iqdepo // Jupiter (Dimenzió #20)

JUPITER

A Jupiter a Naprendszer legnagyobb bolygója. Átmérője 11,26 földátmérő,
tömege 317,8 földtömeg, sűrűsége mindössze 1,3 g/cm3. Az óriásbolygók
prototípusának tekinthető, összetétele és szerkezete gyökeresen eltér a
Föld-típusú bolygókétól. Felépítését hatalmas tömege és könnyű elemekből
álló összetétele határozza meg. Tengelyforgási periódusa a nagybolygók
között a legrövidebb, ennek következtében erős centrifugális erő lép fel az
égitesten, amitől alakja lapult.

Belső szerkezet: Légköre hatalmas, mintegy 1000 km vastag lehet. Ez alatt
található a folyékony állapotban lévő hidrogénréteg. (Valószínűleg nincsen
éles átmenet a gáz és a folyékony halmazállapotú rétegek között.) Ez a
hidrogénréteg 30 ezer km vastag, de alján már akkora a nyomás, hogy a
hidrogénmolekulák elektromosan vezető protonok és elektronok halmazára
bomlanak fel. Ennek az anyagnak tulajdonságai sok tekintetben a fémekére
emlékeztetnek, ezért folyékony fémes hidrogénnek nevezik. A középpontban
fémeket és kőzeteket is tartalmazó, kb. 10 földtömegű mag helyezkedik el. A
Jupiter nagyjából másfélszer annyi hőt sugároz ki, mint amennyit a Naptól
kap, tehát saját hőtermeléssel rendelkezik. A fémes és molekuláris
hidrogénrétegek találkozásánál a molekuláris hidrogén a fémesre lecsapódik,
ez pedig térfogatcsökkenéssel jár. A Jupiter plusz hőtermelése így az
égitest rendkívül lassú globális összehúzódásából származik, a bolygó sugara
évenként nagyjából 1 milliméterrel csökkenhet. A légkör nagy hőkapacitása
miatt nincsen napi hőingás.

Légkör: A bolygó atmoszférájában a hidrogén és a hélium a leggyakoribb
elem. Az égitest légköre differenciálisan rotál, azaz az egyenlítő környékén
gyorsabban fordul körbe, mint a sarkoknál. A pólusok környékén egy fordulat
megtételéhez nagyjából 5 perccel több idő szükséges, mint az egyenlítőn. A
légkör rendkívül színgazdag, a különféle árnyalatok különböző magasságokban
elhelyezkedő, különböző összetételű felhőket jelentenek. A Jupiter képét az
egyenlítővel párhuzamos felhősávok uralják, melyek a gyors tengelyforgás
következtében rendkívül stabilak. A felszálló légáramlatok világosabb
sávokat alkotnak, ezek teteje kb. 20 km-el magasabban húzódik a zónákénál,
amelyek sötétebb és hidegebb leszálló légtömegek. A gyors tengelyforgás
miatt nagy Coriolis-erő lép fel, és ez viharos erősségűvé teszi a függőleges
légmozgásokat. Az egyenlítő környékén egy hatalmas sáv található, amely
felszálló légáramlatot képvisel, itt a szél keleti irányba fúj kb. 100 m/s-
os sebességgel. Innen a pólusok felé közeledve csökken a szélsebesség, és
keleti illetve nyugati szelek váltják egymást az emelkedő illetve süllyedő
légtömegeknek megfelelően. Lehetséges, hogy a földihez hasonlóan a beeső
napsugárzás hozza létre őket, azonban vannak olyan jelek is, amelyek más
folyamatokra utalnak. Az óriásbolygók légkörzésének vizsgálatakor az Uránusz
bolygót szokták példaként felhozni. Az Uránusznál szintén az egyenlítővel
párhuzamos szélrendszert lehet megfigyelni, azonban a bolygó forgástengelye
gyakorlatilag a pályasíkban fekszik - tehát semmi köze sincs a beeső napfény
mennyiségéhez. Egyes elképzelések szerint belső konvektív áramlások
táplálják a légmozgásokat. A Jupiter felső felhőrétegeit ammóniakristályok
alkotják, ezek alatt NH4SH, majd vízjég kristályok találhatók, végül pedig
folyékony vízcseppek.

