Güneş'ten beşinci gezegen olan Jüpiter, Güneş Sistemindeki en büyük gök cismi olma özelliğini taşır. Gaz devi olarak sınıflandırılan bu kütle, Güneş Sistemi'ndeki diğer tüm gezegenlerin toplam kütlesinden yaklaşık 2,5 kat daha fazladır, ancak Güneş'in kütlesinin binde birinden biraz daha azını oluşturur. Jüpiter'in çapı Dünya'nın çapının 11 katı, Güneş'in çapının ise onda biri kadardır. Gezegen, Güneş etrafındaki yörüngesini ortalama 5,20 astronomik birim (778,5 gigametre) uzaklıkta tutmakta ve yörünge periyodunu 11,86 yılda tamamlamaktadır. Dünya'nın gece gökyüzünde görülebilen ve yalnızca Ay ve Venüs'ün geride bıraktığı üçüncü en parlak doğal nesne olan Jüpiter, tarih öncesi çağlardan beri gözlem konusu olmuştur. Adlandırılması, antik Roma dininin başlıca tanrısı olan Jüpiter'den gelmektedir.
Jüpiter Güneş'ten beşinci gezegendir ve Güneş Sistemindeki en büyüğüdür. Güneş Sistemindeki diğer tüm gezegenlerin toplam kütlesinin yaklaşık 2,5 katı ve Güneş'in kütlesinin binde birinden biraz daha az olan bir gaz devidir. Çapı Dünya'nın 11 katı, Güneş'in ise onda biri kadardır. Jüpiter, 11,86 yıllık bir yörünge periyoduyla, Güneş'in etrafında 5,20 AU (778,5 Gm) uzaklıkta döner. Ay ve Venüs'ten sonra Dünya'nın gece gökyüzündeki en parlak üçüncü doğal nesnedir ve tarih öncesi çağlardan beri gözlemlenmektedir. Adını, antik Roma dininin baş tanrısı Jüpiter'den almaktadır.
Jüpiter'in oluşumu, Güneş Sistemindeki diğer gezegenlerin oluşumundan önce gerçekleşir ve onun ilkel çağdaki sonraki içe doğru göçü, diğer gezegen cisimlerinin gelişimsel yörüngesini önemli ölçüde etkilemiştir. Jüpiter'in atmosferi kütlece %76 hidrojen ve %24 helyumdan oluşuyor ve daha yoğun bir iç kısım üzerinde yer alıyor. Bu atmosferde eser miktarda karbon, oksijen, kükürt ve neon gibi elementlerin yanı sıra amonyak, su buharı, fosfin, hidrojen sülfür ve çeşitli hidrokarbonlar gibi bileşikler de bulunur. Özellikle, Jüpiter'in helyum bolluğu Güneş'inkinin yaklaşık %80'idir; bu, Satürn ile paylaşılan bir bileşimsel özelliktir.
Jüpiter'in dış atmosferi, dinamik sınırları boyunca türbülans ve fırtınaların ortaya çıktığı bir dizi enlemsel bantla karakterize edilir; en göze çarpan örnek, 1831'den beri belgelenen muazzam bir fırtına sistemi olan Büyük Kırmızı Nokta'dır. Yaklaşık her on saatte bir dönüşünü tamamlayan hızlı dönüş hızı nedeniyle Jüpiter, ekvator yarıçapı kutup yarıçapından yaklaşık %7 daha büyük olan basık bir küremsi şeklini alır. Gezegenin iç bileşiminin, sıvı metalik hidrojenden oluşan bir dış örtü ve daha yoğun maddelerden oluşan daha az tanımlanmış bir iç çekirdekten oluştuğu varsayılmaktadır. Jüpiter'in iç kısmındaki sürekli daralma, gezegenin güneş ışınımından emdiğinden daha büyük bir termal çıktı üretir. Jüpiter, akışkan, metalik hidrojen çekirdeği içindeki girdap akımları tarafından üretilen, Güneş Sistemindeki en güçlü manyetik alana ve ikinci en büyük bitişik yapıya sahiptir. Güneş rüzgarı ile Jüpiter'in manyetosferi arasındaki etkileşim, Jüpiter'in önemli ölçüde dışarıya doğru genişlemesine neden olur ve böylece gezegenin yörünge dinamiklerini etkiler.
Jüpiter'in yörüngesinde en az 101 uydunun olduğu bilinmektedir; bunların arasında en büyük dördü - Io, Europa, Ganymede ve Callisto - gezegenin manyetosferinde bulunur ve standart dürbünlerle fark edilebilir. Bu dördünün en büyüğü olan Ganymede, boyut olarak Merkür gezegenini geride bırakıyor. Jüpiter, gezegen halkalarından oluşan ince bir sistemle çevrelenmiştir. Bu Jüpiter halkaları öncelikle tozdan oluşur ve üç ana bileşene ayrılır: hale olarak adlandırılan parçacıklardan oluşan bir iç torus, nispeten parlak bir ana halka ve eterik bir dış incecik halka. Halkalar görünür ve yakın kızılötesi ışıkta gözlemlendiğinde kırmızımsı bir renk sergiliyor. Bu halka sisteminin kesin yaşı henüz belirlenmemiş olsa da, muhtemelen Jüpiter'in ilk oluşumuna kadar uzanıyor olabilir. 1973'ten bu yana, yedi yakın uçuş ve iki özel yörünge aracından (ek iki tanesi şu anda yolda olmak üzere) oluşan dokuz robotik sonda, Jüpiter'e görevler gerçekleştirdi. Diğer yıldız sistemlerinde de Jüpiter'e benzer özellikler sergileyen ötegezegenler tespit edilmiştir.
Adlandırma ve Sembolizm
Hem antik Yunan hem de Roma uygarlıklarında gezegen, ilgili panteonların başlıca tanrısının adıyla anılırdı: Yunanlılar için Zeus ve Romalılar için Jüpiter. Uluslararası Astronomi Birliği, gezegen için "Jüpiter" adını 1976'da resmen onayladı ve ardından yeni tanımlanan uydularına, tanrının eşlerinin, tercih ettiği figürlerin ve nesillerinin adını verdi. Jüpiter'i temsil eden astronomik sembol, Zeus'un kısaltması olarak hizmet veren, yatay çizgiyle değiştirilmiş ⟨⟩ Yunan zetasından kaynaklanır.
Latince'de Iovis, Jüpiter olan Iuppiter'in genetik formunu temsil eder. Bu terim etimolojik olarak 'gökyüzü babası' anlamına gelen Zeus ile bağlantılıdır. İngilizce karşılığı Jove, yaklaşık olarak 14. yüzyılda gezegen için şiirsel bir isim olarak yaygınlık kazandı.
Jüpiter'den türetilen sıfat biçimi Jovian'dır. Bunun tersine, ortaçağ astrologları tarafından kullanılan arkaik sıfat biçimi neşeli, tarihsel olarak Jüpiter'in astrolojik etkisine atfedilen 'mutlu' veya 'neşeli' eğilimleri ifade edecek şekilde gelişmiştir.
