Giove, il quinto pianeta dal Sole, detiene la particolarità di essere il corpo celeste più grande all'interno del Sistema Solare. Classificato come un gigante gassoso, la sua massa è circa 2,5 volte maggiore della massa combinata di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare, eppure costituisce poco meno di un millesimo della massa del Sole. Il diametro di Giove misura 11 volte quello della Terra e un decimo di quello del Sole. Il pianeta mantiene un'orbita attorno al Sole ad una distanza media di 5,20 unità astronomiche (778,5 gigametri), completando un periodo orbitale in 11,86 anni. Essendo il terzo oggetto naturale più luminoso visibile nel cielo notturno della Terra, superato solo dalla Luna e da Venere, Giove è stato oggetto di osservazione fin dalla preistoria. La sua nomenclatura deriva da Giove, la divinità principale dell'antica religione romana.
Giove è il quinto pianeta a partire dal Sole e il più grande del Sistema Solare. È un gigante gassoso con una massa quasi 2,5 volte quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare messi insieme e poco meno di un millesimo della massa del Sole. Il suo diametro è 11 volte quello della Terra e un decimo di quello del Sole. Giove orbita attorno al Sole a una distanza di 5,20 UA (778,5 Gm), con un periodo orbitale di 11,86 anni. È il terzo oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno della Terra, dopo la Luna e Venere, ed è stato osservato fin dalla preistoria. Il suo nome deriva da quello di Giove, la divinità principale dell'antica religione romana.
La formazione di Giove precede quella di altri pianeti del Sistema Solare e la sua successiva migrazione verso l'interno durante l'epoca primordiale influenzò in modo significativo la traiettoria di sviluppo degli altri corpi planetari. L'atmosfera gioviana è composta per il 76% di idrogeno e per il 24% di elio in massa, sovrastante un interno più denso. All’interno di questa atmosfera sono presenti tracce di elementi come carbonio, ossigeno, zolfo e neon, insieme a composti tra cui ammoniaca, vapore acqueo, fosfina, idrogeno solforato e vari idrocarburi. In particolare, l'abbondanza di elio di Giove è circa l'80% di quella del Sole, una caratteristica compositiva condivisa con Saturno.
L'atmosfera esterna di Giove è caratterizzata da una serie di bande latitudinali, dove turbolenze e tempeste si manifestano lungo i loro confini dinamici; l'esempio più importante è la Grande Macchia Rossa, un immenso sistema tempestoso documentato dal 1831. A causa della sua rapida velocità di rotazione, completando un giro ogni dieci ore circa, Giove assume la forma di uno sferoide oblato, con il suo raggio equatoriale maggiore di circa il 7% rispetto al suo raggio polare. Si ipotizza che la composizione interna del pianeta comprenda un mantello esterno di idrogeno metallico fluido e un nucleo interno meno definito composto da sostanze più dense. La continua contrazione all'interno di Giove produce una resa termica maggiore di quella che il pianeta assorbe dalla radiazione solare. Giove possiede il campo magnetico più potente e la seconda struttura contigua più grande del Sistema Solare, generata da correnti parassite all'interno del suo nucleo fluido e metallico di idrogeno. L'interazione tra il vento solare e la magnetosfera di Giove fa sì che quest'ultima si estenda in modo significativo verso l'esterno, influenzando così la dinamica orbitale del pianeta.
È noto che un minimo di 101 lune orbitano attorno a Giove; tra questi, i quattro più grandi - Io, Europa, Ganimede e Callisto - risiedono nella magnetosfera del pianeta e sono distinguibili con un binocolo standard. Ganimede, essendo il più massiccio di questi quattro, supera in dimensioni il pianeta Mercurio. Giove è circondato da un sottile sistema di anelli planetari. Questi anelli gioviani sono composti principalmente da polvere e sono delineati in tre componenti principali: un toro interno di particelle chiamato alone, un anello principale relativamente luminoso e un anello esterno etereo e sottile. Gli anelli mostrano una tonalità rossastra se osservati nella luce visibile e nel vicino infrarosso. L'età precisa di questo sistema di anelli rimane indeterminata, anche se potrebbe potenzialmente risalire alla formazione iniziale di Giove. Dal 1973, nove sonde robotiche hanno condotto missioni su Giove, comprendendo sette passaggi ravvicinati e due orbiter dedicati (con altri due attualmente in rotta). Esopianeti che mostrano caratteristiche simili a Giove sono stati identificati anche in altri sistemi stellari.
Nomenclatura e simbolismo
Nelle antiche civiltà greca e romana, il pianeta veniva designato con il nome della divinità principale dei rispettivi pantheon: Zeus per i greci e Giove per i romani. L'Unione Astronomica Internazionale ha formalmente ratificato il nome "Giove" per il pianeta nel 1976, nominando successivamente i suoi satelliti appena identificati con i nomi delle consorti, delle figure favorite e della progenie della divinità. Il simbolo astronomico che rappresenta Giove, , ha origine da una zeta greca modificata con un tratto orizzontale, ⟨Ƶ⟩, che funge da abbreviazione di Zeus.
In latino, Iovis rappresenta la forma genitiva di Iuppiter, che è Giove. Questo termine è etimologicamente legato a Zeus, che significa 'padre del cielo'. La controparte inglese, Giove, divenne valuta come appellativo poetico per il pianeta intorno al XIV secolo.
La forma aggettivale derivata da Giove è Gioviano. Al contrario, la forma aggettivale arcaica gioviale, utilizzata dagli astrologi medievali, si è evoluta per denotare disposizioni "felici" o "allegre", storicamente attribuite all'influenza astrologica di Giove.
La divinità greca Zeus fornisce la radice etimologica zeno-, che è incorporata in diversi termini correlati a Giove, tra cui zenografia.
Formazione e migrazione orbitale
Giove è considerato il pianeta più antico del Sistema Solare, avendo avuto origine appena un milione di anni dopo la formazione del Sole e circa 50 milioni di anni prima della Terra. I modelli contemporanei di sviluppo del Sistema Solare propongono che Giove si sia coalizzato in corrispondenza o oltre il limite delle nevi, una regione sufficientemente distante dal Sole nascente affinché le temperature consentano la condensazione di sostanze volatili, come l'acqua, in stati solidi. Inizialmente sviluppando un nucleo solido, il pianeta successivamente ha accumulato la sua atmosfera gassosa. Di conseguenza, la sua formazione deve aver preceduto la completa dissipazione della nebulosa solare. Durante questo periodo di formazione, la massa di Giove si espanse progressivamente, raggiungendo infine 20 volte quella della Terra, con circa la metà di questa massa composta da silicati, ghiacci e altri componenti di elementi pesanti. Una volta che il proto-Giove superò le 50 masse terrestri, scavò un distinto divario all’interno della nebulosa solare. Successivamente, il pianeta in espansione raggiunse la sua massa finale entro 3-4 milioni di anni.
