Jupiter

Základní charakteristika

JupiterJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×10²⁷ kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. je pátou planetou v pořadí od Slunce a první z tzv. obřích planet. Zároveň je největší a nejhmotnější planetou Sluneční soustavy. Má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Od hvězd se Jupiter liší malou hmotností, která nestačí k vytvoření podmínek pro reakce probíhající ve hvězdách. Obecně se za hranici mezi hvězdou a planetou považuje třináctinásobek hmotnosti Jupiteru. Hmotnější objekty považujeme za hnědé trpaslíky, méně hmotné za planety. I přesto se Jupiter se svými mnoha měsíci podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je obří atmosférický vír, Velká červená skvrna, která je větší než naše planeta a kterou pozorujeme už přes 300 let.

Jupiter lze velmi dobře zobrazit i relativně malými dalekohledy. Na snímku je Jupiter vyfotografovaný dne 25. února 2017 metrovým dalekohledem typu Cassegrain v Chille. Dobře patrná je Velká červená skvrna. Zdroj: Damian Peach.

Vnitřní část planety tvoří oceán kapalného vodíku. Jeho hlubší část má díky velkému tlaku odtrhány elektrony z atomárních obalů a vykazuje kovové vlastnosti (kovový vodíkKovový vodík – forma vodíku, která vzniká za vysokých tlaků, kdy se elektronové orbitaly překrývají a elektrony volně putují látkou. Kovový vodík byl poprvé připraven v roce 1996 v Lawrencově národní laboratoři za tlaku 140 GPa a teploty 3 000 K. Předpokládá se, že může být součástí nitra některých obřích planet.). Vnější část oceánu je tvořena stlačeným molekulárním vodíkem a tvoří vlastní povrch planety. Hranice mezi kovovým a molekulárním oceánem je v hloubce 17 000 km pod horní vrstvou mraků. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi, ještě kousek hlouběji je teplota na bodu varu vody. Proudy tekoucí v kovovém vodíku vytvářejí kolem Jupiteru silné magnetické pole. Toto pole zachytává elektrony a protony slunečního větruSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou Sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v cm³. Částice vylétávající podél otevřených siločar mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Pojmenování sluneční vítr pochází od amerického astronoma Eugena Parkera. a je zprostředkovaně zodpovědné za pozorované polární záře způsobené jednak cyklotronním zářenímCyklotronní záření – záření generované elektrony rotujícími kolem magnetických siločar nebo elektrony kmitajícími v měnícím se magnetickém poli. Ve spektru záření dominuje cyklotronní frekvence a její násobky. samotných nabitých částic a jednak zářením excitované atmosféry planety.

Jupiter vydává asi o 60 % více tepelné energie, než přijímá ze slunečního záření. Předpokládá se, že tato energie pochází z tepla z doby vzniku Jupiteru a z energie uvolňované pomalým smršťováním planety (tzv. gravitační kontrakce). K zažehnutí termojaderných reakcí by planeta musela být třináctkrát hmotnější.

Kolem Jupiteru krouží 69 měsíců (údaj je z roku 2017). V letech 1999–2003 bylo 3,6metrovým dalekohledem na Havajských ostrovech objeveno několik desítek nových měsíců. Jde ale jen o kilometrová skaliska. Čtyři největší měsíce (Io, Europa, Ganymed, Callisto) objevil již Galileo Galilei. Ganymed je největším Jupiterovým měsícem. Jeho jádro z tvrdých hornin pokrývá tlustá vrstva ledu. O něco menší Callisto je silně pokrytý krátery. Nejsvětlejším Jupiterovým satelitem je Europa, jejíž 100 km tlustý ledový obal dobře odráží sluneční svit. Velmi nápadné černočervenožluté zbarvení má měsíc Io. Toto zbarvení způsobuje síra, vyvrhovaná z nitra sopek 200 km nad povrch měsíce. Vyvrhovaná ionizovaná síra vytváří kolem Jupiteru tzv. plazmový torus. V něm se uzavírá část Birkelandových proudů tekoucích podél magnetických siločar planety a zpětně ohřívá měsíc Io. Vulkanická činnost na měsíci Io je tak způsobena kombinovaným ohřevem gravitačními slapovými silami mateřské planety a elektromagnetickým ohřevem Birkelandovýni proudy. Spolu s měsíci obíhají kolem Jupiteru tři slabé prstence objevené sondou Voyager 1Voyager – dvojice sond NASA, která startovala v roce 1977 pomocí nosných raket Titan/Centaur. V roce 1979 proletěly obě sondy kolem Jupiteru, v roce 1980 (Voyager 1) a 1981 (Voyager 2) kolem Saturnu. Voyager 2 pokračoval dále k Uranu (1986) a Neptunu (1989). Obě sondy se zásadním způsobem zasloužily o poznání sluneční soustavy a dnes jsou nejvzdálenějšími objekty, které lidstvo vyslalo do vesmíru. v roce 1979. Soustavy prstenců pozorujeme u všech obřích planet. Jsou složeny z velmi malých prachových částic.

