Jupiter

Manen van
Jupiter:


Metis
Adrastea
Amalthea
Thebe
Io
Europa
Ganymedes
Callisto
Leda
Himalia
Lysithea
Elara
Ananke
Carme
Pasiphae
Sinope

( Manen met een diameter > 20 kilometer )





Na de vier betrekkelijk kleine en rotsachtige planeetjes in de binnendelen van het zonnestelsel, begint eigenlijk pas het échte werk. Te beginnen bij Jupiter; met een inhoud van meer dan 1300 aardes de grootste planeet in het zonnestelsel. Het hemellichaam is voornamelijk opgebouwd uit gassen. Geen vast oppervlak, maar een kolkende wolkenmassa is wat u ziet wanneer u de planeet door een sterrenkijker of op een foto bekijkt. Jupiter wordt dan ook - toepasselijk - een 'gasreus' genoemd...



'Oppervlak'
Toegepast op Jupiter krijgt de term 'oppervlak' logischerwijs een wat ongebruikelijke betekenis. Het zichtbare deel van de immense atmosfeer, waar we dan in feite op wijzen, bestaat uit een dik wolkendek van ammoniak en andere verbindingen met deze stof; zowel in vloeibare als gasvormige toestand. De gassen in deze buitenste schil worden door de enorme oppervlaktesnelheid, als gevolg van de planeetrotatie, uiteengereten in afzonderlijke wolkenpatronen. Het is tevens deze snelle rotatieperiode van minder dan tien aardse uren die ervoor zorgt dat Jupiter een licht afgeplatte heeft. Door de sterke middelpuntvliedende kracht stulpt de gasmassa nabij de equator uit, en lijkt het alsof we naar een samengedrukte bol kijken. Door een goede amateurstelescoop is dit verschijnsel al goed te zien.

Een onmisbaar detail in de Joviaanse atmosfeer, is de zogenaamde Grote Rode Vlek (GRV): een gigantische wervelstorm, enkele malen groter dan de aarde. Reeds in de zeventiende eeuw werd het weerfenomeen door astronomen opgemerkt. Sindsdien is het - afgezien van wat periodieke variaties - nauwelijks in intensiteit en omvang afgenomen. Dit is deels te verklaren door de afwezigheid van een vast oppervlak, waaraan stormen doorgaans hun energie kwijtraken en bijgevolg langzaam maar zeker uitdoven.

Opmerkelijk zijn de helderheidsverschillen tussen de wolkenbanden op Jupiter. Deze lijken voornamelijk toegeschreven te kunnen worden aan de verschillende hoogtes en stromingen van respectievelijk de zones (heldere banden) en de gordels (donkere banden) in de dampkring. De opstijgende gasmassa's zijn doorgaans wit of geel van kleur, terwijl de dalende gassen meestal een overheersende roodbruine kleur hebben. Op ieder halfrond van de planeet zijn ongeveer zes duidelijke banden te onderscheiden. Gedetailleerde beelden van beide polen tonen echter nog talloze kleinere wolkenpatronen.

De langgerekte wolkenbanden bovenin de Joviaanse atmosfeer, lopen parallel met de evenaar en bewegen met verschillende snelheden; vaak sterk afhankelijk van hun geografische breedtepositie. Bovendien waaien winden op Jupiter zowel van oost naar west als andersom. Dergelijke zonale stromingen worden veroorzaakt door drukverschillen tussen de wolkenbanden. Evenals op aarde worden de luchtstromen op Jupiter namelijk in een richting afgebogen die afhankelijk is van het halfrond en de richting waarin het drukverschil optreedt (polaire luchtstroom of equatorgerichte luchtstroom).