Yunan tanrısı Zeus, Jüpiter ile ilgili birçok terimin içinde yer alan etimolojik kökü zenoz sağlar. zenografi.
Oluşum ve Yörünge Göçü
Jüpiter, Güneş'in oluşumundan yalnızca bir milyon yıl sonra ve Dünya'dan yaklaşık 50 milyon yıl önce ortaya çıktığı için Güneş Sistemindeki en eski gezegen olarak kabul edilir. Güneş Sistemi gelişiminin çağdaş modelleri, Jüpiter'in, su gibi uçucu maddelerin katı hallere yoğunlaşmasına izin verecek sıcaklıklar açısından yeni doğan Güneş'ten yeterince uzak bir bölge olan kar sınırında veya ötesinde birleştiğini öne sürüyor. Başlangıçta katı bir çekirdek geliştiren gezegen, daha sonra gazlı atmosferini biriktirdi. Sonuç olarak, oluşumu güneş bulutsusunun tamamen dağılmasından önce olmuş olmalı. Bu oluşum döneminde, Jüpiter'in kütlesi giderek genişledi ve sonuçta Dünya'nın kütlesinin 20 katına ulaştı; bu kütlenin kabaca yarısı silikatlar, buzlar ve diğer ağır element bileşenlerinden oluşuyordu. Proto-Jüpiter 50 Dünya kütlesini aştığında, güneş nebulası içinde belirgin bir boşluk oluşturdu. Daha sonra, genişleyen gezegen nihai kütlesine 3-4 milyon yıl içinde ulaştı.
"Büyük ilerleme hipotezi", Jüpiter'in oluşumunu Güneş'ten yaklaşık 3,5 AU (520 milyon km; 330 milyon mil) uzaklıkta başlattığını öne sürüyor. Yeni oluşan gezegen kütle biriktirdikçe, güneş çevresindeki gaz diskiyle yerçekimsel etkileşimleri ve Satürn ile yörünge rezonansları içe doğru bir göçü tetikledi. Bu içe doğru hareket, Güneş'e daha yakın konumlanan birkaç süper Dünya'nın yörüngelerini istikrarsızlaştırarak, bunların yıkıcı çarpışmalarına yol açtı. Daha sonra, Satürn'ün Jüpiter'den daha büyük bir hızla içe doğru bir göç başlattığı ve bunun, Güneş'ten yaklaşık 1,5 AU (220 milyon km; 140 milyon mil) uzakta 3: 2 ortalama hareket rezonansında gezegenlerin yakalanmasıyla sonuçlandığı teorileştirildi. Bu rezonans etkileşimi göç yönlerini tersine çevirerek onları Güneş'ten ve iç Güneş Sistemi'nin dışına, mevcut yörünge konumlarına doğru itti. Bu olaylar, Jüpiter'in nihai göç aşamasının birkaç yüz bin yıla yayılmasıyla birlikte 3-6 milyon yıllık bir sürede gerçekleşti. Jüpiter'in iç Güneş Sistemi'nden nihai ayrılışı, kalan enkazdan Dünya da dahil olmak üzere iç gezegenlerin daha sonra oluşmasını kolaylaştırdı.
Ancak büyük rota hipotezi, çözülmemiş bazı zorlukları da beraberinde getiriyor. Örneğin, bu modelden türetilen karasal gezegenler için öngörülen oluşum zaman çizelgeleri, gözlemlenen element bileşimleriyle uyumsuz görünmektedir. Dahası, eğer Jüpiter gerçekten de güneş bulutsusunu geçmiş olsaydı, muhtemelen Güneş'e çok daha yakın bir yörünge oluşturacaktı. Tersine, Güneş Sistemi evriminin bazı alternatif modelleri, Jüpiter'in mevcut durumuna çok benzeyen yörünge özelliklerine sahip oluşumunu tahmin ediyor. Diğer teorik çerçeveler, Jüpiter'in oluşumunun çok daha büyük mesafelerde, potansiyel olarak 18 AU'ya (2,7 milyar km; 1,7 milyar mi) kadar olduğunu öne sürüyor.
Nice modeli, Güneş Sistemi tarihinin ilk 600 milyon yılı boyunca proto-Kuiper kuşağı nesnelerinin birikmesinin, Jüpiter ve Satürn'ün ilkel konumlarından 1:2 rezonansa göç etmesine neden olduğunu öne sürüyor. Bu rezonans daha sonra Satürn'ü daha yüksek bir yörüngeye itti, böylece Uranüs ve Neptün'ün yörüngeleri bozuldu, Kuiper kuşağı küçültüldü ve Geç Ağır Bombardıman başlatıldı.
Sıçrayan-Jüpiter senaryosu, Jüpiter'in yeni oluşan Güneş Sistemindeki göç yolunun, beşinci bir gaz devinin daha atılmasıyla sonuçlanabileceğini öne sürüyor. Bu hipotez, Jüpiter'in yörüngesel konumu sırasındaki önemli çekim kuvvetinin, diğer gaz devlerinin yörüngelerini istikrarsızlaştırdığını ve potansiyel olarak bir gezegeni Güneş Sisteminden tamamen fırlattığını öne sürüyor. Böyle bir olayın karmaşık dinamikleri, Güneş Sistemi'nin oluşumunu ve mevcut düzenini derinden yeniden şekillendirmiş ve şu anda gözlemlenen dört gaz deviyle sonuçlanmıştır.
Jüpiter'in elementel bileşiminin analizi, araştırmacıları, onun başlangıç oluşumunun, Güneş'ten 20-30 AU (3,0-4,5 milyar km; 1,9-2,8 milyar mi) uzaklıkta olduğu tahmin edilen moleküler nitrojen (N2) kar sınırının ötesinde hipotezleştirmeye yöneltmiştir. Ayrıca oluşumunun argon kar sınırının ötesinde meydana geldiği ve potansiyel olarak 40 AU'ya (6,0 milyar km; 3,7 milyar mi) kadar uzandığı da düşünülebilir. Bu perspektife göre, Jüpiter bu uzak mesafelerden birinde oluştuktan sonra, yaklaşık 700.000 yıllık bir süre içinde içeriye doğru hareket ederek bugünkü konumuna ulaşmış olacaktır. Bu içe doğru göç, gezegenin ilk birikiminden yaklaşık 2-3 milyon yıl sonraki bir dönemde gerçekleşmiş olmalı. Bu özel modelde, Satürn, Uranüs ve Neptün'ün Jüpiter'den çok daha uzak mesafelerde oluştuğu ve Satürn'ün de içe doğru bir göç yaşadığı teorize ediliyor.
Fiziksel özellikler
Jüpiter, ağırlıklı olarak hidrojen ve helyumdan oluşan bir gaz devi olarak sınıflandırılır. Gezegen jeolojisinde bu bileşenler, maddenin fiziksel halinden farklı bir sınıflandırma olan gazlar olarak adlandırılır. Güneş Sistemindeki en büyük gezegen olan Jüpiter, 142.976 km (88.841 mi) ekvator çapına sahiptir ve bu, Dünya'nınkinden 1.321 kat daha büyük bir hacme neden olur. 1,326 g/cm3 olarak ölçülen ortalama yoğunluğu, dört karasal gezegende gözlemlenen yoğunluklardan belirgin şekilde daha azdır.
