Júpiter
Definición
 Vista de disco completo de Júpiter en color natural en abril de 2014 | |
Júpiter es el quinto planeta del Sol y el más grande del Sistema Solar. Es un planeta gigante con una masa milésima del Sol, pero dos veces y media más que todos los demás planetas del Sistema Solar combinados. Júpiter y Saturno son gigantes gaseosos; los otros dos planetas gigantes, Urano y Neptuno, son gigantes de hielo. Júpiter ha sido conocido por los astrónomos desde la antigüedad. Los romanos lo llamaron así por su dios Júpiter. Cuando se ve desde la Tierra, Júpiter puede alcanzar una magnitud aparente de -2,94, lo suficientemente brillante como para que su luz reflejada arroje sombras y convirtiéndolo en el tercer objeto natural más brillante en el cielo nocturno después de la Luna y Venus.
Júpiter está compuesto principalmente por hidrógeno, y la cuarta parte de su masa es helio, aunque el helio comprende solo una décima parte del número de moléculas. También puede tener un núcleo rocoso de elementos más pesados, pero al igual que otros planetas gigantes, a Júpiter le falta una superficie sólida bien definida. Debido a su rápida rotación, la forma del planeta es la de un esferoide achatado (tiene un leve pero notable abultamiento alrededor del ecuador). La atmósfera exterior está visiblemente segregada en varias bandas en diferentes latitudes, lo que resulta en turbulencias y tormentas a lo largo de sus límites interactuantes. Un resultado destacado es la Gran Mancha Roja, una tormenta gigante que se sabe que existió desde al menos el siglo XVII cuando se la vio por primera vez con un telescopio. Alrededor de Júpiter hay un débil sistema de anillo planetario y una poderosa magnetosfera. Júpiter tiene al menos 79 lunas,
Júpiter ha sido explorado en varias ocasiones por naves espaciales robóticas, sobre todo durante las primeras misiones de sobrevuelo de Pioneer y Voyager y más tarde por el orbitador Galileo . A fines de febrero de 2007, Júpiter recibió la visita de la sonda New Horizons , que utilizó la gravedad de Júpiter para aumentar su velocidad y doblar su trayectoria hacia Plutón. La última sonda para visitar el planeta es Juno , que entró en órbita alrededor de Júpiter el 4 de julio de 2016. Los objetivos futuros para la exploración en el sistema de Júpiter incluyen el probable océano líquido cubierto de hielo de su luna Europa.
Formación y migración
La Tierra y sus planetas vecinos pueden haberse formado a partir de fragmentos de planetas después de que las colisiones con Júpiter destruyeron esas súper-Tierras cercanas al Sol. Cuando Júpiter llegó al Sistema Solar interior, en lo que los teóricos llaman la hipótesis de la gran adhesión, se produjeron tirones y tirones gravitacionales que causaron una serie de colisiones entre las super-Tierras a medida que sus órbitas comenzaron a superponerse.
Los astrónomos han descubierto casi 500 sistemas planetarios con múltiples planetas. Regularmente estos sistemas incluyen un par de planetas con masas varias veces mayor que la Tierra (super-Tierras), que orbita cerca de su estrella que Mercurio al Sol, y gigantes de gas a veces también la masa de Júpiter cerca de su estrella.
Júpiter moviéndose fuera del Sistema Solar interno habría permitido la formación de planetas interiores, incluida la Tierra.
Características físicas
Júpiter está compuesto principalmente de materia gaseosa y líquida. Es el más grande de los cuatro planetas gigantes en el Sistema Solar y por lo tanto su planeta más grande. Tiene un diámetro de 142,984 km (88,846 mi) en su ecuador. La densidad promedio de Júpiter, 1.326 g / cm, es la segunda más alta de los planetas gigantes, pero más baja que las de los cuatro planetas terrestres.
Composición
La atmósfera superior de Júpiter es aproximadamente 88-92% de hidrógeno y 8-12% de helio por el porcentaje de volumen de las moléculas de gas. Un átomo de helio tiene aproximadamente cuatro veces más masa que un átomo de hidrógeno, por lo que la composición cambia cuando se describe como la proporción de masa aportada por diferentes átomos. Por lo tanto, la atmósfera de Júpiter es aproximadamente 75% de hidrógeno y 24% de helio en masa, y el restante uno por ciento de la masa consiste en otros elementos. La atmósfera contiene trazas de metano, vapor de agua, amoníaco y compuestos a base de silicio. También hay rastros de carbono, etano, sulfuro de hidrógeno, neón, oxígeno, fosfina y azufre. La capa más externa de la atmósfera contiene cristales de amoniaco congelado. El interior contiene materiales más densos: en masa es aproximadamente 71% de hidrógeno, 24% de helio y 5% de otros elementos.
Las proporciones atmosféricas de hidrógeno y helio son cercanas a la composición teórica de la nebulosa solar primordial. El neón en la atmósfera superior solo consiste en 20 partes por millón en masa, que es aproximadamente una décima parte de lo que abunda en el Sol. El helio también se reduce a aproximadamente el 80% de la composición de helio del sol. Este agotamiento es el resultado de la precipitación de estos elementos en el interior del planeta.
Basado en la espectroscopia, se cree que Saturno es similar en composición a Júpiter, pero los otros planetas gigantes Urano y Neptuno tienen relativamente menos hidrógeno y helio y relativamente más hielos y, por lo tanto, se denominan gigantes de hielo.
Masa y tamaño
La masa de Júpiter es 2,5 veces la de todos los demás planetas del Sistema Solar combinados: es tan grande que su baricentro con el Sol yace sobre la superficie del Sol a 1.068 radios solares del centro del Sol. Júpiter es mucho más grande que la Tierra y considerablemente menos denso: su volumen es el de aproximadamente 1.321 Tierras, pero solo tiene 318 veces más. El radio de Júpiter es aproximadamente 1/10 del radio del Sol, y su masa es 0.001 veces la masa del Sol, por lo que las densidades de los dos cuerpos son similares. Una "masa de Júpiter" ( M J o M Jup ) se usa a menudo como una unidad para describir masas de otros objetos, particularmente planetas extrasolares y enanas marrones. Entonces, por ejemplo, el planeta extrasolar HD 209458 b tiene una masa de 0.69 M J, Mientras Kappa Andromedae Bhas una masa de 12,8 M J .
