|
Jupiter Jupiter este cea mai mare si apropiata din cele 4 planete gigante gazoase din sistemul nostru solar. Acestea sunt Jupiter, Saturn, Uranus si Neptun. Neptun si Uranus sunt aproape identice - amandoua sunt albastre, iar diametrul lui Uranus este cu numai vreo 1400 km ( 1.03 ori ) mai mare decat diametrul lui Neptun, in timp ce masa lui Neptun este doar 1.18 ori mai mare decat masa lui Uranus. Planetele gigante gazoase nu au suprafata solida asa cum au toate celelalte planete si luni din sistemul solar, astfel nu se poate ateriza pe ele. In centrul planetelor gigante gazoase presiunea este atat de mare incat materia din centrul lor este in forma de lichid fierbinte. Astfel, daca o planeta giganta gazoasa devine destul de mare, cam 105 ori masa lui Jupiter, atunci presiunea din centrul ei e suficient de mare incat sa declanseze fuziunea nucleara a hidrogenului si planeta giganta gazoasa se transforma in o stea pitica rosie, vezi nucleosinteza stelara. Vreo 80% din toate stelele sunt stele pitice rosii, care sunt stelele cu viata cea mai lunga.
Gravitatia este o acceleratie - spre exemplu, un bolovan sta nemiscat pe suprafata pamantului, dar de fapt accelereaza in continuu spre centrul pamantului si este oprit de suprafata pamantului. Daca gravitatia pamantului nu ar accelera bolovanul, atunci am putea sa il ridicam ca pe un fulg de rata si sa il punem in aer si ar pluti acolo fara sa cada jos. Presiunea atmosferica 1 bar = 100000 Pa = 100 kPa unitatea Pascal = Pa = N / m2 unitatea Newton = N = kg x m / s2 Forta necesara pentru mentinerea unei anumite acceleratii este masurata in unitati N. Aceasta forta aplicata pe o suprafata, exprimata in metri patrati, este presiunea, in unitati Pa sau bar. Pa = forta acceleratiei / suprafata Pa = ( kg x m / s2 ) / m2 Pa = presiunea O diferenta de temperatura de 1 grad Kelvin = o diferenta de 1 grad Celsius, iar zero absolut = 0 K = -273.15 C, asadar grade C = grade K - 273.15 Astfel, radiatia termica a suprafetei vizibile lui Jupiter in grade C este -163.15, dar o nava interstelara care ar zbura prin atmosfera lui Jupiter nu ar trebui sa coboare prea mult pentru a ajunge la stratul atmosferic de 0 grade C, apoi chiar de 30 grade C. Nava interstelara s-ar opri acolo apoi s-ar intoarce in spatiul cosmic, fiindca mai adanc spre centrul lui Jupiter presiunea creste enorm si temperatura poate trece de 1000 grade C. Aceasta imagine a fost obtinuta de telescopul din orbita, Hubble, pe 28 martisor, anul romanesc 7512 (28 martie 2004). Culorile sunt unpic modificate pentru a arata mai multe detalii. Trei din cele 4 luni mari ale lui Jupiter cauzeaza fiecare o eclipsa solara pe Jupiter. Umbra lui Ganymede este in stanga, umbra lui Io este la mijloc iar umbra lui Callisto este in dreapta. Io este luna alba aproape de centrul imaginii, iar Ganymede este luna albastra ceva la dreapta sus de Io. Callisto nu apare in aceasta imagine, ea fiind mai la dreapta de Jupiter. Cealalta luna mare a lui Jupiter care nici ea nu apare in imagine este Europa, luna acoperita de gheata care s-ar putea sa aiba un ocean de apa lichida cu vietati interesante sub stratul de gheata. Apasa aici clic de dreapta si selecteaza Save As... pentru a copia aceasta imagine in format tif (fara pierdere a detaliilor) in rezolutie originala 900x900 pixeli (2,442,008 bytes) Articolul despre aceasta imagine pe situl Hubble este aici. Aceasta imagine a fost obtinuta de sonda Cassini pe 29 undrea, anul romanesc 7508 (29 decembrie 