Jupiter

De reuzenplaneet Jupiter

Tussen de banen van Mars en Saturnus beweegt Jupiter in bijna twaalf jaar éénmaal om de zon. Jupiter is verreweg de grootste van alle planeten. Jupiter heeft een doorsnede van 142.800 kilometer. Tenminste aan de evenaar. Dat noemen we de equatoriale diameter. Equator is een ander woord voor evenaar en in plaats van doorsnede zeggen we ook vaak middel lijn of diameter. De planeet draait in minder dan 10 uur rond zijn as. Dat is erg snel. Onze veel kleinere aarde doet er bijna 2« keer zo lang over. Door die snelle rotatie is Jupiter behoorlijk afgeplat. De polaire diameter van de planeet is namelijk zo'n 9300 kilometer kleiner dan de equatoriale middellijn. Bij de aarde is het verschil tussen de doorsnede aan de evenaar en de polen slechts 43 kilometer.

Jupiter is niet alleen verreweg de grootste planeet. Hij is ook de zwaarste planeet. De massa is maar liefst 318 keer groter dan de massa van de aarde.

Jupiter bestaat voor het grootste deel uit waterstof. Dat is het lichtste element dat er bestaat. Bovendien komt het ook in het heelal het meeste voor. Op een dun laagje atmos feer na is de hele planeet vloeibaar. Het is ook niet zeker of Jupiter nog een kleine rotsachtige kern heeft.

De atmosfeer van Jupiter, die we ook vanaf de aarde kunnen waarnemen, is ongeveer duizend kilometer dik. Er komen ook wolkenformaties in voor.

Doorsnede van Jupiter

Als we naar de rotsachtige kern van de planeet af zouden kunnen dalen, zouden we al snel merken, dat de temperatuur en druk flink stijgen. De bovenste wolkenlagen in de atmosfeer hebben een temperatuur van -120°C (120 graden onder nul!), terwijl de onderste lagen een temperatur van tweeduizend graden hebben! Door de grote druk wordt de atmosfeer vloeibaar. Op een diepte van ongeveer drieduizend kilometer is de temperatuur al gestegen tot 5500 graden.

Bedenk dat dit net zo heet is als de temperatuur aan het oppervlak van de zon! De druk is op die diepte van drie duizend kilometer al gestegen tot zo'n negentigduizend atmosfeer. Eén atmosfeer is de luchtdruk op het aardse zeeniveau. Door die enorme druk van negentigduizend atmos feer is de waterstof geheel vloeibaar geworden. Op 25.000 kilometer diepte is de temperatuur gestegen tot 11.000°, terwijl de druk 3 miljoen atmosfeer bedraagt. Dat is zo'n ontzettende druk, dat waterstof zeer vreemde eigenschappen krijgt. Eén van die eigenschappen is dat het een goede elektrische geleider wordt. Normaal gesproken zijn alleen metalen goede geleiders. Daarom noemen we die toestand van waterstof metallische waterstof. In een laboratorium hebben de geleerden nog nooit metallische waterstof kunnen maken. Dat komt omdat de druk die hiervoor nodig is veel te hoog is.

In de resterende 45.000 kilometer naar het centrum van de planeet blijven temperatuur en druk verder stijgen. Ze bereiken fantastische waarden: de temperatuur zou in het centrum 30.000° bedragen. De druk zou zijn opgelopen tot 100 miljoen atmosfeer.

We hebben al verteld dat de massa van Jupiter 318 keer groter is dan de massa van de aarde. Alleen al de hoeveel heid waterstof op Jupiter heeft een massa van 225 keer de aardse massa. Dan komt er nog veel helium op Jupiter voor.

De massa daarvan is ongeveer 75 keer de aardse massa. Een eventuele kleine rotsachtige kern in het centrum zou een massa van 10 tot 20 aardmassa's kunnen hebben.

De omwentelingstijd van Jupiter is niet overal hetzelfde.

De gebieden aan de evenaar hebben een omwentelingstijd van 9 uur 50 minuten en 30 seconden. De overige gebieden hebben wat meer tijd nodig: 9 uur 55 minuten en 41 seconden.