Los modelos teóricos indican que si Júpiter tuviera mucha más masa que en la actualidad, se reduciría. Para pequeños cambios en la masa, el radio no cambiaría apreciablemente, y por encima de aproximadamente 500 M
⊕ (1.6 Júpiter masas) el interior se comprimiría mucho más bajo la presión incrementada que su volumen disminuiría a pesar de la cantidad creciente de materia. Como resultado, se cree que Júpiter tiene un diámetro tan grande como el planeta de su composición y la historia evolutiva puede alcanzar. El proceso de mayor contracción al aumentar la masa continuaría hasta que se lograra una ignición estelar apreciable, como en las enanas marrones de gran masa que tienen alrededor de 50 masas de Júpiter.
⊕ (1.6 Júpiter masas) el interior se comprimiría mucho más bajo la presión incrementada que su volumen disminuiría a pesar de la cantidad creciente de materia. Como resultado, se cree que Júpiter tiene un diámetro tan grande como el planeta de su composición y la historia evolutiva puede alcanzar. El proceso de mayor contracción al aumentar la masa continuaría hasta que se lograra una ignición estelar apreciable, como en las enanas marrones de gran masa que tienen alrededor de 50 masas de Júpiter.
Aunque Júpiter necesitaría ser unas 75 veces más masivo para fusionar hidrógeno y convertirse en una estrella, la enana roja más pequeña tiene un radio de solo un 30 por ciento más grande que Júpiter. A pesar de esto, Júpiter aún irradia más calor del que recibe del Sol; la cantidad de calor producido en su interior es similar a la radiación solar total que recibe. Este calor adicional es generado por el mecanismo de Kelvin-Helmholtz a través de la contracción. Este proceso hace que Júpiter se contraiga unos 2 cm cada año. Cuando se formó por primera vez, Júpiter estaba mucho más caliente y tenía aproximadamente el doble de su diámetro actual.
Estructura interna
Se cree que Júpiter consiste en un núcleo denso con una mezcla de elementos, una capa circundante de hidrógeno metálico líquido con algo de helio, y una capa externa predominantemente de hidrógeno molecular. Más allá de este esquema básico, todavía hay considerable incertidumbre. El núcleo a menudo se describe como rocoso, pero se desconoce su composición detallada, así como las propiedades de los materiales a las temperaturas y presiones de esas profundidades (ver más abajo). En 1997, la existencia del núcleo fue sugerida por mediciones gravitacionales, lo que indica una masa de 12 a 45 veces mayor que la de la Tierra, o aproximadamente 4% -14% de la masa total de Júpiter. La presencia de un núcleo durante al menos parte de Júpiter La historia de S está sugerida por modelos de formación planetaria que requieren la formación de un núcleo rocoso o helado lo suficientemente masivo como para recoger su mayor parte de hidrógeno y helio de la nebulosa protosolar. Suponiendo que existiera, puede haberse reducido debido a que las corrientes de convección de hidrógeno metálico líquido caliente se mezclaron con el núcleo fundido y llevaron su contenido a niveles superiores en el interior del planeta. Un núcleo ahora puede estar completamente ausente, ya que las mediciones gravitacionales aún no son lo suficientemente precisas para descartar por completo esa posibilidad.
La incertidumbre de los modelos está ligada al margen de error en los parámetros medidos hasta ahora: uno de los coeficientes de rotación (J 6 ) utilizado para describir el momento gravitatorio del planeta, el radio ecuatorial de Júpiter y su temperatura a 1 bar de presión. Se espera que la misión Juno , que llegó en julio de 2016, restrinja aún más los valores de estos parámetros para obtener mejores modelos del núcleo.
La región central puede estar rodeada por hidrógeno metálico denso, que se extiende hacia afuera hasta aproximadamente el 78% del radio del planeta. Gotas de lluvia de helio y neón precipitan hacia abajo a través de esta capa, agotando la abundancia de estos elementos en la atmósfera superior. Se han sugerido precipitaciones de diamantes en Júpiter, así como en Saturno y los gigantes de hielo Urano y Neptuno.
Sobre la capa de hidrógeno metálico se encuentra una atmósfera interior transparente de hidrógeno. A esta profundidad, la presión y la temperatura están por encima de la presión crítica de hidrógeno de 1.2858 MPa y la temperatura crítica de solo 32.938 K. En este estado, no hay fases líquidas y gaseosas distintas: se dice que el hidrógeno está en un estado de fluido supercrítico. Es conveniente tratar el hidrógeno como gas en la capa superior que se extiende hacia abajo desde la capa de nubes hasta una profundidad de aproximadamente 1.000 km, y como líquido en capas más profundas. Físicamente, no hay un límite claro: el gas se vuelve más y más denso a medida que uno desciende.
La temperatura y la presión dentro de Júpiter aumentan constantemente hacia el núcleo, debido al mecanismo de Kelvin-Helmholtz. En el nivel de presión de 10 bares (1 MPa), la temperatura es de alrededor de 340 K (67 ° C; 152 ° F). En la región de transición de fase donde el calentamiento por hidrógeno más allá de su punto crítico se vuelve metálico, se calcula que la temperatura es de 10,000 K (9,700 ° C; 17,500 ° F) y la presión es de 200 GPa. La temperatura en el límite del núcleo se estima en 36,000 K (35,700 ° C; 64,300 ° F) y la presión interior es aproximadamente de 3,000-4,500 GPa.
Atmósfera
Júpiter tiene la atmósfera planetaria más grande del Sistema Solar, que abarca más de 5.000 km (3.000 mi) de altitud. Debido a que Júpiter no tiene superficie, generalmente se considera que la base de su atmósfera es el punto en el que la presión atmosférica es igual a 100 kPa (1.0 bar).
Capas de nubes
Júpiter está perpetuamente cubierto de nubes compuestas de cristales de amoníaco y posiblemente hidrosulfuro de amonio. Las nubes están ubicadas en la tropopausa y están dispuestas en bandas de diferentes latitudes, conocidas como regiones tropicales. Estos se subdividen en zonas de tonos más claros y cinturones más oscuros . Las interacciones de estos patrones de circulación conflictivos causan tormentas y turbulencias. Las velocidades del viento de 100 m / s (360 km / h) son comunes en los chorros zonales. Se ha observado que las zonas varían en anchura, color e intensidad de un año a otro, pero se han mantenido lo suficientemente estables para que los científicos les den designaciones de identificación.
