مشتری (Jupiter)

مشتری، پنجمین سیاره از خورشید، بزرگترین جرم آسمانی در منظومه شمسی است. به عنوان یک غول گازی طبقه بندی می شود، جرم آن تقریباً 2.5 برابر بیشتر از مجموع جرم تمام سیارات دیگر در منظومه شمسی است، با این حال کمی کمتر از یک هزارم جرم خورشید است. قطر مشتری ۱۱ برابر زمین و یک دهم قطر خورشید است. این سیاره در فاصله متوسط ​​5.20 واحد نجومی (778.5 گیگا متر) به دور خورشید می چرخد ​​و یک دوره مداری را در 11.86 سال کامل می کند. مشتری به عنوان سومین جسم درخشان طبیعی قابل مشاهده در آسمان شب زمین که فقط ماه و زهره از آن پیشی گرفته اند، از دوران ماقبل تاریخ مورد رصد بوده است. نامگذاری آن از مشتری، خدای اصلی دین روم باستان سرچشمه می گیرد.

مشتری پنجمین سیاره از خورشید و بزرگترین سیاره در منظومه شمسی است. این غول گازی با جرمی نزدیک به 2.5 برابر سایر سیارات منظومه شمسی در مجموع و کمی کمتر از یک هزارم جرم خورشید است. قطر آن 11 برابر زمین و یک دهم برابر خورشید است. مشتری در فاصله 5.20 AU (778.5 Gm)، با دوره مداری 11.86 سال به دور خورشید می‌گردد. پس از ماه و زهره، سومین شیء طبیعی درخشان در آسمان شب زمین است و از دوران ماقبل تاریخ رصد شده است. نام آن از نام مشتری، خدای اصلی دین روم باستان گرفته شده است.

تشکیل مشتری پیش از سیارات دیگر منظومه شمسی است، و مهاجرت بعدی آن به داخل در طول دوران اولیه به طور قابل توجهی بر مسیر تکاملی دیگر اجرام سیاره ای تأثیر گذاشت. اتمسفر جوین از 76 درصد هیدروژن و 24 درصد هلیوم بر حسب جرم تشکیل شده است که روی فضای داخلی متراکم تری پوشانده شده است. در این اتمسفر، مقادیر کمی از عناصر مانند کربن، اکسیژن، گوگرد و نئون در کنار ترکیباتی از جمله آمونیاک، بخار آب، فسفین، سولفید هیدروژن و هیدروکربن‌های مختلف وجود دارد. به طور قابل‌توجه، فراوانی هلیوم مشتری تقریباً 80 درصد از خورشید است، یک ویژگی ترکیبی مشترک با زحل. اتمسفر بیرونی مشتری با یک سری نوارهای عرضی مشخص می‌شود، جایی که تلاطم و طوفان در امتداد مرزهای دینامیکی خود ظاهر می‌شوند. بارزترین نمونه، لکه قرمز بزرگ است، یک منظومه طوفانی عظیم که از سال 1831 ثبت شده است. به دلیل سرعت چرخشی سریع آن، که تقریباً هر ده ساعت یک دور انجام می‌شود، مشتری شکل یک کروی مایل به خود می‌گیرد و شعاع استوایی آن تقریباً 7 درصد بیشتر از شعاع قطبی آن است. فرض بر این است که ترکیب داخلی سیاره شامل یک گوشته بیرونی از هیدروژن فلزی سیال و یک هسته داخلی کمتر تعریف شده متشکل از مواد متراکم تر است. انقباض مداوم در داخل مشتری خروجی حرارتی بیشتری نسبت به جذب سیاره از تشعشعات خورشیدی ایجاد می کند. مشتری دارای قوی ترین میدان مغناطیسی و دومین ساختار پیوسته بزرگ در منظومه شمسی است که توسط جریان های گردابی درون هسته هیدروژنی سیال و فلزی آن ایجاد می شود. برهمکنش بین باد خورشیدی و مگنتوسفر مشتری باعث می‌شود که این مگنتوسفر به‌طور قابل‌توجهی به سمت بیرون گسترش یابد و در نتیجه بر دینامیک مداری سیاره تأثیر بگذارد.

حداقل 101 قمر برای گردش به دور مشتری شناخته شده‌اند. در این میان، چهار بزرگ‌تر - آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو- در مغناطیس کره سیاره قرار دارند و با دوربین‌های دوچشمی استاندارد قابل تشخیص هستند. گانیمد که پرجرم ترین از این چهار است، از نظر اندازه از سیاره عطارد پیشی می گیرد. مشتری توسط یک سیستم ظریف از حلقه های سیاره ای احاطه شده است. این حلقه‌های Jovian عمدتاً از گرد و غبار تشکیل شده‌اند و به سه جزء اصلی تقسیم می‌شوند: یک چنبره درونی از ذرات به نام هاله، یک حلقه اصلی نسبتاً درخشان، و یک حلقه بیرونی اثیری. حلقه ها هنگامی که در نور مرئی و نزدیک به فروسرخ مشاهده می شوند، رنگ قرمزی از خود نشان می دهند. سن دقیق این سیستم حلقه ای هنوز مشخص نیست، اگرچه ممکن است به طور بالقوه به زمان شکل گیری اولیه مشتری برگردد. از سال 1973، 9 کاوشگر روباتیک مأموریت هایی را به مشتری انجام داده اند که شامل هفت پرنده و دو مدارگرد اختصاصی (با دو مورد دیگر در حال حاضر در مسیر هستند). سیاره های فراخورشیدی که ویژگی های مشابه مشتری را نشان می دهند در منظومه های ستاره ای دیگر نیز شناسایی شده اند.

نامگذاری و نماد

در هر دو تمدن یونان و روم باستان، این سیاره به نام خدای اصلی پانتئون های مربوطه آنها تعیین شده است: زئوس برای یونانیان و مشتری برای رومی ها. اتحادیه بین المللی نجوم در سال 1976 به طور رسمی نام "مشتری" را برای این سیاره تصویب کرد و متعاقباً ماهواره های تازه شناسایی شده آن را به نام همسران، چهره های مورد علاقه و فرزندان خدا نامید. نماد نجومی که مشتری را نشان می‌دهد، از یک زتا یونانی اصلاح‌شده با خط افقی، ⟨Ƶ⟩ سرچشمه می‌گیرد، که مخفف زئوس است.

در لاتین، Iovis نشان‌دهنده شکل ژنی Iupter است. این اصطلاح از نظر ریشه شناسی با زئوس مرتبط است که به معنای "پدر آسمانی" است. همتای انگلیسی، Jove، تقریباً در قرن چهاردهم به عنوان یک نام شاعرانه برای این سیاره پولی به دست آورد.

شکل صفت مشتق شده از مشتری Jovian است. برعکس، شکل صفت باستانی jovial، که توسط اخترشناسان قرون وسطی استفاده می‌شد، برای نشان دادن حالت‌های "شاد" یا "شاد" تکامل یافته است، که از نظر تاریخی به تأثیر نجومی مشتری نسبت داده می‌شد. به چندین اصطلاح مرتبط با مشتری، از جمله زنوگرافی.

سازمان و مهاجرت مداری

مشتری باستانی ترین سیاره منظومه شمسی در نظر گرفته می شود که تنها یک میلیون سال پس از تشکیل خورشید و تقریباً 50 میلیون سال قبل از زمین به وجود آمده است. مدل‌های معاصر توسعه منظومه شمسی پیشنهاد می‌کنند که مشتری در یا فراتر از خط برف، منطقه‌ای که به اندازه کافی از خورشید در حال ظهور فاصله دارد تا دماها به تراکم مواد فرار، مانند آب، به حالت جامد اجازه دهند، ادغام شد. این سیاره در ابتدا در حال توسعه یک هسته جامد، متعاقباً جو گازی خود را ایجاد کرد. در نتیجه، تشکیل آن باید قبل از اتلاف کامل سحابی خورشیدی باشد. در طول این دوره شکل گیری، جرم مشتری به تدریج منبسط شد و در نهایت به 20 برابر جرم زمین رسید و تقریباً نیمی از این جرم شامل سیلیکات ها، یخ ها و سایر اجزای عنصر سنگین بود. هنگامی که جرم اولیه مشتری از 50 زمین فراتر رفت، شکاف مشخصی در سحابی خورشیدی ایجاد کرد. متعاقباً، سیاره در حال انبساط در عرض 3 تا 4 میلیون سال به جرم نهایی خود رسید.