Elementel Bileşim
Jüpiter'in atmosferi kütle olarak yaklaşık %76 hidrojen ve %24 helyumdan oluşur. Hacimsel olarak üst atmosferik katmanlar kabaca %90 hidrojen ve %10 helyumdan oluşur; bu azaltılmış helyum oranı, bu atmosferik bölgede yaygın olan hidrojen molekülleriyle karşılaştırıldığında bireysel helyum atomlarının daha büyük kütlesine atfedilir. Atmosferde eser miktarda elementel karbon, oksijen, kükürt ve neon bulunur; bunun yanı sıra amonyak, su buharı, fosfin, hidrojen sülfit gibi bileşikler ve metan, etan ve benzen gibi çeşitli hidrokarbonlar da bulunur. En dıştaki atmosferik tabaka, donmuş amonyak kristallerinin varlığıyla karakterize edilir. Gezegenin iç kısmı daha yüksek bir yoğunluk sergiliyor ve kütle bileşiminin yaklaşık %71 hidrojen, %24 helyum ve %5 diğer bileşen elementlerden oluştuğu tahmin ediliyor.
Hidrojen ve helyumun atmosferik oranları, ilksel güneş bulutsusunun teorik bileşimine çok yakın. Üst atmosferde neon, kütlece milyonda 20 parça oluşturur ve güneş bolluğunun yaklaşık onda birini temsil eder. Jüpiter'in helyum bolluğu Güneş'inkinin yaklaşık %80'idir; bu tutarsızlık, bu elementlerin gezegenin derinliklerinde helyum bakımından zengin damlacıklar halinde çökelmesine atfedilir.
Spektroskopik analiz, Satürn'ün bileşiminin Jüpiter'inkine benzediğini ileri sürer; ancak diğer dev gezegenler Uranüs ve Neptün, nispeten daha düşük oranlarda hidrojen ve helyuma ve ardından gelen en yaygın elementlerin (oksijen, karbon, nitrojen ve kükürt gibi) daha yüksek konsantrasyonlarına sahiptir. Bu gök cisimleri buz devleri olarak adlandırılmıştır; bu isimlendirme, birikimleri sırasında bu elementlerin buz olarak dahil edildiği hipotezinden kaynaklanmaktadır; yine de mevcut iç bileşimleri muhtemelen minimum miktarda gerçek buz içeriyor.
Boyutlar ve Kütle
Jüpiter'in çapı Dünya'nın yaklaşık on bir katıdır (11.208 R🜨) ve Dünya'nın 318 katı olan kütlesi, Güneş Sistemindeki diğer tüm gezegenlerin toplam kütlesini 2,5 kat aşmaktadır. Muazzam kütlesi, Güneş'in güneş yüzeyinin üzerinde, özellikle Güneş'in çekirdeğinden 1.068 güneş yarıçapında konumlandırıldığı bir ağırlık merkezi ile sonuçlanır. Güneş'in yaklaşık onda biri kadar bir yarıçapa (0,10275 R☉) ve Güneş'in binde biri kadar bir kütleye sahip olan Jüpiter, Güneş'inkiyle karşılaştırılabilecek bir yoğunluk sergiler. 'Jüpiter kütlesi' (MJ veya MJup), başta güneş dışı gezegenler ve kahverengi cüceler olmak üzere diğer gök cisimlerinin kütlelerini ölçmek için standart bir birim görevi görür. Örneğin, ötegezegen HD 209458 b'nin kütlesi 0,69 MJ iken, kahverengi cüce Gliese 229 b'nin kütlesi 60,4 MJ'dir. Benzer şekilde, geleneksel olarak gezegenin ekvator yarıçapı olarak tanımlanan 'Jüpiter yarıçapı', bu tür nesnelerin boyutlarını karakterize etmek için kullanılır.
Jüpiter, güneş radyasyonundan emdiğinden daha fazla termal enerji yayar; bu, daralma iç kısmında işleyen Kelvin-Helmholtz mekanizmasına atfedilen bir olgudur. Devam eden bu süreç, Jüpiter'in çapında yıllık yaklaşık 1 mm (0,039 inç) azalmaya yol açar. Oluşum döneminde Jüpiter önemli ölçüde daha sıcaktı ve mevcut boyutunun yaklaşık iki katı bir çapa sahipti.
Teorik modeller, Jüpiter'in kütlesindeki %40'ın üzerinde bir artışın, artan madde miktarına rağmen, hacminin azalmasına neden olacak kadar derin bir iç sıkıştırmaya neden olacağını öne sürüyor. Tersine, kütlesindeki küçük değişiklikler yarıçapında önemli bir değişikliğe yol açmayacaktır. Sonuç olarak Jüpiter'in, kendine özgü bileşimi ve evrimsel yörüngesi olan bir gezegen için elde edilebilecek maksimum çapa sahip olduğu düşünülmektedir. Artan kütleyle birlikte gelen bu daha fazla hacimsel azalma süreci, önemli yıldız ateşlemesinin başlangıcına kadar devam edecek. Jüpiter, hidrojen füzyonunu başlatmak ve bir yıldıza dönüşmek için mevcut kütlesinin yaklaşık 75 katına ihtiyaç duysa da, en küçük kırmızı cücelerin yarıçapının Satürn'den marjinal olarak daha büyük olabileceği göz önüne alındığında, mevcut çapı dikkate değerdir.
Gezegensel Dönüş
Jüpiter'in eksen eğikliği 3,13°'dir; bu, Dünya ve Mars'ta yaşananlarla karşılaştırıldığında mevsimsel değişimleri göz ardı edilebilir kılan nispeten küçük bir eğimdir.
Jüpiter, Güneş Sistemindeki tüm gezegenler arasında en hızlı eksenel dönüşü sergiler ve tam dönüşünü on saatten biraz daha kısa bir sürede tamamlar. Bu hızlı dönüş, amatör astronomi ekipmanlarıyla bile gözlemlenebilen, belirgin bir ekvatoral çıkıntıya neden olur. Spesifik olarak, ekvator yarıçapı kutup yarıçapını %7 oranında aşıyor. Jüpiter'in katı olmayan bileşimi göz önüne alındığında, üst atmosferi farklı bir dönüş sergiliyor. Sonuç olarak, kutup atmosferik dönüş periyodu ekvator atmosferininkinden yaklaşık beş dakika daha uzundur.
Gezegen rotasyonunu hassas bir şekilde izlemek, özellikle atmosferik özellik hareketlerini haritalamak için üç farklı referans sistemi kullanılır. Sistem I, gezegenin 9 saat, 50 dakika ve 30,0 saniyelik en kısa dönüş periyodunu temsil eden 7° Kuzey ve 7° Güney enlemlerini kapsar. Tersine, Sistem II, bu bandın kuzey ve güneyinde yer alan enlemler için 9 saat, 55 dakika ve 40,6 saniyelik bir süre ile kullanılır. Radyo gökbilimcileri tarafından oluşturulan Sistem III, Jüpiter'in manyetosferinin dönüşüyle ilişkilidir ve gezegenin resmi olarak tanınan dönüş periyodu olarak hizmet eder.
