Jupiter

Planeta Jupiter je obrovská plynno-kapalná koule, která se jako přízrak vznáší v černočerném kosmickém prostoru. Planeta Jupiter oběhne Slunce jednou za 11,9 let. Jupiter, který je největší planetou naší Sluneční soustavy, obíhá kolem Slunce průměrnou rychlostí 13,1 km × s–1 ve střední vzdálenosti 5,2 AU (1 AU = 150 milionů kilometrů) . Na rovníku dosahuje tato obří planeta průměru 142 796 km, což je 11,2× více než činí průměr planety Země.

Hmotnost planety Jupiter je ve srovnání s hmotností Země vyšší 318 x. Díky své velikosti a tomu, že se Země k Jupiteru může přiblížit až na 600 miliónů kilometrů je Jupiter čtvrtým nejjasnějším objektem na pozemské obloze. Po Slunci, Měsíci a Venuši. Jeho maximální jasnost může dosáhnout až –2,3 magnitudy.

Porovnání velikosti planety se Zemí.

Jupiter, podobně jako jeho vzdálenější soused planeta Saturn, rotuje velice rychle a opět ne jako kompaktní těleso. Nejrychleji rotuje rovníkový pás (9 h 50 min) a nejpomaleji pak oblasti v okolí Jupiterových pólů (9 h 56 min).

Jupiterova atmosféra

Tyto rozdíly v diferenciální rotaci jsou však nižší než u Saturnu a nebo Slunce. Atmosféra planety Jupiter, která je neobyčejně dynamická, dosahuje tloušťky asi 4 000 km a skládá se z několika vrstev. Horní vrstva atmosféry, která je tvořena mračny vodíku a hélia, dosahuje teploty jen okolo –140 °C. V nižších vrstvách atmosféry pak byly detekovány i metan, amoniak, uhlovodíky, voda a další, které vytvářejí různobarevná oblaka.

Asi nejznámějším útvarem v atmosféře Velká rudá skvrna, obrovský atmosférický vír, který je neobyčejně stabilní. V roce 1665 ji již pozoroval D. Cassini. I rozměry tohoto víru jsou impozantní – asi 40 000 × 13 000 km, tedy mnohem více, než je průměr Země.

Velká rudá skvrna (GRS)

Teplota atmosféry a nitra postupně stoupá, nejedná se o zamrzlý svět, jak by mohl nasvědčovat výše uvedený údaj o teplotě. V hloubce 2 700 km činí teplota již asi 6 800 K (tedy více než je teplota na povrchu Slunce) a tlak dosahuje hodnot 104 Mpa. V ještě větších hloubkách by teplota měla dosahovat až 10 000 K a tlak 4 × 105 Mpa. Jupiter má i silnou ionosféru, jejíž tloušťka je asi 3 000 km.

Magnetické pole planety Jupiter

Schéma ukazující magnetosféru Jupiteru

Rovněž magnetické pole planety Jupiter je silné, dosahuje až 20násobku intenzity magnetického pole Země. Magnetické pole pak chrání Jupiter před ničivým kosmickým zářením, kosmické sondy zjistily tzv. radiační pásy, které jsou podobné van Allenovým pásům při Zemi. V atmosféře planety Jupiter byly pozorovány silné polární záře v okolí pólů planety.

Největší měsíce:

Porovnání velikostí měsíců Jupiteru s Měsícem a Zemí.

Zvláštní zmínku si zaslouží systém měsíců kroužících kolem Jupitera. Největší měsíce – Io, Europu, Ganymedes a Kallisto objevil již v roce 1610 Galileo Galilei a dodnes po něm nesou označení Galileovské měsíce, další však byly objeveny až v pozdějších dobách. Dnes je u planety Jupiter známo několik desítek satelitů a dá se předpokládat, že se tato rodina ještě rozroste. Největším z měsíců je měsíc Ganymedes s průměrem 5 262 km. Ganymedes je nejen největším měsíce Jupiteru, ale celé Sluneční soustavy, který je dokonce větší než planeta Merkur a nebo ze seznamu planet nedávno přeřazena trpasličí planeta Pluto.

Největší měsíce v porovnání s planetou Jupiter a Velkou rudou skvrnou.

