|
|
Jupiter Solsystemets kjempeplanet Av Birger Andresen
Jupiterbanen Jupiter er den femte planeten regnet fra Sola og utover. Avstanden er i gjennomsnitt 778,3 millioner km = 5.2 ganger så langt fra Sola som det Jorda er. Omløpstiden til Jupiter er 11.862 år, og gjennomsnittlig banehastighet er på 13.06 km/s, dvs knapt halvparten av Jordas gjennomsnittshastighet som er 29.8 km/s. Planetens bane avviker relativt lite fra en sirkel; ellipsen har en eksentrisitet på 0.0485. Selve planeten ![]() Beregninger viser at en planet ikke kan bli særlig større i utstrekning enn Jupiter selv om massen økte betydelig. Den ville bare bli tettere og varmere. Hvis massen ble større enn ca. 80 ganger Jupiters nåværende masse, så ville trykket og temperaturen i kjernen bli stort nok til å starte kjernereaksjonene som omformer hydrogen til helium. Da ville objektet bli en stjerne, og størrelsen ville økt voldsomt på grunn av strålingen som må vekk fra kjernen. Observasjoner viser at Jupiter sender ut mer energi enn den mottar fra Sola. Dette kommer av at Jupiter fortsatt trekker seg sakte sammen. Masse faller altså totalt sett sakte innover i dens tyngdefelt, selv om det lokalt forekommer sterke oppadgående bevegelser i planeten. Og når masse faller i et tyngdefelt, så frigis energi akkurat som når vi slipper en stein f.eks. fra en meters høyde. At det frigis energi kjenner vi dersom steinen treffer f.eks. foten vår. Jupiter er en gassplanet. Omtrent 75% av dens vekt er hydrogen, mens de resterende 25% er nesten bare helium. Av andre stoffer er metan, ammoniakk, vann og stein viktigst. Trykket og temperaturen er så høy innover i planeten at betydelige deler av hydrogenet foreligger som metallisk hydrogen hvor atomkjernen (protonet) og elektronet er skilt fra hverandre. Dette finner vi kun i svært store planeter og i stjerner. Det metalliske hydrogenet (ionisert hydrogen) leder elektrisk strøm, og er årsaken til at Jupiter har et svært sterkt magnetfelt som strekker seg helt til utenfor Saturns bane. Solvinden gjør at magnetfeltet imidlertid strekker seg bare noen få millioner km innover i Solsystemet. Jupiter har ingen skarpt avgrenset overflate slik som overflaten på en steinplanet som Jorda. I stedet blir bare gassen gradvis tettere og tettere innover mot en liten fast kjerne som trolig veier like mye som 10-15 jordkloder. Fra Jorda ser vi kun de ytterste lagene av Jupiter. Disse øvre skylagene inneholder lite oksygen men betydelige mengder svovel. Svovelforbindelser er kjent for å danne ulike kjemiske forbindelser ved ulike temperaturer, og mange av disse har ganske sterke farger. Temperaturen i de forskjellige skylagene, og hvor langt ned i disse lagene vi ser, bestemmer altså hvilken farge vi ser i akkurat det området. De blå områdene er steder hvor vi ser dypest ned i skylagene. Deretter kommer brune områder, og litt lengre opp dominerer hvitt, mens de røde områdene er de høyeste skytoppene. Vindhastigheten kan komme helt opp i 600 km/time i disse skylagene. Strømningen er ganske turbulent, noe som tyder på at strømningene drives av varme innenfra, og ikke av solvarme, som på Jorden. I en liten kikkert ser vi at Jupiter er dekket av mørke og lyse bånd. Disse strekker seg parallelt med Jupiters ekvator. De lyse båndene kalles soner, mens de mørke kalles belter. Det er et bredt belte på hver side av ekvator. Utenfor disse er det flere smalere belter.