İç Yapı
21. yüzyılın başlarından önce, bilim camiası Jüpiter'in oluşumuyla ilgili genel olarak iki temel hipotez öne sürüyordu. Bir hipoteze göre, eğer gezegen başlangıçta katı bir cisim olarak birikirse, bileşiminin yoğun bir çekirdek, gezegen yarıçapının yaklaşık %80'ine kadar uzanan (bir miktar helyum içeren) sıvı metalik hidrojenden oluşan bir katman ve ağırlıklı olarak moleküler hidrojenden oluşan bir dış atmosfer içereceğini ileri sürdü. Tersine, alternatif teori, eğer Jüpiter doğrudan gaz halindeki öngezegen diskinin yerçekimsel çöküşünden oluşmuşsa, tamamen ayrı bir çekirdeğe sahip olmayacağını, bunun yerine merkezine doğru uzanan giderek daha yoğun bir sıvıya (temel olarak moleküler ve metalik hidrojen) sahip olacağını öne sürdü. Bununla birlikte, Juno misyonundan elde edilen veriler, Jüpiter'in, mantosuyla karışan, gezegenin yarıçapının %30-50'sini kapsayan ve kümülatif kütlesi 7-25 Dünya kütlesine eşdeğer olan ağır elementlerden oluşan dağınık bir çekirdeğe sahip olduğunu ortaya çıkardı. Gözlemlenen bu karışım, çevredeki bulutsudan gelen katıları ve gazları biriktirdiği için gezegenin oluşumu sırasında ortaya çıkmış olabilir. Diğer bir olasılık da, Jüpiter'in oluşumundan birkaç milyon yıl sonra meydana gelen ve başlangıçta kompakt olan Jüpiter çekirdeğini bozacak olan, Dünya'nın kütlesinin yaklaşık on katı büyüklüğünde bir gezegenin çarpması sonucu oluşmuş olmasıdır.
Metalik hidrojen katmanının ötesinde, hidrojenden oluşan şeffaf bir iç atmosfer mevcuttur. Bu derinliklerde hem basınç hem de sıcaklık, moleküler hidrojenin 1,3 MPa'lık kritik basıncını ve 33 K'lik (-240,2 °C; -400,3 °F) kritik sıcaklığını aşıyor. Sonuç olarak, bu süper kritik akışkan durumunda hidrojen, belirgin bir sıvı veya gaz fazı sergilemez. Bulut katmanından inen hidrojen ve helyum gazı, daha derin katmanlarda aşamalı olarak sıvıya dönüşüyor ve potansiyel olarak sıvı hidrojen ve diğer süperkritik akışkanlardan oluşan geniş bir okyanus oluşturuyor. Fiziksel açıdan bakıldığında, derinlik arttıkça gazın sıcaklığı ve yoğunluğu da giderek artar.
Helyum ve neon, atmosferin alt katmanlarında yağmur benzeri damlacıklar halinde çöker, böylece bu elementlerin üst atmosfer katmanlarındaki konsantrasyonu azalır. Teorik modeller, helyum damlacıklarının, bulut tepelerinin 11.000 km (6.800 mi) altında olan 60.000 km (37.000 mi) gezegen yarıçapında metalik hidrojenden ayrıldığını ve ardından 50.000 km'de (31.000 mi) veya bulutların altında 22.000 km'de (14.000 mi) yeniden birleştiğini göstermektedir. Dahası, elmas yağmurunun yalnızca Jüpiter'de değil, aynı zamanda Satürn ve buz devleri Uranüs ve Neptün'de de meydana geldiği varsayılmaktadır.
Jüpiter'in ilkel oluşum ısısı yalnızca konveksiyon yoluyla dağılabileceğinden, Jüpiter'de hem sıcaklık hem de basınç iç kısma doğru giderek artar. Yaklaşık bir standart Dünya atmosferine (0,10 MPa veya 1 bar) karşılık gelen atmosferik derinlikte sıcaklık yaklaşık 165 K (−108 °C; −163 °F) ölçülür. Süperkritik hidrojenin kademeli olarak moleküler bir sıvıdan metalik bir sıvıya dönüştüğü geçiş bölgesi, 50-400 GPa basınç aralıklarını kapsar ve buna karşılık gelen sıcaklıklar 5.000-8.400 K (4.730-8.130 °C; 8.540-14.660 °F) arasındadır. Jüpiter'in seyreltilmiş çekirdeğinin 20.000 K (19.700 °C; 35.500 °F) sıcaklığa ulaşacağı ve 4.000 GPa civarında basınçla karşılaşacağı tahmin edilmektedir.
Atmosfer
Jüpiter'in atmosferi ağırlıklı olarak moleküler hidrojen ve helyumdan oluşur ve buna az miktarda su, metan, hidrojen sülfit ve amonyak gibi diğer bileşikler de eklenir. Bu atmosferik zarf, görünür bulut katmanlarının altında yaklaşık 3.000 kilometre (2.000 mil) derinliğe kadar uzanır.
Bulut Katmanları
Jüpiter sürekli olarak, potansiyel olarak amonyum hidrosülfit içeren amonyak kristalleri bulutlarıyla çevrelenmiştir. Bu bulutlar, atmosferik tropopozun içinde yer alır ve tropikal bölgeler olarak belirlenen enlem şeritleri olarak ortaya çıkar. Bu bölgeler daha açık renkli bölgeler ve daha koyu kuşaklar olarak kategorize edilir. Bu modellerin antagonist dolaşım dinamikleri fırtınalar ve türbülans yaratır. Bölgesel jet akımlarında saniyede 100 metrelik (360 km/sa; 220 mil/sa) rüzgar hızları sıklıkla gözlemlenir. Bölgeler yıllık olarak genişlik, renk ve yoğunluk açısından farklılıklar gösterse de bilimsel terminolojiyi garanti altına alacak yeterli istikrarı korumuşlardır.
Bulut katmanı yaklaşık 50 km (31 mil) derinliğe sahiptir ve en az iki farklı amonyak bulutu katmanından oluşur: üstte, ince ve daha şeffaf bir katman ve altta, daha yoğun bir katman. Amonyak bulutlarının altında, Jüpiter'in atmosferinde gözlemlenen yıldırım deşarjlarının da gösterdiği gibi, ince bir su bulutu tabakası mevcut olabilir. Bu elektrik deşarjları, karadaki yıldırımların bin katı kadar büyüklüğe ulaşabilir. Su bulutlarının, iç ısı taşınımıyla harekete geçirilen, karasal olaylara benzer gök gürültülü fırtınalar ürettiği varsayılmaktadır. Juno misyonu, yüksek atmosferik irtifalarda yer alan amonyak-su bulutlarından yayılan "sığ yıldırımın" varlığını ortaya çıkardı. Bu deşarjlar, atmosfere derinlemesine inen "mantar toplarını" (buzla kaplı su-amonyak çamuru yığınları) taşır. Jüpiter'in üst atmosferinde, yaklaşık 1,4 milisaniye süren geçici parlak flaşlar şeklinde yıldırım olayları tespit edildi. "Elfler" veya "cinler" olarak adlandırılan bu fenomenler, hidrojene atfedilebilecek mavi veya pembe renk sergiler.