GANYMEDES

Ganymedes

Když v roce 1610 zaměřil Galileo Galilei svůj značně nedokonalý astronomický teleskop k planetě Jupiter netušil, že se stane objevitelem rekordmana. U Jupiteru objevil čtyři „hvězdy“, které v čase velice rychle měnily svou polohu vůči této planetě. Po několika týdnech pozorování usoudil, že tyto objekty obíhají kolem planety a že jsou to vlastně jeho měsíce. A skutečně byly. Dokonce po svém objeviteli dostaly označení Galileovské. Jedním z nově objevených měsíců byl i Ganymedes, opravdový rekordman Sluneční soustavy. Ganymedes je totiž největším měsíce celé Sluneční soustavy. Svým průměrem 5 262 km dokonce převyšuje Slunci nejbližší planetu Merkur s průměrem pouhých 4 878 m o rovných 384 km a svým průměrem dotahuje i na planetu Mars (6 794 km). Ganymedes je tak obrovským ledovým gigantem obíhajícím s dalšími 59 dosud známými souputníky kolem největší planety Sluneční soustavy.

Porovnání velikosti Ganymedu s Měsícem a Zemí.

I přes své ohromné rozměry má ale Ganymedes relativně nízkou hmotnost. Jeho hustota totiž dosahuje pouhých 1,94 g × cm3. Z toho se usuzuje, že je Ganymedes tvořen kamenným křemičitanovým jádrem s možnou existencí malého kovového jádra a kůrou se silnou vrstvou ledu. Svou strukturou se tak podobá svým sousedům z Galileovské rodiny – Europa a Callisto. Jen ohnivý měsíc Io připomíná spíše horkou Vulkánovu dílnu než království mrazivého chladu. Přestože Ganymedes nemá atmosféru, objevil tady vesmírný teleskop Hubble slaboulinkou vrstvičku ozónu. Ta vzniká bombardováním ledové krusty energetickými částicemi zachycenými silným magnetickým polem planety Jupiter, která tady vytváří obdobu tzv. Van Allenových radiačních pásů objevených u naší Země. Povrch měsíce je relativně hladký, výškové rozdíly tady obvykle nepřesahují 1 000 metrů. Kosmické sondy zaznamenaly krátery, horské hřebeny a údolí. Podobně jako na našem Měsíci jsou na Ganymedu pozorovány světlé a tmavé oblasti. Největší takovouto tmavou oblastí na povrchu je Galileo Regio dosahující průměru úctyhodných 3 200 km. Jedná se o region starého tmavého materiálu, který byl rozbit tektonickými pohyby a nyní je obklopen mladším světlejším materiálem, který se na povrch dostal z nitra měsíce. Materiál regionu je starý asi 4 miliardy let a je silně pokryt krátery, má také neobvyklou distribuci brázd a hladkého povrchu, což zavdalo spekulacím o jeho původu. Podle všeho měl Ganymedes dříve na rovníku poměrně tenkou kůru.

Galileo Regio

Povrch je pokryt silnou ledovou kůrou s denní teplotou mezi -113 °C až -183 °C. To je dáno jednak tím, že k povrchu tohoto měsíce dopadá 30 × méně energie od Slunce, než je tomu v případě Země, jednak také tím, že měsíc nemá atmosféru tolik potřebnou k vytvoření tzv. skleníkového efektu. Například jako v případě měsíce Titan u planety Saturn.

Detailní pohled na povrch měsíce Ganymedes.