La capa de nubes tiene solo unos 50 km (31 mi) de profundidad y consta de al menos dos cubiertas de nubes: una cubierta inferior gruesa y una región más delgada y clara. También puede haber una capa delgada de nubes de agua debajo de la capa de amoníaco. Apoyando la idea de las nubes de agua son los destellos de rayos detectados en la atmósfera de Júpiter. Estas descargas eléctricas pueden ser hasta mil veces más potentes que los rayos en la Tierra. Se supone que las nubes de agua generan tormentas eléctricas de la misma forma que las tormentas terrestres, impulsadas por el calor que sube desde el interior.
La coloración naranja y marrón en las nubes de Júpiter es causada por compuestos de surgencia que cambian de color cuando están expuestos a la luz ultravioleta del sol. La composición exacta sigue siendo incierta, pero se cree que las sustancias son fósforo, azufre o posiblemente hidrocarburos. Estos compuestos coloridos, conocidos como cromóforos, se mezclan con la cubierta de nubes más cálida y baja. Las zonas se forman cuando las células de convección que se elevan forman amoníaco que cristaliza y que oculta estas nubes inferiores.
La baja inclinación axial de Júpiter significa que los polos constantemente reciben menos radiación solar que en la región ecuatorial del planeta. La convección dentro del planeta transporta más energía a los polos, equilibrando las temperaturas en la capa de nubes.
Gran mancha roja y otros vórtices
La característica más conocida de Júpiter es la Gran Mancha Roja, una tormenta anticiclónica persistente que es más grande que la Tierra, ubicada a 22 ° al sur del ecuador. Se sabe que existe desde al menos 1831, y posiblemente desde 1665. Las imágenes del Telescopio Espacial Hubble han mostrado hasta dos "puntos rojos" adyacentes a la Gran Mancha Roja. La tormenta es lo suficientemente grande como para ser visible a través de telescopios basados en la Tierra con una apertura de 12 cm o más. El objeto ovalado gira en sentido antihorario, con un período de aproximadamente seis días. La altitud máxima de esta tormenta es de aproximadamente 8 km (5 millas) por encima de las nubes circundantes.
La Gran Mancha Roja es lo suficientemente grande como para acomodar a la Tierra dentro de sus límites. Los modelos matemáticos sugieren que la tormenta es estable y puede ser una característica permanente del planeta. Sin embargo, ha disminuido significativamente en tamaño desde su descubrimiento. Las observaciones iniciales a fines de 1800 mostraron que tenía aproximadamente 41,000 km (25,500 mi) de ancho. En el momento de los sobrevuelos del Voyager en 1979, la tormenta tenía una longitud de 23,300 km (14,500 millas) y un ancho de aproximadamente 13,000 km (8,000 millas). Hubble las observaciones en 1995 mostraron que había disminuido en tamaño de nuevo a 20,950 km (13,020 mi), y las observaciones en 2009 mostraron que el tamaño era 17,910 km (11,130 mi). A partir de 2015, la tormenta se midió en aproximadamente 16.500 por 10.940 km (10.250 por 6.800 millas), y está disminuyendo en longitud en alrededor de 930 km (580 millas) por año.
Tormentas como esta son comunes dentro de las atmósferas turbulentas de los planetas gigantes. Júpiter también tiene óvalos blancos y óvalos marrones, que son tormentas menos anónimas. Los óvalos blancos tienden a consistir en nubes relativamente frías dentro de la atmósfera superior. Los óvalos marrones son más cálidos y se encuentran dentro de la "capa nubosa normal". Tales tormentas pueden durar tan solo unas pocas horas o prolongarse durante siglos.
Incluso antes de que Voyager probara que la característica era una tormenta, había pruebas contundentes de que la mancha no podía asociarse con ninguna característica más profunda en la superficie del planeta, ya que el Spot rota diferencialmente con respecto al resto de la atmósfera, a veces más rápido y a veces más despacio.
En 2000, se formó una característica atmosférica en el hemisferio sur que es similar en apariencia a la Gran Mancha Roja, pero más pequeña. Esto se creó cuando varias tormentas pequeñas de forma ovalada se fusionaron para formar una única característica: estos tres óvalos blancos más pequeños se observaron por primera vez en 1938. La característica fusionada se llamó Oval BA y se le ha dado el sobrenombre de Red Spot Junior. Desde entonces, ha aumentado en intensidad y ha cambiado de blanco a rojo.
En abril de 2017, los científicos informaron el descubrimiento de un "Gran punto frío" en la termosfera de Júpiter en su polo norte que tiene 24,000 km (15,000 mi) de ancho, 12,000 km (7,500 mi) de ancho y 200 ° C (360 ° F) más frío que el material circundante. La característica fue descubierta por investigadores del Very Large Telescope en Chile, que luego buscaron datos archivados de la Infrared Telescope Facility de la NASA entre 1995 y 2000. Descubrieron que, aunque el Spot cambia de tamaño, forma e intensidad en el corto plazo, tiene mantuvo su posición general en la atmósfera en más de 15 años de datos disponibles. Los científicos creen que el Spot es un vórtice gigante similar a la Gran Mancha Roja y también parece ser casi estable como los vórtices en la termosfera de la Tierra. Interacciones entre partículas cargadas generadas desde Io y el planeta '
Magnetosfera
El campo magnético de Júpiter es catorce veces más fuerte que el de la Tierra, desde 4.2 gauss (0.42 mT) en el ecuador hasta 10-14 gauss (1.0-1.4 mT) en los polos, convirtiéndolo en el más fuerte del Sistema Solar (excepto manchas solares). Se cree que este campo está generado por corrientes de Foucault (movimientos giratorios de materiales conductores) dentro del núcleo de hidrógeno metálico líquido. Los volcanes en la luna Io emiten grandes cantidades de dióxido de azufre formando un toro de gas a lo largo de la órbita de la luna. El gas se ioniza en la magnetosfera y produce iones de azufre y oxígeno. Ellos, junto con los iones de hidrógeno que se originan en la atmósfera de Júpiter, forman una lámina de plasma en el plano ecuatorial de Júpiter. El plasma en la lámina gira junto con el planeta y causa la deformación del campo magnético del dipolo en el del magnetodisco.