2000) la distanta de 10 milioane de kilometri de Jupiter. Sonda Cassini a trecut pe langa Jupiter pentru a folosi gravitatia lui Jupiter sa fie accelerata spre destinatia ei unde este acum - planeta Saturn. Apasa aici clic de dreapta si selecteaza Save As... pentru a copia aceasta imagine in format tif (fara pierdere a detaliilor) in rezolutie mare 1920x2400 pixeli 138028 culori (7,538,788 bytes) Articolul despre aceasta imagine pe situl JPL este aici. Aceasta imagine este cea mai detaliata imagine globala a lui Jupiter in care cele mai mici detalii vizibile au numai 60 kilometri diametru. Vartejul gigant numit marea pata rosie de pe Jupiter este un ciclon urias de peste 8000 km diametru in care ar putea incape aproape toata planeta noastra si persista de mai mult de cateva sute de ani de cand a fost observat prima oara in timpuri recente. Aceasta imagine este un mozaic compus din 27 de imagini - 9 imagini au fost necesare pentru a acoperi toata planeta in 3 randuri de cate 3 imagini fiecare, iar fiecare din cele 9 imagini a fost obtinuta de 3 ori - odata in 256 nuante de albastru, odata in 256 nuante de verde si odata in 256 nuante de rosu. Toate imaginile obtinute de sonde spatiale sunt fotografiate astfel, odata in albastru, odata in verde si odata in rosu. Apoi, combinand cele trei imagini reiese o imagine in culori. Aceasta metoda are mai multe avantaje - in spatiu, sondele sunt expuse la temperaturi extreme intre -240 si +200 grade C, asadar un aparat foto digital obisnuit ar putea reda culori modificate si din cauza diferentelor de temperatura si din cauza diferentelor de la un aparat la altul ale sensorilor pentru fotografie digitala, numiti CCD (charge coupled device). Pentru a obtine culorile exacte de fiecare data de la toate sondele, fiecare imagine este obtinuta de trei ori prin filtre prin care trece doar o anumita frecventa de lumina albastra, apoi verde, apoi rosie. Motivul pentru care au fost alese aceste culori este ca orice culoare de lumina poate fi obtinuta prin combinarea a diferite intensitati ale celor trei culori de baza din lumina, anume rosu, verde si albastru. Acest efect este lafel ca in pictura, unde orice culoare poate fi obtinuta prin combinarea celor trei culori de baza in diferite proportii, anume rosu, galben si albastru. Culorile de baza pentru lumina sunt rosu, verde si albastru in timp ce culorile de baza pentru acuarela sunt rosu, galben si albastru. Apoi, pentru a obtine milioane de culori sensorul digital nu trebuie sa poata diferentia culorile, ci doar intensitatea luminii, si inregistreaza doar 256 de nuante diferite. Un sensor care diferentiaza intre doar 256 nuante de lumina monocolora este mai simplu si rezistent pentru a putea functiona in conditiile din spatiu. Numarul 256 a fost ales fiindca acest numar reprezinta cate numere diferite pot fi reprezentate in 8 zerouri si unuri, adica toate combinatiile posibile din un byte care contine 8 biti - un bit este 0 sau 1. Fiecare punct (pixel) din pozele monocolore este reprezentat de un byte care indica intensitatea de lumina pentru acel punct - 0 = nici o lumina, 255 = lumina maxima. Pozele sunt stocate in memoria sondei apoi transmise spre planeta noastra in forma de 0 si 1 prin unde radio care sunt receptionate de antene parabolice de 70 metri diametru. Interesant este ca desi imaginile originale sunt monocolore si contin doar 256 nuante de albastru, 256 nuante de verde si 256 nuante de rosu, imaginea combinata contine pana la maximum