CALLISTO

Callisto

Měsíc Callisto je jedním z největších měsíců naší Sluneční soustavy. Dosahuje průměru 4 820 km, což jej po měsících Ganymedes a Titan řadí na třetí místo v tabulce největších měsíců. Mimo jiné je téměř stejně velký jako Slunci nejbližší planeta Merkur (4 878 km). Měsíc Callisto patří k tzv. Galileovským měsícům planety Jupiter. Měsíc Callisto objevil na počátku 17. století Galileo Galilei (7. ledna 1610) při svých prvních teleskopických pozorováních hvězdné oblohy. Callisto je po Ganymedu druhým největším měsícem planety Jupiter. Z Galileovských měsíců je čtvrtým a nejvzdálenějším satelitem Jupiteru s oběžnou dráhou o poloměru 1 880 000 km a dobou oběhu 16,7 dne. Oběžná dráha je mírně excentrická (e=0,007 4). Měsíc Callisto má podobně jako náš Měsíc vázanou rotaci, tudíž Jupiteru nastavuje stále stejnou polokouli. Přitom přivrácená strana měsíce je o poznání tmavší než strana odvrácená. U zbývajících měsíců Jupitera je tomu ale právě naopak. Podle měření kosmických sond, které kolem měsíce Callisto prolétly, je průměrná hustota tohoto měsíce 1,83 g/cm3. Hmotnost měsíce Callisto činí 1,076 × 1023 kg, což je přibližně 5,4% hmotnosti planety Země. Gravitační zrychlení na rovníku činí 1,235 m/s2 a úniková rychlost z povrchu Callista je 2,44 km/s. Spektroskopická měření naznačují, že se na povrchu vyskytují křemičitany, vodní led, tuhý oxid uhličitý, amoniak a řada organických látek. Dnes vědci předpokládají, že kůra měsíce Callisto dosahuje tloušťky okolo 150 km. Pod zmrzlou slupkou s povrchovou teplotou -130 až -190 °C by se mohl vyskytovat globální oceán slané vody a pod ním částečně diferencované křemičitanové jádro o průměru asi 1 200 km a průměrné hustotě až 3,6 g/cm3.

Porovnání velikosti Callista s Měsícem a Zemí.

Možná existence oceánu pod povrchem měsíce nenechává v klidu exobiology, kteří předpokládají možnou existenci mimozemského života. Byť asi jen v nejprimitivnějších formách. Callisto má i velice slabou atmosféru tvořenou molekulárním kyslíkem a CO2, která je doplňována sublimací povrchového ledu. Hustota částic u povrchu měsíce dosahuje ale pouhých 4 × 108 cm-3. Povrch měsíce Callisto je silně erodovaný. Nápadné jsou velké impaktní krátery a naopak absence kráterů menších než 1 km. Dosavadní poznatky nenaznačují žádnou deskovou tektoniku ani aktivní vulkanismus. Řada snímků z kosmických sond ale naznačuje existenci tzv. kryovulkanismu.

Krátery na povrchu

Sráz nasvícený ranním Sluncem.

Detailní pohled na povrch měsíce.

Fotografie ze satelitů ukázaly na existenci velkých prstencových struktur, hřebenů i pásů sekundárních kráterů. Callisto patří k nejvíce krátery posetým tělesům celé Sluneční soustavy. Největší kráter Valhalla dosahuje průměru 600 km a koncentrické prstence sahají až do vzdálenosti 1 800 km. Druhý největší kráter Asgard má prstence sahající do vzdálenosti až 1 600 km. Kolem měsíce Callisto dosud prolétly kosmické sondy Pioneer 10 a Pioneer 11 v 70. letech minulého století, které však nepřinesly mnoho nových poznatků. Průlomem byly až mise kosmických sond Voyager 1 a Voyager 2 v letech 1797 a 1980, které nasnímaly povrch měsíce s rozlišením až 1 km. O další příval poznatků a fotografií se postaraly kosmické sondy Galileo a Cassini. Sonda Galileo kolem měsíce Callisto prolétla opakovaně, nejtěsněji v roce 2000 ve vzdálenosti pouhých 138 km od povrchu. Vybrané oblasti měsíce byly fotografovány s rozlišením pouhých 15 m. Tyto kosmické sondy zjistily u Callista slabé magnetické pole a pravděpodobně i přítomnost slabé ionosféry.

EUROPA

Europa

Měsíc Europa je jedním z největších měsíců planety Jupiter. Patří k tzv. galileovským měsícům, které objevil již v roce 1610 Galileo Galilei. V případě Europy se tak stalo 7.1.1610 a Europa je se svým průměrem 3 138 km nejmenším ze čtveřice galileovských měsíců. Přesto se jedná po Měsíci o šestý největší měsíc Sluneční soustavy. V pořadí od povrchu Jupiteru se jedná o šestý měsíc, resp. druhý velký měsíc. Europa obíhá kolem Jupiteru ve vzdálenosti 671 000 km po mírně excentrické dráze (e=0,009) mezi dráhami měsíců Io a Ganymedes v rezonanci 2:1 (Io) resp. 1:1 (Ganymedes). Europa obíhá okolo Jupiteru ve vzdálenosti 670 900 km jednou za 3,55 dne. Hmotnost Europy činí 4,8×1022 kg, střední hustota je 3,01 g/cm3 a gravitační zrychlení na rovníku činí 3,314 m/s2. Úniková rychlost z povrchu Evropy je 2,025 km/s.