Jupiters måner Jupiter har fire store og 35 små måner som vi kjenner pr. mai 2002. De fire største, de Galileiske månene, er oppkalt etter Galileo Galilei fordi han oppdaget dem da han som en av de første rettet en kikkert mot himmelen i januar 1610. Innenfra og utover har vi Io (radius = 1830 km), Europa (1450 km), Ganymedes (2630 km) og Callisto (2250 km). Til sammenligning har vår måne en radius på 1738 km, hvilket er bemerkelsesverdig stort for en så liten moderplanet. Ganymedes er Solsystemets største måne. Vi kan til og med se de Galileiske månene med turkikkert der de ligger nesten på en rett linje i planetens ekvatorialplan.
Alle de 35 andre månene til Jupiter er mindre enn ca. 100 km i radius. Hele 24 av dem er faktisk mindre enn 5 km i radius. Dette er trolig asteroider som er fanget inn i Jupiters enorme tyngdefelt. Vi kan forresten takke Jupiters tyngdefelt for at det er liv på Jorda nå. Jupiter har nemlig, gjennom sitt enorme tyngdefelt, fungert som en enorm støvsuger i Solsystemet. Opp gjennom tidene har utallige asteroider og kometer blitt trukket inn mot Jupiter og kollidert med den, eller de er blitt gjetet inn i stabile baner mellom f.eks. Jupiter og Mars. Uten dette ville kanskje Jorda ha blitt truffet så ofte av objekter med størrelse som kan ødelegge mesteparten av livet på Jorda at mennesket neppe kunne ha utviklet seg. Så sent som i 1994 kolliderte komet Shoemaker-Levy 9 med Jupiter.
Det virker ved første øyekast merkelig at månene til Jupiter fremdeles kan være vulkansk aktive flere milliarder år etter dannelsen eller ennå inneholde vann som ikke er frosset fem ganger så langt unna Sola som oss. Energien fra Jupiters enorme magnetfelt påstås å være en av årsakene. En annen er energien fra tidevannskrefter fra Jupiter og de andre store månene. Disse er så store at de delene av Ios overflate som vender mot Jupiter trekkes ca. 100 meter mot Jupiter i forhold til hva den ville vært om Jupiter ikke var der. Mekanismen er den samme som gir flo og fjære på Jorda, men bare ufattelig mye sterkere. Disse tidevannskreftene pumper energi inn i Io og varmer den kraftig opp. De to effektene gjør til sammen at Ios indre fremdeles er flytende og at den vulkanske aktiviteten er svært stor. De andre Galileiske månene varmes opp på samme måte, men i mindre grad siden de er lengre unna Jupiter.
Observasjon av Jupiter Siden gjennomsnittsavstanden fra Sola til Jupiter er ca. 5.2 A.E., og tilsvarende for Jorda er 1 A.E., så varierer avstanden fra oss til Jupiter mellom ca. 4.2 og 6.2 A.E. Planeten er derfor en del flottere å se på når den er nærmest oss, i opposisjon, men forskjellen er på langt nær så stor som for Mars. Siden omløpstiden til Jupiter er 11.862 år, så er Jupiter nærmest oss (i opposisjon) med ca. 1 / ((1/1) (1/11.862)) = 1.09206 års mellomrom (gjennomsnittsverdi); altså med ca. 13.1 måneders mellomrom. Neste gang dette skjer er når Jupiter står i Krepsen den 10. februar 2003. Dette er den siste gunstige opposisjonen på en god del år for oss her i nord, siden Jupiter flytter seg ca. 35 grader østover på himmelen mellom hver opposisjon. Neste gang er den allerede kommet til den østre del av Løven, og Jupiter står da ganske lavt på himmelen sett fra Norge selv når den står rett i sør ved midnatt. Og gangen etter det igjen, så har den akkurat krysset himmelekvator i Jomfruen, og da blir det umulig å se Jupiter godt før den kommer inn igjen på den nordlige himmelkulen 5-6 år senere. Jupiter er vanligvis det fjerde sterkeste objektet på himmelen etter Sola, Månen og Venus. Mars kan av og til være klarere enn Jupiter. Den maksimale lysstyrken er ca. -2.5 mag. ved opposisjon, mens den er svakest med -1.7 mag. ved konjunksjon (samstilling med Sola), da den står bakenfor Sola. Med små kikkerter kan du se de to sterkeste, brede beltene; et på hver side av ekvator. De ser da ut som relativt jevne og skarpt avgrensede mørke bånd. Med kikkerter fra 6 tommer og oppover begynner du å se at beltene har lyse og mørke strukturer i seg, og at de er ujevne langs grensen mot de hvite sonene. Du ser da både mørke og lyse ovale flekker i bånd og soner dersom forholdene er gode. Den røde flekken er en av disse. Ofte kan den se mer gul ut enn rød. Når du ser strukturer i beltene, kan du også forvisse deg om at Jupiter roterer raskt. Siden rotasjonstiden er kun 9.84 timer, så har jo en flekk som opprinnelig var midt på planetskiven flyttet seg helt ut til randen i løpet av 2.5 timer. I samme tidsrom vil du se at de fire Galileiske månene har flyttet seg merkbart i forhold til hverandre.