Jupiter heeft veel weg van een reusachtig reactievat. Door de snelle
rotatie van de planeet worden de diverse chemische componenten uitstekend met elkaar vermengd. Elektrische ontladingen dieper in de
atmosfeer zijn voorts bij uitstek geschikt om chemische reacties op gang
te brengen. De exotische kleuren in de zichtbare dampkring worden door wetenschappers echter vooral toegeschreven aan stoffen die slechts een
klein deel van de totale massa van Jupiter voor hun rekening nemen. Gedacht wordt aan stoffen als zwavel, fosfor, methaan, ammoniak, water,
en wellicht zelfs enkele organische verbindingen. De elementen waterstof
en helium zijn in de dampkring overvloedig aanwezig, maar deze laten zich
in het kleurenspel niet gelden.

Inwendige
Door haar gasachtige karakter zijn structurele scheidingen in het inwendige van Jupiter minder scherpt aan te geven. Het onmogelijk om exact aan te geven waar de gasvormige buitenlaag van de planeet, als gevolg van een toenemende druk, overgaat in een vloeibaar medium. In het centrum van Jupiter bevindt zich wellicht nog een bescheiden vaste kern, bestaande uit silicaten en wellicht enkele metalen. De laatste tijd wordt echter ook met regelmaat geopperd dat Jupiter helemaal geen vast kern bezit, maar dat zich in zijn binnenste een kern van metallische vloeistof heeft gevormd.

In de bovenste driehonderd kilometer van de nog voornamelijk transparante waterstof-helium dampkring van Jupiter, treden weersverschijnselen op die sterk doen denken aan de omstandigheden in de aardse atmosfeer. Een stukje lager, onder de tropopauze, bij een temperatuur van -125 graden Celsius, vinden we cirrusachtige bewolkingsvormen; voornamelijk opgebouwd uit ammoniak.

Weer enkele tientallen kilometers lager neemt de temperatuur flink toe (-80 graden Celsius) en stuiten we op een ijzige wolkenlaag van verbindingen tussen ammonium en waterstofsulfide. Onderzoekers vermoeden dat zich iets dieper, bij een druk van ongeveer tien Bar, zelfs ijle wolken van waterijs kunnen vormen.

Op een diepte van ongeveer 1500 meter is de druk dusdanig groot dat de waterstofgassen beginnen te condenseren. Hierdoor ontstaat een dikke mantel van vloeibaar waterstof, vermengd met helium. Ruim 20.000 kilometer onder het zichtbare oppervlak wordt de druk zelfs zo intens dat de waterstofatomen het niet meer aankunnen. De elektronen komen noodgedwongen los van de atoomkernen, waardoor alleen protonen overblijven. Een binnenmantel, die voornamelijk bestaat uit losse protonen, is het de facto eindresultaat. Als gevolg van de extreme druk, nemen alle protonkernen een uniforme houding aan. Het medium wordt hierdoor 'metallisch', en kan als een volwaardig metaal elektrische stromen geleiden.

Over de mogelijke aanwezigheid van een vaste kern in Jupiter, bestaat nog veel discussie. Tot voor kort werd algemeen aangenomen dat zich in het centrum van de planeet een kleine vaste kern bevond, bestaande uit silicaten en enkele metalen waaronder ijzer. Tegenwoordig wijzen echter steeds meer wetenschappers op de extreme druk in het inwendige, die ook een volledig vloeibare kern mogelijk zou maken.

Vaste kern of niet: de energieproductie in het centrum van de gasplaneet is enorm. En daarmee onderscheidt Jupiter zich wederom van alle andere planeten. Het hemellichaam straalt namelijk ruim anderhalf keer zoveer energie uit dan zij van de zon ontvangt. Waarschijnlijk is de interne druk zo groot dat Jupiter als het ware bijna onder eigen gewicht bezwijkt, wat resulteert in een aanzienlijke energieproductie.

Magnetisch veld   
Geen of slechts een kleine ijzeren kern, en tóch een uiterst krachtig magnetisch veld? Bij Jupiter kan het. Zijn grote mantel van metallisch waterstof doet uitstekend dienst als alternatieve 'dynamo'. Hierin wekken elektrische stromen, in samenhang met de duizelingwekkende rotatiesnelheid, het sterkste planetaire magneetveld in het zonnestelsel op.