Jupiterův hlavní prstenec J vyfotografovaný dne 15. září 1998 sondou Galileo.
Zdroj: NASA/Cornell University.

Magnetosféra Jupiteru je fenomén, který nemá ve sluneční soustavě obdoby. Především se vymyká svou enormní velikostí. Ve směru ke Slunci (denní, návětrná strana) dosahuje magnetosféra až do devadesátinásobku poloměru planety. Ve směru od Slunce (noční strana) se táhne rozsáhlý magnetický ohon až k oběžné dráze Saturnu, tedy do vzdálenosti pěti astronomických jednotek! Magnetosféra je tak obrovská, že by se do ní vešlo Slunce i s korónou jako drobná ozdoba na obřím dortu. Lineární rozměry magnetosféry jsou stokrát větší než rozměry magnetosféry Země, objem je dokonce větší milionkrát. Radiační pásy září intenzivně v radiovém oboru, na Zemi bylo toto záření detekováno již v roce 1955. Magnetický moment planety Jupiter je 20 000krát větší než pozemský.

Přímo k Jupiteru bylo vysláno celkem šest sond. První byla dvojice sond Pioneer 10 a 11. Nejslavnější se stala mise dvou sond VoyagerVoyager – dvojice sond NASA, která startovala v roce 1977 pomocí nosných raket Titan/Centaur. V roce 1979 proletěly obě sondy kolem Jupiteru, v roce 1980 (Voyager 1) a 1981 (Voyager 2) kolem Saturnu. Voyager 2 pokračoval dále k Uranu (1986) a Neptunu (1989). Obě sondy se zásadním způsobem zasloužily o poznání sluneční soustavy a dnes jsou nejvzdálenějšími objekty, které lidstvo vyslalo do vesmíru., která získala podrobné informace o planetě. V letech 1995 až 2003 byla u planety sonda GalileoGalileo (sonda) – americká mise k Jupiteru, která startovala v roce 1989 a po několika prodlouženích trvala bez jednoho měsíce 14 let. Galileo byla první sondou umístěnou na oběžné dráze Jupiteru, odkud prováděla podrobný výzkum planety. Obsahovala sestupný modul, který byl použit v roce 1995. V roce 2003 ukončila sonda Galileo svou činnost řízeným pádem do atmosféry planety., která zkoumala zejména Jupiterovy měsíce. Na svou šestiletou cestu byla sonda vypuštěna v roce 1989. Od roku 2016 zkoumá Jupiter sonda JunoJUNO – americká sonda určená k průzkumu polárních oblastí planety Jupiter. Odstartovala dne 5. srpna 2011, na oběžnou dráhu Jupiteru byla navedena v roce 2016. Sonda Juno zkoumá atmosféru a hledá v ní molekuly vody. Zaměřuje se i na rozsáhlou magnetosféru Jupiteru a její vliv na planetu., a to přímo z oběžné dráhy. Kolem Jupiteru prolétly sondy OdyseusUlysses – Odyseus, sonda určená pro sledování heliosféry Slunce z vysokých slunečních šířek. Hlavním cílem byl výzkum Slunce a jeho vlivu na meziplanetární prostor. Sonda měla dráhu navrženou tak, že jižní pól Slunce prozkoumala v roce 1994, ke Slunci se opět vrátila v roce 1995, kdy se přiblížila k severnímu pólu. Do stejných oblastí se vrátila v letech 2000 a 2001 při svém druhém oběhu. V té době bylo Slunce v blízkosti maxima aktivity. Při posledním třetím návratu v roce 2007 a 2008 byla mise ukončena, sonda ztratila orientaci. (1991), CassiniCassini – meziplanetární sonda NASA, ESA a ASI (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712). Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. Mise byla ukončena 15. září 2017 řízeným pádem sondy do atmosféry planety. (2000) a New HorizonsNew Horizons – americká sonda, která se vydala na cestu k Plutu v lednu 2006. Sonda byla vynesena raketou Atlas V551. Opuštění Zeměkoule bylo propočteno tak, aby sonda letěla nejprve k Jupiteru, který ji urychlil na cestu k Plutu. Po průletu kolem Pluta a Charónu v červenci 2015 mise pokračuje do oblasti dalších transneptunických těles v Kuiperově pásu. (2007).