L'"ipotesi del grande tack" presuppone che Giove abbia iniziato la sua formazione a una distanza approssimativa di 3,5 UA (520 milioni di km; 330 milioni di mi) dal Sole. Man mano che il pianeta nascente accumulava massa, le sue interazioni gravitazionali con il disco di gas circumsolare e le risonanze orbitali con Saturno provocarono una migrazione verso l’interno. Questo movimento verso l’interno ha destabilizzato le orbite di diverse super-Terre posizionate più vicine al Sole, provocandone collisioni distruttive. Successivamente, si teorizza che Saturno abbia iniziato una migrazione verso l'interno a una velocità maggiore di Giove, culminata nella cattura dei pianeti entro una risonanza di movimento media 3:2 a circa 1,5 UA (220 milioni di km; 140 milioni di mi) dal Sole. Questa interazione risonante ha invertito la loro direzione migratoria, spingendoli lontano dal Sole e fuori dal Sistema Solare interno verso le loro attuali posizioni orbitali. Questi eventi si sono verificati in un arco di 3-6 milioni di anni, con la fase di migrazione finale di Giove che si è estesa per diverse centinaia di migliaia di anni. L'eventuale allontanamento di Giove dal Sistema Solare interno ha facilitato la successiva formazione dei pianeti interni, inclusa la Terra, dai detriti rimanenti.
L'ipotesi della grande virata, tuttavia, presenta diverse sfide irrisolte. Ad esempio, i tempi di formazione previsti per i pianeti terrestri derivati da questo modello appaiono incongrui con le composizioni elementari osservate. Inoltre, se Giove avesse effettivamente attraversato la nebulosa solare, probabilmente avrebbe stabilito un’orbita considerevolmente più vicina al Sole. Al contrario, alcuni modelli alternativi dell'evoluzione del Sistema Solare prevedono la formazione di Giove con caratteristiche orbitali molto simili a quelle del suo stato attuale. Altri quadri teorici propongono la genesi di Giove a distanze significativamente maggiori, potenzialmente fino a 18 UA (2,7 miliardi di km; 1,7 miliardi di mi).
Il modello di Nizza postula che l'accrescimento di oggetti della proto-cintura di Kuiper durante i primi 600 milioni di anni di storia del Sistema Solare abbia indotto Giove e Saturno a migrare dalle loro posizioni primordiali in una risonanza 1:2. Questa risonanza successivamente spinse Saturno in un'orbita più alta, perturbando così le orbite di Urano e Nettuno, diminuendo la fascia di Kuiper e dando inizio al pesante bombardamento tardivo.
Lo scenario Jumping-Jupiter propone che il percorso migratorio di Giove attraverso il nascente Sistema Solare potrebbe aver portato all'espulsione di un ulteriore quinto gigante gassoso. Questa ipotesi presuppone che la sostanziale forza gravitazionale di Giove, durante il suo spostamento orbitale, abbia destabilizzato le traiettorie di altri giganti gassosi, potenzialmente espellendo completamente un pianeta dal Sistema Solare. Le intricate dinamiche di un simile evento avrebbero rimodellato profondamente la formazione del Sistema Solare e l'attuale disposizione, culminando nei quattro giganti gassosi attualmente osservati.
L'analisi della composizione elementare di Giove ha portato i ricercatori a ipotizzare la sua formazione iniziale oltre il limite delle nevi dell'azoto molecolare (N2), stimato a 20–30 UA (3,0–4,5 miliardi di km; 1,9–2,8 miliardi di mi) dal Sole. È anche concepibile che la sua genesi sia avvenuta oltre il limite delle nevi di argon, estendendosi potenzialmente fino a 40 UA (6,0 miliardi di km; 3,7 miliardi di mi). Secondo questa prospettiva, dopo essersi formato ad una di queste remote distanze, Giove sarebbe successivamente migrato verso l'interno fino alla sua posizione attuale in un intervallo di circa 700.000 anni. Questa migrazione verso l'interno sarebbe avvenuta durante un'epoca di circa 2-3 milioni di anni dopo l'accrescimento iniziale del pianeta. All'interno di questo modello specifico, si teorizza che Saturno, Urano e Nettuno si siano formati a distanze ancora maggiori rispetto a Giove, con Saturno che ha subito una migrazione verso l'interno.
Caratteristiche fisiche
Giove è classificato come un gigante gassoso, composto prevalentemente da idrogeno ed elio. Nella geologia planetaria, questi costituenti sono designati come gas, una classificazione distinta dal loro stato fisico della materia. Essendo il pianeta più grande del Sistema Solare, Giove presenta un diametro equatoriale di 142.976 km (88.841 mi), risultando in un volume 1.321 volte maggiore di quello della Terra. La sua densità media, misurata a 1,326 g/cm3, è notevolmente inferiore alle densità osservate nei quattro pianeti terrestri.
Composizione Elementale
L'atmosfera di Giove comprende circa il 76% di idrogeno e il 24% di elio in massa. Volumetricamente, gli strati atmosferici superiori sono costituiti da circa il 90% di idrogeno e il 10% di elio; questa ridotta proporzione di elio è attribuita alla maggiore massa dei singoli atomi di elio rispetto alle molecole di idrogeno prevalenti in questa regione atmosferica. Nell’atmosfera sono presenti tracce di carbonio elementare, ossigeno, zolfo e neon, insieme a composti come ammoniaca, vapore acqueo, fosfina, idrogeno solforato e vari idrocarburi tra cui metano, etano e benzene. Lo strato atmosferico più esterno è caratterizzato dalla presenza di cristalli di ammoniaca congelati. L'interno del pianeta mostra una densità più elevata, con la sua composizione di massa stimata in circa il 71% di idrogeno, il 24% di elio e il 5% di altri elementi costitutivi.
I rapporti atmosferici di idrogeno ed elio si avvicinano molto alla composizione teorica della nebulosa solare primordiale. Nell'atmosfera superiore, il neon costituisce 20 parti per milione in massa, pari a circa un decimo della sua abbondanza solare. L'abbondanza di elio di Giove è circa l'80% di quella del Sole, una discrepanza attribuita alla precipitazione di questi elementi sotto forma di goccioline ricche di elio che si verificano nelle profondità dell'interno del pianeta.
L'analisi spettroscopica suggerisce che la composizione di Saturno assomiglia a quella di Giove; tuttavia, gli altri pianeti giganti, Urano e Nettuno, possiedono proporzioni relativamente inferiori di idrogeno ed elio e concentrazioni più elevate dei successivi elementi prevalenti, come ossigeno, carbonio, azoto e zolfo. Questi corpi celesti sono designati come giganti di ghiaccio, nomenclatura che deriva dall'ipotesi che durante il loro accrescimento questi elementi furono incorporati come ghiaccio; tuttavia, la loro attuale composizione interna probabilmente contiene una quantità minima di ghiaccio effettivo.
Dimensioni e massa
Il diametro di Giove è circa undici volte quello della Terra (11.208 R🜨) e la sua massa, 318 volte quella della Terra, supera la massa combinata di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare di un fattore 2,5. La sua immensa massa risulta in un baricentro con il Sole posizionato sopra la superficie solare, in particolare a 1.068 raggi solari dal nucleo del Sole. Con un raggio pari a circa un decimo di quello del Sole (0,10275 R☉) e una massa pari a un millesimo di quella del Sole, Giove mostra una densità paragonabile a quella del Sole. La "massa di Giove" (MJ o MJup) serve come unità standard per quantificare le masse di altri corpi celesti, in particolare dei pianeti extrasolari e delle nane brune. Ad esempio, l'esopianeta HD 209458 b possiede una massa di 0,69 MJ, mentre la nana bruna Gliese 229 b ha una massa di 60,4 MJ. Allo stesso modo, il "raggio di Giove", convenzionalmente definito come il raggio equatoriale del pianeta, viene utilizzato per caratterizzare le dimensioni di tali oggetti.
Giove emette più energia termica di quanta ne assorbe dalla radiazione solare, un fenomeno attribuito al meccanismo di Kelvin-Helmholtz che opera all'interno del suo interno in contrazione. Questo processo in corso porta a una riduzione annuale del diametro di Giove di circa 1 mm (0,039 pollici). Durante il suo periodo di formazione, Giove era significativamente più caldo e possedeva un diametro circa doppio della sua dimensione attuale.