«فرضیه بزرگ تاک» فرض می‌کند که مشتری شکل‌گیری خود را در فاصله تقریبی 3.5 واحد نجومی (520 میلیون کیلومتر؛ 330 میلیون مایل) از خورشید آغاز کرده است. با انباشته شدن جرم سیاره نوپا، برهمکنش های گرانشی آن با دیسک گاز اطراف خورشید و رزونانس های مداری با زحل باعث مهاجرت به داخل شد. این حرکت به سمت داخل، مدار چندین ابر زمین را که نزدیکتر به خورشید قرار گرفته بودند، بی ثبات کرد و منجر به برخوردهای مخرب آنها شد. متعاقباً، نظریه‌ای وجود دارد که زحل یک مهاجرت به داخل را با سرعتی بیشتر از مشتری آغاز کرده است که به اوج گرفتن سیارات در رزونانس حرکتی 3:2 در تقریباً 1.5 واحد نجومی (220 میلیون کیلومتر؛ 140 میلیون مایل) از خورشید می‌رسد. این برهم کنش رزونانسی جهت مهاجرت آنها را معکوس کرد و آنها را از خورشید دور کرد و از درون منظومه شمسی به سمت موقعیت مداری کنونی خود راند. این رویدادها در طول 3 تا 6 میلیون سال اتفاق افتاد و مرحله مهاجرت نهایی مشتری در طول چند صد هزار سال گسترش یافت. خروج نهایی مشتری از درون منظومه شمسی، تشکیل بعدی سیارات درونی، از جمله زمین، را از باقی مانده‌ها تسهیل کرد.

با این حال، فرضیه بزرگ تکیه چندین چالش حل‌نشده را ارائه می‌کند. برای مثال، مقیاس‌های زمانی شکل‌گیری پیش‌بینی‌شده برای سیارات زمینی که از این مدل به دست می‌آیند، با ترکیبات عنصری مشاهده‌شده‌شان ناسازگار به نظر می‌رسند. علاوه بر این، اگر مشتری واقعاً از سحابی خورشیدی عبور کرده بود، احتمالاً مداری بسیار نزدیکتر به خورشید ایجاد می کرد. برعکس، برخی از مدل‌های جایگزین تکامل منظومه شمسی، شکل‌گیری مشتری را با ویژگی‌های مداری بسیار شبیه به وضعیت فعلی آن پیش‌بینی می‌کنند. چارچوب‌های نظری دیگر پیدایش مشتری را در فواصل بسیار بزرگ‌تر، احتمالاً تا 18 AU (2.7 میلیارد کیلومتر؛ 1.7 میلیارد مایل) پیشنهاد می‌کنند.

مدل نیس فرض می‌کند که تجمع اجرام کمربند اولیه کویپر در طول 600 میلیون سال اولیه تاریخ منظومه شمسی، مشتری و زحل را وادار کرد تا از مکان‌های اولیه خود به رزونانس 1:2 مهاجرت کنند. این تشدید متعاقباً زحل را به مداری بالاتر سوق داد، در نتیجه مدارهای اورانوس و نپتون را مختل کرد، کمربند کویپر را کاهش داد، و بمباران سنگین اواخر را آغاز کرد.

سناریوی پرش-مشتری پیشنهاد می‌کند که ممکن است یک مسیر مهاجرتی اضافی مشتری از طریق منظومه مهاجرتی منجر شود. پنجمین غول گازی این فرضیه فرض می‌کند که نیروی گرانشی قابل توجه مشتری، در طول جابجایی مداری خود، مسیر سایر غول‌های گازی را بی‌ثبات کرده و به طور بالقوه یک سیاره را به طور کامل از منظومه شمسی به بیرون پرتاب می‌کند. دینامیک پیچیده چنین رخدادی می‌تواند شکل‌گیری و آرایش فعلی منظومه شمسی را عمیقاً تغییر دهد، و به چهار غول گازی که در حال حاضر مشاهده شده‌اند به اوج خود می‌رسد.

تحلیل ترکیب عنصری مشتری، محققان را بر آن داشته تا شکل‌گیری اولیه آن را فراتر از نیتروژن مولکولی (N

ویژگی های فیزیکی

مشتری به عنوان یک غول گازی طبقه بندی می شود که عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. در زمین‌شناسی سیاره‌ای، این اجزاء به عنوان گازها تعیین می‌شوند، طبقه‌بندی متمایز از حالت فیزیکی ماده. مشتری به عنوان بزرگترین سیاره منظومه شمسی، قطر استوایی 142976 کیلومتری (88841 مایلی) دارد که در نتیجه حجم آن 1321 برابر بیشتر از زمین است. چگالی متوسط آن، 1.326 گرم بر سانتی متر³ اندازه گیری شده است، به طور قابل توجهی کمتر از چگالی مشاهده شده در چهار سیاره زمینی است.

ترکیب عنصری

اتمسفر مشتری تقریباً 76 درصد هیدروژن و 24 درصد هلیوم از نظر جرم دارد. از نظر حجمی، لایه های فوقانی اتمسفر تقریباً از 90 درصد هیدروژن و 10 درصد هلیوم تشکیل شده است. این نسبت هلیم کاهش یافته به جرم بیشتر اتم های هلیوم در مقایسه با مولکول های هیدروژن رایج در این منطقه جوی نسبت داده می شود. مقادیر کمی کربن عنصری، اکسیژن، گوگرد و نئون در جو وجود دارد، در کنار ترکیباتی مانند آمونیاک، بخار آب، فسفین، سولفید هیدروژن و هیدروکربن های مختلف از جمله متان، اتان و بنزن. بیرونی ترین لایه اتمسفر با حضور کریستال های آمونیاک منجمد مشخص می شود. درون سیاره چگالی بالاتری را نشان می‌دهد، با ترکیب جرمی آن تقریباً 71٪ هیدروژن، 24٪ هلیوم و 5٪ سایر عناصر تشکیل دهنده تخمین زده می‌شود.

نسبت‌های جوی هیدروژن و هلیوم تقریباً به ترکیب نظری سحابی خورشیدی اولیه نزدیک است. در اتمسفر فوقانی، نئون 20 قسمت در میلیون بر حسب جرم را تشکیل می دهد که تقریباً یک دهم فراوانی خورشیدی آن را نشان می دهد. فراوانی هلیوم مشتری تقریباً 80 درصد از خورشید است، اختلافی که به بارش این عناصر به عنوان قطرات غنی از هلیوم که در اعماق درون سیاره رخ می‌دهند نسبت داده می‌شود.

تحلیل طیف‌سنجی نشان می‌دهد که ترکیب زحل شبیه مشتری است. با این حال، سیارات غول پیکر دیگر، اورانوس و نپتون، دارای نسبت های نسبتاً کمتری از هیدروژن و هلیوم و غلظت بالاتری از رایج ترین عناصر بعدی مانند اکسیژن، کربن، نیتروژن و گوگرد هستند. این اجرام آسمانی به عنوان غول های یخی تعیین می شوند، نامگذاری از این فرضیه ناشی می شود که در طول تجمع آنها، این عناصر به عنوان یخ گنجانده شده اند. با این حال، ترکیب داخلی فعلی آنها احتمالا حاوی حداقل یخ واقعی است.

ابعاد و جرم

قطر مشتری تقریباً یازده برابر زمین است (11.208 R _{جرم بسیار زیاد آن منجر به ایجاد یک باریسنتر با خورشید در بالای سطح خورشید، به ویژه در شعاع 1.068 خورشیدی از هسته خورشید می شود. مشتری با شعاع تقریباً یک دهم خورشید (0.10275 R☉) و جرمی یک هزارم خورشید، چگالی قابل مقایسه با خورشید از خود نشان می دهد. جرم مشتری (MJ یا MJup) به عنوان یک واحد استاندارد برای تعیین کمیت جرم سایر اجرام آسمانی، به ویژه سیارات فراخورشیدی و کوتوله های قهوه ای عمل می کند. به عنوان مثال، سیاره فراخورشیدی HD 209458 b دارای جرم 0.69 MJ است، در حالی که کوتوله قهوه ای Gliese 229 b دارای جرم 60.4 MJ است. به طور مشابه، «شعاع مشتری» که به طور معمول به عنوان شعاع استوایی سیاره تعریف می‌شود، برای مشخص کردن ابعاد چنین اجرامی استفاده می‌شود.}

مشتری انرژی گرمایی بیشتری نسبت به تابش خورشیدی ساطع می‌کند، پدیده‌ای که به مکانیسم کلوین-هلمهولتز نسبت داده می‌شود که در داخل منقبض آن کار می‌کند. این روند مداوم منجر به کاهش سالانه قطر مشتری به میزان تقریباً 1 میلی متر (0.039 اینچ) می شود. در طول دوره شکل‌گیری مشتری به‌طور قابل‌توجهی داغ‌تر بود و قطری تقریباً دو برابر اندازه کنونی داشت.

