Planet Jupiter
Quelle: Wikipedia
Jupiter  | |
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| Jupiter in natürlichen Farben mit Schatten des Mondes Europa, aus Fotos der Telekamera der Raumsonde Cassini vom 7. Dezember 2000 | |
| Eigenschaften des Orbits | |
| Große Halbachse | 5,203 AE (778,36 Mio. km) |
| Perihel – Aphel | 4,95 – 5,46 AE |
| Exzentrizität | 0,0484 |
| Neigung der Bahnebene | 1,305° |
| Siderische Umlaufzeit | 11,86 a |
| Synodische Umlaufzeit | 398,88 d |
| MittlereOrbitalgeschwindigkeit | 13,07 km/s |
| Kleinster – größter Erdabstand | 3,934 – 6,471 AE |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Äquator- – Poldurchmesser* | 142.984 – 133.708 km |
| Masse | 1,899 · 1027 kg |
| Mittlere Dichte | 1,326 g/cm3 |
| Hauptbestandteile (Stoffanteil der oberen Schichten)
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| Fallbeschleunigung* | 24,79 m/s2 |
| Fluchtgeschwindigkeit | 59,54 km/s |
| Rotationsperiode | 9 h 55 min 30 s |
| Neigung der Rotationsachse | 3,13° |
| Geometrische Albedo | 0,52 |
| Max. scheinbare Helligkeit | −2,94m |
| Temperatur* Min. – Mittel – Max. | 165 K (−108 °C) |
| *bezogen auf das Nullniveau des Planeten | |
| Sonstiges | |
| Monde | 67 |
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| Größenvergleich zwischen Erde (links) und Jupiter | |
Umlaufzeit um die Sonne: 4.331,6 Erden-Tage (11,9 Erdenjahre)
Schwerkraft: 2,53 g (Erde 1 g)
Jupiter ist mit einem Äquatordurchmesser von rund 143.000 Kilometern der größte Planet des Sonnensystems. Er ist mit einer durchschnittlichen Entfernung von 778 Millionen Kilometern von der Sonne aus gesehen der fünfte Planet. Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zählt er zu den Gasplaneten („Gasriesen“) und hat keine sichtbare feste Oberfläche.
Diese Gasriesen werden nach ihm auch als jupiterähnliche (jovianische) Planeten bezeichnet, die im Sonnensystem die Gruppe der äußeren Planetenbilden. In dieser Gruppe ist er der innerste und läuft in äußerer Nachbarschaft des Asteroidengürtels um die Sonne.
Als eines der hellsten Objekte des Nachthimmels ist er nach dem römischen Hauptgott Jupiter benannt. In Babylonien galt er wegen seines goldgelben Lichts als Königsstern (siehe auch Stern von Betlehem). Sein astronomisches Symbolist ♃.
Umlaufbahn
Jupiter läuft auf einer annähernd kreisförmigen Umlaufbahn mit einerExzentrizität von 0,0489 um die Sonne. Sein sonnennächster Punkt, dasPerihel, liegt bei 4,95 AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 5,46 AE. Seine Umlaufbahn ist mit 1,305° leicht gegen die Ekliptik geneigt. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Jupiter 11 Jahre, 315 Tage und 3 Stunden.
Jupiter hat eine wichtige Funktion in unserem Sonnensystem. Da er schwerer ist als alle anderen Planeten zusammen, bildet er eine wesentliche Komponente des Massengleichgewichtes im Sonnensystem. Er stabilisiert durch seine Masse den Asteroidengürtel. Ohne Jupiter würde statistisch gesehen alle 100.000 Jahre ein Asteroid aus dem Asteroidengürtel die Erde treffen und Leben dadurch vermutlich unmöglich machen. Die Existenz eines jupiterähnlichen Planeten in einem Sonnensystem könnte darum Voraussetzung für Leben auf einem dem Stern näheren Planeten sein; jedoch teilen nicht alle Astronomen diese Ansicht.
Des Weiteren befinden sich auf der Bahn des Jupiters Trojaner, die Jupiter auf den Lagrange-Punkten L4 und L5 begleiten.