Porovnání magnetosfér Jupiteru a Saturnu. Ve správném měřítku
je zakreslena velikost Slunce s koronou.

Základní parametry Jupiteru
hmotnost	1,90×1027 kg
průměr	139 822 km
průměrná hustota	1,33 g/cm3
teplota	−160 °C (svrchní oblačná vrstva)
geometrické albedo	0,52
doba otočení kolem osy	9h 55min
doba oběhu kolem Slunce	11,86 roku
průměrná oběžná rychlost	13 km/s
střední vzdálenost od Slunce	778×106 km
excentricita dráhy	0,048
inklinace	1,3°
počet měsíců	79 (rok 2019)
magnetické pole na rovníku	430 μT
magnetický dipólový moment	160×1018 Tm3
vybočení dipólu ze středu	13 %
sklon rotační osy	3,13°
složení	H2 90 %, He 10 %, CH4 0,3 %
tlak atmosféry	0,2 až 2 atm (v oblačné vrstvě)

Čtyři největší Jupiterovy měsíce Io, Europa, Ganymed a Callisto, které pozoroval již Galileo Galilei. Io má aktivní vulkány, předpokládá se, že na Europě a Callistu jsou podpovrchové slané oceány. Ganymed má vlastní magnetické pole a je největším Jupiterovým měsícem. Zdroj: NASA.