Modelli teorici suggeriscono che un aumento della massa di Giove di oltre il 40% indurrebbe una compressione interna così profonda che il suo volume diminuirebbe, nonostante l'aumento della quantità di materia. Al contrario, piccole variazioni della sua massa non comporterebbero un’alterazione significativa del suo raggio. Di conseguenza, si ritiene che Giove possieda il diametro massimo raggiungibile per un pianeta con la sua composizione specifica e traiettoria evolutiva. Questo processo di ulteriore riduzione volumetrica, concomitante con l’aumento della massa, persisterebbe fino all’inizio di una significativa accensione stellare. Anche se Giove richiederebbe circa 75 volte la sua massa attuale per avviare la fusione dell'idrogeno ed evolversi in una stella, il suo diametro attuale è notevole, dato che le nane rosse più piccole possono avere un raggio leggermente più grande di Saturno.
Rotazione planetaria
L'inclinazione assiale di Giove misura 3,13°, un'inclinazione relativamente minore che rende le sue variazioni stagionali trascurabili se confrontate con quelle sperimentate sulla Terra e su Marte.
Giove mostra la rotazione assiale più rapida tra tutti i pianeti del Sistema Solare, completando una rotazione completa in poco meno di dieci ore. Questa rapida rotazione si traduce in un pronunciato rigonfiamento equatoriale, osservabile anche con apparecchiature astronomiche amatoriali. Nello specifico, il suo raggio equatoriale supera il raggio polare del 7%. Data la composizione non solida di Giove, la sua atmosfera superiore mostra una rotazione differenziale. Di conseguenza, il periodo di rotazione dell'atmosfera polare è circa cinque minuti più lungo di quello dell'atmosfera equatoriale.
Per monitorare con precisione la rotazione planetaria, in particolare per mappare i movimenti delle caratteristiche atmosferiche, vengono utilizzati tre distinti sistemi di riferimento. Il sistema I comprende latitudini comprese tra 7° N e 7° S, che rappresentano il periodo di rotazione più breve del pianeta pari a 9 ore, 50 minuti e 30,0 secondi. Al contrario, il sistema II viene utilizzato per le latitudini situate a nord e a sud di questa fascia, con un periodo di 9 ore, 55 minuti e 40,6 secondi. Il Sistema III, stabilito dai radioastronomi, è correlato alla rotazione della magnetosfera di Giove e funge da periodo di rotazione ufficialmente riconosciuto del pianeta.
Struttura interna
Prima dell'inizio del 21° secolo, la comunità scientifica generalmente postulava due ipotesi principali riguardo alla formazione di Giove. Un'ipotesi suggerisce che se il pianeta si fosse inizialmente accresciuto come corpo solido, la sua composizione includerebbe un nucleo denso, uno strato avvolgente di idrogeno metallico fluido (contenente un po' di elio) che si estenderebbe a circa l'80% del raggio planetario e un'atmosfera esterna composta prevalentemente da idrogeno molecolare. Al contrario, la teoria alternativa proponeva che se Giove si fosse formato direttamente dal collasso gravitazionale del disco protoplanetario gassoso, sarebbe completamente privo di un nucleo distinto, presentando invece un fluido progressivamente più denso (principalmente idrogeno molecolare e metallico) che si estende fino al suo centro. Tuttavia, i dati acquisiti dalla missione Juno hanno rivelato che Giove possiede un nucleo diffuso, che si mescola con il suo mantello, si estende per il 30–50% del raggio del pianeta ed è costituito da elementi pesanti con una massa cumulativa equivalente a 7–25 masse terrestri. Questa miscelazione osservata potrebbe aver avuto origine durante la formazione del pianeta, poiché ha accumulato solidi e gas dalla nebulosa circostante. Un'altra possibilità è che sia il risultato di un impatto con un pianeta circa dieci volte la massa della Terra, avvenuto diversi milioni di anni dopo la formazione di Giove, che avrebbe distrutto un nucleo gioviano inizialmente compatto.
Oltre lo strato metallico di idrogeno, è presente un'atmosfera interna trasparente di idrogeno. A queste profondità, sia la pressione che la temperatura superano la pressione critica dell'idrogeno molecolare di 1,3 MPa e la temperatura critica di 33 K (−240,2 ° C; −400,3 ° F). Di conseguenza, in questo stato fluido supercritico, l'idrogeno non presenta fasi liquide o gassose distinte. L’idrogeno e l’elio che scendono dallo strato nuvoloso si trasformano progressivamente in un liquido negli strati più profondi, formando potenzialmente un vasto oceano di idrogeno liquido e altri fluidi supercritici. Da un punto di vista fisico, il gas aumenta progressivamente di temperatura e densità con l'aumentare della profondità.
L'elio e il neon precipitano sotto forma di goccioline simili a pioggia attraverso l'atmosfera inferiore, diminuendo così la concentrazione di questi elementi negli strati atmosferici superiori. I modelli teorici indicano che le goccioline di elio si separano dall'idrogeno metallico ad un raggio planetario di 60.000 km (37.000 mi), ovvero 11.000 km (6.800 mi) sotto la sommità delle nuvole, e successivamente si riuniscono a 50.000 km (31.000 mi), o 22.000 km (14.000 mi) sotto le nuvole. Inoltre, è stata ipotizzata la presenza di pioggia di diamanti, non solo su Giove ma anche su Saturno e sui giganti di ghiaccio Urano e Nettuno.
All'interno di Giove, sia la temperatura che la pressione aumentano progressivamente verso l'interno, poiché il calore di formazione primordiale del pianeta può dissiparsi solo attraverso la convezione. A una profondità atmosferica corrispondente a circa un'atmosfera terrestre standard (0,10 MPa o 1 bar), la temperatura misura circa 165 K (−108 ° C; −163 ° F). La zona di transizione in cui l'idrogeno supercritico si trasforma gradualmente da fluido molecolare a fluido metallico comprende intervalli di pressione di 50–400 GPa, con temperature corrispondenti comprese tra 5.000–8.400 K (4.730–8.130 ° C; 8.540–14.660 ° F). Si stima che il nucleo diluito di Giove raggiunga una temperatura di 20.000 K (19.700 °C; 35.500 °F) e subisca pressioni di circa 4.000 GPa.
Atmosfera
L'atmosfera di Giove è costituita prevalentemente da idrogeno molecolare ed elio, integrati da quantità minori di altri composti, tra cui acqua, metano, idrogeno solforato e ammoniaca. Questo involucro atmosferico si estende fino a una profondità approssimativa di 3.000 chilometri (2.000 miglia) sotto gli strati nuvolosi visibili.
Livelli cloud
Giove è costantemente avvolto da nubi di cristalli di ammoniaca, che potenzialmente incorporano idrosolfuro di ammonio. Queste nubi sono situate all'interno della tropopausa atmosferica, manifestandosi come bande latitudinali designate come regioni tropicali. Queste regioni sono classificate in zone di colore più chiaro e cinture più scure. Le dinamiche circolatorie antagoniste di questi modelli generano tempeste e turbolenze. Velocità del vento di 100 metri al secondo (360 km / h; 220 mph) sono spesso osservate all'interno delle correnti a getto zonali. Sebbene le zone presentino variazioni annuali in termini di larghezza, colore e intensità, hanno mantenuto una stabilità sufficiente da giustificare una nomenclatura scientifica.