De aldus mogelijk gemaakte magnetosfeer van Jupiter, bestaat uit een ijl plasma van geladen deeltjes en heeft een enorme omvang. Afhankelijk van de aan de zonneactiviteit gerelateerde sterkte van de zonnewind, kan het complex zich tot zo'n zes miljoen kilometer uitstrekken in de richting van de zon. Achter de planeet kunnen ingevangen deeltjes zich ongehinderd langs de veldlijnen verplaatsen, en wordt er een zogeheten 'magneetstaart' gevormd. Deze strekt zich over honderden miljoenen kilometers uit, tot aan de buitendelen van het zonnestelsel.

Overigens is al sinds 1955 bekend dat ook de grootste planeet in het zonnestelsel de trotse eigenaar is van een sterk magnetisch veld. Met radiotelescopen werd indertijd namelijk een zeer intense straling rondom de planeet gemeten. Hoogenergetische elektronen, die door het magnetisch veld van de planeet worden ingevangen, vormen de bron van dergelijke elektromagnetische straling.

Aan de polen van Jupiter zijn geomagnetische stormen eerder regel dan uitzondering. Evenals op onze eigen planeet wordt dit fenomeen op de gasplaneet veroorzaakt door elektronen uit de zonnewind, die via de magnetische veldlijnen met hoge snelheid binnendringen in de bovenste atmosferische lagen. De ionisatieprocessen die zich hierna afspelen, veroorzaken fraaie oplichtende (gordijn)structuren, ofwel poollicht. Op Jupiter heeft een opleving van noorderlicht - óf zuiderlicht - zelfs nog meer dan dat in petto. Want niet alleen hoogenergetische deeltjes uit de zonnewind komen in aanraking met de Joviaanse dampkring. Integendeel: de meerderheid van deze elektronen is afkomstig van de vier Galileïsche manen; soms direct, maar meestal via een lange omweg. Zeldzamere directe maan-planeet-ontladingen hebben niettemin fascinerende effecten. Dergelijke ontladingen laten als het ware scherpe 'vingerafdrukken' van de veroorzakende manen in de planetaire atmosfeer achter.



Ringen   
Jupiter bezit een relatief vage ring van stof en gruis op ongeveer 100.000 kilometer van zijn 'oppervlak'. Met een dikte van minder dan 30 kilometer en een maximale breedte van maximaal 7000 kilometer valt deze echter vrijwel in het niet bij het enorme ringenstelsel van Jupiters naaste buur, Saturnus.




Auteur(s):     A.S.





Jupiter in cijfers
Diameter 142.984 km (equator)
133.708 km (polair)
Afplatting 1/15,41
Omtrek 448.600 km (equator)
425.700 km (polair)
Massa 1,899 × 10^27 kg
Gemiddelde dichtheid 1,326 g/cm^3
Valversnelling 26,01 m/s^2
Rotatietijd (lokale 'dag') 9,84 uur
Omlooptijd om de zon (lokaal 'jaar') 4332,71 d (11,86 jaar)
Afstand tot de zon 778,41 × 10^6 km
Atmosferische druk
(in wolkenlaag)
20-200 KPa
Temperatuur (gem.) 152 K (-121 °C )
Samenstelling atmosfeer
Waterstof (H 2 ) 90%
Helium (He) 10%
Methaan (CH 4 ) 3000 ppm
Ammoniak (NH 3 ) 260 ppm
Waterstofdeuteride (HD) 28 ppm
Ethaan (C 2 H 6 ) 5,8 ppm
Waterdamp (H 2 O) 4 ppm
Waterstoffosfide (PH 3 ) sporen
Waterstofsulfide (H 2 S) sporen
Ammonium-
hydrosulfide (NH 4 SH)
sporen
Databron: NASA