مدل‌های نظری نشان می‌دهند که افزایش بیش از 40 درصدی جرم مشتری، چنان فشرده‌سازی درونی عمیقی ایجاد می‌کند که حجم آن با وجود افزایش مقدار ماده، کاهش می‌یابد. در مقابل، تغییرات جزئی در جرم آن منجر به تغییر قابل توجهی در شعاع آن نمی شود. در نتیجه مشتری دارای حداکثر قطر قابل دستیابی برای سیاره ای با ترکیب خاص و خط سیر تکاملی آن در نظر گرفته می شود. این روند کاهش حجمی بیشتر، همراه با افزایش جرم، تا شروع اشتعال قابل توجه ستاره ادامه خواهد داشت. در حالی که مشتری برای شروع همجوشی هیدروژن و تکامل به یک ستاره تقریباً به 75 برابر جرم فعلی خود نیاز دارد، قطر فعلی آن قابل توجه است، با توجه به اینکه کوچکترین کوتوله های قرمز می توانند از نظر شعاع کمی بزرگتر از زحل باشند.

چرخش سیاره ای

شیب محوری مشتری 3.13 درجه است، یک شیب نسبتاً جزئی که تغییرات فصلی آن را در مقایسه با زمین و مریخ ناچیز می‌کند.

مشتری سریعترین چرخش محوری را در بین تمام سیارات منظومه شمسی نشان می‌دهد و یک چرخش کامل را در کمتر از ده ساعت انجام می‌دهد. این چرخش سریع منجر به برآمدگی مشخص استوایی می شود که حتی با تجهیزات نجومی آماتور قابل مشاهده است. به طور خاص، شعاع استوایی آن 7٪ از شعاع قطبی آن بیشتر است. با توجه به ترکیب غیر جامد مشتری، جو بالایی آن چرخش دیفرانسیل را نشان می دهد. در نتیجه، دوره چرخش اتمسفر قطبی تقریباً پنج دقیقه طولانی‌تر از اتمسفر استوایی است.

برای نظارت دقیق بر چرخش سیاره‌ها، به‌ویژه برای نقشه‌برداری حرکات ویژگی‌های جوی، از سه سیستم مرجع مجزا استفاده می‌شود. سیستم I شامل عرض های جغرافیایی بین 7 درجه شمالی و 7 درجه جنوبی است که نشان دهنده کوتاه ترین دوره چرخشی سیاره در 9 ساعت، 50 دقیقه و 30.0 ثانیه است. برعکس، سیستم II برای عرضهای جغرافیایی واقع در شمال و جنوب این باند، با دوره زمانی 9 ساعت، 55 دقیقه و 40.6 ثانیه استفاده می شود. سیستم III که توسط ستاره شناسان رادیویی ایجاد شده است، با چرخش مگنتوسفر مشتری مرتبط است و به عنوان دوره چرخش رسمی شناخته شده سیاره عمل می کند.

ساختار داخلی

قبل از اوایل قرن بیست و یکم، جامعه علمی به طور کلی دو فرضیه اصلی در مورد شکل گیری مشتری مطرح می کرد. یک فرضیه نشان می دهد که اگر سیاره در ابتدا به صورت جسم جامد برافروخته شود، ترکیب آن شامل یک هسته متراکم، یک لایه پوشاننده از هیدروژن فلزی سیال (حاوی مقداری هلیوم) است که تقریباً تا 80 درصد شعاع سیاره امتداد دارد و یک جو بیرونی عمدتاً از هیدروژن مولکولی تشکیل شده است. برعکس، نظریه جایگزین پیشنهاد کرد که اگر مشتری مستقیماً از فروپاشی گرانشی دیسک پیش سیاره‌ای گازی تشکیل شود، به طور کامل فاقد یک هسته متمایز خواهد بود، در عوض دارای یک سیال به تدریج متراکم‌تر (عمدتاً هیدروژن مولکولی و فلزی) خواهد بود که تا مرکز آن گسترش می‌یابد. با این حال، داده‌های به‌دست‌آمده از مأموریت جونو نشان داد که مشتری دارای هسته‌ای پراکنده است که با گوشته‌اش مخلوط می‌شود، 30 تا 50 درصد شعاع سیاره را در بر می‌گیرد و از عناصر سنگین با جرم تجمعی معادل 7 تا 25 جرم زمین تشکیل شده است. این اختلاط مشاهده شده می‌تواند در طول شکل‌گیری سیاره به وجود آمده باشد، زیرا جامدات و گازها را از سحابی اطراف انباشته می‌کند. احتمال دیگر این است که ناشی از برخورد با سیاره‌ای تقریباً ده برابر جرم زمین باشد که چندین میلیون سال پس از شکل‌گیری مشتری رخ می‌دهد، که می‌توانست هسته اولیه فشرده جویان را مختل کند.

در ورای لایه هیدروژن فلزی، یک جو داخلی شفاف هیدروژن وجود دارد. در این اعماق، هم فشار و هم دما از فشار بحرانی هیدروژن مولکولی 1.3 مگاپاسکال و دمای بحرانی 33 K (-240.2 درجه سانتی گراد؛ -400.3 درجه فارنهایت) فراتر می رود. در نتیجه، در این حالت سیال فوق بحرانی، هیدروژن هیچ فاز مایع یا گاز مشخصی از خود نشان نمی دهد. گاز هیدروژن و هلیوم که از لایه ابر فرود می آید به تدریج به مایعی در لایه های عمیق تر تبدیل می شود و به طور بالقوه اقیانوس وسیعی از هیدروژن مایع و سایر سیالات فوق بحرانی را تشکیل می دهد. از دیدگاه فیزیکی، با افزایش عمق، دما و چگالی گاز به تدریج افزایش می‌یابد.

هلیوم و نئون به صورت قطرات باران‌مانند در اتمسفر پایین‌تر رسوب می‌کنند و در نتیجه غلظت این عناصر در لایه‌های فوقانی جو کاهش می‌یابد. مدل‌های نظری نشان می‌دهند که قطرات هلیوم از هیدروژن فلزی در شعاع سیاره‌ای 60000 کیلومتری (37000 مایلی)، که در 11000 کیلومتری (6800 مایلی) زیر قله‌های ابر است، جدا می‌شوند و متعاقباً در 50000 کیلومتر (31،221،000 مایل) دوباره ادغام می‌شوند. ابرها علاوه بر این، وقوع باران الماس نه تنها در مشتری، بلکه در زحل و غول‌های یخی اورانوس و نپتون نیز فرض شده است.

در داخل مشتری، دما و فشار به تدریج به سمت داخل افزایش می‌یابد، زیرا گرمای تشکیل اولیه سیاره تنها از طریق همرفت متلاشی می‌شود. در عمق جوی مربوط به تقریباً یک جو استاندارد زمین (0.10 مگاپاسکال یا 1 بار)، دما تقریباً 165 کلوین (-108 درجه سانتیگراد؛ -163 درجه فارنهایت) است. منطقه انتقالی که در آن هیدروژن فوق بحرانی به تدریج از یک سیال مولکولی به یک سیال فلزی تبدیل می شود، محدوده فشار 50-400 گیگا پاسکال، با دمای متناظر بین 5000-8400 کلوین (4730-8130 درجه سانتی گراد؛ 8540-14660 درجه فارنهایت) را در بر می گیرد. تخمین زده می شود که هسته رقیق مشتری به دمای 20000 کلوین (19700 درجه سانتی گراد؛ 35500 درجه فارنهایت) برسد و فشاری در حدود 4000 گیگا پاسکال داشته باشد.

اتمسفر

لایه های ابر

مشتری به طور مداوم توسط ابرهایی از کریستال های آمونیاک پوشانده شده است که به طور بالقوه هیدروسولفید آمونیوم را در خود جای داده است. این ابرها در داخل tropopause جوی قرار دارند و به صورت نوارهای عرضی که به عنوان مناطق گرمسیری تعیین شده اند ظاهر می شوند. این مناطق به مناطق با رنگ روشن‌تر و کمربند تیره‌تر دسته‌بندی می‌شوند. دینامیک گردش خون متضاد این الگوها باعث ایجاد طوفان و تلاطم می شود. سرعت باد 100 متر در ثانیه (360 کیلومتر در ساعت؛ 220 مایل در ساعت) اغلب در جریان های جت منطقه ای مشاهده می شود. در حالی که این مناطق سالانه تغییراتی در عرض، رنگ و شدت نشان می‌دهند، اما ثبات کافی برای تضمین نام‌گذاری علمی را حفظ کرده‌اند.