Pohled na Jupiter z povrchu Europy

Podle dnešních poznatků má měsíc Europa diferencovanou strukturu, železné jádro (měsíc Europa má magnetické pole o intenzitě asi 120 nT) a plášť tvořený především silikáty. Ty jsou pak pokryty silnou vrstvou ledu (kilometry až desítky kilometrů), ledový příkrov pokrývá celý měsíc. Led je velice hladký s minimem impaktních kráterů, což ukazuje na jeho nízké stáří (max. 180 milionů let).

Ledový povrch Europy s puklinami na povrchu.

Led je zbrázděn systémem trhlin a puklin dlouhých až tisíce kilometrů, které vědce přivedly k hypotéze, že se pod ledovou vrstvou rozkládá oceán kapalné vody (hloubka oceánu je odhadována až na 100 km). Měsíc Europa by tak mohl být adeptem na existenci života, byť pravděpodobně jen v primitivní formě. Silné slapové síly planety Jupiter mohou v nitru Europy generovat dostatek tepla (podobně jako v případě měsíce Io známého vulkanickou aktivitou), které by zmíněný oceán mohlo udržovat v kapalném stavu.

Snímek povrchu v pravých barvách ze sondy Galileo.

IO

Měsíc Io.

Měsíc Io je jedním ze čtyř velkých a prvních objevených měsíců planety Jupiter. Jeho jméno pochází z řecké mytologie, kde Io byla jednou z četných milenek boha Dia. Pojmenování prvních čtyř Jupiterových měsíců, které objevil 7.1.1610 Galileo Galilei (odsud také pojmenování Galileovské měsíce) pochází od Simona Mariuse z roku 1614. Jeho návrh byl ale ve své době zamítnut. K opětovnému použití jím navržených názvů došlo až ve 20. století. Teplo v nitru Io, které je hnacím motorem jeho vulkánů, jsou slapové síly, které vznikají vzájemným působením Io a Jupitera a rovněž sousedních měsíců Europa a Ganymed. Teplota na povrchu Io dosahuje pouhých –143 °C, avšak aktivní oblasti v okolí sopek mají okolo 17 °C. Druhým ze zdrojů energie tohoto měsíce je působení magnetického pole planety Jupiter. Io totiž obíhá kolem Jupiteru uvnitř jeho magnetosféry a silných radiačních pásů.

Lávové jezero.

Vzájemnou interakcí dochází k indukování neobyčejně silných elektrických výbojů, které dosahují napětí 400 000 V a proudu až 3 000 000 A! Tyto nepředstavitelné výboje probíhají v atmosféře Io. Aby toho nebylo málo, atmosféra Io silně interaguje s Jupiterovou magnetosférou, což vede k odnosu materiálu z Io. Ten pak vytváří mohutný plazmový prstenec táhnoucí se za měsícem Io. Některé vysoce energetické ionty síry a kyslíku doputují podél magnetických siločar až do atmosféry planety Jupiter, kde mohou způsobovat polární záře.

Sopečné erupce na povrchu Io.

Měsíc Io má průměr 3 642 km, je tedy o něco málo větší než náš Měsíc. Má kovové jádro a převážně silikátový plášť. Charakteristika nitra tohoto vulkanického měsíce byla odvozena z charakteristik magnetického a gravitačního pole, která mapovala sonda Galileo. Z aktivních vulkánů na povrchu měsíce Io, který je vulkanicky nejaktivnějším tělesem celé naší Sluneční soustavy, jsou to sopky Pele, P3 Prometheus, Pillan Pathera, Ra Pathera, která je velkou štítovou sopkou s lávovými proudy dlouhými až 300 km. Vedle sopek jsou na Io i vulkanicky činné oblasti, jako např. Haemus Mons v blízkosti jižního pólu měsíce. Aktivní oblasti jsou pokryty nejen silnou vrstvou silikátových hornin, ale také sírou, která se zdá být jakýmsi katalyzátorem zdejší vulkanické aktivity.