Jüpiter'in bulutlarında gözlenen turuncu ve kahverengi tonlar, güneşin ultraviyole radyasyonuna maruz kaldıklarında kromatik değişime uğrayan bileşiklerin yükselişinden kaynaklanır. Bu maddelerin fosfor, kükürt veya potansiyel olarak hidrokarbonlardan oluştuğu varsayılmasına rağmen kesin kimyasal bileşimleri belirsizliğini koruyor. Kromoforlar olarak bilinen bu renkli bileşikler, alt tabakanın daha sıcak bulut oluşumlarına karışıyor. Açık renkli bölgeler, yükselen konveksiyon hücreleri amonyağın kristalleşmesini kolaylaştırarak kromoforları gizledikçe gelişir.
Jüpiter minimum eksenel eğim sergiler, dolayısıyla kutuplarının gezegen ekvatoral bölgesine kıyasla sürekli olarak daha az güneş ışığı almasını sağlar. İç gezegensel konveksiyon, enerjinin kutuplara doğru aktarımını kolaylaştırır, böylece bulut katmanı içindeki sıcaklıklar dengelenir.
Büyük Kırmızı Nokta ve İlişkili Girdaplar
Jüpiter'in göze çarpan bir özelliği, ekvatorun yaklaşık 22° güneyinde yer alan kalıcı bir antisiklonik girdap olan Büyük Kırmızı Nokta'dır. İlk gözlemler 1831'e tarihleniyor ve daha önceki olası gözlemler 1665'te mümkün. Hubble Uzay Teleskobu'ndan alınan görüntüler, Büyük Kırmızı Noktaya bitişik iki ek "kırmızı nokta"yı ortaya çıkardı. Bu fırtına, 12 cm veya daha büyük bir açıklığa sahip Dünya merkezli teleskoplar aracılığıyla fark edilebilir. Fırtına saat yönünün tersine bir dönüş sergileyerek bir döngüyü yaklaşık altı günde tamamlıyor. Girdap, bitişik bulut tepelerinin üzerinde yaklaşık 8 kilometre (5 mil) maksimum yüksekliğe ulaşır. Büyük Kırmızı Leke'nin kompozisyon yapısı ve kendine özgü kırmızı tonunun oluşumu belirsizliğini koruyor, ancak fotoayrışmış amonyağın asetilen ile reaksiyonu makul bir açıklama olarak öne sürülüyor.
Büyük Kırmızı Leke'nin boyutu Dünya'yı aşıyor. Matematiksel modelleme, fırtınanın istikrarını ve öngörülen durumunu kalıcı bir gezegen özelliği olarak gösterir. Bununla birlikte, ilk tespitinden bu yana boyutlarında kayda değer bir azalma meydana geldi. 19. yüzyılın sonlarına ait ilk gözlemler, yaklaşık 41.000 km'lik (25.500 mil) enine boyutu gösterdi. 2015 yılına gelindiğinde fırtınanın boyutları yaklaşık 16.500 x 10.940 kilometre (10.250 x 6.800 mil) olarak kaydedildi ve uzunluğu yılda yaklaşık 930 km (580 mil) azaldı. Ekim 2021'de, bir Juno uçuş misyonu, Büyük Kırmızı Leke'nin derinliğinin yaklaşık 300-500 kilometre (190-310 mil) olduğunu doğruladı.
Juno misyonları, Jüpiter'in kutuplarında çok sayıda siklonik küme tespit etti. Kuzey kümesi, sekiz ek siklonla çevrelenen belirgin bir merkezi girdap içeren dokuz siklondan oluşur. Buna karşılık, güneydeki benzeri de benzer şekilde merkezi bir girdap sunuyor ancak beş büyük fırtına ve bir daha küçük fırtınayla çevrelenmiş olup toplamda yedi siklonik formasyondan oluşuyor.
2000 yılında, Jüpiter'in güney yarımküresinde, daha küçük ölçekte de olsa morfoloji olarak Büyük Kırmızı Leke'ye benzeyen belirgin bir atmosferik olay ortaya çıktı. Bu oluşum, başlangıçta 1939 ile 1940 yılları arasında gelişen üç küçük, beyaz, oval şekilli fırtınanın tek bir varlık halinde birleşmesinden kaynaklandı. Ortaya çıkan birleştirilmiş özelliğe Oval BA adı verildi. Daha sonra yoğunlaştı ve beyazdan kırmızıya kromatik bir geçişe uğradı; bu da popüler adı olan "Küçük Kırmızı Nokta"ya yol açtı.
Nisan 2017'de araştırmacılar, Jüpiter'in termosferinde, kuzey kutup bölgesinde yer alan bir "Büyük Soğuk Nokta" tespit ettiler. Bu atmosferik anomalinin uzunluğu 24.000 km (15.000 mi) ve genişliği 12.000 km (7.500 mi) olup, ortamdaki termosferik malzemenin altında 200 °C (360 °F) sıcaklık farkı sergiler. Her ne kadar morfolojisi ve yoğunluğu kısa süreler boyunca dalgalansa da, bu nokta 15 yılı aşkın bir süre boyunca sürekli olarak yaklaşık atmosferik konumunu işgal etmiştir. Büyük Kırmızı Noktaya benzeyen devasa bir girdabı temsil ettiği ve Dünya'da gözlemlenen termosferik girdaplara benzer yarı kararlı bir özellik sergilediği varsayılmaktadır. Bu özelliğin ortaya çıkışı, potansiyel olarak Io'dan kaynaklanan yüklü parçacıklar ile Jüpiter'in güçlü manyetik alanı arasındaki etkileşimlere atfedilebilir ve bu da termal enerjinin yerel olarak yeniden dağıtılmasına yol açar.
Manyetosfer
Jüpiter, Güneş Sistemindeki tüm gezegenler arasında en güçlü manyetik alana sahiptir; 4,170 gauss (0,4170 mT) dipol momenti ve dönme eksenine göre 10,31°'lik eğimiyle karakterize edilir. Yüzey manyetik alanının yoğunluğu 2 gauss (0,20 mT) ila 20 gauss (2,0 mT) arasında değişir. Bu alanın, gezegenin akışkan, metalik hidrojen çekirdeği içindeki girdap akımlarından (iletken malzemelerin dolaşım hareketleri) kaynaklandığı teorize edilmiştir. Gezegenden yaklaşık 75 Jüpiter yarıçapı uzakta, manyetosferin güneş rüzgârıyla etkileşimi bir yay şoku yaratıyor. Jüpiter'in manyetosferini çevreleyen, manyetopoz ile yay şoku arasında yer alan bir geçiş bölgesi olan manyeto kılıfın iç sınırını tanımlayan manyetopozdur. Güneş rüzgarının bu bölgelerle etkileşimi, Jüpiter'in rüzgar altı tarafındaki manyetosferin uzamasına neden olarak, onu neredeyse Satürn'ün yörüngesine yaklaşan bir mesafeye doğru dışarı doğru yansıtır. Jüpiter'in Galile uydularının dördü de tamamen bu manyetosferin içinde yörüngeye sahiptir ve böylece onlara güneş rüzgârından koruma sağlar.