Některá důležitá data

Důležitá data
1610	Galileo Galilei pozoruje Jupiter vlastnoručně zkonstruovaným dalekohledem. Objevuje čtyři největší Jupiterovy měsíce, které později dostanou jména Io, Europa, Ganymed a Callisto.
1676	Ole Rømer poprvé určuje rychlost šíření světla z okamžiku zákrytu měsíce Io Jupiterem. Tento okamžik je závislý na době šíření signálu k Zemi a tato doba se mění s polohou Jupiteru vzhledem k Zemi.
1831	Samuel Heinrich Schwabe poprvé píše o Velké červené skvrně a rozpoznává její červenou barvu. O pozorování skvrn existují i dřívější zmínky, ale tato jí dává jméno a definuje její barvu.
1955	Bernard Burke a Kenneth Franklin objevují radiové emise Jupiteru. Z nich přesně určují dobu rotace planety. Tyto radiové emise jsou převážně generovány elektrony kroužícími kolem siločar Jupiterova magnetického pole.
1973	Kolem Jupiteru prolétá sonda Pioneer 10 a o rok později Pioneer 11. Pořizují první detailní snímky planety.
1979	Sondy Voyager 1 a 2 prolétají kolem Jupiteru. Objevují Jupiterovy prstence a jejich vazbu na některé měsíce, vulkány na měsíci Io, rotaci Velké červené skvrny, polární záře na Jupiteru a další jevy.
1991	Sonda OdyseusUlysses – Odyseus, sonda určená pro sledování heliosféry Slunce z vysokých slunečních šířek. Hlavním cílem byl výzkum Slunce a jeho vlivu na meziplanetární prostor. Sonda měla dráhu navrženou tak, že jižní pól Slunce prozkoumala v roce 1994, ke Slunci se opět vrátila v roce 1995, kdy se přiblížila k severnímu pólu. Do stejných oblastí se vrátila v letech 2000 a 2001 při svém druhém oběhu. V té době bylo Slunce v blízkosti maxima aktivity. Při posledním třetím návratu v roce 2007 a 2008 byla mise ukončena, sonda ztratila orientaci. prolétá kolem Jupiteru a je gravitací Jupiteru vymrštěna na polární dráhu kolem Slunce.
1994	Astronomové podrobně pozorují pád komety Shomaker-Levy 9 do jižní polokoule Jupiteru.
1995	Sonda GalileoGalileo (sonda) – americká mise k Jupiteru, která startovala v roce 1989 a po několika prodlouženích trvala bez jednoho měsíce 14 let. Galileo byla první sondou umístěnou na oběžné dráze Jupiteru, odkud prováděla podrobný výzkum planety. Obsahovala sestupný modul, který byl použit v roce 1995. V roce 2003 ukončila sonda Galileo svou činnost řízeným pádem do atmosféry planety. se stává první umělou oběžnicí Jupiteru a zahajuje podrobný průzkum planety a jejích měsíců, který trval až do roku 2003
2000	Kolem Jupiteru prolétá sonda CassiniCassini – meziplanetární sonda NASA, ESA a ASI (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712). Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. Mise byla ukončena 15. září 2017 řízeným pádem sondy do atmosféry planety., jejímž konečným cílem je Saturn.
2007	Kolem Jupiteru prolétá sonda New HorizonsNew Horizons – americká sonda, která se vydala na cestu k Plutu v lednu 2006. Sonda byla vynesena raketou Atlas V551. Opuštění Zeměkoule bylo propočteno tak, aby sonda letěla nejprve k Jupiteru, který ji urychlil na cestu k Plutu. Po průletu kolem Pluta a Charónu v červenci 2015 mise pokračuje do oblasti dalších transneptunických těles v Kuiperově pásu., jejímž konečným cílem je Kuiperův pás a Pluto.
2016	Na oběžnou dráhu je navedena sonda JunoJUNO – americká sonda určená k průzkumu polárních oblastí planety Jupiter. Odstartovala dne 5. srpna 2011, na oběžnou dráhu Jupiteru byla navedena v roce 2016. Sonda Juno zkoumá atmosféru a hledá v ní molekuly vody. Zaměřuje se i na rozsáhlou magnetosféru Jupiteru a její vliv na planetu., která zahajuje novodobý průzkum planety a jejího okolí.

Velká červená skvrna, detailní snímek pořízený sondou Juno (2017). Polární záře v ultrafialovém oboru nasnímané Hubblovým dalekohledem (2000). Tři jasné skvrny jsou způsobeny narušením magnetického pole Jupiterovými měsíci. Měsíc Europa – na snímku tohoto měsíce ze sondy Galileo (1998) jsou patrné rozlámané a znovu ztuhlé ledové kry, pod nimiž je pravděpodobně vodní oceán. Měsíc Io s vulkánem chrlícím lávu do prostoru. Snímek pochází ze sondy New Horizons (2007).

Další zdroje

Marek Jasanský: Galileo – plazmové vlny na Jupiteru; (AB 18/2004)

Martin Žáček: Nalaďte si Jupiter; (AB 10/2006)

Jakub Rozehnal: Model planetární migrace; (AB 13/2009)

Ivan Havlíček: Dvoudynamový Jupiter; (AB 31/2014)

Jiří Hofman: Juno poodhaluje pravou tvář Jupiteru I; (AB 24/2017)

Jiří Hofman: Juno poodhaluje pravou tvář Jupiteru II; (AB 25/2017)

Jiří Hofman: Juno poodhaluje pravou tvář Jupiteru III; (AB 26/2017)