A unos 75 radios de Júpiter del planeta, la interacción de la magnetosfera con el viento solar genera un arco de choque. Alrededor de la magnetosfera de Júpiter hay una magnetopausa, ubicada en el borde interno de una cubierta magnética, una región entre ella y el arco de choque. El viento solar interactúa con estas regiones, elonga la magnetosfera en el lado de sotavento de Júpiter y la extiende hacia afuera hasta que casi alcanza la órbita de Saturno. Las cuatro lunas más grandes de Júpiter orbitan dentro de la magnetosfera, lo que las protege del viento solar.
La magnetosfera de Júpiter es responsable de episodios intensos de emisiones de radio de las regiones polares del planeta. La actividad volcánica en la luna Io de Júpiter (ver abajo) inyecta gas en la magnetosfera de Júpiter, produciendo un toro de partículas alrededor del planeta. A medida que Io se mueve a través de este toro, la interacción genera ondas Alfvén que transportan materia ionizada a las regiones polares de Júpiter. Como resultado, las ondas de radio se generan a través de un mecanismo maser cyclotron, y la energía se transmite a lo largo de una superficie en forma de cono. Cuando la Tierra intersecta este cono, las emisiones de radio de Júpiter pueden exceder la salida de la radio solar.
Órbita y rotación
Júpiter es el único planeta cuyo baricentro con el Sol yace fuera del volumen del Sol, aunque solo en un 7% del radio del Sol. La distancia promedio entre Júpiter y el Sol es de 778 millones de km (aproximadamente 5.2 veces la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, o 5.2 AU) y completa una órbita cada 11.86 años. Esto es aproximadamente dos quintas partes del período orbital de Saturno, formando una resonancia orbital cercana entre los dos planetas más grandes del Sistema Solar. La órbita elíptica de Júpiter está inclinada 1.31 ° en comparación con la Tierra. Debido a que la excentricidad de su órbita es 0.048, la distancia de Júpiter desde el Sol varía en 75 millones de km entre su aproximación más cercana (perihelio) y la distancia más lejana (afelio).
La inclinación axial de Júpiter es relativamente pequeña: solo 3.13 °. Como resultado, no experimenta cambios estacionales significativos, en contraste con, por ejemplo, la Tierra y Marte.
La rotación de Júpiter es la más rápida de todos los planetas del Sistema Solar, completando una rotación en su eje en poco menos de diez horas; esto crea un bulto ecuatorial que se ve fácilmente a través de un telescopio aficionado basado en la Tierra. El planeta tiene la forma de un esferoide achatado, lo que significa que el diámetro a través de su ecuador es más largo que el diámetro medido entre sus polos. En Júpiter, el diámetro ecuatorial es 9,275 km (5,763 mi) más largo que el diámetro medido a través de los polos.
Debido a que Júpiter no es un cuerpo sólido, su atmósfera superior sufre una rotación diferencial. La rotación de la atmósfera polar de Júpiter es aproximadamente 5 minutos más larga que la de la atmósfera ecuatorial; tres sistemas se usan como marcos de referencia, particularmente cuando se grafica el movimiento de las características atmosféricas. El sistema I aplica desde las latitudes 10 ° N a 10 ° S; su período es el más corto del planeta, a las 9h 50m 30.0s. El sistema II se aplica en todas las latitudes al norte y al sur de estos; su período es de 9h 55m 40.6s. El sistema III fue definido por primera vez por radioastrónomos, y corresponde a la rotación de la magnetosfera del planeta; su período es la rotación oficial de Júpiter.
Observación
Júpiter suele ser el cuarto objeto más brillante en el cielo (después del Sol, la Luna y Venus); a veces, Marte parece más brillante que Júpiter. Dependiendo de la posición de Júpiter con respecto a la Tierra, puede variar en magnitud visual desde tan brillante como -2.9 en oposición hasta -1.6 durante la conjunción con el Sol. El diámetro angular de Júpiter también varía de 50.1 a 29.8 segundos de arco. Las oposiciones favorables ocurren cuando Júpiter está pasando por el perihelio, un evento que ocurre una vez por órbita.
La Tierra alcanza a Júpiter cada 398.9 días mientras orbita el Sol, una duración llamada período sinódico. Al hacerlo, Júpiter parece experimentar un movimiento retrógrado con respecto a las estrellas de fondo. Es decir, durante un período, Júpiter parece retroceder en el cielo nocturno, realizando un movimiento de bucle.
Debido a que la órbita de Júpiter está fuera de la Tierra, el ángulo de fase de Júpiter visto desde la Tierra nunca excede los 11.5 °. Es decir, el planeta siempre aparece casi completamente iluminado cuando se lo ve a través de telescopios basados en la Tierra. Fue solo durante las misiones de naves espaciales a Júpiter que se obtuvieron vistas en cresceno del planeta. Un pequeño telescopio generalmente mostrará las cuatro lunas galileanas de Júpiter y los prominentes cinturones de nubes en la atmósfera de Júpiter. Un gran telescopio mostrará la Gran Mancha Roja de Júpiter cuando se enfrente a la Tierra.
Mitología
El planeta Júpiter se conoce desde la antigüedad. Es visible a simple vista en el cielo nocturno y ocasionalmente se puede ver durante el día cuando el Sol está bajo. Para los babilonios, este objeto representaba a su dios Marduk. Utilizaron la órbita de aproximadamente 12 años de Júpiter a lo largo de la eclíptica para definir las constelaciones de su zodíaco.
Los romanos la llamaron así por Júpiter (latín: Iuppiter, Iūpiter ) (también llamado Jove), el dios principal de la mitología romana, cuyo nombre proviene del compuesto vocativo proto-indoeuropeo * Dyēu-pəter (nominativo: * Dyēus-pətēr , que significa "Padre Cielo-Dios" o "Padre Día-Dios"). A su vez, Júpiter era la contraparte del mítico Zeus griego (Ζεύς), también conocido como Dias (Δίας), cuyo nombre planetario se conserva en el griego moderno.