لایه ابر دارای عمق تقریبی 50 کیلومتری (31 مایل) است و حداقل دو لایه مجزا از ابرهای آمونیاکی را شامل می شود: یک لایه فوقانی، ضعیف و شفاف تر، و یک عرشه پایین تر و متراکم تر. ممکن است لایه‌ای ظریف از ابرهای آبی در زیر ابرهای آمونیاکی وجود داشته باشد که با تخلیه رعد و برق مشاهده شده در جو مشتری مشهود است. این تخلیه های الکتریکی می توانند قدری تا هزار برابر بیشتر از رعد و برق زمینی داشته باشند. فرض بر این است که ابرهای آبی، رعد و برق‌هایی مشابه پدیده‌های زمینی ایجاد می‌کنند که توسط همرفت حرارتی داخلی به حرکت در می‌آیند. ماموریت جونو وجود "رعد و برق کم عمق" را که از ابرهای آب آمونیاکی واقع در ارتفاعات جوی بالا سرچشمه می‌گیرد، کشف کرد. این تخلیه‌ها «موش‌گلوله‌ها» - توده‌های یخی از لجن‌های آب - آمونیاک - را که عمیقاً به جو فرود می‌آیند، منتقل می‌کنند. پدیده‌های رعد و برق در اتمسفر فوقانی مشتری به‌عنوان جرقه‌های گذرای نورانی که تقریباً 1.4 میلی‌ثانیه ادامه دارند، شناسایی شده‌اند. این پدیده‌ها که «الف‌ها» یا «جول» نامیده می‌شوند، رنگ‌های آبی یا صورتی را نشان می‌دهند که به هیدروژن نسبت داده می‌شود.

رنگ‌های نارنجی و قهوه‌ای مشاهده‌شده در ابرهای مشتری ناشی از صعود ترکیباتی است که در اثر قرار گرفتن در معرض تابش فرابنفش خورشیدی دچار تغییرات رنگی می‌شوند. ترکیب شیمیایی دقیق آنها نامشخص باقی می ماند، اگرچه فرض می شود که این مواد از فسفر، گوگرد یا هیدروکربن های بالقوه تشکیل شده اند. این ترکیبات رنگارنگ، که به عنوان کروموفورها شناخته می شوند، با تشکیلات ابرهای گرمتر لایه پایین تر مخلوط می شوند. مناطق با رنگ روشن رشد می‌کنند زیرا سلول‌های همرفت صعودی تبلور آمونیاک را تسهیل می‌کنند و در نتیجه کروموفورها را پنهان می‌کنند.

مشتری کمترین شیب محوری را نشان می‌دهد، در نتیجه اطمینان می‌دهد که قطب‌هایش به طور مداوم در مقایسه با سیاره‌ای سیاره‌ای تابش خورشیدی ناحیه‌ای کمتری دریافت می‌کنند. همرفت سیاره‌ای داخلی انتقال انرژی به سمت قطب را تسهیل می‌کند و در نتیجه دمای درون لایه ابر را متعادل می‌کند.

نقطه قرمز بزرگ و گرداب‌های مرتبط

یکی از مشخصه های بارز مشتری، لکه قرمز بزرگ است، یک گرداب پادسیکلونیک پایدار که تقریباً در 22 درجه جنوب خط استوا قرار دارد. رصدهای اولیه به سال 1831، با احتمال مشاهده های قبلی در سال 1665، مربوط می شود. تصاویر تلسکوپ فضایی هابل، دو "نقطه قرمز" دیگر را به هم پیوسته به لکه قرمز بزرگ نشان داده است. این طوفان از طریق تلسکوپ های زمینی با دیافراگم 12 سانتی متر یا بیشتر قابل تشخیص است. طوفان چرخشی در خلاف جهت عقربه‌های ساعت نشان می‌دهد و یک چرخه را تقریباً در شش روز کامل می‌کند. این گرداب به حداکثر ارتفاع تقریباً 8 کیلومتری (5 مایلی) بالای ابرهای مجاور می رسد. ترکیب ترکیبی لکه قرمز بزرگ و پیدایش رنگ قرمز متمایز آن نامشخص باقی می‌ماند، اگرچه واکنش آمونیاک جدا شده با استیلن به عنوان یک توضیح قابل قبول در نظر گرفته می‌شود.

لکه قرمز بزرگ از نظر اندازه از زمین فراتر رفته است. مدل سازی ریاضی پایداری طوفان و وضعیت پیش بینی شده آن را به عنوان یک مشخصه سیاره ای دائمی نشان می دهد. با این وجود، کاهش قابل توجهی در ابعاد آن از زمان شناسایی اولیه رخ داده است. مشاهدات اولیه از اواخر قرن نوزدهم، ابعاد عرضی تقریبی 41000 کیلومتری (25500 مایلی) را نشان داد. تا سال 2015، ابعاد طوفان تقریباً 16500 در 10940 کیلومتر (10250 در 6800 مایل) ثبت شد که طول آن سالانه تقریباً 930 کیلومتر (580 مایل) کاهش می یابد. در اکتبر 2021، یک ماموریت پروازی جونو عمق لکه قرمز بزرگ را تقریباً 300 تا 500 کیلومتر (190 تا 310 مایل) تشخیص داد.

جونو خوشه‌های طوفانی متعددی را در قطب‌های مشتری شناسایی کردند. خوشه شمالی شامل نه طوفان است که دارای یک گرداب مرکزی برجسته است که توسط هشت گردباد دیگر احاطه شده است. برعکس، آنالوگ جنوبی آن به طور مشابه یک گرداب مرکزی را نشان می‌دهد، با این حال توسط پنج طوفان بزرگ و یک طوفان کوچک‌تر، که در مجموع هفت تشکل گردابی را شامل می‌شود، احاطه شده است.

در سال 2000، یک پدیده جوی متمایز در نیمکره جنوبی مشتری ظاهر شد که از نظر مورفولوژی شبیه لکه قرمز بزرگ بود، البته در مقیاس کوچکتر. این سازند ناشی از ادغام سه طوفان کوچکتر، سفید و بیضی شکل است که در ابتدا بین سالهای 1939 و 1940 به یک موجودیت منفرد تبدیل شده بودند. ویژگی ادغام شده به‌عنوان بیضی BA تعیین شد. متعاقباً تشدید شد و تغییر رنگی از سفید به قرمز داشت که منجر به نام محبوب آن «نقطه قرمز کوچک» شد.

در آوریل 2017، محققان یک «نقطه سرد بزرگ» را در ترموسفر مشتری، واقع در ناحیه قطبی شمالی آن شناسایی کردند. این ناهنجاری جوی 24000 کیلومتر (15000 مایل) طول و 12000 کیلومتر (7500 مایل) عرض دارد و اختلاف دمایی 200 درجه سانتیگراد (360 درجه فارنهایت) زیر مواد ترموسفری محیط را نشان می دهد. اگرچه مورفولوژی و شدت آن در دوره های کوتاهی در نوسان است، این نقطه به طور مداوم موقعیت جوی تقریبی خود را برای بیش از 15 سال اشغال کرده است. فرض بر این است که نشان دهنده یک گرداب عظیم، مشابه با لکه قرمز بزرگ است، و یک ویژگی شبه پایدار مشابه گرداب های ترموسفری مشاهده شده در زمین را نشان می دهد. پیدایش این ویژگی به طور بالقوه به فعل و انفعالات بین ذرات باردار ناشی از Io و میدان مغناطیسی قوی مشتری نسبت داده می شود که منجر به توزیع مجدد موضعی انرژی حرارتی می شود.

مگنتوسفر

فعالیت آتشفشانی در قمر مشتری Io مقادیر قابل توجهی دی اکسید گوگرد را خارج می کند که متعاقباً یک چنبره گازی در طول مسیر مداری خود تشکیل می دهد. در درون مگنتوسفر مشتری، این گاز تحت یونیزه شدن قرار می گیرد و یون های گوگرد و اکسیژن تولید می کند. این یون‌ها، در ارتباط با یون‌های هیدروژن که از جو مشتری به دست می‌آیند، به هم می‌پیوندند و صفحه پلاسمایی را در صفحه استوایی سیاره تشکیل می‌دهند. پلاسمای درون این صفحه با مشتری هم‌زمان می‌چرخد و باعث ایجاد تغییر شکل میدان مغناطیسی دوقطبی سیاره به پیکربندی دیسک مغناطیسی می‌شود. الکترون‌های ساکن در ورق پلاسما یک امضای رادیویی متمایز تولید می‌کنند که با انفجارهای کوتاه و روی هم قرار گرفته در محدوده فرکانس 0.6 تا 30 مگاهرتز مشخص می‌شود که با استفاده از گیرنده‌های رادیویی موج کوتاه درجه مصرف‌کننده از زمین قابل تشخیص است. عبور آیو از میان این چنبره، برهمکنشی را تحریک می کند که امواج آلفون را تولید می کند و مواد یونیزه شده را به سمت مناطق قطبی مشتری می برد. در نتیجه، امواج رادیویی از طریق یک مکانیسم میزر سیکلوترون تولید می‌شوند و انرژی آنها در امتداد یک سطح مخروطی به سمت بیرون منتشر می‌شود. اگر موقعیت زمین با این مسیر انتشار مخروطی منطبق باشد، انتشارات رادیویی مشتری می تواند از کل خروجی رادیویی خورشید پیشی بگیرد.