Lo strato nuvoloso possiede una profondità approssimativa di 50 km (31 mi) e comprende almeno due strati distinti di nubi di ammoniaca: uno strato superiore, tenue e più trasparente, e uno strato inferiore, più denso. Sotto le nubi di ammoniaca potrebbe esistere un sottile strato di nubi d'acqua, evidenziato dalle scariche di fulmini osservate nell'atmosfera di Giove. Queste scariche elettriche possono raggiungere magnitudo fino a mille volte superiori a quelle dei fulmini terrestri. Si ipotizza che le nubi d'acqua producano temporali analoghi ai fenomeni terrestri, azionati dalla convezione interna del calore. La missione Juno ha scoperto l'esistenza di "fulmini superficiali" emanati da nubi di acqua e ammoniaca situate ad altitudini atmosferiche elevate. Questi scarichi trasportano "poltiglie" - agglomerati di acqua e ammoniaca ricoperti di ghiaccio - che scendono profondamente nell'atmosfera. Fenomeni di fulmini sono stati rilevati nell'atmosfera superiore di Giove come lampi luminosi transitori che persistono per circa 1,4 millisecondi. Questi fenomeni, chiamati "elfi" o "folletti", mostrano una colorazione blu o rosa attribuibile all'idrogeno.
Le tonalità arancioni e marroni osservate nelle nubi di Giove risultano dall'ascesa di composti che subiscono alterazioni cromatiche in seguito all'esposizione alla radiazione ultravioletta solare. La loro precisa composizione chimica rimane indeterminata, sebbene si ipotizzi che queste sostanze siano costituite da fosforo, zolfo o potenzialmente idrocarburi. Questi composti colorati, noti come cromofori, si mescolano con le formazioni nuvolose più calde dello strato inferiore. Le zone di colore chiaro si sviluppano mentre le celle di convezione ascendenti facilitano la cristallizzazione dell'ammoniaca, oscurando così i cromofori.
Giove mostra un'inclinazione assiale minima, garantendo di conseguenza che i suoi poli ricevano costantemente un'insolazione solare ridotta rispetto alla zona equatoriale planetaria. La convezione planetaria interna facilita il trasferimento di energia verso i poli, equilibrando così le temperature all'interno dello strato nuvoloso.
La Grande Macchia Rossa e i vortici associati
Una caratteristica importante di Giove è la Grande Macchia Rossa, un persistente vortice anticiclonico situato a circa 22° a sud dell'equatore. Le prime osservazioni risalgono al 1831, con potenziali avvistamenti precedenti nel 1665. Le immagini del telescopio spaziale Hubble hanno rivelato due ulteriori "macchie rosse" contigue alla Grande Macchia Rossa. Questa tempesta è distinguibile tramite telescopi terrestri che possiedono un'apertura di 12 cm o superiore. La tempesta mostra una rotazione in senso antiorario, completando un ciclo in circa sei giorni. Il vortice raggiunge un'altitudine massima di circa 8 chilometri (5 miglia) sopra le cime delle nuvole adiacenti. La composizione della Grande Macchia Rossa e la genesi della sua caratteristica tonalità rossa rimangono indeterminate, sebbene la reazione dell'ammoniaca fotodissociata con l'acetilene sia considerata una spiegazione plausibile.
La Grande Macchia Rossa supera le dimensioni della Terra. La modellazione matematica indica la stabilità della tempesta e il suo status previsto come caratteristica planetaria permanente. Tuttavia, dopo la sua scoperta iniziale, si è verificata una notevole riduzione delle sue dimensioni. Le prime osservazioni della fine del XIX secolo indicavano una dimensione trasversale approssimativa di 41.000 km (25.500 mi). Nel 2015, le dimensioni della tempesta sono state registrate come circa 16.500 x 10.940 chilometri (10.250 x 6.800 mi), con la sua lunghezza che diminuisce di circa 930 km (580 mi) all'anno. Nell'ottobre 2021, una missione di sorvolo Juno ha accertato che la profondità della Grande Macchia Rossa era di circa 300-500 chilometri (190-310 miglia). Le missioni
Juno hanno identificato più ammassi ciclonici ai poli di Giove. L'ammasso settentrionale comprende nove cicloni, caratterizzato da un prominente vortice centrale circondato da otto cicloni aggiuntivi. Al contrario, il suo analogo meridionale presenta similmente un vortice centrale, ma è circondato da cinque tempeste notevoli e una tempesta più piccola, per un totale di sette formazioni cicloniche.
Nel 2000, nell'emisfero meridionale di Giove è emerso un fenomeno atmosferico distinto, somigliante morfologicamente alla Grande Macchia Rossa, anche se su scala più piccola. Questa formazione è il risultato della coalescenza di tre tempeste più piccole, bianche, di forma ovale, che si erano originariamente sviluppate tra il 1939 e il 1940, in un'entità singolare. La caratteristica risultante dalla fusione è stata designata Oval BA. Successivamente, si è intensificato e ha subito uno spostamento cromatico dal bianco al rosso, che ha portato al suo popolare appellativo, "Piccola Macchia Rossa".
Nell'aprile 2017, i ricercatori hanno identificato una "Grande Macchia Fredda" all'interno della termosfera di Giove, situata nella sua regione polare settentrionale. Questa anomalia atmosferica misura 24.000 km (15.000 mi) di lunghezza e 12.000 km (7.500 mi) di larghezza, esibendo un differenziale di temperatura di 200 ° C (360 ° F) al di sotto del materiale termosferico ambientale. Anche se la sua morfologia e intensità fluttuano in brevi periodi, questo punto ha costantemente occupato la sua posizione atmosferica approssimativa per oltre 15 anni. Si ipotizza che rappresenti un vortice colossale, analogo alla Grande Macchia Rossa, e presenta una caratteristica quasi stabile simile ai vortici termosferici osservati sulla Terra. La genesi di questa caratteristica è potenzialmente attribuibile alle interazioni tra particelle cariche originate da Io e il potente campo magnetico di Giove, che portano a una ridistribuzione localizzata dell'energia termica.
Magnetosfera
Giove possiede il campo magnetico più potente tra tutti i pianeti del Sistema Solare, caratterizzato da un momento dipolare di 4,170 gauss (0,4170 mT) e un'inclinazione di 10,31° rispetto al suo asse di rotazione. L'intensità del campo magnetico superficiale varia da 2 gauss (0,20 mT) a 20 gauss (2,0 mT). Si teorizza che questo campo abbia origine da correnti parassite – movimenti circolari di materiali conduttivi – all'interno del nucleo metallico di idrogeno fluido del pianeta. A circa 75 raggi di Giove dal pianeta, l'interazione della magnetosfera con il vento solare produce uno shock d'arco. Intorno alla magnetosfera di Giove c'è la magnetopausa, che definisce il confine interno della magnetoguaina, una regione di transizione situata tra la magnetopausa e l'arco shock. L'interazione del vento solare con queste zone provoca un allungamento della magnetosfera sul lato sottovento di Giove, proiettandola verso l'esterno ad una distanza che si avvicina quasi all'orbita di Saturno. Tutte e quattro le lune galileiane di Giove mantengono orbite interamente all'interno di questa magnetosfera, offrendo così loro protezione dal vento solare.