El símbolo astronómico para el planeta, 
es una representación estilizada del rayo del dios. La deidad griega original Zeus proporciona la raíz zeno , que se usa para formar algunas palabras relacionadas con Júpiter, como zenographic .
es una representación estilizada del rayo del dios. La deidad griega original Zeus proporciona la raíz zeno , que se usa para formar algunas palabras relacionadas con Júpiter, como zenographic .
Jovian es la forma adjetival de Júpiter. La antigua forma adjetival jovial , empleada por los astrólogos en la Edad Media, ha llegado a significar estados de ánimo "felices" o "alegres" atribuidos a la influencia astrológica de Júpiter.
Los chinos, vietnamitas, coreanos y japoneses lo llamaron la "estrella de madera" (chino: 木星 ; pinyin: mùxīng ), basada en los Cinco Elementos Chinos. El taoísmo chino lo personificó como la estrella fu. Los griegos lo llamaron Φαέθων ( Faetón , que significa "ardiente").
En la astrología védica, los astrólogos hindúes nombraron el planeta después de Brihaspati, el maestro religioso de los dioses, y a menudo lo llamaban "Gurú", que literalmente significa el "Pesado".
En la mitología germánica, Júpiter se equipara con Thor, de donde el nombre en inglés el jueves para el romano muere Jovis .
Historia de la investigación y exploración
Investigación pre telescópica
La observación de Júpiter se remonta al menos a los astrónomos babilónicos del siglo VII u VIII a. Los antiguos chinos también observaron la órbita de Suìxīng ( 歲星 ) y establecieron su ciclo de 12 ramas terrenales en función de su número aproximado de años; el idioma chino todavía usa su nombre (simplificado como 岁) cuando se refiere a años de edad. En el siglo IV aC, estas observaciones se habían convertido en el zodíaco chino, cada año asociado con una estrella Tai Sui y un dios que controla la región de los cielos frente a la posición de Júpiter en el cielo nocturno; Estas creencias sobreviven en algunas prácticas religiosas taoístas y en los doce animales del zodíaco de Asia oriental, que a menudo se asume popularmente que están relacionados con la llegada de los animales antes que Buda. El historiador chino Xi Zezong afirmó que Gan De, un antiguo astrónomo chino, descubrió una de las lunas de Júpiter en el año 362 aC a simple vista. Si es preciso, esto sería anterior al descubrimiento de Galileo por casi dos milenios. En su segundo siglo trabaja el Almagesto, el astrónomo helenístico Claudio Ptolomeo construyó un modelo planetario geocéntrico basado en deferentes y epiciclos para explicar el movimiento de Júpiter en relación con la Tierra, dando un período orbital alrededor de la Tierra de 4332,38 días, o 11,86 años. En 499, Aryabhata, un astrónomo matemático de la era clásica de las matemáticas y la astronomía indias, también utilizó un modelo geocéntrico para estimar el período de Júpiter como 4332.2722 días, o 11.86 años.
Investigación de telescopio terrestre
En 1610, el polímata italiano Galileo Galilei descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter (ahora conocidas como las lunas de Galileo) usando un telescopio; se cree que es la primera observación telescópica de lunas distintas de la de la Tierra. Un día después de Galileo, Simon Marius independientemente descubrió lunas alrededor de Júpiter, aunque no publicó su descubrimiento en un libro hasta 1614. Sin embargo, fueron los nombres de Marius para las cuatro lunas principales los que atravesaron: Io, Europa, Ganímedes y Calisto. Estos hallazgos también fueron el primer descubrimiento del movimiento celeste aparentemente no centrado en la Tierra. El descubrimiento fue un punto importante a favor de la teoría heliocéntrica de Copérnico sobre los movimientos de los planetas; El apoyo abierto de Galileo a la teoría copernicana lo colocó bajo la amenaza de la Inquisición.
Durante la década de 1660, Giovanni Cassini utilizó un nuevo telescopio para descubrir manchas y bandas coloridas en Júpiter y observó que el planeta parecía oblato; es decir, aplanado en los polos. También pudo estimar el período de rotación del planeta. En 1690, Cassini notó que la atmósfera experimenta una rotación diferencial.
La Gran Mancha Roja, una característica prominente de forma ovalada en el hemisferio sur de Júpiter, pudo haber sido observada ya en 1664 por Robert Hooke y en 1665 por Cassini, aunque esto se disputa. El farmacéutico Heinrich Schwabe produjo los primeros dibujos conocidos para mostrar detalles de la Gran Mancha Roja en 1831.
Según los informes, la Mancha Roja se perdió de vista en varias ocasiones entre 1665 y 1708 antes de convertirse en bastante conspicua en 1878. Se registró como desapareciendo nuevamente en 1883 y en el comienzo del siglo XX.
Tanto Giovanni Borelli como Cassini hicieron cuidadosas tablas de los movimientos de las lunas de Júpiter, permitiendo predecir los tiempos en que las lunas pasarían antes o detrás del planeta. En la década de 1670, se observó que cuando Júpiter estaba en el lado opuesto del Sol desde la Tierra, estos eventos ocurrirían aproximadamente 17 minutos más tarde de lo esperado. Ole Rømer dedujo que la luz no viaja instantáneamente (una conclusión que Cassini había rechazado anteriormente), y esta discrepancia de tiempo se utilizó para estimar la velocidad de la luz.
En 1892, EE Barnard observó un quinto satélite de Júpiter con el refractor de 36 pulgadas (910 mm) en el Observatorio Lick en California. El descubrimiento de este objeto relativamente pequeño, un testimonio de su aguda vista, rápidamente lo hizo famoso. Esta luna más tarde se llamó Amalthea. Fue la última luna planetaria descubierta directamente por observación visual.
En 1932, Rupert Wildt identificó bandas de absorción de amoníaco y metano en los espectros de Júpiter.
Tres características anticiclónicas de larga vida denominadas óvalos blancos se observaron en 1938. Durante varias décadas se mantuvieron como características separadas en la atmósfera, a veces se aproximan pero nunca se fusionan. Finalmente, dos de los óvalos se fusionaron en 1998, luego absorbieron el tercero en 2000, convirtiéndose en Oval BA.