دینامیک مداری و مشاهده

مشتری به عنوان تنها سیاره ای است که مرکز آن با خورشید فراتر از حجم فیزیکی خورشید قرار دارد، به ویژه تقریباً 7٪ از شعاع خورشیدی. میانگین فاصله مداری آن از خورشید 778 میلیون کیلومتر (5.20 AU) است که دوره مداری کامل آن 11.86 سال طول می کشد. این مدت تقریباً دو پنجم دوره مداری زحل را تشکیل می دهد و یک تشدید نزدیک به مدار بین دو سیاره ایجاد می کند. صفحه مداری مشتری نسبت به صفحه مداری زمین شیب 1.30 درجه دارد. با توجه به گریز از مرکز مداری آن 0.049، مشتری در حضیض 75 میلیون کیلومتر در مقایسه با آفلیون به خورشید نزدیک‌تر می‌شود که نشان‌دهنده یک مدار تقریباً دایره‌ای است. این گریز از مرکز نسبتا کم با مشاهدات تحقیقات سیارات فراخورشیدی در تضاد است، که اغلب سیارات با جرم مشتری را که دارای گریز از مرکز به طور قابل توجهی بالاتری هستند، شناسایی می کند. مدل‌های نظری پیشنهاد می‌کنند که این ویژگی ممکن است ناشی از حضور تنها دو سیاره غول‌پیکر در منظومه شمسی باشد، زیرا گنجاندن سه یا چند سیاره غول‌پیکر معمولاً با القای گریز از مرکز مداری بیشتر مرتبط است.

مشتری معمولاً به‌عنوان چهارمین جرم آسمانی درخشان در آسمان، پس از خورشید، ماه، و زهره قرار می‌گیرد، اگرچه مریخ می‌تواند در هنگام تقابل از درخشندگی خود فراتر رود. قدر بصری آن بر اساس موقعیت آن نسبت به زمین در نوسان است و از قله 2.94- در مخالفت تا حداقل 1.66- در طول اتصال با خورشید متغیر است. میانگین قدر ظاهری 2.20- با انحراف معیار 0.33 است. به طور مشابه، قطر زاویه ای مشتری بین 50.1 تا 30.5 ثانیه قوس متغیر است. تضادهای بهینه زمانی رخ می دهند که مشتری در حضیض مداری خود قرار دارد و فاصله آن از زمین را به حداقل می رساند. مشتری در اطراف مخالف، تقریباً 121 روز حرکت رتروگراد از خود نشان می‌دهد و قبل از اینکه مسیر پیشروی خود را از سر بگیرد، 9.9 درجه به سمت عقب حرکت می‌کند.

با توجه به اینکه مدار مشتری فراتر از زمین قرار دارد، زاویه فاز آن، همانطور که از زمین مشاهده می‌شود، به طور مداوم زیر 11.5 درجه باقی می‌ماند. در نتیجه، هنگامی که مشتری از طریق تلسکوپ های زمینی مشاهده می شود، تقریباً کاملاً روشن به نظر می رسد. مراحل هلال این سیاره به طور انحصاری در طی ماموریت های اختصاصی فضاپیمایی ثبت شد. یک تلسکوپ معمولی معمولاً چهار قمر گالیله مشتری و کمربندهای ابر برجسته در جو آن را نشان می دهد. یک ابزار بزرگتر، با دیافراگم 4 تا 6 اینچ (10 تا 15 سانتی متر)، می تواند لکه قرمز بزرگ مشتری را هنگامی که به سمت زمین است، تشخیص دهد.

حوزه گرانشی و نفوذ

حلقه های سیاره ای

مشتری دارای یک سیستم حلقه سیاره ای ظریف است که شامل سه جزء اصلی است: یک چنبره ذرات درونی به نام هاله، یک حلقه اصلی نسبتاً درخشان، و یک حلقه بیرونی اثیری. این حلقه‌ها بر خلاف حلقه‌های یخی زحل، عمدتاً از گرد و غبار تشکیل شده‌اند. فرض بر این است که حلقه اصلی از مواد پرتاب شده توسط ماهواره‌های آدراستیا و متیس سرچشمه می‌گیرد که متعاقباً توسط میدان گرانشی قوی آن به مشتری کشیده شده است. تأثیرات اضافی مواد جدیدی را به سیستم کمک می کند. به طور مشابه، اعتقاد بر این است که قمرهای Thebe و Amalthea دو عنصر متمایز از حلقه غبارآلود را ایجاد می کنند. علاوه بر این، شواهد حاکی از حلقه چهارم است که به طور بالقوه متشکل از بقایای برخوردی از آمالتیا است که در امتداد مسیر مداری آن قمر توزیع شده است.

قمر

مشتری در حال حاضر دارای 101 ماهواره طبیعی شناسایی شده است که پیش بینی می شود با رصدهای تلسکوپی در حال انجام این تعداد افزایش یابد. از این تعداد، تنها 16 قطر بیش از 10 کیلومتر است. چهار قمر بزرگ که مجموعاً به عنوان قمرهای گالیله شناخته می‌شوند - گانیمد، کالیستو، آیو و اروپا (به ترتیب نزولی فهرست شده‌اند) - در یک شب صاف از زمین با دوربین دوچشمی قابل تشخیص هستند.

قمرهای گالیله

قمرهای کشف شده توسط گالیله - آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو - از اساسی ترین قمرهای منظومه شمسی هستند. مدارهای آیو، اروپا و گانیمد پیکربندی معروف به رزونانس لاپلاس را نشان می‌دهند، که در آن آیو به ازای هر دو گردش اروپا و یک دور توسط گانیمد، چهار چرخش به دور مشتری را تکمیل می‌کند. این تشدید برهمکنش‌های گرانشی را بین سه قمر بزرگ القا می‌کند و مدار آن‌ها را به مسیرهای بیضوی تغییر شکل می‌دهد، زیرا هر قمر یک اغتشاش گرانشی اضافی را از همسایگان خود در همان نقطه اتصال مداری تجربه می‌کند. برعکس، نیروی جزر و مدی مشتری این مدارها را به شکل دایره ای در می آورد. گرانش مشتری با نزدیک شدن به سیاره آنها را دراز می کند و به آنها اجازه می دهد تا با عقب نشینی به شکل های کروی تر برگردند. اصطکاک ایجاد شده توسط این خمش جزر و مدی باعث تولید گرمای داخلی در قمر می شود. این پدیده به طور قابل توجهی در فعالیت آتشفشانی آیو، که تحت شدیدترین نیروهای جزر و مدی قرار دارد، و به میزان کمتری در سطح زمین شناسی جوان اروپا مشاهده می شود، که نشان دهنده ظاهر شدن مجدد اخیر قمر خارجی است.

طبقه بندی

از لحاظ تاریخی، قمرهای مشتری بر اساس ویژگی های مداری مشترک به چهار گروه چهارتایی طبقه بندی می شدند. با این حال، این طرح طبقه بندی به دلیل کشف قمرهای خارجی کوچکتر متعدد از سال 1999 پیچیده تر شده است. ماهواره های مشتری اکنون به چندین گروه مجزا تقسیم می شوند، اگرچه دو قمر شناخته شده، Themisto و Valetudo، در حال حاضر به هیچ گروه خاصی اختصاص داده نشده اند.

هشت قمر منتظم درونی که با مدارهای تقریباً دایره‌ای نزدیک به صفحه استوایی مشتری مشخص می‌شوند، فرض بر این است که با این سیاره تشکیل شده‌اند. برعکس، اعتقاد بر این است که قمرهای نامنظم باقیمانده سیارک‌ها یا تکه‌هایی از آن‌ها هستند. همچنین فرض می‌شود که قمرهای نامنظم در گروه‌های خاص ممکن است منشأ مشترکی داشته باشند، که به طور بالقوه ناشی از تکه تکه شدن یک ماه بزرگتر یا یک جرم آسمانی قبلاً گرفته شده است.

تعامل با منظومه شمسی

به‌عنوان پرجرم‌ترین سیاره در منظومه شمسی، تأثیر گرانشی قابل توجه مشتری به شکل قابل توجهی به پیکربندی کلی آن کمک کرده است. به غیر از عطارد، صفحات مداری سایر سیارات در منظومه با صفحه مداری مشتری بیشتر از صفحه استوایی خورشید همسو هستند. مشتری در درجه اول مسئول شکاف های کرکوود مشاهده شده در کمربند سیارکی است و همچنین فرض بر این است که در رویداد بمباران سنگین اواخر در تاریخ اولیه منظومه شمسی داخلی نقش داشته است.

