Jowisz
PARAMETRY I DANE ORBITALNE
Parametry Jowisza Masa 1 898.6 10^24 kg 31 783% MZ Gęstość 1 326 kg/m^3 24% GZ Promień równikowy (1 bar) 71 492 km 1 120% RZ Promień biegunowy 66 854 km 1 051% BZ g na powierzchni(1 bar) 23.12 m/s^2 236.4% gz Prędkość ucieczki 59.5 km/s 532% vz GM 126.686 10^6 km^3/s^2 31 780% Z Nasłonecznienie 50.50 W/m^2 3.7% NZ Temperatura pow. (1 bar) 165 K Ilość naturalnych satelitów - 67, system pierścieni.
Parametry orbitalne Średnia odległość Perihelium Aphelium 5.204 AU 740.52 10^6 km 816.62 10^6 km Mimośród 0.0489 Nachylenie Okres orbitalny (syderyczny) Okres obrotu (syderyczny) Nachylenie osi obrotu Długość dnia 1.304^o 4 332.589 d = 11.862 lata 9.9250 h 3.13^o 9.9259 h
Gwiazda: Brązowy karzeł? zbudowany głównie z wodoru i helu posiada wewnętrzne źródło energii ma konwektywne wnętrze (przynajmniej część) Planeta: niska temperatura powierzchni i wnętrza pobiera energię słoneczną w atmosferze wyraźnie chmury o cechach meteorologicznych zarówno podobnych jak i różniących się od chmur planet grupy ziemskiej
ATMOSFERA
Dane podstawowe Średnia temperatura ~ 129 K Temperatura na poziomie 1 bara ~165 K Gęstość na poziomie 1 bara ~ 0.16 kg/m^3 Prędkość wiatrów: do 150 m/s (540 km/h) - dla szerokości < 30^o do 40 m/s (150 km/h) - dla szerokości > 30^o 1 atmosfera to ciśnienie słupa powietrza (na Ziemi) na poziomie morza. 1 atmosfera =760 mm słupa rtęci = 1.01325 *10^5 Pa = 1.01325 bara Przy czym 1 Pa=1N/m^2
Skład atmosfery Głównie: molekularny wodór H_2 89.8% hel He 10.2% Śladowe ilości: metanu CH_4 amoniaku NH_3 deutero-wodoru HD etanu C_2H_6 wody oraz lodu amoniakowego lodu wodnego, CO, PH_3 (fosfina), acetylenu C_2H_2, cianowodoru HCN (wyładowania)
Struktura atmosfery
Struktura atmosfery Rozciąga się od poziomu 1 bara na około 5000 km wzwyż
Pasmowa struktura atmosfery
Ruch pasmowy atmosfery Szybkość wiatrów L H
Rotacja a prędkość wiatrów 9h55m30s 9h55m40s 120 m/s (1 bar) do 170 m/s (5 i więcej barów) Wiatry generowane raczej przez konwekcję 9h50m30s <- od 1831 roku <- WOS (od 1938, w 1998 dwa w jeden, w 2000 tylko 1,biały - lód, gaz amoniakalny, brąz - brak amoniaku, obszar o niższym ciśnieniu)
Zmienność struktur pasmowych 2009 2010
Struktura pasmowa biegun południowy i północny (Cassini)
Huragany biegunów północnego (lewa strona) i południowego (prawa) - Juno 2017
Struktury pomiędzypasmowe
Dżety atmosferyczne Zdjęcia w bliskiej podczerwieni (757nm) w odstępie 9 godzin Galileo 5.11.1996 prędkość 128m/s (410 km/h)
Niestabilność Kelvina Helmholtza
NADWYŻKA PROMIENIOWANIA
Nadwyżka promieniowania mechanizm Kelvina-Helmholtza Zdjęcia Jowisza w podczerwieni (po lewej ) i świetle widzialnym. Jowisz w podczerwieni promieniuje 1.6 razy więcej ciepła niż otrzymuje od Słońca. Dodatkowe ciepło powstaje w wyniku działania mechanizmu Kelvina-Helmholtza polegającego na oziębianiu powierzchni planety lub gwiazdy wskutek czego ciśnienie w jej zewnętrznych warstwach maleje i tym samym jej rozmiary się zmniejszają. Tempo kurczenia się Jowisza oszacowano na 2cm/rok. (Jowisz pierwotny był dużo cieplejszy i niemal dwukrotnie większy).