Radiotelescopio de investigación
En 1955, Bernard Burke y Kenneth Franklin detectaron ráfagas de señales de radio provenientes de Júpiter a 22.2 MHz. El período de estas ráfagas coincidió con la rotación del planeta, y también pudieron utilizar esta información para refinar la velocidad de rotación. Las ráfagas de radio de Júpiter se encontraron en dos formas: ráfagas largas (o explosiones L) que duraron hasta varios segundos, y ráfagas cortas (o ráfagas S) que tenían una duración de menos de una centésima de segundo.
Los científicos descubrieron que había tres formas de señales de radio transmitidas desde Júpiter.
- Las ráfagas de radio decádicas (con una longitud de onda de decenas de metros) varían con la rotación de Júpiter, y están influenciadas por la interacción de Io con el campo magnético de Júpiter.
- La emisión de radio decimétrica (con longitudes de onda medidas en centímetros) fue observada por primera vez por Frank Drake y Hein Hvatum en 1959. El origen de esta señal provenía de un cinturón en forma de toro alrededor del ecuador de Júpiter. Esta señal es causada por la radiación de ciclotrón de los electrones que se aceleran en el campo magnético de Júpiter.
- La radiación térmica se produce por calor en la atmósfera de Júpiter.
Exploración
Desde 1973, varias naves espaciales automatizadas visitaron Júpiter, especialmente la sonda espacial Pioneer 10 , la primera nave espacial en acercarse lo suficiente a Júpiter para enviar revelaciones sobre las propiedades y fenómenos del planeta más grande del Sistema Solar. Los vuelos a otros planetas dentro del Sistema Solar se logran a un costo en energía, que se describe por el cambio neto en la velocidad de la nave espacial, o delta-v. La entrada a una órbita de transferencia de Hohmann desde la Tierra a Júpiter desde la órbita terrestre baja requiere un delta-v de 6.3 km / s, que es comparable a los 9.7 km / s delta-v necesarios para alcanzar la órbita baja de la Tierra. Afortunadamente, las ayudas de gravedad a través de sobrevuelos planetarios se pueden usar para reducir la energía requerida para llegar a Júpiter, aunque a costa de una duración de vuelo significativamente más larga.
Misiones Flyby
| Astronave | Enfoque más cercano | Distancia |
|---|---|---|
| Pioneer 10 | 3 de diciembre de 1973 | 130,000 km |
| Pioneer 11 | 4 de diciembre de 1974 | 34,000 km |
| Voyager 1 | 5 de marzo de 1979 | 349,000 km |
| Voyager 2 | 9 de julio de 1979 | 570,000 km |
| Ulises | 8 de febrero de 1992 | 408,894 km |
| 4 de febrero de 2004 | 120,000,000 km | |
| Cassini | 30 de diciembre de 2000 | 10,000,000 km |
| Nuevos horizontes | 28 de febrero de 2007 | 2,304,535 km |
A partir de 1973, varias naves espaciales han realizado maniobras de acercamiento planetarias que las llevaron dentro del rango de observación de Júpiter. Las misiones de Pioneer obtuvieron las primeras imágenes de primer plano de la atmósfera de Júpiter y varias de sus lunas. Descubrieron que los campos de radiación cerca del planeta eran mucho más fuertes de lo esperado, pero ambas naves lograron sobrevivir en ese ambiente. Las trayectorias de estas naves espaciales se usaron para refinar las estimaciones de masa del sistema joviano. Las ocultaciones de radio por el planeta dieron como resultado mejores medidas del diámetro de Júpiter y la cantidad de aplanamiento polar.
Seis años más tarde, las misiones Voyager mejoraron enormemente la comprensión de las lunas de Galileo y descubrieron los anillos de Júpiter. También confirmaron que la Gran Mancha Roja era anticiclónica. La comparación de imágenes mostró que la Mancha Roja había cambiado de color desde las misiones Pioneer, pasando de naranja a marrón oscuro. Se descubrió un toro de átomos ionizados a lo largo del camino orbital de Io, y se encontraron volcanes en la superficie de la luna, algunos en proceso de erupción. Cuando la nave espacial pasó detrás del planeta, observó relámpagos en la atmósfera del lado nocturno.
La siguiente misión para encontrar a Júpiter fue la sonda solar Ulises . Realizó una maniobra de sobrevuelo para alcanzar una órbita polar alrededor del Sol. Durante este pase, la nave espacial realizó estudios sobre la magnetosfera de Júpiter. Ulises no tiene cámaras, por lo que no se tomaron imágenes. Un segundo sobrevuelo seis años después estaba a una distancia mucho mayor.
En 2000, la sonda Cassini voló por Júpiter en su camino a Saturno y proporcionó algunas de las imágenes de mayor resolución jamás tomadas del planeta.
La sonda New Horizons voló por Júpiter para una asistencia de gravedad en ruta a Plutón. Su acercamiento más cercano fue el 28 de febrero de 2007. Las cámaras de la sonda midieron la producción de plasma de los volcanes en Io y estudiaron las cuatro lunas galileanas en detalle, además de realizar observaciones a larga distancia de las lunas externas Himalia y Elara. Las imágenes del sistema joviano comenzaron el 4 de septiembre de 2006.
Misión Galileo
La primera nave espacial en orbitar a Júpiter fue la sonda Galileo , que entró en órbita el 7 de diciembre de 1995. Orbitó el planeta durante más de siete años, realizando múltiples sobrevuelos de todas las lunas galileas y Amalthea. La nave también fue testigo del impacto del cometa Shoemaker-Levy 9 cuando se acercó a Júpiter en 1994, lo que le dio un punto de vista único para el evento. Su capacidad diseñada originalmente estaba limitada por el despliegue fallido de su antena de radio de alta ganancia, aunque todavía se obtenía información extensa sobre el sistema joviano de Galileo .