Deze rotatiesystemen worden systeem I en systeem II genoemd.

Systeem I is de rotatieperiode in de gebieden aan de evenaar.

Systeem II is de rotatieperiode van de overige gebieden die we vanaf de aarde kunnen zien. Er is ook nog een systeem III.

Systeem III berust op radiostraling die van onder het oppervlak van Jupiter vandaan schijnt te komen, maar in elk geval niet van de wolken. De geleerden denken dat deze radiostraling van een vast gebied op Jupiter komt. Misschien wel uit de binnenste kern. Met gevoelige radiotelescopen heeft men de omlooptijd van deze radiobron precies kunnen bepalen: 9 uur 55 minuten en 29,7 seconden.

Van die radiostraling moet je je natuurlijk niets voor stellen. Jupiter is heus niet een soort Hilversum-zoveel.

De straling bestaat uit brokkelige ruisflarden op een breed golflengtegebied. De precieze oorzaak van de stralingsbron is niet bekend.

Op foto's die je van de reuzenplaneet ziet, vallen vooral de vele lichte en donkere strepen op. De lichte strepen worden zones genoemd. De donkere gebieden noemen we banden.

De lichte zones zijn stijgende gasmassa's. De donkere banden zijn dalende gasmassa's. Hoe deze stijgende en dalende gasmassa's zijn ontstaan, en wat ze in stand houdt, is nog niet bekend. Wel zijn er verschillende theorieën over, maar het gaat te ver deze hier te behandelen.

De zones en banden hebben allemaal verschillende benamingen gekregen. Vaak worden ook de Engelse afkortingen gebruikt, die internationaal zijn overeengekomen.

De Equatoriale Zone (EZ) is een lichte band langs de evenaar van Jupiter. In het midden van deze zone is meestal een donker lijntje te zien. Tenminste in hele grote kijkers. Dat lijntje is de Equatoriale Band (EB).

De equatoriale zone is aan de noord- en zuidzijde begrensd door opvallende donkere banden: de Noordelijke Equatoriale Band (NEB) en de Zuidelijke Equatoriale Band (ZEB). Dit zijn de opvallendste zones op de planeet. Zelfs met een betrekke lijk kleine kijker zijn deze zones vanaf de aarde zichtbaar.

Verder naar de polen toe komen we de heldere Noordelijke en Zuidelijke Tropische Zones tegen (NTrZ en STrZ). Daarna komen we in noordelijke en zuidelijke gematigde streken.

Deze gebieden bestaan uit een aantal minder opvallende en wat veranderlijke zones en banden. Hiervan zijn de Noor delijke en Zuidelijke Gematigde Banden (NTB en STB) het opvallendst. Ze worden begrensd door de Noordelijke en Zuidelijke Gematigde Zones (NTZ en STZ).

Dichterbij de poolgebieden zijn de banden en zones moei lijker te onderscheiden. De eventuele waargenomen strukturen worden achtereenvolgens NNTB, NNTZ, NNNTB en NNNTZ genoemd op het noordelijk halfrond en SSTB, SSTZ, SSSTB en SSSTZ op het zuidelijk halfrond. Tenslotte komen we bij het Noordelijk Poolgebied (NPR) en het Zuidelijk Poolgebied (SPR) aan.

De heetste gebieden in de atmosfeer van Jupiter zijn te vinden in de Noordelijke Equatoriale Band. Het zijn gebieden waar een opening is in de bovenste luchtlagen. Zodoende kunnen we in wat diepere lagen kijken. Die diepere lagen zijn warmer door de hogere druk. Ook zijn ze blauwer van kleur. Dat kan komen doordat de verstrooiing in de atmosfeer op die diepte sterker is.

Jupiter is beroemd om zijn grote Rode Vlek. Deze Rode Vlek is al enkele honderden jaren zichtbaar. Het is echter niet waarschijnlijk dat hij er altijd is geweest.