A heves légmozgások miatt sok örvény alakul ki a légkörben, amelyek
rövidebb-hosszabb élettartamúak, legismertebb közülük a Nagy Vörös Folt. Ez
a képződmény a déli félteke 22 fokos szélességén található. Mérete
változékony, hossza az eddigi megfigyelések alapján 26-48 ezer km,
szélessége 10-15 ezer km között változott - azaz légköri örvény létére
nagyobb Földünknél. Élettartama rendkívül hosszúnak tűnik, első említése még
az 1600-as évek közepéből maradt fenn. Színét és helyzetét lassan
változtatja, nincs a bolygónak valamely pontjához rögzítve. Déli szélén
kelet felé fújó 80 m/s-os, északi szélénél nyugat felé fújó 50 m/s-os szelek
vannak. A foltban a gáz forgása az óramutató járásával ellentétes,
belsejében az áramlások hatására spirális felhőszerkezet alakul ki, itt a
rotáció periódusa 6 nap körüli. Egy állandósult anticiklonszerű,
magasnyomású légköri zavar lehet.

A Jupiter rendkívül gazdag holdrendszerrel rendelkezik, jelenleg
nyilvántartott holdjainak száma 16. Ezeket jellemzőik alapján több csoportba
lehet osztani: a legfeltűnőbb együttest a négy Galilei-hold alkotja, amelyek
belső aktivitással rendelkező, nagyméretű égitestek. Külön csoportba lehet
sorolni újabb négy holdat. Ezek átmérője 14-180 km közötti, pályájuk
átlagosan 26 fokos szöget zár be a Jupiter egyenlítői síkjával, és egymáshoz
közel keringenek. A harmadik ilyen különálló csoport szintén négy holdat
tartalmaz. Átmérőjük 8-46 km közötti, és 21-24 ezer km távolság között
retrográd irányban keringenek a bolygó körül. Paramétereik alapján a két
utóbbi csoport égitestei egy-egy régebbi hold vagy befogott objektum
töredékeiből állhat.

Az Io a legbelső a négy Galilei-hold közül, külső társaihoz képest nagy a
sűrűsége, ami arra utal, hogy azoknál sokkal kevesebb vízjeget tartalmaz.
Felszíne élénk narancssárga és vöröses színű, amit kén- és foszforvegyületek
okoznak. Legfontosabb jellemzője a rendkívül erős vulkanikus aktivitás. Az
Io felszínén becsapódásos krátereket egyáltalán nem találni, az aktív
vulkanizmus ugyanis folyamatosan eltörli azokat. A felszín legnagyobb részét
vulkanikus anyagtörmelékek, lerakódások borítják. Az eddig felfedezett
vulkáni kürtők és kitörési központok száma 300 körüli, a kalderák beomlásos
eredetűek, átlagos méretük 40 km. Általában kör alakúak, teraszok találhatók
bennük, peremük csipkézett, és hosszú, radiális lávafolyásokkal tarkított. A
vulkánok közül eddig nyolc egyidejű működését lehetett megfigyelni. Mivel az
égitest gravitációs tere gyenge és a kilövellési sebesség 1 km/s körüli, a
vulkanikus felhők 200-300 km magasra emelkednek, anyaguk egy része pedig el
is hagyja a holdat. A heves vulkanikus aktivitás oka a hold különlegesen
nagy hőtermelése, ami a következő forrásból származik. Az Io az Európával
2:1 arányú pályarezonanciában van, azaz míg az Io kétszer kerüli meg a
Jupiter, az Európa pontosan egyszer teszi azt. A jelenség következtében az
Európa igyekszik az Io pályáját elnyújtani, elliptikussá tenni. Az
ellipszissé torzult pályán jupiterközelben gyorsabban, jupitertávolban
lassabban halad az égitest - tengelyforgása kötött, keringési sebessége
viszont változó. Ennek következtében a Jupiter által az Ión keltett
dagályhullám helyzete periodikusan eltolódik. Az Io alakja így bizonyos
értelemben torzulásokat szenved, a köpeny anyaga a kéreghez súrlódik, a
folyamat hőt termel. (Amennyiben az Io szilárd köpeny nélküli égitest lenne,
az árapályerők hatására keletkező hullámok amplitúdója elérné a 100 méteres
nagyságot.)