de 16777216 culori = 256 albastru x 256 verde x 256 rosu! Fiecare punct (pixel) din poza combinata este reprezentat de 3 byteuri care indica intensitatea de lumina rosie intre 0 si 255, lumina verde intre 0 si 255 si lumina albastra intre 0 si 255 pentru acel punct din cele 3 poze monocolore originale obtinute prin filtrele culorilor rosu, verde si albastru. Rezultatele sondei atmosferice pentru Jupiter Sonda Galileo s-a separat de sonda atmosferica pe 13 cuptor, anul romanesc 7503 (13 iulie 1995) si au ajuns la Jupiter pe traiectorii unpic diferite pe 8 undrea 7503 (8 decembrie 1995) la ora 00:04 ora Romaniei. Cu 3 ore inainte sa intre in atmosfera, instrumentul pentru particule energetice de pe sonda atmosferica a inceput sa masoare radiatia, adica particule energetice cu incarcatura pozitiva sau negativa si energie mare, descoperind o centura de radiatie care se afla intre inelul lui Jupiter si stratul cel mai sus din atmosfera lui Jupiter. Inelul lui Jupiter are diametru intre 1.4 si 1.7 ori diametrul lui Jupiter la ecuator. Centurile de radiatie ale lui Jupiter sunt cam de 10x mai puternice decat centura energetica din jurul planetei noastre, si includ ioni energetici de heliu de origine necunoscuta. Aceste centuri de radiatie sunt asa puternice incat sonda Galileo trebuia sa isi pastreze distanta ca sa nu i se arda sistemele electronice. Sonda Galileo a trecut la 215000 km deasupra atmosferei lui Jupiter in timp ce receptiona datele transmise prin unde radio de sonda atmosferica. Centurile energetice din jurul planetelor, stelelor sau gaurilor negre sunt magnetice si merg de la polul nord prin spatiu pana la polul sud formand un culoar in forma de torus in jurul planetei, stelei sau gaurii negre. Nu toate planetele au centuri energetice, spre exemplu Marte nu are. Aceste centuri magnetice captureaza particule energetice, adica radiatie, mai ales dinspre soare. Centura magnetica din jurul planetei noastre protejeaza planeta de particule energetice dinspre soare, spre exemplu protoni care vin cu 2/3 viteza luminii, si care ar lichida viata de pe suprafata planetei daca planeta nu ar avea centura magnetica. Centura magnetica a lui Jupiter emite unde radio la frecventa mare. Deoarece aceste centuri magnetice fac contact cu planeta la polul nord si sud, planeta nu e protejata de radiatie la poli. Astfel cand apar eruptii pe suprafata soarelui care arunca particule energetice in directia unei planete cu atmosfera, aceste particule lumineaza atmosfera planetei la poli in acelasi fel cum se lumineaza gazul din un bec de neon cand e energizat de electricitate, si astfel apare aurora boreala la polul nord si aurora australa la polul sud pe planeta noastra, dar si pe Jupiter si Saturn. Pe majoritatea suprafetii planetei nu apare aurora fiindca centura magnetica prinde particulele energetice si le opreste in spatiu inainte sa intre in atmosfera. Odata prinse, particulele energetice pot ramane in centura magnetica un an sau mai mult. Campul magnetic (magnetosfera) din jurul lui Jupiter si particulele cu incarcatura pozitiva sau negativa pe care le-a capturat nu sunt vizibile cu ochiul liber dar sonda Cassini are un sensor cu care le-a pozat. Pe imagine a fost desenat un cerc negru pentru a arata planeta Jupiter, si liniile albe care arata campul magnetic. Soarele este in stanga, asadar liniile magnetice par unpic suflate spre dreapta de vantul solar de particule cu incarcatura pozitiva sau negativa dinspre soare pe care campul