Powstawanie cyklonów i antycyklonów
Fale Rossby ego produkujące cyklony i antycyklony Na Ziemi powstają na granicy zimnych i ciepłych mas powietrza na wysokich szerokościach geograficznych (zaznaczony na biało przepływ mas na rysunku, oraz pasmo chmur na zdjęciu). Rozwijające się meandry z czasem ulegają oderwaniu i na skutek siły Coriolisa przeistaczają się w cyklony (antycyklony) unosząc zimne (ciepłe) powietrze ku równikowym szerokościom geograficznym. http://www.fccj.info/gly1001/animations/chapter18/jetrossby.html
Cyklony Jowiszowe
Największy antycyklon Czerwona Plama od 1880 ciemno-czerwony kolor, zmienny, przechodzący w róż, a nawet w szary lub kompletnie znikający (dziura plamy czerwonej)zależnie od ilości PH_3 Rozmiary zmieniają się od 10000-14000km N-S 24000-40000kmW-E Libracja w długości (180^o, i szerokości (2000km, 90dni) Masy rotują przeciwnie do wskazówek zegara z okresem 7-dniowym, antycyklon
Centrum spokojne ale wokół niego wiatry osiągają ponad 400km/h
Czerwona plama Układ wysokiego ciśnienia powstający w troposferze Jowisza, głęboko poniżej poziomu chmur Centrum ma niższą temperaturę, amoniak wynoszony w górę ulega kondensacji i tworzy gęste chmury <-- wiatry wstępujące <-- spokojniejsze wiatry zstępujące, mniej chmur Ciśnienie 0.25 bara
Zmiejszanie się czerwonej plamy
Nowa czerwona plama owal BA do listopada 2005 był biały, w grudniu 2005 zbrązowiał, w marcu 2006 przybrał kolor Wielkiej Czerwonej Plamy 5.05.2006
Czerwiec- lipiec 2008
6 kwiecień 2017 - Hubble
Ciemna plama (Cassini, 2000) biegun północny Plama płaska powstała w stratosferze może efekt uboczny zórz polarnych wysokoenergetyczne elektrony rozbijają cząsteczki CH4, przekształcając je w acetylen C2H2. Acetylen reaguje z wyższymi węglowodorami budując skomplikowane cząsteczki które mogą kondensować tworząc ciemne krople. http://www.space.com/36430-jupiter-has-a-great-cold-spot.html
Gorące plamy efekt działalności fal Rossby ego 34000-11000 km https://www.youtube.com/watch?v=pjppkgxopio
Próbnik Probe 7.12.1995
głęboka atmosfera (100-150km) jest sucha, dobrze przemieszana i konwekcyjna -143C 152C NH_4SH wodorosiarczek amonu
Silne wiatry błyskawice w odległości 1 pr Z, widoczne raczej w zakresie radiofal
ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE CHMURY
amoniakowe wodorosiarczku amonu wodne (burzowe) mgły Rodzaje chmur
Metoda porównywanie obrazów optycznych i radiowych
Chmury amoniakowe i wodorosiarczku amonu
Chmury burzowe
Chmura burzowa-1000km szerokości, wyższa od innych o 25 km, bardzo głęboka (50 km poniżej otaczających chmur) dolne warstwy - chmury wodne (ciśnienie 5 barów), górneamoniakalne (Galileo 1996)
34.4,16.1 23.4,27.6 8.6,15.6 Ekspozycja 90 sek 100x jaśniejsze niż na Ziemi ctober, 1997
Miejsca występowania wyładowań atmosferycznych Dane z obserwacji dokonanych przez sondę Galileo ze zdjęć wykonanych po nocnej stronie. Zliczenia chmur, w których zachodzą wyładowania (słupki) przedstawione są łącznie z wykresem zonalnych zmian prędkości wiatrów. Najwięcej wyładowań w pasach między równoleżnikami 40-60 stopni, tam gdzie wiele cyklonów. Chmury burzowe małe, bardzo jasne, o dużej wilgotności
Mgły stratosferyczne (315, 60) (295, 60) Amoniak w górnych warstwach stratosfery pod wpływem światła słonecznego tworzy hyrdrazynę N2H4, która zamarza w postaci drobniutkich cząsteczek lodu tworząc mgłę.
Mgły stratosferyczne W rejonach biegunowych o 50 km wyższe - wywołane przez cząsteczki magnetosfery które bombardują wysoką atmosferę w tych regionach Na niskich i średnich szerokościach - wywołane reakcjami fotochemicznymi
Budowa wnętrza
Wnętrze Jowisza
jądro - najprawdopodobniej skaliste, o masie w przedziale od 12-45 mas Ziemi (temperaturę szacuje się na około 35700C, ciśnienie od 3-4.5 10^12 Pa) warstwa metalicznego wodoru rozciągająca się na ponad połowie długości promienia Jowisza. Metaliczny wodór to wodór, w którym przy ciśnieniu rzędu 10^11 Pa dochodzi do uwspólnienia wszystkich elektronów. Taki wodór uzyskuje własności metaliczne: świetnie przewodzi elektryczność i jest zupełnie nieprzejrzysty dla fotonów. warstwa molekularnego wodoru i helu, początkowo płynnego a następnie wraz ze spadkiem ciśnienia gazowego. Wodór gazowy istnieć może dopiero od ciśnień rzędu 10^6 Pa
Magnetosfera
Magnetosfera Nachylenie osi dipola Moment dipolowy Typowa magnetopauza 9.6^o (biegunowość SN) 20 000 razy większy niż ziemski 80 RJ ~ 6 000 000 km Efekt dynama wewnątrz oceanu metalicznego wodoru Maksymalnie rozciągnięta magnetosfera dzięki: silnemu polu planety szybkiej rotacji dużej odległości heliocentrycznej planety
https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/magnetosphere
Rozmiary magnetosfery do 80 RJ po stronie dziennej, po nocnej: szerokość 300-400 RJ długość ponad 3000 RJ plazma złożona ze Zjonizowanych atomów wodoru i helu, zasilana przez Io w jony siarki, tlenu i sodu. (Io - 5.9RJ uwalnia w ciągu sekundy 1 tonę dwutlenku siarki)
Plazmosfera pasy van Allena nowy pas radiacyjny (Galileo) między pierścieniami Jowisza a górną atmosferą (promieniowanie 10x silniejsze niż w pasach Van Allena) wysokoenergetyczne jony helu nieznanego pochodzenia
Torus Io plazma składająca się ze zjonizowanej siarki (obserwacje z powierzchni Ziemi)
Oddziaływanie Io z magnetosferą Jowisza
Zorze dochodzą do 60^o szerokości głównie atomy i jony H i He
Prądy w magnetosferze
Dźwięki magnetosfery zewnętrzna magnetosfera fala uderzeniowa błyskawica
Literatura http://missionjuno.swri.edu/#/jupiter http://solarsystem.nasa.gov/galileo/index.cfm