Ut fra hvor månene forsvinner eller dukker opp, eller posisjonene til skyggene fra månene på Jupiteroverflaten i forhold til månene selv, kan man beregne vinkelen til Sola i forhold til Jord-Jupiter retningen når man kjenner månens avstand fra Jupiter. Og den avstanden kan man måle direkte ved å tegne inn månenes posisjoner i forhold til Jupiter over en lengre periode. Disse posisjonene kan også brukes til å beregne omløpstidene til de ulike månene (jfr. observasjonsprosjektet TAF satte i gang i vinter), men man må da huske på at Jorda og Jupiter flytter seg i forhold til hverandre fra uke til uke. Matematikken for å kompensere for dette er ikke spesielt vanskelig. Dette kommer vi trolig tilbake til i et senere nummer av Corona. Det nevnes også at lyshastigheten ble bestemt allerede i 1655 av dansken Ole Rømer ved hjelp av Jupitermånene. Man observerte da tidspunktene for når månene forsvant bak Jupiter, når de gikk inn og ut av Jupiterskyggen og når skyggene av månene traff Jupiterskiven. Man oppdaget da at disse hendelsene kom gradvis mer forsinket etter hvert som avstanden til Jupiter ble større; avstanden er jo omtrent 4.2 A.E ved opposisjon og 5.3 A.E (165 millioner km større) tre måneder før og etter opposisjon. Da var hendelsene ca. 9 minutter og 10 sekunder = 550 sekunder forsinket i forhold til hva de var ved opposisjon, og lyshastigheten måtte derfor være 165 000 000 km / 550 sekunder = 300 000 km/sekund. Fargefilter for observasjon av Jupiter En rekke ulike fargefiltre fungerer meget bra for å fremheve ulike fenomener i Jupiters atmosfære når vi ser den i et teleskop. På http://sciastro.net/portia/advice/filters.htm fremheves blå eller lysblå filtre som de beste for å se detaljer på Jupiter og Saturn. Et blått filter påstås å fremheve kontraster spesielt i overgangene mellom belter og soner på Jupiter samt detaljer i den røde flekken. Det egner seg også godt for vår egen måne. Et lyseblått filter påstås å fremheve strukturer i skylagene med lav kontrast. Det fungerer visstnok godt også på Mars, Saturn, Månen, og av alle ting, for å fremheve detaljer i lyssterke spiralgalakser som M51. Andre fargefiltre fremhever ulike typer detaljer på Jupiter. Orange filtre brukes ofte for å fremheve den røde flekken. Røde filtre, spesielt dypt røde, fremhever kontrasten mellom belter og soner, men disse stjeler så mye lys (75-80%) at de ikke egner seg for teleskop med mindre åpning enn ca. 15-20 cm. De røde filtrene er forresten velegnet for observasjon av Venus både fordi de reduserer lysstyrken, men også fordi de fremhever detaljer i atmosfæren. De er visstnok også svært effektive for observasjon av Merkur og Venus på dagtid fordi de blokkerer ut lyset fra den blå atmosfæren. Dermed økes kontrasten mellom planeten og himmelen. Hovedkilde for faktaopplysninger om Jupiter: De Ni Planetene ( http://www.astro.uio.no/ita/DNP/ )
|