L'attività vulcanica sulla luna di Giove Io espelle sostanziali quantità di anidride solforosa, che successivamente forma un toro gassoso lungo il suo percorso orbitale. All'interno della magnetosfera di Giove, questo gas subisce la ionizzazione, producendo ioni zolfo e ossigeno. Questi ioni, insieme agli ioni idrogeno derivati dall'atmosfera di Giove, si uniscono per formare uno strato di plasma situato all'interno del piano equatoriale del pianeta. Il plasma all'interno di questo foglio co-ruota con Giove, inducendo una deformazione del campo magnetico del dipolo del pianeta in una configurazione a magnetodisco. Gli elettroni che risiedono all'interno dello strato di plasma producono una firma radio distinta, caratterizzata da brevi lampi sovrapposti che coprono la gamma di frequenze 0,6-30 MHz, distinguibili dalla Terra utilizzando ricevitori radio a onde corte di livello consumer. Il transito di Io attraverso questo toro innesca un'interazione che genera onde di Alfvén, trasportando materiale ionizzato verso le regioni polari di Giove. Di conseguenza, le onde radio vengono prodotte tramite un meccanismo maser a ciclotrone, con la loro energia che si propaga verso l'esterno lungo una superficie conica. Se la posizione della Terra dovesse coincidere con questo percorso di emissione conico, le emissioni radio di Giove potrebbero superare l'emissione radio totale del Sole.
Dinamica orbitale e osservazione
Giove è l'unico pianeta il cui baricentro rispetto al Sole è situato oltre il volume fisico del Sole, in particolare di circa il 7% del raggio solare. La sua distanza orbitale media dal Sole è di 778 milioni di km (5,20 UA), con un periodo orbitale completo della durata di 11,86 anni. Questa durata costituisce circa due quinti del periodo orbitale di Saturno, stabilendo una risonanza quasi orbitale tra i due pianeti. Il piano orbitale di Giove presenta un'inclinazione di 1,30° rispetto al piano orbitale terrestre. Data la sua eccentricità orbitale di 0,049, Giove si avvicina al Sole di poco più di 75 milioni di km al perielio rispetto all'afelio, indicando un'orbita quasi circolare. Questa eccentricità relativamente bassa contrasta con le osservazioni della ricerca sugli esopianeti, che spesso identifica pianeti della massa di Giove che possiedono eccentricità significativamente più elevate. I modelli teorici propongono che questa caratteristica possa derivare dalla presenza di soli due pianeti giganti all'interno del nostro Sistema Solare, poiché l'inclusione di tre o più pianeti giganti è tipicamente correlata all'induzione di maggiori eccentricità orbitali.
Giove è generalmente classificato come il quarto corpo celeste più luminoso nel cielo, dopo il Sole, la Luna e Venere, sebbene Marte possa superare la sua luminosità durante l'opposizione. La sua magnitudine visiva varia in base alla sua posizione rispetto alla Terra, variando da un picco di -2,94 in opposizione a un minimo di -1,66 durante la congiunzione con il Sole. La magnitudine apparente media è −2,20, con una deviazione standard di 0,33. Allo stesso modo, il diametro angolare di Giove varia tra 50,1 e 30,5 secondi d'arco. Le opposizioni ottimali si verificano quando Giove si trova al perielio orbitale, riducendo al minimo la sua distanza dalla Terra. Intorno all'opposizione, Giove mostra un movimento retrogrado per circa 121 giorni, viaggiando all'indietro di 9,9° prima di riprendere la sua traiettoria prograda.
Dato che l'orbita di Giove si trova oltre quella terrestre, il suo angolo di fase, osservato dalla Terra, rimane costantemente inferiore a 11,5°. Di conseguenza, Giove appare quasi completamente illuminato se osservato attraverso i telescopi terrestri. Le fasi crescenti del pianeta sono state catturate esclusivamente durante missioni spaziali dedicate. Un telescopio modesto rivela tipicamente le quattro lune galileiane di Giove e le prominenti cinture nuvolose all'interno della sua atmosfera. Uno strumento più grande, dotato di un'apertura di 10-15 cm, può risolvere la Grande Macchia Rossa di Giove quando è orientato verso la Terra.
Dominio gravitazionale e influenza
Anelli planetari
Giove possiede un sottile sistema di anelli planetari comprendente tre componenti primarie: un toro interno di particelle chiamato alone, un anello principale relativamente luminoso e un anello esterno etereo e sottile. Questi anelli sono composti prevalentemente da polvere, a differenza degli anelli di ghiaccio di Saturno. Si ipotizza che l'anello principale abbia origine dal materiale espulso dai satelliti Adrastea e Metis, successivamente attirato su Giove dal suo potente campo gravitazionale. Ulteriori impatti apportano nuovo materiale al sistema. Analogamente, si ritiene che le lune Tebe e Amaltea generino i due elementi distinti dell'anello polveroso e sottile. Inoltre, le prove suggeriscono un quarto anello, potenzialmente costituito da detriti di collisione di Amaltea, distribuiti lungo il percorso orbitale di quella luna.
Lune
Giove ha attualmente 101 satelliti naturali identificati, un numero che si prevede aumenterà con le osservazioni telescopiche in corso. Di questi, solo 16 superano i 10 km di diametro. Le quattro lune più grandi, conosciute collettivamente come lune galileiane: Ganimede, Callisto, Io ed Europa (elencate in ordine di grandezza decrescente), sono visibili dalla Terra con un binocolo in una notte limpida.
Lune galileiane
Le lune scoperte da Galileo – Io, Europa, Ganimede e Callisto – sono tra le più importanti del Sistema Solare. Le orbite di Io, Europa e Ganimede mostrano una configurazione nota come risonanza di Laplace, dove Io completa quattro orbite attorno a Giove per ogni due orbite di Europa e una di Ganimede. Questa risonanza induce interazioni gravitazionali tra le tre grandi lune, deformando le loro orbite in percorsi ellittici poiché ciascuna luna subisce un'ulteriore perturbazione gravitazionale da parte dei suoi vicini nella stessa congiuntura orbitale. Al contrario, la forza di marea di Giove agisce per circolarizzare queste orbite.
L'eccentricità orbitale di queste tre lune si traduce in una flessione periodica delle loro forme; La gravità di Giove li allunga mentre si avvicinano al pianeta e consente loro di ritornare a forme più sferiche mentre si allontanano. L'attrito generato da questa flessione delle maree produce calore interno all'interno delle lune. Questo fenomeno è osservato in modo più sorprendente nell'attività vulcanica di Io, che è soggetta alle forze di marea più intense, e in misura minore nella superficie geologicamente giovane di Europa, indicativa del recente riemergere dell'esterno della luna.
Classificazione
Storicamente, le lune di Giove venivano classificate in quattro gruppi di quattro, in base alle caratteristiche orbitali condivise. Tuttavia, questo schema di classificazione è diventato più intricato a causa della scoperta di numerose lune esterne più piccole a partire dal 1999. I satelliti di Giove sono ora divisi in diversi gruppi distinti, sebbene due lune conosciute, Themisto e Valetudo, attualmente non siano assegnate a nessun gruppo specifico.
Si ipotizza che le otto lune regolari più interne, caratterizzate dalle loro orbite quasi circolari vicine al piano equatoriale di Giove, si siano co-formate con il pianeta. Al contrario, si ritiene che le restanti lune irregolari siano asteroidi catturati o frammenti di essi. Si ipotizza inoltre che le lune irregolari all'interno di gruppi specifici potrebbero condividere un'origine comune, potenzialmente derivante dalla frammentazione di una luna più grande o di un corpo celeste precedentemente catturato.