Physikalische Eigenschaften
Jupiter ist der massereichste Planet in unserem Sonnensystem. Er besitzt 2,5-mal so viel Masse wie alle sieben anderen Planeten zusammen. Dadurch liegt bei ihm als einzigem Planeten unseres Sonnensystems der gemeinsame Schwerpunkt mit der Sonne außerhalb der Sonne, etwa 1,068 Sonnenradien vom Sonnenzentrum entfernt. Die Masse Jupiters entspricht 318 Erdmassen beziehungsweise dem 1048. Teil der Sonnenmasse.
Jupiter ist nicht nur der schwerste, sondern mit einem Durchmesser von etwa 143.000 Kilometern auch der größte Planet unseres Sonnensystems. Sein Durchmesser entspricht rund elfmal dem der Erde beziehungsweise einem Zehntel des Sonnendurchmessers. Er hat mit 1,326 g/cm³, wie alle Gasriesen, eine geringe mittlere Dichte.
Er weist eine relativ starke Abplattung auf. Der scheinbare Winkeldurchmesser beträgt je nach Erdentfernung 32–48″. In einer Wolkenschicht südlich des Äquators befindet sich der größte Wirbelsturm des Sonnensystems, der Große Rote Fleck (GRF), der schon vor 300 Jahren beobachtet werden konnte. Außerdem besitzt Jupiter ein kleines Ringsystem und 67 bekannte Monde, von denen die vier größten, die Galileischen Monde Ganymed, Kallisto, Europa und Io, auch mit kleinen Fernrohren wahrgenommen werden können. Auch die bis zu fünf Äquatorstreifen können mit einfachen Fernrohren beobachtet werden.
Jupiter besitzt fast die Maximalausdehnung eines „kalten“, aus Wasserstoff bestehenden Körpers. „Kalt“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in dem Himmelskörper kein Wasserstoff zu Helium fusioniert und ihn zu einem Stern aufheizt. Jupiter müsste mindestens etwa 70-mal schwerer sein, um den kleinstmöglichen Stern mit Kernfusion, einen roten Zwerg, zu bilden. Körper aus Wasserstoff mit mehr Masse als Jupiter besitzen auf Grund ihrer erhöhten Gravitation ein kleineres Volumen. Solche Objekte nennt man ab etwa 13 Jupitermassen Braune Zwerge. Die Übergänge zwischen Sternen, Braunen Zwergen und Planeten sind fließend.
Die Temperatur beträgt bei einem Druck der Gasschicht von 100 kPa (1 bar, dies wird bei Gasplaneten allgemein als „Oberfläche“ definiert) 165 K (−108 °C) und bei 10 kPa (0,1 bar) Druck 112 K (−161 °C).
Aufbau
Jupiter hat keine klar begrenzte Atmosphäre. Fast der ganze Planet besteht aus Gasen, und die Gashülle geht ohne Phasenübergang mit zunehmender Tiefe in einen flüssigen Zustand über, da sich der Druck über den kritischen Punkt der Atmosphärengase erhöht.
Große Rote Fleck
Außer den hellen und dunklen äquatorparallelen Wolkenbändern fällt an Jupiter vor allem derGroße Rote Fleck auf (GRF, oder englisch GRS für Great Red Spot). Der Große Rote Fleck ist ein riesiger ovaler Antizyklon, der in seiner Länge in Richtung der Rotation zwei Erddurchmesser groß ist. Er ist mit keiner festen Oberfläche verbunden, liegt aber sehr stabil zwischen zwei Wolkenbändern um etwa 22° südlicher Breite.
Erstmals wurde der Große Rote Fleck 1664 von dem englischen Naturforscher Robert Hookebeschrieben. Seitdem unterlag er nur leichten Veränderungen. Zum Vergleich: Auf der Erde lösen sich Windwirbel in der Atmosphäre üblicherweise innerhalb einiger Wochen wieder auf.