Una sonda atmosférica de titanio de 340 kilogramos fue lanzada desde la nave espacial en julio de 1995, ingresando a la atmósfera de Júpiter el 7 de diciembre. Se lanzó en paracaídas a 150 km (93 millas) de la atmósfera a una velocidad de aproximadamente 2,575 km / h (1600 mph) y recolectó datos durante 57,6 minutos antes de que la señal se perdiera a una presión de aproximadamente 23 atmósferas a una temperatura de 153 ° C. Se derritió a partir de entonces, y posiblemente se vaporizó. El orbitador Galileo experimentó una versión más rápida del mismo destino cuando fue dirigido deliberadamente al planeta el 21 de septiembre de 2003 a una velocidad de más de 50 km / s para evitar cualquier posibilidad de que se estrelle y posiblemente contamine Europa, una luna que se ha hipotetizado que tiene la posibilidad de albergar vida.
Los datos de esta misión revelaron que el hidrógeno compone hasta 90% de la atmósfera de Júpiter. La temperatura registrada fue de más de 300 ° C (> 570 ° F) y la velocidad del viento midió más de 644 km / h (> 400 mph) antes de que las sondas se vaporizaran.
La misión Juno
La misión Juno de la NASA llegó a Júpiter el 4 de julio de 2016 y se espera que complete 37 órbitas en los próximos 20 meses. El plan de la misión requería que Juno estudiara el planeta en detalle desde una órbita polar. El 27 de agosto de 2016, la nave espacial completó su primer sobrevuelo de Júpiter y devolvió las primeras imágenes del polo norte de Júpiter.
Sondas futuras
La próxima misión planificada para el sistema joviano será el Júpiter Icy Moon Explorer (JUICE) de la Agencia Espacial Europea, que se lanzará en 2022, seguido de Europa Clippermission de la NASA en 2025.
Misiones canceladas
Ha habido un gran interés en estudiar las lunas heladas en detalle debido a la posibilidad de océanos líquidos subsuperficiales en las lunas de Júpiter Europa, Ganimedes y Calisto. Las dificultades de financiación han retrasado el progreso. El JIMO de la NASA ( Júpiter Icy Moons Orbiter ) fue cancelado en 2005. Se desarrolló una propuesta posterior para una misión conjunta NASA / ESA llamada EJSM / Laplace, con una fecha de lanzamiento provisional alrededor de 2020. EJSM / Laplace habría consistido en el Júpiter liderado por la NASA. Europa Orbiter y el Jupiter Ganymede Orbiter dirigido por la ESA. Sin embargo, ESA formalizó la finalización de la asociación en abril de 2011, citando cuestiones presupuestarias de la NASA y las consecuencias en el calendario de la misión. En cambio, ESA planeó seguir adelante con una misión exclusivamente europea para competir en su selección de Visión Cósmica L1.
Lunas
Júpiter tiene 79 satélites naturales conocidos. De estos, 63 tienen menos de 10 kilómetros de diámetro y solo se han descubierto desde 1975. Las cuatro lunas más grandes, visibles desde la Tierra con binoculares en una noche despejada, conocidas como las "lunas de Galileo", son Io, Europa, Ganímedes y Calisto
Lunas galileas
Las lunas descubiertas por Galileo-Io, Europa, Ganimedes y Calisto están entre los satélites más grandes del Sistema Solar. Las órbitas de tres de ellos (Io, Europa y Ganímedes) forman un patrón conocido como resonancia de Laplace; por cada cuatro órbitas que hace Io alrededor de Júpiter, Europa hace exactamente dos órbitas y Ganímedes hace exactamente una. Esta resonancia hace que los efectos gravitacionales de las tres lunas grandes distorsionen sus órbitas en formas elípticas, porque cada luna recibe un tirón extra de sus vecinos en el mismo punto en cada órbita que hace. La fuerza de marea de Júpiter, por otro lado, trabaja para circularizar sus órbitas.
La excentricidad de sus órbitas provoca una flexión regular de las formas de las tres lunas, con la gravedad de Júpiter extendiéndolas a medida que se acercan a él y permitiéndoles volver a formas más esféricas a medida que se alejan. Esta flexión de la marea calienta los interiores de las lunas por fricción. Esto se ve más dramáticamente en la extraordinaria actividad volcánica del Io más interno (que está sujeto a las fuerzas de marea más fuertes), y en menor grado en la juventud geológica de la superficie de Europa (lo que indica el reciente resurfacing del exterior de la luna).
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Las lunas galileas Io, Europa, Ganimedes, Calisto (en orden de distancia creciente de Júpiter) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Clasificación
Antes de los descubrimientos de las misiones Voyager, las lunas de Júpiter estaban ordenadamente ordenadas en cuatro grupos de cuatro, basados en la comunidad de sus elementos orbitales. Desde entonces, la gran cantidad de pequeñas lunas externas nuevas ha complicado esta imagen. Ahora se cree que hay seis grupos principales, aunque algunos son más distintos que otros.
Una subdivisión básica es una agrupación de las ocho lunas regulares internas, que tienen órbitas casi circulares cerca del plano del ecuador de Júpiter y se cree que se formaron con Júpiter. El resto de las lunas consiste en un número desconocido de pequeñas lunas irregulares con órbitas elípticas e inclinadas, que se cree que son asteroides capturados o fragmentos de asteroides capturados. Las lunas irregulares que pertenecen a un grupo comparten elementos orbitales similares y, por lo tanto, pueden tener un origen común, tal vez como una luna más grande o un cuerpo capturado que se rompió.