Interazione con il Sistema Solare
Essendo il pianeta più massiccio del Sistema Solare, la sostanziale influenza gravitazionale di Giove ha contribuito in modo significativo alla sua configurazione complessiva. A parte Mercurio, i piani orbitali degli altri pianeti del sistema sono più strettamente allineati con il piano orbitale di Giove che con il piano equatoriale del Sole. Giove è il principale responsabile delle lacune di Kirkwood osservate all'interno della fascia degli asteroidi, e si ipotizza anche che abbia avuto un ruolo nell'evento di bombardamento pesante tardivo nella storia primordiale del Sistema Solare interno.
Oltre al suo sistema satellitare, il campo gravitazionale di Giove esercita il controllo su numerosi asteroidi situati nei punti lagrangiani, che precedono o seguono il pianeta nella sua orbita solare. Questi corpi celesti sono designati come asteroidi troiani e sono classificati nei campi "greco" e "troiano", una nomenclatura che onora il poema epico Iliade. La scoperta iniziale, 588 Achilles, fu fatta da Max Wolf nel 1906 e successivamente sono stati identificati oltre duemila asteroidi di questo tipo, di cui 624 Hektor è il più grande conosciuto.
La famiglia di comete di Giove è caratterizzata da un semiasse maggiore più piccolo di quello di Giove, che comprende la maggior parte delle comete di breve periodo. Si ritiene che queste comete abbiano origine nella fascia di Kuiper, situata oltre l'orbita di Nettuno. Attraverso incontri gravitazionali ravvicinati con Giove, le loro orbite vengono perturbate in periodi più brevi, che successivamente subiscono circolarizzazione a causa delle interazioni gravitazionali sostenute sia con il Sole che con Giove.
Impatti
Giove viene spesso definito "l'aspirapolvere" del Sistema Solare a causa del suo profondo pozzo gravitazionale e della sua vicinanza al Sistema Solare interno. Di conseguenza, Giove sperimenta una frequenza più elevata di impatti, in particolare da parte di comete, rispetto a qualsiasi altro pianeta del Sistema Solare; per esempio, subisce circa 200 volte più impatti di asteroidi e comete rispetto alla Terra. Storicamente, gli scienziati hanno ipotizzato che Giove offrisse uno scudo parziale al Sistema Solare interno contro il bombardamento delle comete. Tuttavia, le simulazioni al computer condotte nel 2008 indicano che Giove non provoca una riduzione netta del numero di comete che attraversano il Sistema Solare interno, poiché la sua influenza gravitazionale perturba le loro orbite verso l'interno con una frequenza paragonabile all'accrescimento o all'espulsione di questi corpi. Questo argomento rimane un punto di contesa all'interno della comunità scientifica, con alcuni ricercatori che suggeriscono che Giove attrae le comete verso la Terra dalla fascia di Kuiper, mentre altri sostengono che protegga la Terra dagli oggetti originari della nube di Oort.
Nel luglio 1994, la cometa Shoemaker–Levy 9 colpì Giove. Questi impatti sono stati meticolosamente osservati da osservatori globali, tra cui il telescopio spaziale Hubble e la navicella spaziale Galileo. L'evento ha ottenuto un'ampia copertura mediatica.
Le analisi di documenti e illustrazioni astronomiche storiche hanno identificato otto casi di potenziali osservazioni di impatto tra il 1664 e il 1839. Tuttavia, una revisione del 1997 ha concluso che queste osservazioni avevano una probabilità minima o nulla di rappresentare eventi di impatto reali. Successive indagini condotte dallo stesso gruppo di ricerca suggerirono che una caratteristica superficiale scura documentata dall'astronomo Giovanni Cassini nel 1690 avrebbe potuto essere una cicatrice da impatto.
Cronologia di osservazione ed esplorazione
Ricerca pre-telescopica
Le prove delle osservazioni di Giove risalgono agli astronomi babilonesi durante il VII-VIII secolo a.C. Gli antichi astronomi cinesi si riferivano a Giove come alla 'stella sui" (Suìxīng 歲星) e formularono i loro dodici il ciclo dei rami terrestri si basa sul periodo orbitale approssimativo del pianeta attorno al Sole. La lingua cinese continua a utilizzare il proprio nome (歲; semplificato come 岁) quando indica gli anni di età. Nel IV secolo a.C., queste osservazioni astronomiche si erano evolute nello zodiaco cinese, in cui ogni anno era collegato a una stella Tai Sui e a una divinità che governava la regione celeste opposta alla posizione notturna di Giove. Queste credenze tradizionali persistono in alcune pratiche religiose taoiste e popolari, così come nei dodici animali dello zodiaco dell'Asia orientale. Lo storico cinese Xi Zezong ha affermato che Gan De, un antico astronomo cinese, ha documentato una piccola stella "in alleanza" con Giove, indicando potenzialmente un avvistamento a occhio nudo di una delle lune di Giove. Se confermata, questa osservazione precederebbe la scoperta di Galileo di quasi due millenni.
Un documento del 2016 indica che i Babilonesi utilizzavano la regola trapezoidale prima del 50 a.C. per integrare la velocità di Giove lungo l'eclittica. Successivamente, nella sua opera Almagesto del II secolo, l'astronomo ellenistico Claudio Tolomeo costruì un modello planetario geocentrico, basato su deferenti ed epicicli, per spiegare il movimento osservato di Giove rispetto alla Terra, calcolando il suo periodo orbitale in 4332,38 giorni, o 11,86 anni.
Ricerca telescopica da terra
Nel 1610, l'eclettico italiano Galileo Galilei fece la pionieristica scoperta telescopica delle quattro lune più grandi di Giove, successivamente chiamate lune galileiane. Questo evento è ampiamente considerato l'osservazione telescopica inaugurale dei corpi celesti in orbita attorno a un pianeta diverso dalla Terra. Sorprendentemente, Simon Marius identificò in modo indipendente le lune orbitanti attorno a Giove solo un giorno dopo Galileo, sebbene le sue scoperte non furono formalmente pubblicate fino al 1614. Alla fine, la nomenclatura di Marius per questi principali satelliti - Io, Europa, Ganimede e Callisto - fu adottata universalmente. Questa scoperta fornì una sostanziale prova empirica a sostegno del modello eliocentrico del moto planetario di Niccolò Copernico, una posizione per la quale l'esplicita difesa di Galileo portò al suo processo e alla condanna da parte dell'Inquisizione.
Durante l'autunno del 1639, l'ottico napoletano Francesco Fontana, mentre testava un telescopio da 22 palmi di sua costruzione, osservò e identificò le bande atmosferiche distintive del pianeta.
In tutto il pianeta. Intorno al 1660, Giovanni Cassini utilizzò un nuovo telescopio per identificare punti all'interno dell'atmosfera di Giove, accertare la forma sferoidale oblata del pianeta e approssimare il suo periodo di rotazione. Nel 1692, Cassini riconobbe inoltre che l'atmosfera di Giove mostra una rotazione differenziale.
La Grande Macchia Rossa potrebbe essere stata inizialmente osservata da Robert Hooke nel 1664 e da Cassini nel 1665, sebbene questi primi avvistamenti rimangano oggetto di dibattito. Il primo disegno documentato che descrive in dettaglio la Grande Macchia Rossa fu creato dal farmacista Heinrich Schwabe nel 1831. Resoconti storici indicano che la macchia rossa sarebbe stata inosservabile in modo intermittente tra il 1665 e il 1708, prima di diventare notevolmente prominente nel 1878. Documenti successivi mostrano che la sua visibilità diminuì nuovamente nel 1883 e all'inizio del XX secolo.