Jüpiter'in uydusu Io'daki volkanik aktivite, önemli miktarlarda kükürt dioksiti dışarı atar ve bu da daha sonra yörünge yolu boyunca gazlı bir torus oluşturur. Jüpiter'in manyetosferinde bu gaz iyonlaşmaya uğrayarak kükürt ve oksijen iyonları üretir. Bu iyonlar, Jüpiter'in atmosferinden türetilen hidrojen iyonlarıyla birlikte birleşerek gezegenin ekvator düzleminde yer alan bir plazma tabakası oluşturur. Bu tabakanın içindeki plazma Jüpiter ile birlikte dönerek gezegenin dipol manyetik alanının manyetodisk konfigürasyonuna doğru deformasyonuna neden olur. Plazma tabakasında bulunan elektronlar, tüketici sınıfı kısa dalga radyo alıcıları kullanılarak Dünya'dan fark edilebilen, 0,6-30 MHz frekans aralığını kapsayan kısa, üst üste binmiş patlamalarla karakterize edilen farklı bir radyo imzası üretir. Io'nun bu torustan geçişi, Alfvén dalgaları üreten ve iyonize materyali Jüpiter'in kutup bölgelerine taşıyan bir etkileşimi tetikler. Sonuç olarak, radyo dalgaları, enerjileri konik bir yüzey boyunca dışarıya doğru yayılan bir siklotron maser mekanizması aracılığıyla üretilir. Dünyanın konumu bu konik emisyon yolu ile çakışırsa, Jüpiter'in radyo emisyonları Güneş'in toplam radyo çıkışını aşabilir.
Yörünge Dinamiği ve Gözlem
Jüpiter, Güneş'le olan ağırlık merkezi Güneş'in fiziksel hacminin ötesinde, özellikle de güneş yarıçapının yaklaşık %7'si kadar ötesinde yer alan tek gezegendir. Güneş'ten ortalama yörünge mesafesi 778 milyon km'dir (5,20 AU), tam yörünge dönemi ise 11,86 yıl sürer. Bu süre, Satürn'ün yörünge periyodunun kabaca beşte ikisini oluşturur ve iki gezegen arasında yörüngeye yakın bir rezonans oluşturur. Jüpiter'in yörünge düzlemi, Dünya'nın yörünge düzlemine göre 1,30°'lik bir eğim sergiler. 0,049'luk yörünge dışmerkezliği göz önüne alındığında, Jüpiter Güneş'e günberi noktasında günötesine göre 75 milyon km'den biraz daha fazla yaklaşmaktadır, bu da neredeyse dairesel bir yörüngeye işaret etmektedir. Bu nispeten düşük dışmerkezlilik, Jüpiter kütleli gezegenlerin önemli ölçüde daha yüksek dışmerkezliğe sahip olduğunu sıklıkla tanımlayan ötegezegen araştırmalarından elde edilen gözlemlerle çelişmektedir. Teorik modeller, üç veya daha fazla dev gezegenin dahil edilmesi tipik olarak daha büyük yörünge eksantrikliklerinin tetiklenmesiyle ilişkili olduğundan, bu özelliğin Güneş Sistemimizde yalnızca iki dev gezegenin varlığından kaynaklanabileceğini öne sürüyor.
Jüpiter genellikle Güneş, Ay ve Venüs'ten sonra gökyüzünde dördüncü en parlak gök cismi olarak yer alır, ancak Mars karşıt konumdayken parlaklığını aşabilir. Görsel büyüklüğü, Dünya'ya göre konumuna bağlı olarak dalgalanır; karşıt konumda -2,94'lük bir zirve ile Güneş'le kavuşum sırasında minimum -1,66 arasında değişir. Ortalama görünen büyüklük -2,20 olup standart sapması 0,33'tür. Benzer şekilde Jüpiter'in açısal çapı da 50,1 ile 30,5 yay saniyesi arasında değişmektedir. En iyi karşıtlıklar, Jüpiter yörüngesinin günberi noktasındayken Dünya'dan uzaklığı en aza indirildiğinde ortaya çıkar. Jüpiter karşıt yönde yaklaşık 121 gün boyunca gerileme hareketi sergiler ve ilerleme yörüngesine devam etmeden önce 9,9° geriye döner.
Jüpiter'in yörüngesinin Dünya'nın ötesinde olduğu göz önüne alındığında, Dünya'dan gözlemlendiği üzere faz açısı sürekli olarak 11,5°'nin altında kalır. Sonuç olarak, Jüpiter karasal teleskoplarla bakıldığında neredeyse tamamen aydınlatılmış görünüyor. Gezegenin hilal evreleri özel uzay aracı görevleri sırasında özel olarak yakalandı. Mütevazı bir teleskop genellikle Jüpiter'in dört Galile uydusunu ve atmosferindeki belirgin bulut kuşaklarını ortaya çıkarır. 4–6 inç (10–15 cm) açıklığa sahip daha büyük bir cihaz, Dünya'ya doğru yöneldiğinde Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktasını çözebilir.
Yerçekimi Etki Alanı ve Etkisi
Gezegen Halkaları
Jüpiter, üç ana bileşenden oluşan incelikli bir gezegen halka sistemine sahiptir: hale olarak adlandırılan parçacıklardan oluşan bir iç halka, nispeten parlak bir ana halka ve eterik bir dış incecik halka. Bu halkalar, Satürn'ün buz bazlı halkalarının aksine ağırlıklı olarak tozdan oluşuyor. Ana halkanın, Adrastea ve Metis uyduları tarafından fırlatılan ve daha sonra güçlü çekim alanı tarafından Jüpiter'e çekilen malzemeden kaynaklandığı varsayılmaktadır. Ek etkiler sisteme yeni malzeme katkıda bulunur. Benzer şekilde, Thebe ve Amalthea aylarının tozlu incecik halkanın iki farklı öğesini oluşturduğuna inanılıyor. Dahası, kanıtlar, Amalthea'nın çarpışma sonucu oluşan döküntülerden oluşan ve ayın yörünge yolu boyunca dağılmış olan dördüncü bir halkanın varlığını gösteriyor.
Aylar
Jüpiter'in şu anda tanımlanmış 101 doğal uydusu var ve bu sayının devam eden teleskopik gözlemlerle artması bekleniyor. Bunlardan sadece 16'sının çapı 10 km'yi aşıyor. Topluca Galile uyduları olarak bilinen en büyük dört uydu (Ganymede, Callisto, Io ve Europa (büyükten küçüğe doğru sıralanmıştır)), açık bir gecede dürbünle Dünya'dan fark edilebilir.
