ja epätasaista dekametriaalloilla. Osan radiosäteilystä synnyttävät Jupiterin magneettikentässä lähes valon nopeudella kiitävät elektronit. Tämä on synkrotronisäteilyä, jonka tuottavat hiukkaset kiitävät jopa 300–400 miljoonan kelvinin lämpötilaa vastaavilla nopeuksilla. Io-kuun tulivuorenpurkauksista vapautuu Ion radalla ionisoitunutta kaasua, plasmaa, joka aiheuttaa aika-ajoin purkauksia Jupiterista tulevaan radiosäteilyyn, silloin kun Io on tietyssä paikassa radallaan. Jupiterin magneettikentässä on sen päiväntasaajan tasossa plasmalevy, joka aika ajoin vaihtaa hiukkasia Iosta vapautuneesta kaasusta koostuvan renkaan kanssa. Iosta tulevan renkaan hiukkastiheys vaihtelee huomattavasti Ion aktiivisuuden mukaan.

Jupiterin radiosäteily on pinnalla noin 20 kertaa niin voimakasta kuin Maassa. Lisäksi siinä kieppuvat hiukkaset aiheuttavat toisen vakaamman radioaaltovuon.

Pilvet

Jupiterissa on vaaleita vyöhykkeitä () ja tummia vöitä (). Vaaleat vyöhykkeet ovat matalapaineen alueita ja tummat vyöt korkeapaineen alueita. Vaaleat vyöhykkeet ovat korkeammalla olevia viileämpiä pilviä, joiden kohdalla tapahtuu kaasun virtausta ylöspäin. Jupiterin pilvet koostuvat tutkijoiden mukaan monesta eri aineista koostuvista kerroksista, mutta Galileo-luotain havaitsi laskeutumispaikallaan vain ammoniakkipilvikerroksen.

Jupiterin pilvien vyöhykkeet ja vyöt Engl. nimi Engl. lyhenne Pyörimis- systeemi Suomalainen nimiSouth Polar Region SPR III Eteläinen napa-alue South South Temperate Zone SSTZ II Eteläinen lauhkea vyöhyke South South Temperate Belt SSTB II Eteläinen lauhkean alueen vyö South Temperate Zone STZ II Eteläinen lauhkea vyöhyke South Temperate Belt STB II Eteläinen lauhkean alueen vyö South Tropical Zone STropZ II Eteläinen trooppinen vyöhyke South Equatorial Belt, south SEBs II Eteläinen ekvaattorivyö sSouth Equatorial Belt, center SEBc,SEBZ II Eteläinen ekvaattorivyö cSouth Equatorial Belt, north SEBn I Eteläinen ekvaattorivyö nEquatorial Zone EZ I Ekvaattorivyöhyke Equatorial Band EB I Ekvaattorivyö North Equatorial Belt, south NEBs I Pohjoinen ekvaattorivyö sNorth Equatorial Belt, center NEBc, NEBZ II Pohjoinen ekvaattorivyö cNorth Equatorial Belt, north NEBn II Pohjoinen ekvaattorivyö nNorth Tropical Zone Band NTrZB II Pohjoisen trooppisen vyöhykkeen tumma ohut nauha (ei näy aina)North Tropical Zone NTropZ II Pohjoinen trooppinen vyöhyke North Temperate Belt NTB II Pohjoinen lauhkean alueen vyö North Temperate Zone NTZ II Pohjoinen lauhkea vyöhyke North North Temperate Belt NNTB II Pohjoinen lauhkean alueen vyö North North Temperate Zone NNTZ II Pohjoinen lauhkea vyöhyke North Polar Region NPR III Pohjoinen napa-alue