magnetic a lui Jupiter le capteaza. Liniile negre din jurul lui Jupiter arata un torus, coridorul prin care orbiteaza luna Io in jurul lui Jupiter, inauntrul campului magnetic. Acest torus contine particule cu incarcatura pozitiva sau negativa care origineaza in frecventele eruptii vulcanice de pe Io. Linia roz (magenta) arata o lungime de 15 x diametrul lui Jupiter. Magnetosfera lui Jupiter este cel mai mare obiect din sistemul solar. Daca magnetosfera lui Jupiter ar fi vizibila cu ochiul liber, ar aparea de 2 sau 3 ori mai mare decat soarele sau luna vazute de pe planeta noastra. Aceasta imagine a fost obtinuta de sonda Cassini pe 30 undrea, anul romanesc 7508 (30 decembrie 2000). Apasa aici clic de dreapta si selecteaza Save As... pentru a copia aceasta imagine in format tif (fara pierdere a detaliilor) in rezolutie originala 1288x728 pixeli (1,032,322 bytes) Articolul despre aceasta imagine pe situl JPL este aici. Aurora pe Jupiter - in aurora lui Jupiter se vad urme ale lunilor Io pe marginea din stanga a lui Jupiter, Ganymede aproape de centru si Europa ceva mai jos si la dreapta de Ganymede. Aceste urme sunt cauzate de curenti electrici cauzati de luni care curg prin campul magnetic a lui Jupiter care intra in atmosfera lui Jupiter aproape de poli. Asa ceva nu exista pe planeta noastra - luna noastra e mult in afara campului magnetic al planetei noastre, care e mult mai slab decat campul magnetic a lui Jupiter, iar ea insasi nu are camp magnetic. Aceasta imagine a fost obtinuta de telescopul din orbita, Hubble, pe 26 brumar, anul romanesc 7506 (26 noiembrie 1998) in frecventa undelor de lumina ultravioleta. Apasa aici clic de dreapta si selecteaza Save As... pentru a copia aceasta imagine in format tif (fara pierdere a detaliilor) in rezolutie originala 752x417 pixeli (202,362 bytes) Articolul despre aceasta imagine pe situl JPL este aici. Sonda atmosferica a intrat in contact cu atmosfera lui Jupiter la viteza de 170700 kilometri pe ora sau 47.4 km/sec. In primele 2 min dupa intrarea in atmosfera lui Jupiter, sonda atmosferica a fost supusa la deceleratie pana la 230G, adica 230 ori forta gravitatiei la suprafata pamantului, si scutul ei termic a atins temperaturi pana la doua ori temperatura de pe suprafata soarelui, deci pana la vreo 12 mii grade C, in timp ce sonda era franata prin frecare cu atmosfera lui Jupiter. Sonda atmosferica a transmis date pentru 57min 36sec spre sonda Galileo care trecea deasupra la distanta de 215000 km pina la 61min 24sec de la intrarea in atmosfera lui Jupiter cand transmisia s-a intrerupt cand sonda atmosferica se afla vreo 200km sub norii vizibili de pe Jupiter. Sonda Galileo ar mai fi putut receptiona semnalul in continuare, daca sonda atmosferica ar fi putut sa mai transmita, doar pana la 75 min dupa intrarea in atmosfera, datorita pozitiei orbitale in spatiu fata de sonda atmosferica. Punctul de intrare in atmosfera lui Jupiter a fost aproape de ecuator pentru a minimiza viteza relativa a sondei atmosferice fata de viteza atmosferei lui Jupiter care are viteza mai mare la ecuator fata de poli datorita rotatiei planetei.