Galile Uyduları
Galileo tarafından keşfedilen aylar (Io, Europa, Ganymede ve Callisto) Güneş Sistemindeki en önemli aylardır. Io, Europa ve Ganymede'nin yörüngeleri, Laplace rezonansı olarak bilinen bir konfigürasyon sergiler; burada Io, Europa'nın her iki yörüngesi ve Ganymede'nin bir yörüngesi için Jüpiter çevresinde dört yörüngeyi tamamlar. Bu rezonans, üç büyük ay arasında yerçekimsel etkileşimlere neden olur ve her ay, aynı yörünge kavşağında komşularından ek bir yerçekimsel tedirginlik deneyimledikçe yörüngelerini eliptik yollara doğru deforme eder. Tersine, Jüpiter'in gelgit kuvveti bu yörüngeleri dairesel hale getirecek şekilde hareket eder.
Bu üç uydunun yörüngesel eksantrikliği, şekillerinin periyodik olarak esnemesine neden olur; Jüpiter'in yerçekimi, gezegene yaklaştıkça onları uzatıyor ve uzaklaştıkça daha küresel biçimlere dönmelerine olanak tanıyor. Bu gelgit esnemesinin yarattığı sürtünme, ayların içinde iç ısı üretir. Bu fenomen en çarpıcı biçimde, en yoğun gelgit kuvvetlerine maruz kalan Io'nun volkanik aktivitesinde ve daha az ölçüde Europa'nın jeolojik açıdan genç yüzeyinde gözlemlenir; bu, ayın dış yüzeyinin yakın zamanda yeniden yüzeye çıktığının göstergesidir.
Sınıflandırma
Tarihsel olarak Jüpiter'in uyduları, ortak yörünge özelliklerine göre dörtlü dört gruba ayrılmıştı. Ancak bu sınıflandırma şeması, 1999'dan bu yana çok sayıda küçük dış uydunun keşfedilmesi nedeniyle daha karmaşık hale geldi. Jüpiter'in uyduları artık birkaç farklı gruba bölünmüş durumda, ancak bilinen iki uydu olan Themisto ve Valetudo şu anda herhangi bir spesifik gruba atanmamış durumda.
Jüpiter'in ekvator düzlemine yakın neredeyse dairesel yörüngeleriyle karakterize edilen en içteki sekiz normal uydunun, gezegenle birlikte oluştuğu varsayılıyor. Tersine, geri kalan düzensiz uyduların asteroitler veya bunların parçaları tarafından yakalandığı düşünülüyor. Ayrıca, belirli gruplar içindeki düzensiz ayların ortak bir kökene sahip olabileceği, bunun da potansiyel olarak daha büyük bir ayın veya daha önce ele geçirilmiş bir gök cisminin parçalanmasından kaynaklanabileceği öne sürülüyor.
Güneş Sistemiyle Etkileşim
Güneş Sistemindeki en büyük gezegen olan Jüpiter'in önemli kütleçekim etkisi, genel konfigürasyonuna önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Merkür dışında sistemdeki diğer gezegenlerin yörünge düzlemleri, Güneş'in ekvator düzleminden ziyade Jüpiter'in yörünge düzlemine daha yakın hizadadır. Jüpiter, asteroit kuşağı içinde gözlemlenen Kirkwood boşluklarından birincil olarak sorumludur ve aynı zamanda iç Güneş Sistemi'nin erken tarihindeki Geç Ağır Bombardıman olayında da rol oynadığı varsayılmaktadır.
Uydu sisteminin ötesinde, Jüpiter'in çekim alanı, Lagrangian noktalarında yer alan ve güneş yörüngesinde gezegenden önce gelen veya onu takip eden çok sayıda asteroit üzerinde kontrol uygular. Bu gök cisimleri Truva asteroitleri olarak belirlenmiş ve destansı şiir İlyada'yı onurlandıran bir isimlendirme olan "Yunan" ve "Truva" kampları olarak sınıflandırılmıştır. İlk keşif olan 588 Aşil, 1906'da Max Wolf tarafından yapıldı ve daha sonra bu türden iki binden fazla asteroit tespit edildi; bilinenlerin en büyüğü 624 Hektor'du.
Jüpiter kuyruklu yıldız ailesi, Jüpiter'inkinden daha küçük olan ve kısa dönemli kuyruklu yıldızların çoğunu kapsayan yarı ana eksenle karakterize edilir. Bu kuyruklu yıldızların Neptün'ün yörüngesinin ötesinde bulunan Kuiper kuşağından kaynaklandığına inanılıyor. Jüpiter'le yakın çekimsel karşılaşmalar nedeniyle yörüngeleri daha kısa periyotlarla bozulur ve daha sonra hem Güneş hem de Jüpiter ile sürekli çekimsel etkileşimler nedeniyle daireselleşmeye uğrarlar.
Etkiler
Jüpiter, derin çekim kuyusu ve iç Güneş Sistemine yakınlığı nedeniyle sıklıkla Güneş Sisteminin "elektrikli süpürgesi" olarak anılır. Sonuç olarak Jüpiter, özellikle kuyruklu yıldızlardan gelen darbelere Güneş Sistemindeki diğer gezegenlerden daha sık maruz kalıyor; örneğin Dünya'ya kıyasla yaklaşık 200 kat daha fazla asteroit ve kuyruklu yıldız çarpmasına maruz kalıyor. Tarihsel olarak bilim adamları, Jüpiter'in iç Güneş Sistemine kuyruklu yıldız bombardımanına karşı kısmi bir kalkan sağladığını öne sürdüler. Bununla birlikte, 2008'de gerçekleştirilen bilgisayar simülasyonları, Jüpiter'in, iç Güneş Sistemi'nden geçen kuyruklu yıldızların sayısında net bir azalmaya neden olmadığını, çünkü yerçekimsel etkisinin, bu cisimlerin birikmesi veya fırlatılmasıyla karşılaştırılabilir bir frekansla yörüngelerini içeriye doğru bozduğunu göstermektedir. Bu konu bilim camiasında bir tartışma konusu olmaya devam ediyor; bazı araştırmacılar Jüpiter'in Kuiper kuşağından kuyruklu yıldızları Dünya'ya doğru çektiğini öne sürerken diğerleri Dünya'yı Oort bulutundan kaynaklanan nesnelerden koruduğunu iddia ediyor.
Temmuz 1994'te Shoemaker-Levy 9 Kuyruklu Yıldızı Jüpiter'e çarptı. Bu etkiler Hubble Uzay Teleskobu ve Galileo uzay aracının da aralarında bulunduğu küresel gözlemevleri tarafından titizlikle gözlemlendi. Etkinlik medyada geniş yer buldu.
Tarihsel astronomik kayıtlar ve resimler üzerinde yapılan analizler, 1664 ile 1839 yılları arasında sekiz potansiyel çarpma gözlemi örneği tespit etti. Ancak 1997'de yapılan bir inceleme, bu gözlemlerin gerçek çarpma olaylarını temsil etme ihtimalinin minimum düzeyde olduğu veya hiç olmadığı sonucuna vardı. Aynı araştırma grubunun daha sonraki araştırmaları, gökbilimci Giovanni Cassini tarafından 1690'da belgelenen koyu renkli yüzey özelliğinin çarpma izi olabileceğini öne sürdü.