Giovanni Borelli e Cassini compilarono meticolosamente tabelle che documentano i movimenti delle lune di Giove, consentendo previsioni precise dei loro transiti e occultazioni rispetto al pianeta. Nel 1670, Cassini notò un ritardo consistente di circa 17 minuti in questi eventi previsti quando Giove era posizionato sul lato opposto del Sole rispetto alla Terra. Successivamente Ole Rømer dedusse da questa discrepanza temporale che la luce possiede una velocità finita - una conclusione che Cassini aveva precedentemente respinto - e questa osservazione fu determinante nel fornire la prima stima quantitativa della velocità della luce.
Nel 1892, E. E. Barnard scoprì un quinto satellite gioviano utilizzando il rifrattore da 36 pollici (910 mm) presso l'Osservatorio Lick in California. Questa luna fu successivamente designata Amaltea. Ha la particolarità di essere l'ultima luna planetaria identificata direttamente da un osservatore visivo tramite telescopio. Prima del sorvolo della sonda Voyager 1 nel 1979, furono scoperti altri otto satelliti.
Nel 1932, Rupert Wildt identificò con successo le bande di assorbimento corrispondenti all'ammoniaca e al metano all'interno dei dati spettrali di Giove. Successivamente, nel 1938, furono osservate tre formazioni anticicloniche persistenti, denominate "ovali bianchi". Queste caratteristiche persistettero come entità atmosferiche distinte per diversi decenni, avvicinandosi l’una all’altra ma senza mai fondersi. Alla fine, due di questi ovali si fusero nel 1998, per poi assorbire il terzo nel 2000, dando vita all'Oval BA.
Ricerca radiotelescopica
Nel 1955, Bernard Burke e Kenneth Franklin scoprirono che Giove emette raffiche discrete di onde radio ad una frequenza di 22,2 MHz. La periodicità di queste raffiche era correlata alla rotazione del pianeta, consentendo loro di ricavare una misurazione più accurata della velocità di rotazione di Giove. I lampi radio gioviani sono stati successivamente classificati in due tipi distinti: lampi lunghi (lampi L), che possono persistere per diversi secondi, e lampi brevi (lampi S), con durate tipicamente inferiori a un centesimo di secondo.
I ricercatori hanno identificato tre categorie distinte di segnali radio provenienti da Giove:
- I lampi radio decametrici, caratterizzati da lunghezze d'onda che si estendono per decine di metri, mostrano una variabilità correlata alla rotazione di Giove e sono modulati dall'interazione tra Io e il campo magnetico di Giove.
- L'emissione radio decimetrica, che possiede lunghezze d'onda misurabili in centimetri, fu inizialmente rilevata da Frank Drake e Hein Hvatum nel 1959. Questo segnale ha origine da una cintura toroidale che circonda l'equatore di Giove, dove la radiazione ciclotronica è prodotta da elettroni accelerati all'interno del campo magnetico del pianeta.
- L'atmosfera di Giove genera radiazione termica a causa del suo calore interno.
Esplorazione
I veicoli spaziali automatizzati esplorano Giove dal 1973, a cominciare dal sorvolo ravvicinato della sonda Pioneer 10, che ha fornito le prime informazioni sulle caratteristiche e sui fenomeni del pianeta. Le missioni spaziali rivolte a Giove richiedono un dispendio energetico significativo, quantificato dalla variazione di velocità netta del veicolo spaziale, o delta-v. Ad esempio, il raggiungimento di un'orbita di trasferimento di Hohmann dall'orbita terrestre bassa a Giove richiede un delta-v di 6,3 km/s, un valore paragonabile ai 9,7 km/s richiesti per raggiungere l'orbita terrestre bassa stessa. Tuttavia, gli aiuti gravitazionali derivanti dai sorvoli planetari possono mitigare sostanzialmente la richiesta di energia per raggiungere Giove.
Missioni Flyby
A partire dal 1973, diversi veicoli spaziali hanno eseguito manovre di sorvolo planetario, posizionandosi all'interno della prossimità di osservazione di Giove. Le missioni Pioneer hanno prodotto le prime immagini ravvicinate dell'atmosfera di Giove e di molti dei suoi satelliti. Queste missioni hanno rivelato campi di radiazioni inaspettatamente intensi vicino al pianeta; tuttavia, entrambi i veicoli spaziali hanno operato con successo in questo ambiente difficile. Le traiettorie di queste sonde sono state successivamente utilizzate per migliorare la precisione delle stime di massa per il sistema gioviano. Inoltre, gli eventi di occultazione radio che coinvolsero il pianeta facilitarono misurazioni migliori del diametro di Giove e del suo appiattimento polare.
Sei anni dopo, le missioni Voyager fecero avanzare significativamente la comprensione delle lune galileiane e portarono alla scoperta del sistema di anelli di Giove. Queste missioni hanno anche confermato la natura anticiclonica della Grande Macchia Rossa. L'analisi comparativa delle immagini ha indicato che la colorazione della Macchia era cambiata rispetto alle missioni Pioneer, passando dall'arancione al marrone scuro. Inoltre, lungo la traiettoria orbitale di Io è stato identificato un toro di atomi ionizzati, la cui origine è attribuita a vulcani attivi sulla superficie lunare. Durante il transito della navicella spaziale dietro il pianeta, sono stati osservati lampi nell'atmosfera notturna.
La missione successiva per incontrare Giove è stata la sonda solare Ulysses. Nel febbraio 1992 eseguì una manovra di sorvolo per raggiungere un'orbita polare attorno al Sole. Durante questo transito, la navicella spaziale ha indagato sulla magnetosfera di Giove, nonostante la mancanza di capacità fotografiche per il pianeta stesso. La sonda ha condotto un altro sorvolo di Giove sei anni dopo, anche se a una distanza considerevolmente maggiore.
Nel 2000, la sonda Cassini ha effettuato un sorvolo di Giove in rotta verso Saturno, ottenendo immagini ad alta risoluzione.
La sonda New Horizons ha eseguito un sorvolo di Giove nel 2007, utilizzando l'assistenza gravitazionale per la sua traiettoria verso Plutone. Le telecamere di bordo della sonda hanno quantificato le emissioni di plasma dai vulcani di Io e hanno condotto indagini dettagliate su tutte e quattro le lune galileiane.
Missione Galileo
La missione Galileo ha segnato il primo veicolo spaziale a raggiungere l'orbita attorno a Giove, arrivando il 7 dicembre 1995. Ha mantenuto la sua presenza orbitale per più di sette anni, eseguendo numerosi sorvoli di tutte le lune della Galilea e di Amaltea. Questa navicella spaziale ha anche osservato l'evento dell'impatto della cometa Shoemaker–Levy 9 con Giove nel 1994. Tuttavia, alcuni obiettivi della missione sono stati compromessi da un malfunzionamento nell'antenna ad alto guadagno Galileo.
Una sonda atmosferica in titanio da 340 chilogrammi è stata lanciata dalla navicella spaziale nel luglio 1995, entrando successivamente nell'atmosfera di Giove il 7 dicembre. Questa sonda è scesa tramite paracadute attraverso 150 km (93 mi) dell'atmosfera a circa 2.575 km/h (1.600 mph), raccogliendo dati per 57,6 minuti prima della sua distruzione. La stessa navicella orbitante Galileo incontrò una fine simile, anche se più rapida, quando fu diretta intenzionalmente verso il pianeta il 21 settembre 2003. La NASA orchestrò la distruzione della navicella spaziale per impedire qualsiasi potenziale impatto con, e la successiva contaminazione della, luna Europa, un corpo celeste che si ipotizza ospitasse la vita.