فراتر از منظومه اقماری خود، میدان گرانشی مشتری بر نقاط متعددی در سیارات سیارات یا سیارات سیاراتی که سیارات Lagrangian در آن قرار دارند، کنترل می کند. مدار خورشیدی این اجرام آسمانی به‌عنوان سیارک‌های تروا نام‌گذاری شده‌اند و به اردوگاه‌های «یونانی» و «تروا» دسته‌بندی می‌شوند، نامی که به شعر حماسی ایلیاد احترام می‌گذارد. کشف اولیه، 588 آشیل، توسط ماکس ولف در سال 1906 انجام شد و متعاقباً، بیش از دو هزار سیارک از این دست شناسایی شدند که 624 هکتور بزرگترین آنها شناخته شده است.

خانواده دنباله‌دارهای مشتری با یک محور نیمه بزرگ کوچکتر از محور مشتری، که اکثریت آن‌ها را تشکیل می‌دهد، مشخص می‌شود. اعتقاد بر این است که این دنباله دارها از کمربند کویپر، واقع در خارج از مدار نپتون سرچشمه می گیرند. از طریق برخوردهای گرانشی نزدیک با مشتری، مدارهای آنها در دوره های کوتاه تری دچار اختلال می شود که متعاقباً به دلیل برهم کنش های گرانشی پایدار با خورشید و مشتری، چرخشی می شود.

تأثیرات

مشتری به دلیل چاه گرانشی عمیق و نزدیکی آن به درون منظومه شمسی، اغلب به عنوان "جاروبرقی" منظومه شمسی شناخته می شود. در نتیجه، مشتری نسبت به هر سیاره دیگری در منظومه شمسی، فرکانس بیشتری از برخوردها، به ویژه از دنباله دارها را تجربه می کند. به عنوان مثال، برخورد سیارک ها و دنباله دارها را حدود 200 برابر بیشتر از زمین تحمل می کند. از نظر تاریخی، دانشمندان فرض کردند که مشتری یک سپر جزئی به درون منظومه شمسی در برابر بمباران دنباله دار ارائه می دهد. با این وجود، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای انجام‌شده در سال 2008 نشان می‌دهد که مشتری کاهش خالصی در تعداد دنباله‌دارهایی که از درون منظومه شمسی عبور می‌کنند، انجام نمی‌دهد، زیرا تأثیر گرانشی آن مدارهای آن‌ها را به سمت داخل با فرکانس قابل مقایسه با برافزایش یا پرتاب این اجرام مختل می‌کند. این موضوع همچنان محل بحث در جامعه علمی است، به طوری که برخی از محققان پیشنهاد می کنند مشتری دنباله دارها را از کمربند کویپر به سمت زمین جذب می کند، در حالی که برخی دیگر معتقدند که از زمین در برابر اجرام منشاء از ابر اورت محافظت می کند.

در جولای 1994، دنباله دار شومیکر-لوی 9 با مشتری برخورد کرد. این برخوردها به دقت توسط رصدخانه های جهانی از جمله تلسکوپ فضایی هابل و فضاپیمای گالیله مشاهده شد. این رویداد پوشش رسانه‌ای گسترده‌ای داشت.

تحلیل‌های سوابق و تصاویر نجومی تاریخی، هشت مورد از مشاهدات تاثیر بالقوه را بین سال‌های 1664 و 1839 شناسایی کرده‌اند. با این حال، یک بررسی در سال 1997 به این نتیجه رسید که این مشاهدات دارای حداقل یا هیچ احتمالی برای نمایش رویدادهای تاثیر واقعی هستند. تحقیقات بعدی توسط همان گروه تحقیقاتی نشان داد که یک ویژگی سطح تاریکی که توسط ستاره شناس جووانی کاسینی در سال 1690 ثبت شده است، ممکن است یک زخم ضربه باشد.

تاریخچه مشاهده و اکتشاف

تحقیق قبل از تلسکوپی

شواهد مشاهدات مشتری به اخترشناسان بابلی در طول قرن های 7 تا 8 قبل از میلاد برمی گردد. ستاره شناسان چینی باستان از مشتری به عنوان "ستاره سوئی" (Suìxīng" Suìxīng" یاد می کردند. lang="zh">歲星) و چرخه دوازده شاخه زمینی خود را بر اساس دوره تقریبی مداری سیاره به دور خورشید فرموله کردند. زبان چینی به استفاده از نام خود (歲؛ ساده شده به عنوان 岁) برای نشان دادن سن ادامه می دهد. در قرن چهارم قبل از میلاد، این مشاهدات نجومی به زودیاک چینی تبدیل شدند، که در آن هر سال به یک ستاره تای سوئی و یک خدای حاکم بر منطقه آسمانی روبروی موقعیت شبانه مشتری مرتبط بود. این باورهای سنتی در برخی از آداب مذهبی تائوئیستی و عامیانه و همچنین در دوازده حیوان زودیاک شرق آسیا وجود دارد. مورخ چینی شی ززونگ ادعا کرده است که گان دی، ستاره شناس باستانی چینی، یک ستاره کوچک را "در اتحاد" با مشتری ثبت کرده است که به طور بالقوه نشان دهنده مشاهده غیرمسلح یکی از قمرهای مشتری است. اگر اثبات شود، این مشاهدات تقریباً دو هزار سال قبل از کشف گالیله خواهد بود.

مقاله ای در سال 2016 نشان می دهد که بابلی ها قبل از 50 سال قبل از میلاد از قانون ذوزنقه ای برای ادغام سرعت مشتری در امتداد دایره البروج استفاده می کردند. متعاقباً، در اثر قرن دوم خود Almagest، اخترشناس هلنیستی کلودیوس بطلمیوس، یک مدل سیاره‌ای زمین‌مرکزی، بر اساس دفرنت‌ها و اپی‌چرخه‌ها، ساخت تا حرکت مشاهده‌شده مشتری نسبت به زمین را توضیح دهد، و دوره مداری آن را .8،3213 یا 4.8 روز محاسبه کرد.

تحقیق تلسکوپی زمینی

در سال 1610، گالیله گالیله، چندمتخصص ایتالیایی، اکتشاف تلسکوپی پیشگامی از چهار قمر بزرگ مشتری را انجام داد که متعاقباً قمرهای گالیله نامیده شدند. این رویداد به طور گسترده به عنوان اولین رصد تلسکوپی اجرام آسمانی در حال گردش به دور سیاره ای غیر از زمین در نظر گرفته می شود. شایان ذکر است، سیمون ماریوس به طور مستقل قمرهایی را که فقط یک روز پس از گالیله به دور مشتری می چرخند شناسایی کرد، اگرچه یافته های او تا سال 1614 به طور رسمی منتشر نشد. در نهایت، نامگذاری ماریوس برای این ماهواره های اصلی - آیو، اروپا، گانیمد، و کالیستو - در سراسر جهان پذیرفته شد. این کشف شواهد تجربی قابل توجهی را ارائه کرد که از مدل حرکت سیاره‌ای نیکلاس کوپرنیک حمایت می‌کرد، موضعی که حمایت آوازی گالیله از آن منجر به محاکمه و محکومیت او توسط تفتیش عقاید شد.

در طول پاییز 1639، یک اپتیکیست ناپلیانه2 در حالی که یک اپتیکیست ناپلی فرانسیسکو خود را آزمایش می‌کرد. ساخت، نوارهای جوی متمایز سیاره را مشاهده و شناسایی کرد.

در طول دهه 1660، جووانی کاسینی از تلسکوپ جدیدی برای شناسایی نقاط درون جو مشتری، تعیین شکل کروی مایل سیاره و تقریبی دوره چرخشی آن استفاده کرد. در سال 1692، کاسینی بیشتر تشخیص داد که جو مشتری دارای چرخش دیفرانسیل است.

نقطه قرمز بزرگ ممکن است در ابتدا توسط رابرت هوک در سال 1664 و توسط کاسینی در سال 1665 مشاهده شده باشد، اگرچه این مشاهدات اولیه همچنان موضوع بحث است. اولین نقاشی مستند که جزئیات لکه قرمز بزرگ را نشان می دهد توسط داروساز هاینریش شواب در سال 1831 ایجاد شد. گزارش های تاریخی نشان می دهد که طبق گزارشات، لکه قرمز به طور متناوب بین سال های 1665 و 1708 قابل مشاهده نبوده است، قبل از اینکه در سال 1878 به طور قابل توجهی برجسته شود. قرن بیستم.