Straturile cele mai inalte din atmosfera lui Jupiter au densitate si temperatura mai mare decat ar avea daca singura sursa de caldura ar fi lumina soarelui, care e mult mai scazuta pe Jupiter decat e pe planeta noastra, fiindca Jupiter este la distanta mai mare de soare. Variatia verticala de temperatura intre altitudinea unde presiunea este 6 pana la 15 bari, adica intre 100 si 150 km sub norii vizibili, arata ca atmosfera adanca este uscata si convectiva. Curentii de convectie sunt curenti calzi care circula pe directie verticala si aduc caldura din interiorul planetei sau stelei mai aproape de suprafata. Se pare ca acesti curenti de caldura sunt sursa de energie pentru vantul care bate cu putere pana la 700km/ora in atmosfera lui Jupiter fara sa depinda prea mult de adancime. Viteza vantului este mai mica la latitudini mai departate de ecuator, adica la nord de 30 grade latitudine nord si la sud de 30 grade latitudine sud. In atmosfera planetei noastre, vantul e cauzat de caldura razelor soarelui, si caldura de la condensarea norilor de apa. Vizibilitate in atmosfera lui Jupiter unde a intrat sonda atmosferica este foarte buna si nu s-au gasit nori densi si grosi. Cand ne uitam la Jupiter, Saturn, Uranus sau Neptun vedem nori, dar de fapt norii pe care ii vedem se afla uneori la peste 100 kilometri sub stratul cel mai inalt din atmosfera, care este transparent. Atunci cand construiesti o sonda spatiala trebuie sa adaugi si un sensor foto digital pentru a avea capacitatea de a face poze, chiar daca trimiti sonda sa se scufunde in o planeta care pare noroasa unde nu se pare ca e ceva de vazut, fiindca nu se stie niciodata. Astfel, s-a facut o greseala cand nu s-a inclus un sensor foto digital pe sonda atmosferica pentru Jupiter, iar unde a intrat sonda in atmosfera lui Jupiter nu erau nori pentru multi kilometri in toate directiile, si sonda ar fi putut transmite multe poze interesante. In o zi senina cerul e luminos in directia soarelui si mai putin luminos in alte directii, pe cand in o zi noroasa, cerul pare lafel de luminos in toate directiile. Sonda a incercat sa foloseasca acest efect sa descopere un strat de nori pe Jupiter. Jupiter este aproape numai hidrogen molecular (H2) 89% si heliu (He) 10%, cele mai abundente elemente din univers. Urmatoarele cele mai abundente elemente din univers sunt oxigen (O), carbon (C), neon (Ne) si azot (N - nitrogen). Pe Jupiter proportia de heliu in atmosfera e cam lafel ca pe soare iar oxigen e mult mai putin decat in atmosfera soarelui, majoritatea in molecule de apa (H2O) in proportie de 4 ppm (parti pe milion), indicand o atmosfera uscata. Carbonul se gaseste mai ales in forma de gaz metan (CH4) in proportie mai mare decat in atmosfera soarelui, 3000 +/-1000 ppm, lafel ca si sulfur, in forma de gaz de hidrogen sulfid. Proportia de nitrogen in forma de gaz de amonia (NH3) este 260 +/-40 ppmNeon s-a gasit putin. Nu se stie daca sunt molecule organice in atmosfera lui Jupiter. Aparitia anumitor molecule, mai ales molecule organice complexe care sunt componente ale formelor de viata, si deci aparitia vietii, poate necesita prezenta fulgerelor. Desi pe planeta noastra vedem fulgere intre nori si sol, de obicei (dar nu tot timpul) insotite de precipitatie, majoritatea fulgerelor au loc intre nori fara sa atinga solul, iar pe Jupiter nici nu exista o suprafata solida asa ca toate fulgerele sunt intre nori acolo. Fulgerele emit unde radio, iar sonda atmosferica, desi nu a vazut fulgere vizibile in apropierea ei, a detectat multe fulgere folosind frecventele undelor radio. Forma acestor unde radio a indicat ca fulgerele au avut loc la distanta mare de vreo 10000 km de sonda. Intensitatea undelor radio a indicat ca fulgerele sunt intre 3 si 10 ori mai rare pe Jupiter decat pe planeta noastra, dar mult mai puternice. Lunile lui Jupiter Jupiter are 4 luni mari, anume Io, Europa, Ganymede si Callisto, precum si multe alte luni mai mici, unele din ele inca nedescoperite. Momentan au fost descoperite 63 de luni in jurul lui Jupiter, inclusiv cele 4 luni mari.