| Lunas regulares | |
|---|---|
| Grupo interno | El grupo interno de cuatro lunas pequeñas tiene todos los diámetros de menos de 200 km, orbitan en radios de menos de 200,000 km y tienen inclinaciones orbitales de menos de medio grado. |
| Lunas galileas | Estas cuatro lunas, descubiertas por Galileo Galilei y por Simon Marius en paralelo, orbitan entre 400,000 y 2,000,000 km, y son algunas de las lunas más grandes en el Sistema Solar. |
| Lunas irregulares | |
| Themisto | Esta es una luna individual perteneciente a un grupo propio, que orbita a medio camino entre las lunas galileanas y el grupo Himalia. |
| Grupo Himalia | Un grupo de lunas muy agrupadas con órbitas alrededor de 11,000,000-12,000,000 km de Júpiter. |
| Carpo | Otro caso aislado; en el borde interno del grupo Ananke, orbita a Júpiter en la dirección prograda. |
| S / 2016 J 2 | Un tercer caso aislado, que tiene una órbita prograde pero se superpone a los grupos retrógrados que se enumeran a continuación; esto puede ocasionar una colisión futura. |
| Grupo Ananke | Este grupo orbital retrógrado tiene fronteras bastante indistintas, con un promedio de 21,276,000 km desde Júpiter con una inclinación promedio de 149 grados. |
| Grupo Carme | Un grupo retrógrado bastante distinto que promedia 23,404,000 km desde Júpiter con una inclinación promedio de 165 grados. |
| Grupo Pasiphae | Un grupo retrógrado disperso y vagamente distinto que cubre todas las lunas más externas. |
Anillos planetarios
Júpiter tiene un sistema de anillo planetario débil compuesto por tres segmentos principales: un toro interno de partículas conocido como el halo, un anillo principal relativamente brillante y un anillo exterior de gasa. Estos anillos parecen estar hechos de polvo, en lugar de hielo, como los anillos de Saturno. El anillo principal probablemente esté hecho de material expulsado de los satélites Adrastea y Metis. El material que normalmente volvería a caer en la luna es atraído a Júpiter debido a su fuerte influencia gravitacional. La órbita del material gira hacia Júpiter y el material nuevo se agrega por impactos adicionales. De manera similar, las lunas Thebe y Amaltea producen probablemente los dos componentes distintos del anillo polvoriento de gasa. También hay evidencia de un anillo rocoso tendido a lo largo de la órbita de Amalthea que puede consistir en restos de colisión de esa luna.
Interacción con el sistema solar
Junto con el Sol, la influencia gravitatoria de Júpiter ha ayudado a dar forma al Sistema Solar. Las órbitas de la mayoría de los planetas del sistema están más cerca del plano orbital de Júpiter que del plano ecuatorial del Sol (Mercurio es el único planeta más cercano al ecuador del Sol en inclinación orbital), las lagunas de Kirkwood en el cinturón de asteroides son principalmente causadas por Júpiter. y el planeta pudo haber sido responsable del Bombardeo Pesado Tardío de la historia interna del Sistema Solar.
Junto con sus lunas, el campo gravitatorio de Júpiter controla numerosos asteroides que se han asentado en las regiones de los puntos lagrangianos que preceden y siguen a Júpiter en su órbita alrededor del Sol. Estos son conocidos como los asteroides troyanos, y están divididos en "campamentos" griegos y troyanos para conmemorar la Ilíada . El primero de estos, 588 de Aquiles, fue descubierto por Max Wolf en 1906; desde entonces se han descubierto más de dos mil. El más grande es 624 Hektor.
La mayoría de los cometas de período corto pertenecen a la familia de Júpiter, definidos como cometas con ejes semi-mayores más pequeños que los de Júpiter. Se cree que los cometas de la familia Júpiter se forman en el cinturón de Kuiper fuera de la órbita de Neptuno. Durante encuentros cercanos con Júpiter, sus órbitas se perturban en un período más pequeño y luego se circulan por interacción gravitacional regular con el Sol y Júpiter.
Debido a la magnitud de la masa de Júpiter, el centro de gravedad entre él y el Sol se encuentra justo encima de la superficie del Sol. Júpiter es el único cuerpo en el Sistema Solar para el cual esto es verdad.
Impactos
Júpiter ha sido llamado el aspirador del Sistema Solar, debido a su inmenso pozo de gravedad y su ubicación cerca del Sistema Solar interior. Recibe los impactos de cometa más frecuentes de los planetas del Sistema Solar. Se pensó que el planeta servía para proteger parcialmente el sistema interno del bombardeo cometario. Sin embargo, las simulaciones recientes de computadora sugieren que Júpiter no causa una disminución neta en el número de cometas que atraviesan el Sistema Solar interior, ya que su gravedad perturba sus órbitas hacia adentro más o menos tan a menudo como se acumula o expulsa. Este tema sigue siendo controvertido entre los científicos, ya que algunos piensan que atrae a los cometas hacia la Tierra desde el cinturón de Kuiper, mientras que otros piensan que Júpiter protege a la Tierra de la supuesta nube de Oort. Júpiter experimenta aproximadamente 200 veces más impactos de asteroides y cometas que la Tierra.
Una encuesta de 1997 de primeros registros astronómicos y dibujos sugirió que cierta característica de la superficie oscura descubierta por el astrónomo Giovanni Cassini en 1690 puede haber sido una cicatriz de impacto. La encuesta inicialmente produjo ocho sitios candidatos más como posibles observaciones de impacto que él y otros habían registrado entre 1664 y 1839. Más tarde se determinó, sin embargo, que estos sitios candidatos tenían poca o ninguna posibilidad de ser el resultado de los impactos propuestos.
Descubrimientos más recientes incluyen lo siguiente:
- Una bola de fuego fue fotografiada por el Voyager 1 durante su encuentro con Júpiter en marzo de 1979.
- Durante el período del 16 de julio de 1994 al 22 de julio de 1994, más de 20 fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9 (SL9, formalmente designado D / 1993 F2) colisionaron con el hemisferio sur de Júpiter, proporcionando la primera observación directa de una colisión entre dos Objetos del sistema solar Este impacto proporcionó datos útiles sobre la composición de la atmósfera de Júpiter.
- El 19 de julio de 2009, se descubrió un sitio de impacto a aproximadamente 216 grados de longitud en el Sistema 2. Este impacto dejó una mancha negra en la atmósfera de Júpiter, de tamaño similar a Oval BA. La observación infrarroja mostró un punto brillante donde tuvo lugar el impacto, es decir, el impacto calentado en la atmósfera inferior en el área cerca del polo sur de Júpiter.
- Una bola de fuego, más pequeña que los impactos observados previamente, fue detectada el 3 de junio de 2010 por Anthony Wesley, un astrónomo aficionado en Australia, y más tarde se descubrió que había sido capturado en video por otro astrónomo aficionado en las Filipinas.
- Sin embargo, otra bola de fuego fue vista el 20 de agosto de 2010.
- El 10 de septiembre de 2012, se detectó otra bola de fuego.
- El 17 de marzo de 2016, un asteroide o cometa golpeó y se filmó en video.