جیوانی بورلی و کاسینی با دقت جداولی را گردآوری کردند که حرکت قمرهای مشتری را مستند می‌کرد و امکان پیش‌بینی دقیق گذر و غیبت آنها را نسبت به سیاره فراهم می‌کرد. در دهه 1670، کاسینی به تاخیر ثابت تقریباً 17 دقیقه ای در این رویدادهای پیش بینی شده اشاره کرد، زمانی که مشتری در سمت مخالف خورشید از زمین قرار گرفت. اوله رومر متعاقباً از این اختلاف زمانی استنباط کرد که نور دارای سرعت محدودی است - نتیجه‌ای که کاسینی قبلاً آن را رد کرده بود - و این مشاهدات در ارائه اولین تخمین کمی از سرعت نور بسیار مؤثر بود.

در سال 1892، E. E. Barnard پنجمین ماهواره Lie96 را با استفاده از ماهواره Jovian re (310-mm-inch) کشف کرد. رصدخانه در کالیفرنیا این قمر متعاقباً آمالتیا نامگذاری شد. این قمر سیاره ای نهایی است که مستقیماً توسط یک ناظر بصری از طریق تلسکوپ شناسایی می شود. قبل از پرواز در سال 1979 کاوشگر ویجر 1، هشت ماهواره دیگر کشف شد.

در سال 1932، روپرت وایلد با موفقیت نوارهای جذب مربوط به آمونیاک و متان را در داده های طیفی مشتری شناسایی کرد. متعاقباً، در سال 1938، سه تشکل پادسیکلونی پایدار، که به آنها "بیضی سفید" گفته می شود، مشاهده شد. این ویژگی‌ها برای چندین دهه به‌عنوان موجودات جوی متمایز باقی ماندند، به یکدیگر نزدیک شدند اما هرگز با هم ترکیب نشدند. در نهایت، دو عدد از این بیضی ها در سال 1998 با هم ادغام شدند و سپس سومین بیضی در سال 2000 جذب شد و منجر به تشکیل Oval BA شد.

تحقیقات رادیوتلسکوپی

در سال 1955، برنارد برک و کنت فرانکلین کشف کردند که مشتری انفجارهای مجزای امواج رادیویی را با فرکانس 22.2 مگاهرتز ساطع می کند. تناوب این انفجارها با چرخش سیاره ارتباط دارد و آنها را قادر می سازد تا اندازه گیری دقیق تری از سرعت چرخش مشتری بدست آورند. انفجارهای رادیویی Jovian متعاقباً به دو نوع متمایز طبقه‌بندی شدند: انفجارهای طولانی (L-bursts) که می‌توانند برای چند ثانیه ادامه داشته باشند و انفجارهای کوتاه (S-bursts) با مدت زمان معمولاً کمتر از یک صدم ثانیه.

محققان سه دسته‌ی متمایز

• انفجارهای رادیویی دسمتریک، که با طول موج‌هایی که ده‌ها متر را در بر می‌گیرند مشخص می‌شوند، تنوعی را نشان می‌دهند که با چرخش مشتری مرتبط است و توسط برهمکنش بین Io و میدان مغناطیسی مشتری مدوله می‌شود.
• گسیل رادیویی دسمتری، دارای طول موج‌های قابل اندازه‌گیری در سانتی‌متر، در ابتدا توسط فرانک دریک و هین هواتوم در سال 1959 شناسایی شد. این سیگنال از یک کمربند حلقوی شکل که استوای مشتری را احاطه کرده است، نشات می‌گیرد، جایی که تابش سیکلوترون توسط الکترون‌های شتاب‌گرفته در میدان مغناطیسی تولید می‌شود.
• اتمسفر مشتری به دلیل گرمای داخلی اش تابش گرمایی تولید می کند.

کاوش

فضاپیماهای خودکار از سال 1973 در حال کاوش مشتری بوده اند و با پرواز نزدیک کاوشگر Pioneer 10 که بینش های اولیه را در مورد ویژگی ها و پدیده های سیاره ارائه می کند، آغاز شده است. مأموریت‌های فضایی که مشتری را هدف قرار می‌دهند، نیازمند صرف انرژی قابل توجهی هستند که با تغییر سرعت خالص فضاپیما یا دلتا-v تعیین می‌شود. به عنوان مثال، دستیابی به مدار انتقال هومن از مدار پایین زمین به مشتری به دلتای 6.3 کیلومتر بر ثانیه نیاز دارد، مقداری که با 9.7 کیلومتر بر ثانیه مورد نیاز برای رسیدن به مدار پایین زمین قابل مقایسه است. با این حال، کمک‌های گرانشی حاصل از پروازهای سیاره‌ای می‌تواند به میزان قابل توجهی نیاز انرژی برای رسیدن به مشتری را کاهش دهد.

ماموریت های Flyby

از سال 1973، فضاپیماهای متعددی مانورهای پرواز سیاره ای را اجرا کردند و آنها را در نزدیکی رصدی مشتری قرار دادند. ماموریت های پایونیر اولین تصاویر نزدیک از جو مشتری و چندین ماهواره آن را ارائه کردند. این ماموریت ها میدان های تشعشعی شدید غیرمنتظره ای را در نزدیکی سیاره نشان دادند. با این حال، هر دو فضاپیما با موفقیت در این محیط چالش برانگیز عمل کردند. مسیر این کاوشگرها متعاقباً برای افزایش دقت تخمین جرم برای سیستم Jovian مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، رویدادهای اختفای رادیویی مربوط به این سیاره، اندازه گیری های بهبود یافته قطر مشتری و مسطح شدن قطبی آن را تسهیل کرد.

شش سال پس از آن، مأموریت های وویجر به طور قابل توجهی درک قمرهای گالیله را بهبود بخشید و منجر به کشف سیستم حلقه مشتری شد. این ماموریت ها همچنین ماهیت ضد چرخه ای لکه قرمز بزرگ را تایید کرد. تجزیه و تحلیل مقایسه ای تصاویر نشان داد که رنگ نقطه از زمان ماموریت پایونیر تغییر کرده است و از رنگ نارنجی به رنگ قهوه ای تیره تبدیل شده است. علاوه بر این، چنبره ای از اتم های یونیزه شده در امتداد مسیر مداری آیو شناسایی شد که منشأ آن به آتشفشان های فعال در سطح ماه نسبت داده شد. در طول گذر فضاپیما از پشت سیاره، رعد و برق در جو کنار شب مشاهده شد.

ماموریت بعدی برای مواجهه با مشتری، کاوشگر خورشیدی اولیس بود. در فوریه 1992، مانور پروازی را برای رسیدن به مدار قطبی به دور خورشید انجام داد. در طول این گذر، فضاپیما با وجود نداشتن قابلیت عکاسی برای خود سیاره، مغناطیس کره مشتری را بررسی کرد. این کاوشگر شش سال پس از آن، پرواز دیگری را با مشتری انجام داد، البته در فاصله قابل توجهی بیشتر.

در سال 2000، کاوشگر کاسینی در مسیر مشتری به سمت زحل پرواز کرد و تصاویری با وضوح بالاتر به دست آورد.

Jupiter aNewly> از Horizon انجام شد. 2007، با استفاده از کمک گرانشی برای مسیر خود به سمت پلوتون. دوربین‌های کاوشگر میزان انتشار پلاسما از آتشفشان‌های آیو را اندازه‌گیری کردند و تحقیقات دقیقی را روی هر چهار قمر گالیله انجام دادند.

گالیله ماموریت

ماموریت گالیله اولین فضاپیمایی بود که در 7 دسامبر 1995 وارد مدار مشتری شد. این ماموریت بیش از هفت سال در مدار خود باقی ماند و پروازهای متعددی از تمام قمرهای گالیله و آمالتیا انجام داد. این فضاپیما همچنین رویداد برخورد دنباله‌دار شومیکر-لوی 9 با مشتری را در سال 1994 مشاهده کرد. با این حال، برخی از اهداف مأموریت به دلیل نقص در آنتن پربرد گالیله

یک کاوشگر جوی تیتانیومی 340 کیلوگرمی در ژوئیه 1995 از فضاپیما مستقر شد و متعاقباً در 7 دسامبر وارد جو مشتری شد. این کاوشگر از طریق چتر نجات از 150 کیلومتر (93 مایل) جو با سرعت تقریباً 2570 مایل در ساعت قبل از 5، 1، 2.570 مایل در ساعت داده شد. تخریب خود مدارگرد گالیله زمانی که در 21 سپتامبر 2003 عمداً به داخل سیاره هدایت شد، با پایانی مشابه، هرچند سریع‌تر مواجه شد. ناسا تخریب فضاپیما را ترتیب داد تا از هرگونه برخورد احتمالی و آلودگی متعاقب آن با قمر اروپا جلوگیری کند. نشان داد که هیدروژن تا 90 درصد از ترکیب جوی مشتری را تشکیل می دهد. دمای ثبت شده از 300 درجه سانتیگراد (572 درجه فارنهایت) فراتر رفت و سرعت باد قبل از تبخیر شدن کاوشگرها از 644 کیلومتر در ساعت (>400 مایل در ساعت) فراتر رفت.