A vulkanikus aktivitás forrása tehát az árapályfűtés, hajtómotorja pedig
nem a víz és a széndioxid, mint a Földön, hanem valószínűleg a kéndioxid. A
szilárd szilikátokból és kénvegyületekből felépülő kéreg alatt folyékony kén
és kéndioxid tavak létezhetnek. Ezek az árapályfűtésből származó hő miatt
felmelegszenek, és a felszínre próbálnak törni. A szabadba jutott kéndioxid
robbanásszerűen elpárolog, és repülése végén fagyott formában visszahullik a
hold felszínére. A kéreg felső részében főleg kénvegyületek dominálnak
folyékony és szilárd állapotban, alattuk szilárd kőzet található. Ez alatt
helyezkedik el a folyékony szilikát köpeny, legbelül pedig a kőzetmag. Az Io
légköre rendkívül ritka, inhomogén eloszlású, az aktív kitörési központok
környékén sűrűbb. A vulkánkitörések által, valamint a Jupiter
magnetoszférájában található töltött részecskék bombázásának hatására sok
anyag szabadul ki a hold felszínéről. Ezek egy hatalmas gyűrűt formálnak az
óriásbolygó körül. Az Io ebben a főleg hidrogénből, kénből és nátriumból
álló tóruszban kering. A hold napsütötte oldala felett ionoszféra alakul ki,
amit a Jupiterrel egy hatalmas áramlási cső köt össze, ebben néhány millió
amperes áramok folynak.

Az Európa kifelé haladva a második nagy hold az Io után. Felszíne sima,
óriási biliárdgolyóra hasonlít, a szintkülönbségek ritkán érik el a 100
métert. Anyagának kb. 20%-át vízjég alkotja, a többit kőzet. Krátereket alig
látni rajta, felszínének legfeltűnőbb képződményei az egész égitestet
átszelő repedések, rianások hálózata. A hold felszínét régen hatalmas óceán
boríthatta, vékony jégréteggel a tetején. A későbbiekben, ahogy hűlt az
égitest, ez a réteg elkezdett vastagodni, és az árapályerők, valamint a víz
fagyásakor fellépő térfogatnövekedés hatására repedések keletkeztek rajta.
Ezeket a belsőből kiáramló jég kitöltötte, és a földi befagyott tavakon
kialakuló rianásokra hasonlító képződmények jöttek létre. Jelenleg az
árapályerők hatására keletkező hő a felszín alatt 10 km-rel egy folyékony
vízóceánt tart fenn, amelynek mélysége 75-100 km lehet, ez alatt húzódik az
Európa kőzet belseje. A kráterek hiányát a relatíve képlékeny, és hő
hatására megolvadó jégkéreg magyarázza.

A Ganymedes a Naprendszer legnagyobb holdja, mérete a Merkúrét is
meghaladja. Anyagának mintegy fele kőzet, fele vízjég, melynek egy része a
belsőben folyékony formában van. Felszíne jelentős geológiai aktivitásról
tanúskodik, két területtípust lehet megkülönböztetni rajta. A sötétebb,
erősen kráterezett vidékek az idősebbek, gyakran szokták ezeket
"kontinenseknek" nevezni. A világosabb részek a kontinensek közötti
területeket töltik ki, melyeken gyakran a kontinentális vidékekkel
párhuzamos barázdák figyelhetők meg, ezek kora 3-3,5 milliárd év. Itt is a
hold lassú hűlésével együtt a jég megfagyásakor tágulás lépett fel. Ez
felrepesztette az eredeti kérget, és az egyes "kontinensek" (ősi
kéregtáblák) lassan távolodni kezdtek egymástól. A közöttük keletkezett
területet a belsőből feltörő jég kitöltötte, így jöttek létre a barázdált
világosabb területek. A felszíni kiemelkedések, akárcsak az Európánál, nem
haladják meg az 1 km-t, mivel az ennél nagyobb tömegek alatt a jég lassan
szétfolyik.

A Callisto a legkisebb sűrűségű a négy Galilei-hold közül. Kőzet és
vízjég keverékéből áll, kérgének egy részében a víz itt is folyékony
állapotban lehet jelen. Felszíne idős, sok kráter látható rajta. Legnagyobb
becsapódásos képződményeit koncentrikus gyűrűk veszik körül, ezeket a
becsapódás alkalmával megolvadt, majd gyorsan a jégbe fagyott hatalmas
hullámok alkotják. A legnagyobb ilyen formáció átmérője mintegy 3000 km,
amelyet 10-15 koncentrikus gyűrű vesz körül.

A Jupitert is, mint minden óriásbolygót gyűrűrendszer övez. A Jupiter
gyűrűi elég szegényesek és sokkal kevésbé látványosak, mint a Szaturnusz
hasonló képződményei. A gyűrűrendszer vastagsága nem több 30 km-nél,
részecskéinek átlagos mérete 4 mikrométer körüli. Az eddig megfigyelt
gyűrűrendszer három fő részre osztható, anyaga 58 ezer km távolságra
kezdődik a Jupiter felszíne felett, és valószínűleg egészen a felhőkig ér
le.

Dimenzió #20

Csillagnézők

(csillagászattörténet, csillagászat, űrkutatás, fizika, asztrofizika)

Legnépszerűbb számunk

Legnépszerűbb cikkünk

Dimenziók