I dati della missione indicavano che l'idrogeno costituisce fino al 90% della composizione atmosferica di Giove. Le temperature registrate superavano i 300 °C (572 °F) e la velocità del vento superava i 644 km/h (>400 mph) prima della vaporizzazione delle sonde.
Missione Giunone
La missione Juno della NASA ha iniziato le sue operazioni su Giove il 4 luglio 2016, con l'obiettivo di condurre studi dettagliati del pianeta da un'orbita polare. Inizialmente era stato pianificato che la navicella spaziale eseguisse trentasette orbite nell'arco di venti mesi. Durante la sua missione, la navicella è soggetta a un'intensa esposizione alle radiazioni provenienti dalla magnetosfera di Giove, che potrebbe portare al malfunzionamento dello strumento. Il 27 agosto 2016, la navicella spaziale ha completato il suo sorvolo inaugurale di Giove e ha trasmesso le prime immagini del polo nord di Giove.
Juno ha eseguito dodici orbite prima della conclusione del suo piano di missione inizialmente preventivato nel luglio 2018. Successivamente, nel giugno 2018, la NASA ha esteso la fase operativa fino a luglio 2021. Ulteriori estensioni si sono verificate nel gennaio 2021, quando la missione ha ricevuto un'estensione fino a settembre 2025, incorporando quattro passaggi ravvicinati lunari: uno di Ganimede, uno di Europa e due di Io. Al termine della sua missione, Juno è programmato per eseguire una deorbita controllata, che porta alla sua disintegrazione all'interno dell'atmosfera di Giove, mitigando così il rischio di impatto e potenziale contaminazione dei satelliti naturali di Giove.
Missioni terminate e potenziali iniziative
Esiste un notevole interesse scientifico nelle missioni dedicate allo studio delle lune ghiacciate più grandi di Giove, che si ipotizza ospitino oceani liquidi nel sottosuolo. Vincoli finanziari hanno impedito il progresso, con conseguente cancellazione del JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) della NASA nel 2005. Successivamente, è stata proposta una missione collaborativa NASA/ESA, denominata EJSM/Laplace, con una finestra di lancio provvisoria prevista per il 2020 circa. L'architettura EJSM/Laplace avrebbe compreso il Jupiter Europa Orbiter guidato dalla NASA e il Jupiter Ganymede guidato dall'ESA. Orbiter. Tuttavia, l'ESA ha formalmente interrotto la partnership nell'aprile 2011, attribuendo la decisione alle sfide di bilancio della NASA e alle loro conseguenze sul programma della missione. Di conseguenza, l'ESA ha deciso di procedere con una missione esclusivamente europea per competere nella selezione del programma L1 Cosmic Vision. Questi piani strategici si sono materializzati con il Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) dell'Agenzia spaziale europea, lanciato il 14 aprile 2023, seguito dalla missione Europa Clipper della NASA, lanciata il 14 ottobre 2024.
Ulteriori missioni proposte comprendono la missione Tianwen-4 dell'Amministrazione spaziale nazionale cinese, che intende schierare un orbiter nel sistema gioviano, includendo potenzialmente Callisto, intorno al 2035. Inoltre, l'Interstellar Express della CNSA e l'Interstellar Probe della NASA sono concepiti per sfruttare l'assistenza gravitazionale di Giove per le loro traiettorie verso i confini esterni dell'eliosfera.
Significato culturale
Il pianeta Giove è stato riconosciuto fin dall'antichità. È distinguibile ad occhio nudo nel cielo notturno e può essere osservato anche durante le ore diurne quando il Sole è vicino all'orizzonte. Per i babilonesi, Giove simboleggiava Marduk, la divinità preminente del loro pantheon durante l'era di Hammurabi. Il suo periodo orbitale di circa 12 anni lungo l'eclittica veniva utilizzato da loro per delineare le costellazioni del loro zodiaco.
Nella mitologia greca, il pianeta è identificato come Zeus (Ζεύς), in alternativa noto come Dias (Δίας), una nomenclatura che persiste nel greco contemporaneo per il pianeta. Gli antichi greci si riferivano al pianeta come Fetonte (Φαέθων), un termine che significa "uno splendente" o "stella sfolgorante". I miti greci di epoca omerica riguardanti Zeus mostravano notevoli paralleli con specifiche divinità del Vicino Oriente, come i semitici El e Baal, il sumero Enlil e il dio babilonese Marduk. Questa associazione planetaria con la divinità greca Zeus ebbe origine da influenze del Vicino Oriente e fu saldamente stabilita nel IV secolo a.C., come evidenziato nell'Epinomis di Platone e negli scritti dei suoi contemporanei.
Giove, la divinità romana, funge da controparte dello Zeus greco e detiene la posizione di dio principale nella mitologia romana. Inizialmente, i romani designavano Giove come la "stella di Giove" (Iuppiter Stella), considerandolo sacro al dio da cui prendeva il nome. L'etimologia di questo nome risale al composto vocativo proto-indoeuropeo *Dyēu-pəter (con la forma nominativa *Dyēus-pətēr), che si traduce in "Padre Cielo-Dio" o "Padre Giorno-Dio". In quanto divinità principale del pantheon romano, Giove presiedeva a tuoni, fulmini e tempeste ed era anche venerato come dio della luce e del cielo.
Nell'astrologia vedica, gli astrologi indù designavano il pianeta come "Guru", che significa "Maestro", in omaggio a Brihaspati, il divino precettore degli dei. La mitologia turca dell'Asia centrale si riferisce a Giove come Erendiz o Erentüz, una nomenclatura derivata da eren (il cui significato rimane indeterminato) e yultuz, che significa "stella". Gli astronomi turchi calcolarono che il periodo orbitale di Giove fosse di 11 anni e 300 giorni, postulando una correlazione tra alcuni fenomeni sociali e naturali e i movimenti celesti di Erentüz. Attingendo al sistema cinese dei Cinque Elementi, le culture cinese, giapponese, coreana e vietnamita l'hanno identificata collettivamente come la "stella del legno" (cinese: 木星; pinyin: mùxīng). Successivamente, in Cina, acquisì l'appellativo di "stella dell'anno" (cinese: 歲星; pinyin: suìxīng), designazione derivante dalle osservazioni degli astronomi cinesi secondo cui, con aggiustamenti periodici, attraversava annualmente una costellazione zodiacale. Inoltre, alcuni antichi testi cinesi indicano che gli anni venivano fondamentalmente denominati in accordo con i segni zodiacali gioviani.
Note
Note
Riferimenti
Bagenal, Francia; Dowling, Timothy E.; McKinnon, William B. (2006). Giove: il pianeta, i satelliti e la magnetosfera. Stampa dell'Università di Cambridge. ISBN 978-0-52-103545-3, accessibile tramite Google Libri.
- Bagenal, Fran; Dowling, Timothy E.; McKinnon, William B. (2006). Giove: il pianeta, i satelliti e la magnetosfera. Stampa dell'Università di Cambridge. ISBN 978-0-52-103545-3 – tramite Google Libri.Lohninger, Hans; et al. (2 novembre 2005). "Giove, visto dalla sonda Voyager 1." Un viaggio nello spazio. Istituto virtuale di scienze applicate.
- Panoramica di Giove a cura del Science Mission Directorate della NASA
- Simulazione delle 62 lune di Giove dal sito web Gravity Simulator di Tony Dunn.
- Simulazione interattiva della gravità 3D del sistema gioviano.
- "Giove" – In Our Time, BBC Radio 4
- Animazione su YouTube del sorvolo di Ganimede e Giove da parte della navicella spaziale Juno della NASA.