Juno ماموریت

ماموریت جونو ناسا با هدف انجام مطالعات دقیق سیاره از مدار قطبی، عملیات خود را در مشتری در 4 ژوئیه 2016 آغاز کرد. این فضاپیما در ابتدا قرار بود سی و هفت مدار را در مدت بیست ماه اجرا کند. این فضاپیما در طول ماموریت خود در معرض تابش شدید از مغناطیس کره مشتری قرار می گیرد که به طور بالقوه منجر به اختلال در عملکرد ابزار می شود. در 27 آگوست 2016، فضاپیما پرواز افتتاحیه خود را در کنار مشتری تکمیل کرد و اولین تصاویر از قطب شمال مشتری را مخابره کرد.

Juno دوازده مدار را قبل از پایان برنامه ماموریت بودجه اولیه خود در ژوئیه 2018 انجام داد. متعاقباً عملیات NA 201، در ژوئن 2018 تمدید شد. 2021. تمدیدهای بیشتر در ژانویه 2021 اتفاق افتاد، زمانی که مأموریت تمدید شد تا سپتامبر 2025، شامل چهار پرش ماه: یکی از گانیمد، یکی از اروپا، و دو مورد از آیو. پس از پایان ماموریت، جونو برنامه ریزی شده است تا مداری کنترل شده را اجرا کند، که منجر به متلاشی شدن آن در جو مشتری می شود و در نتیجه خطر برخورد و آلودگی احتمالی ماهواره های طبیعی مشتری را کاهش می دهد.

ماموریت های خاتمه یافته و ابتکارات آینده

علاقه علمی قابل توجهی در مأموریت‌های اختصاص داده شده به مطالعه قمرهای یخی بزرگ‌تر مشتری، که فرض بر این است که اقیانوس‌های مایع زیرسطحی را در خود جای دهند، وجود دارد. محدودیت‌های مالی مانع از پیشرفت شد، و منجر به لغو JIMO (مدارگرد قمرهای یخی مشتری) ناسا در سال 2005 شد. متعاقبا، یک مأموریت مشترک ناسا/ESA به نام EJSM/Laplace با نام EJSM/Laplace پیشنهاد شد. شامل مدارگرد مشتری اروپا به رهبری ناسا و مدارگرد مشتری گانیمد به رهبری ESA می شد. با این وجود، ESA به طور رسمی در آوریل 2011 شراکت را خاتمه داد و این تصمیم را به چالش های بودجه ناسا و پیامدهای آن برای برنامه ماموریت نسبت داد. در نتیجه، ESA تصمیم گرفت تا با یک مأموریت منحصرا اروپایی برای رقابت در انتخاب برنامه L1 Cosmic Vision خود ادامه دهد. این طرح‌های استراتژیک به‌عنوان کاوشگر ماه یخی مشتری (JUICE) آژانس فضایی اروپا، که در ۱۴ آوریل ۲۰۲۳ پرتاب شد، پس از ماموریت Europa Clipper ناسا، که در ۱۴ اکتبر ۲۰۲۴ پرتاب شد، انجام شد.

ماموریت‌های پیشنهادی اضافی توسط سازمان ملی چین شامل مأموریت‌های فضایی دیگر می‌شود. ماموریت Tianwen-4، که قصد دارد مدارگردی را در حدود سال 2035 در سامانه جووین مستقر کند، که احتمالاً شامل کالیستو نیز می شود. علاوه بر این، CNSA Interstellar Express و کاوشگر بین ستاره ای ناسا برای به کارگیری اهرم های گرانشی خود به سمت مشتری طراحی شده اند. مرزهای بیرونی هلیوسفر.

اهمیت فرهنگی

سیاره مشتری از دوران باستان شناخته شده است. در آسمان شبانه با چشم غیرمسلح قابل تشخیص است و همچنین ممکن است در ساعات روشنایی روز که خورشید نزدیک به افق است مشاهده شود. برای بابلی ها، مشتری نماد مردوک، خدای برجسته پانتئون آنها در دوران حمورابی بود. آنها از دوره مداری تقریبی 12 ساله آن در امتداد دایره البروج برای ترسیم صورت های فلکی زودیاک خود استفاده کردند.

در اساطیر یونانی، این سیاره به عنوان زئوس (Ζεύς) شناخته می شود، که به طور متناوب با نام دیاس (Δίας) شناخته می شود، یک نامگذاری که در یونانی معاصر برای سیاره وجود دارد. یونانیان باستان به این سیاره به عنوان Phaethon (Φαέθων) اشاره می‌کردند، اصطلاحی که به معنی "ستاره درخشان" یا "ستاره فروزان" است. اسطوره‌های یونانی مربوط به زئوس مربوط به دوران هومری، شباهت‌های قابل‌توجهی با خدایان خاص خاور نزدیک، مانند ال و بعل سامی، انلیل سومری و مردوک خدای بابلی نشان می‌دهند. این ارتباط سیاره‌ای با خدای یونانی زئوس از تأثیرات خاور نزدیک سرچشمه گرفت و در قرن چهارم پیش از میلاد به طور محکمی تثبیت شد، همانطور که در Epinomis افلاطون و نوشته‌های معاصران او مشهود است.

مشتری، خدای رومی، به عنوان همتای زئوس یونانی عمل می کند و جایگاه خدای اصلی را در اساطیر رومی دارد. در ابتدا، رومیان مشتری را به عنوان "ستاره مشتری" (Iuppiter Stella) انتخاب کردند، زیرا آن را برای خدایی که به نام او نامگذاری شده مقدس می دانستند. ریشه شناسی این نام به ترکیب آوازی پروتو-هندواروپایی *Dyēu-pəter (با شکل اسمی *Dyēus-pətēr) برمی گردد که به "پدر آسمان-خدا" یا "پدر روز-خدا" ترجمه می شود. مشتری به عنوان خدای برتر پانتئون روم، بر رعد و برق، رعد و برق و طوفان ها نظارت می کرد و همچنین به عنوان خدای نور و آسمان مورد احترام بود.

در طالع بینی ودایی، اخترشناسان هندو برای ادای احترام به بریهاسپاتی، پیشوای الهی خدایان، سیاره را به عنوان "گورو" که به معنای "معلم" است، تعیین کردند. اساطیر ترکی آسیای مرکزی به مشتری به عنوان Erendiz یا Erentüz اشاره می کند، نامگذاری برگرفته از eren (که معنای آن نامشخص می ماند) و yultuz به معنی "ستاره". اخترشناسان ترک دوره مداری مشتری را 11 سال و 300 روز محاسبه کردند که ارتباطی بین برخی پدیده های اجتماعی و طبیعی و حرکات آسمانی ارنتوز مطرح کردند. فرهنگ‌های چینی، ژاپنی، کره‌ای و ویتنامی، با تکیه بر سیستم پنج عنصر چینی، به طور جمعی آن را به عنوان "ستاره چوب" معرفی کردند (به چینی: 木星؛ پینیین: mùxīng). متعاقباً، در چین، نام "ستاره سال" (به چینی: 歲星؛ پینیین: suìxīng) را به خود اختصاص داد، نامی که از رصدهای سالانه اخترشناسان چینی ناشی می شود. علاوه بر این، برخی از متون باستانی چینی نشان می‌دهد که سال‌ها اساساً مطابق با علائم زودیاک یوویان نام‌گذاری شده‌اند.

یادداشت‌ها

یادداشت ها

مراجع

Bagenal، Fran; داولینگ، تیموتی ای. مک کینون، ویلیام بی (2006). مشتری: سیاره، ماهواره ها و مگنتوسفر. انتشارات دانشگاه کمبریج ISBN 978-0-52-103545-3، قابل دسترسی از طریق Google Books.

• Bagenal، Fran; داولینگ، تیموتی ای. مک کینون، ویلیام بی (2006). مشتری: سیاره، ماهواره ها و مگنتوسفر. انتشارات دانشگاه کمبریج ISBN 978-0-52-103545-3 – از طریق Google Books.Lohninger, Hans; et al. (2 نوامبر 2005). "مشتری، همانطور که توسط وویجر 1 دیده شد." سفر به فضا. موسسه مجازی علوم کاربردی.
  • بررسی اجمالی مشتری توسط اداره ماموریت علمی ناسا
  • شبیه سازی 62 قمر مشتری از وب سایت شبیه ساز جاذبه تونی دان.
  • شبیه سازی گرانش سه بعدی تعاملی سیستم جوین.
  • "مشتری" - در زمان ما، رادیو بی بی سی 4
  • انیمیشن در یوتیوب از پرواز فضاپیمای جونو از گانیمد و مشتری توسط ناسا.