Aufgrund seiner Größe ist der Große Rote Fleck bereits in Amateurteleskopen sichtbar. Seine markante Farbe ist zwar deutlich röter als die Umgebung, jedoch ist es kein tiefes, leuchtendes Rot, sondern schwankt im Lauf der Jahre um ein eher helles Orange. Für ein erfolgreiches Auffinden können sich Beobachter an der durch ihn bedingten Einbuchtung am Südrand des dunklen südlichen äquatorialen Gürtels orientieren; diese wird als Bucht des Großen Roten Flecks (Red Spot Hollow) bezeichnet.
Welche chemischen Elemente für die rote Färbung verantwortlich sind, ist unbekannt. Jedoch ist vor kurzem der „südliche äquatoriale Gürtel“ verschwunden, so dass der Große Rote Fleck jetzt noch besser sichtbar auf einem sehr breiten, weißen Band liegt.
Ringsystem
Jupiter hat ein sehr schwach ausgeprägtes Ringsystem, das schon seit der Pioneer-11-Mission 1974 vermutet wurde und 1979 von Voyager 1 erstmals fotografiert werden konnte. Als die Sonde am 5. März 1979 in den Jupiterschatten eintauchte, waren die Ringe im Gegenlicht zu erkennen.
Lange Zeit blieb die Herkunft der Ringe unbekannt, und eine erdgebundene Beobachtung erwies sich als außerordentlich schwierig, da die Ringe aus Staubkörnchen bestehen, die zum Großteil nicht größer sind als die Partikel des Rauches einer Zigarette. Hinzu kommt, dass die Staubteilchen nahezu schwarz und daher kaum sichtbar sind: Sie haben eine Albedo von lediglich 5 %, verschlucken also 95 % des auftreffenden, dort ohnehin schon schwachen Sonnenlichts.
Ein weiterer Grund für die geringen Ausmaße der Ringe ist die Tatsache, dass sich die Ringe langsam spiralförmig auf Jupiter zu bewegen und in ferner Zukunft schließlich von ihm aufgesaugt werden. Die spiralförmige Rotation hat unterschiedliche Ursachen. Zum einen bewirkt das starke Magnetfeld Jupiters ein elektrisches Aufladen der Staubteilchen. Diese stoßen mit anderen geladenen Teilchen zusammen, die Jupiter zum Beispiel aus dem Sonnenwind einfängt, was schließlich zu einer Abbremsung der Teilchen führt. Ein zweiter Effekt, der ebenfalls eine Abbremsung der Staubpartikel bewirkt, ist die Absorption und anschließende Remission von Licht. Dabei verlieren die Staubpartikel Bahndrehimpuls. Diesen Effekt nennt man Poynting-Robertson-Effekt. Beide Effekte zusammen bewirken, dass der Staub innerhalb eines Zeitraumes von etwa 100.000 Jahren aus den Ringen verschwindet.
Der Ursprung der Ringe konnte erst durch die Galileo-Mission geklärt werden. Der feine Staub stammt wahrscheinlich von den kleinen felsigen Monden Jupiters. Die Monde werden ständig von kleinen Meteoriten bombardiert. Durch die geringe Schwerkraft der Monde wird ein Großteil des Auswurfs in die Jupiterumlaufbahn geschleudert und füllt damit die Ringe ständig wieder auf.
Der Hauptring (Main Ring) zum Beispiel besteht aus dem Staub der Monde Adrastea undMetis. Zwei weitere schwächere Ringe (Gossamer-Ringe) schließen sich nach außen hin an. Das Material für diese Ringe stammt hauptsächlich von Thebe und Amalthea. Außerdem konnte noch ein extrem dünner Ring in einer äußeren Umlaufbahn entdeckt werden, der einen Durchmesser von über 640.000 km hat und dessen Teilchen sich bis zu 20° außerhalb der Äquatorebene des Jupiters bewegen. Dieser Ring umkreist Jupiter in gegenläufiger Richtung. Der Ursprung dieses Ringes ist noch nicht geklärt. Es wird jedoch vermutet, dass er sich aus interplanetarem Staub zusammensetzt.
Innerhalb des Hauptringes befindet sich ein Halo aus Staubkörnern, der sich in einem Gebiet von 92.000 bis 122.500 km, gemessen vom Zentrum Jupiters, erstreckt. Der Hauptring reicht von oberhalb der Halogrenze ab 130.000 km bis etwa an die Umlaufbahn von Adrastea heran. Oberhalb der Umlaufbahn von Metis nimmt die Stärke des Hauptrings merklich ab. Die Dicke des Hauptrings ist geringer als 30 km.