De Rode Vlek is waarschijnlijk een geweldige storm. De kracht ervan is véél en véél groter dan de orkanen die op aarde voorkomen. De Rode Vlek is ook een erg koel gebied. Dat klopt ook wel als je bedenkt dat de Grote Rode Vlek een kilometer of tien boven de gewone wolken uitsteekt. Er komen op Jupiter meer van dergelijke gebieden voor. Alleen veel en veel kleiner en wat lichter van kleur. Al deze vlekken bevinden zich in het midden van een zone en hebben een lange levensduur.

Met Jupiter is trouwens nóg iets geks aan de hand: de planeet zendt méér licht en warmte-straling uit dan hij van de zon ontvangt. Dat is natuurlijk vreemd! De planeet kaatst maar een betrekkelijk klein deel van de zonnestraling terug, zoals elke andere planeet. Maar daarbij komt, dat het oppervlak van Jupiter erg heet is. Wel tweeduizend graden, zoals we al verteld hebben. Daardoor zendt hij een heleboel onzichtbare warmte-straling (infrarood-straling) uit. Net als een kachel. Het totaal van de uitgezonden straling is groter dan de op Jupiter vallende zonnestraling. Maar als de straling die van Jupiter afkomt groter is dan de straling die op Jupiter valt, dan verliest de planeet dus warmte. Dan zou Jupiter af moeten koelen. Maar dat afkoelen gebeurt niet! Wat is nu de verklaring? Jupiter produceert zelf een flinke hoeveelheid warmte in z'n inwendige. Hoe dat komt? Omdat Jupiter zo zwaar is - dus zo veel massa heeft - staat de kern onder een enorme druk. Die druk geeft in de kern een enorme stijging van temperatuur. Vandaar nu die opgewekte warmte. Dit effect zien we bijvoorbeeld ook bij de aarde: door de grote zwaartekracht in het centrum van de aarde is de aarde van binnen ook vloeibaar en heet. Maar lang niet zo erg als Jupiter. Als Jupiter nóg groter zou zijn, zou er in de kern een zó hoge druk en temperatuur kunnen ontstaan, dat er kernreacties zouden kunnen plaatsvinden. Net als de zon en andere sterren zou Jupiter dan als een gasbol met kernreacties kunnen gaan stralen. Toch is die temperatuur van 30.000 graden in het centrum van Jupiter lang niet voldoende om kernracties op gang te brengen. Vergelijk die temperatuur maar eens met de temperatuur in het centrum van de zon. Die bedraagt zo'n 15 miljoen graden Celcius! Aan de nachtzijde van de planeet hebben ruimtevoertuigen die de planeet hebben onderzocht, lichte vlekjes waargenomen.

Waarschijnlijk zijn dit bliksemontladingen. In de enorme aktieve atmosfeer van Jupiter onweert het voortdurend. Ook is poollicht waargenomen. Dat is niet zo verwonderlijk, want Jupiter heeft een erg sterk magnetisch veld. Het poollicht op de planeet komt voor tussen ongeveer 700 en 2300 kilometer boven de wolkentoppen. Dus zeer hoog boven het oppervlak. Het poollicht is in vergelijking met het aardse poollicht ook erg helder. Het poollicht van Jupiter ontstaat in de ionosfeer van de planeet. Deze ionosfeer bestaat uit twee afzonderlijke lagen. Eén met een tempera tuur van ongeveer 600°C en één met een temperatuur van ongeveer 1200°C. Het poollicht ontstaat net zo als op aarde: geladen deeltjes, afkomstig van de zon, komen terecht in de magnetische veldlijnen van de planeet. Hierdoor ver liezen de luchtdeeltjes elektronen. Wanneer die lucht deeltjes hun verloren gegane elektronen weer «oppikken», ontstaat de straling die wij zien als poollicht.

Bij Jupiter is ook een ring ontdekt. Waarschijnlijk is deze ring niet dikker dan vijf kilometer. De deeltjes waaruit de ring bestaat zijn waarschijnlijk bijzonder klein. Wellicht zelfs nog veel kleiner dan één millimeter! Hoe die ring ontstaan is weet men nog niet. Het kan zijn dat de deeltjes van de ring afkomstig zijn van vulkaan uitbarstingen van het maantje Io.

Informatie over de vier grote Jupitermanen, Io, Europa, Ganymedes en Callisto kun je lezen bij Galileïsche manen.