In tabela, reflectivitatea este procentul luminii de la soare si stele care e reflectat de fiecare luna. De exemplu, daca reflectivitatea e 60%, asta inseamna ca 40% din lumina e absorbita de suprafata lunii. Cu cat e reflectivitatea mai mare, cu atat e luna mai alba si stralucitoare, iar cu cat e reflectivitatea mai mica, cu atat e luna mai intunecata. Despre elementele orbitale Perioada orbitei este cat dureaza ca fiecare luna sa completeze o orbita in jurul lui Jupiter. Inclinatia orbitei arata cate grade e inclinat planul in care orbiteaza fiecare luna fata de planul ecuatorial a lui Jupiter. Excentricitatea arata elipticitatea orbitei - toate orbitele din univers sunt eliptice, si cu cat este excentricitatea mai mare, cu atat este elipsa mai elongata, iar daca excentricitatea este zero, atunci orbita este un cerc perfect, dar asta nu e obisnuit. O elipsa are un diametru mare care trece prin cele doua puncte focale, si un diametru mic, care e perpendicular cu diametrul mare iar cele doua diametre se intersecteaza in centrul elipsei. Axa semimajora este jumate din diametrul mare al elipsei, iar elipsa reprezinta orbita. Rotatia in jurul axei proprii este sincrona cu orbita lunii pentru toate 4 luni mari, deci ele se rotesc in jurul axei proprii odata in acelasi timp in care completeaza o orbita in jurul lui Jupiter - adica, perioada rotatiei este egala cu perioada orbitala. Asta inseamna ca ele arata tot timpul aceeasi fata catre Jupiter, lafel ca luna planetei noastre, care arata tot timpul aceeasi fata catre planeta noastra. Aici sunt imagini cu cele 4 luni mari ale lui Jupiter, transmise de sonda Galileo care le-a vizitat. Luna lui Jupiter, Io, este cea mai vulcanic activa luna sau planeta din sistemul solar. Aici, Io este vazuta privind inspre Jupiter care se afla in spatele lui Io din acest punct de vedere, asadar pe fondul imaginii in spatele lui Io este atmosfera lui Jupiter. Aceasta imagine transmisa de sonda Galileo surprinde o eruptie pe suprafata lunii Io a lui Jupiter. Luna lui Jupiter, Europa, are un ocean de apa lichida sub un strat gros de gheata care acopera toata luna. Este posibil ca in acest ocean sa existe vietati interesante. O parte din suprafata lunii lui Jupiter, Europa, pozata la rezolutie mai mare rezultand in o imagine mai clara. Mai multe luni din sistemul nostru solar, inclusiv Europa, au dare pe suprafata lor. Luna lui Jupiter, Ganymede Luna lui Jupiter, Ganymede Luna lui Jupiter, Callisto Images credit: NASA/JPL Aceste imagini au fost obtinute de sonda Galileo, lungime 5,3m, 2223kg, care a plecat de pe planeta noastra pe 18 brumarel, anul romanesc 7497 (18 octombrie 1989), a ajuns la Jupiter si a intrat in orbita in jurul lui Jupiter pe 7 undrea 7503 (7 decembrie 1995), apoi a functionat pana pe 21 rapciune 7511 (21 septembrie 2003) cand s-a prabusit intentionat in Jupiter dupa ce a completat 34 orbite in jurul lui Jupiter. Sonda Galileo a continut o sonda atmosferica de 127cm diametru si 91cm lungime, 339kg, care s-a detasat de Galileo in drum spre Jupiter pe 13 cuptor 7503 (13 iulie 1995), apoi aceasta sonda a intrat in atmosfera lui Jupiter cu viteza de 47,6km/sec pe 7 undrea 7503 (7 decembrie 1995) si a transmis date catre Galileo care le-a transmis mai departe spre planeta noastra. |