Der von Amalthea gespeiste innere Gossamer-Ring reicht von der äußeren Grenze des Hauptrings bis zu Amaltheas Umlaufbahn bei etwa 181.000 km vom Jupiterzentrum. Der äußere Gossamer-Ring reicht von 181.000 km bis etwa 221.000 km und liegt damit zwischen den Umlaufbahnen von Amalthea und Thebe.
Monde
Jupiter besitzt 67 bekannte Monde (Stand: 26. November 2012). Sie können in mehrere Gruppen unterteilt werden:
Die Galileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto mit Durchmessern zwischen 3122 und 5262 km (Erddurchmesser 12.740 km) wurden 1610 unabhängig voneinander durchGalileo Galilei und Simon Marius entdeckt. Alle anderen Monde, mit Ausnahme der 1892 entdeckten Amalthea, wurden erst im 20. oder 21. Jahrhundert gefunden. Die Galileischen Monde sind die größten Jupitermonde und haben planetennahe, nur wenig geneigte Bahnen. Die erste mathematische Berechnung der Bahnen der Jupitermonde wurde 1945 von Pedro Elias Zadunaisky in seiner Dissertationsschrift bei Beppo Levi durchgeführt.
- Io hat einen Durchmesser von 3643 km und umkreist Jupiter in einem Abstand von 421.600 km. Sie besteht aus einem Eisenkern und einem Mantel. Io besitzt eine sehr dünne Atmosphäre, hauptsächlich bestehend aus Schwefeldioxid. Da in ihrem Inneren geologische Prozesse ablaufen, befinden sich auf ihrer Oberfläche zahlreiche Vulkane.
- Europa besitzt einen Eisenkern und einen Steinmantel, über dem ein wahrscheinlich 100 km tiefer Ozean aus Wasser liegt, dessen Oberfläche 10 bis 20 km zu einer Eiskruste gefroren ist. Ihr Durchmesser beträgt 3122 km, ihre Entfernung zum Jupiter 670.900 km.
- Ganymed befindet sich in einer Entfernung von 1.070.000 km. Sein Durchmesser liegt bei 5262 km. Damit ist er der größte Mond im Sonnensystem. Er besteht aus einem Eisenkern, einem Felsmantel und einem Eismantel. Außerdem besitzt er ein eigenes Magnetfeld.
- Kallisto hat einen Durchmesser von 4821 km und einen Abstand von 1.883.000 km zu Jupiter. Sie besteht aus einem Eisen-Stein-Gemisch und einer Eiskruste. Forscher fanden auf ihr Anzeichen für Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen, die zu den Grundvoraussetzungen für Leben gehören. Auch im Innern von Kallisto gibt es wahrscheinlich Schichten aus flüssigem Wasser.
Neben den Galileischen Monden gibt es vier weitere Monde auf planetennahen und nur wenig geneigten Bahnen: Metis, Adrastea,Amalthea und Thebe. Diese sind aber mit Durchmessern von 20 bis 131 km wesentlich kleiner als die Galileischen Monde. Man vermutet, dass diese acht inneren Monde gleichzeitig mit dem Jupiter entstanden sind.
Die restlichen Monde sind kleine bis kleinste Objekte mit Radien zwischen 1 und 85 km und wurden vermutlich von Jupiter eingefangen. Sie tragen teilweise noch Zahlencodes als vorläufige Namen, bis sie von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) endgültig benannt sind.
Vermutlich während der 1960er-Jahre geriet der Komet Shoemaker-Levy 9 unter die Gravitationskräfte des Planeten und wurde in eine stark elliptische Umlaufbahn (Exzentrizität > 0,99, Apojovium bis zu 0,33 AE) gezwungen. Im Juli 1992 passierte der QuasisatellitJupiter innerhalb der Roche-Grenze und zerbrach in 21 Fragmente, die zwei Jahre später auf den Planeten stürzten.
Quelle: Wikipedia