Hieronder vind je een tabel met gegevens over de 16 manen die tot dusver bij Jupiter ontdekt zijn.

Na de aanduiding, de naam en het jaar van ontdekking vind je de afstand tot het middelpunt van Jupiter in duizenden kilometers, de omlooptijd in dagen, de gemiddelde visuele schijnbare magnitude en de middellijn.

 

JXVI  Metis     1979    127,98    0,2948  17,5  40 km 

JXV   Adrastea  1979    128,98    0,2983  19,2  25x20x15 km 

JV    Amalthea  1892    181,37    0,4982  14,2  270x166x150 km 

JXIV  Thebe     1979    221,89    0,6745  15,8  110x100x90 km 

JI    Io        1610    421,77    1,7691   5,0  3642 km 

JII   Europa    1610    671,06    3,5512   5,3  3130 km 

JIII  Ganymedes 1610   1070,43    7,1546   4,6  5268 km 

JIV   Callisto  1610   1882,73   16,6890   5,8  4806 km 

JXIII Leda      1974  11093,93  238,717   19,6    16 km 

JVI   Himalia   1904  11458,06  250,566   14,7   186 km 

JX    Lysithea  1938  11720,35  259,219   18,1    30 km 

JVII  Elara     1905  11733,43  259,653   16,6    76 km 

JXII  Ananke    1951  21209,0   631,009r  18,9    22 km 

JXI   Carme     1938  22564,4   692,454r  17,7    38 km 

JVIII Pasiphae  1908  23664     743,7  r  17,2    46 km 

JIX   Sinope    1914  23726     746,6  r  18,3    28 km 

Je ziet dat het buitenste maantje Sinope op maar liefst ruim 23,7 miljoen (23726 x 1000) kilometer een baan om Jupiter beschrijft. Het maantje heeft dan ook 746,6 dagen nodig om éénmaal om de reuzenplaneet te bewegen. Bovendien doet ze dit tegen de wijzers van de klok in. Deze beweging noemen we retrograad! Daarom staat er de letter r achter de omlooptijd. Ook Ananke, Carme en Pasiphae bewegen in retrograde beweging.

Het zwakste maantje is Leda. Dat heeft een schijnbare magnitude van maar liefst 19,6. Niet zo verwonderlijk gezien de diameter van slechts 16 kilometer.

De maantjes Io, Europa, Ganymedes en Callisto worden Galileïsche manen genoemd omdat ze in 1610 door Galileo Galilei zijn ontdekt. Deze maantjes zijn uitgebreid door de Voyager-ruimtevoertuigen onderzocht.

Tenslotte vind je hieronder nog enkele numerieke gegevens over de reuzenplaneet Jupiter:

gemiddelde afstand tot de zon: 5,2024 AE (778,267 miljoen km)
kleinste afstand tot de zon: 4,9504 AE (740,569 miljoen km)
grootste afstand tot de zon: 5,4544 AE (815,967 miljoen km)
siderische omlooptijd: 11,86224 jaar
synodische periode: 398,884 dagen
baansnelheid: 13,064 km/sec
equatoriale middellijn: 142.984 km
afplatting: 1/15,4
siderische rotatieduur: 9h 55m 29,7s
massa (aarde = 1): 317,82839
gemiddelde dichtheid: 1,326 gr per kubieke cm
zwaartekracht aan het oppervlak (aarde = 1): 2,366
gemiddelde temperatuur: 167K (-106°C)
albedo: 34%
absolute magnitude: -9,25

De siderische omlooptijd is de tijd waarin de planeet de gehele dierenriem doorloopt en op dezelfde plaats terug komt ten opzichte van dezelfde ster, gezien vanaf de zon.

De synodische periode is de tijdsduur die een planeet nodig heeft om, gezien vanaf de aarde, weer dezelfde positie ten opzichte van de zon in te nemen.

De siderische rotatieduur van de planeet is de tijd waarin de planeet eenmaal om haar as draait ten opzichte van de sterren.

De absolute magnitude van een planeet is de helderheid van de planeet als zij op één astronomische eenheid van de zon en tegelijk op één astronomische eenheid van de waarnemer staat.