Gözlem ve Keşif Geçmişi
Teleskopik Öncesi Araştırma
Jüpiter gözlemlerine ilişkin kanıtlar, MÖ 7.-8. yüzyıllardaki Babil gökbilimcilerine kadar uzanıyor. Eski Çinli gökbilimciler Jüpiter'den 'sui yıldızı' (Suìxīng 歲星) olarak söz ediyorlardı ve on iki dünya dalının döngüsünü, gezegenin Güneş etrafındaki yaklaşık yörünge periyoduna dayanarak formüle etti. Çince, yaşı belirtirken adını (歲; 岁 olarak basitleştirilmiş) kullanmaya devam ediyor. MÖ 4. yüzyıla gelindiğinde bu astronomik gözlemler, her yılın bir Tai Sui yıldızına ve Jüpiter'in gece konumunun karşısındaki göksel bölgeyi yöneten bir tanrıya bağlı olduğu Çin burçlarına dönüştü. Bu geleneksel inançlar, bazı Taocu ve halk dini uygulamalarında olduğu kadar Doğu Asya burcundaki on iki hayvanda da varlığını sürdürmektedir. Çinli tarihçi Xi Zezong, eski bir Çinli gökbilimci olan Gan De'nin, Jüpiter'le "ittifak içinde" küçük bir yıldızın belgelendiğini, bunun da potansiyel olarak Jüpiter'in uydularından birinin yardımsız gözle görüldüğüne işaret ettiğini iddia etti. Eğer kanıtlanırsa, bu gözlem Galileo'nun keşfinden neredeyse iki bin yıl öncesine ait olacaktır.
2016 tarihli bir makale, Babillilerin MÖ 50'den önce Jüpiter'in hızını ekliptik boyunca entegre etmek için yamuk kuralını kullandıklarını gösteriyor. Daha sonra Helenistik gökbilimci Claudius Ptolemaeus, 2. yüzyıldaki Almagest adlı çalışmasında, Jüpiter'in Dünya'ya göre gözlemlenen hareketini açıklamak için, yörünge periyodunu 4332,38 gün veya 11,86 yıl olarak hesaplayarak, ertelemelere ve dış çemberlere dayanan bir yer merkezli gezegen modeli oluşturdu.
Yer Tabanlı Teleskopik Araştırma
1610 yılında İtalyan bilgin Galileo Galilei, Jüpiter'in daha sonra Galilean uyduları olarak adlandırılan en büyük dört uydusunun teleskopik keşfine öncülük etti. Bu olay, yaygın olarak, Dünya dışında bir gezegenin yörüngesinde dönen gök cisimlerinin ilk teleskopik gözlemi olarak kabul edilir. Dikkat çekici bir şekilde Simon Marius, Galileo'dan yalnızca bir gün sonra Jüpiter'in etrafında dönen uyduları bağımsız olarak tespit etti, ancak bulguları 1614'e kadar resmi olarak yayınlanmadı. Sonuçta Marius'un bu ana uydular (Io, Europa, Ganymede ve Callisto) için kullandığı terminoloji evrensel olarak benimsendi. Bu keşif, Nicolaus Copernicus'un güneş merkezli gezegen hareketi modelini destekleyen önemli ampirik kanıtlar sağladı; bu, Galileo'nun sözlü savunuculuğunun Engizisyon tarafından yargılanması ve kınanmasıyla sonuçlanan bir duruştu.
1639 sonbaharında, Napoliten gözlükçü Francesco Fontana, kendi yapımı olan 22 avuç içi teleskopunu test ederken, gezegenin kendine özgü atmosferik bantlarını gözlemledi ve tanımladı.
1660'larda Giovanni Cassini, Jüpiter'in atmosferindeki noktaları belirlemek, gezegenin basık küresel şeklini tespit etmek ve dönüş periyodunu yaklaşık olarak hesaplamak için yeni bir teleskop kullandı. 1692'ye gelindiğinde Cassini, Jüpiter'in atmosferinin diferansiyel dönüş sergilediğini de fark etti.
Büyük Kırmızı Nokta ilk kez 1664'te Robert Hooke ve 1665'te Cassini tarafından gözlemlenmiş olabilir, ancak bu erken gözlemler hâlâ tartışma konusu olmaya devam ediyor. Büyük Kırmızı Nokta'yı detaylandıran ilk belgelenmiş çizim, 1831'de eczacı Heinrich Schwabe tarafından oluşturuldu. Tarihsel kayıtlar, Kırmızı Nokta'nın 1665 ile 1708 yılları arasında aralıklı olarak gözlemlenemediğini, ardından 1878'de belirgin hale geldiğini gösteriyor. Daha sonraki kayıtlar, görünürlüğünün 1883'te ve 20. yüzyılın başında tekrar azaldığını gösteriyor.
Giovanni Borelli ve Cassini Jüpiter'in uydularının hareketlerini belgeleyen, gezegene göre geçişleri ve tutulmaları hakkında kesin tahminler yapılmasını sağlayan titizlikle derlenmiş tablolar. 1670'li yıllara gelindiğinde Cassini, Jüpiter'in Güneş'in Dünya'ya göre zıt tarafında konumlandığı bu tahmin edilen olaylarda yaklaşık 17 dakikalık tutarlı bir gecikme olduğunu fark etti. Ole Rømer daha sonra bu zamansal tutarsızlıktan ışığın sonlu bir hıza sahip olduğu sonucunu çıkardı (Cassini'nin daha önce reddettiği bir sonuç) ve bu gözlem, ışığın hızına ilişkin ilk niceliksel tahminin sağlanmasında etkili oldu.
1892'de E. E. Barnard, Kaliforniya'daki Lick Gözlemevi'nde 36 inçlik (910 mm) refraktörü kullanarak beşinci bir Jovian uydusu keşfetti. Bu aya daha sonra Amalthea adı verildi. Doğrudan teleskop aracılığıyla görsel bir gözlemci tarafından tanımlanan son gezegen uydusu olma özelliğini taşıyor. Voyager 1 sondasının 1979'daki uçuşundan önce sekiz uydu daha keşfedildi.
1932'de Rupert Wildt, Jüpiter'in spektral verileri içinde amonyak ve metana karşılık gelen soğurma bantlarını başarıyla tanımladı. Daha sonra 1938'de "beyaz ovaller" olarak adlandırılan üç kalıcı antisiklonik oluşum gözlemlendi. Bu özellikler onlarca yıl boyunca ayrı atmosferik varlıklar olarak varlıklarını sürdürdüler, birbirlerine yaklaştılar ama hiçbir zaman birleşmediler. Nihayetinde bu ovallerden ikisi 1998'de birleşti ve ardından 2000'de üçüncüsünü emerek Oval BA'nın oluşmasına neden oldu.
Radyoteleskopik Araştırma
1955'te Bernard Burke ve Kenneth Franklin, Jüpiter'in 22,2 MHz frekansında ayrı ayrı radyo dalgası patlamaları yaydığını keşfettiler. Bu patlamaların periyodikliği gezegenin dönüşüyle ilişkiliydi ve Jüpiter'in dönüş hızına ilişkin daha doğru bir ölçüm elde etmelerine olanak sağladı. Jovian radyo patlamaları daha sonra iki farklı türe ayrıldı: birkaç saniye sürebilen uzun patlamalar (L-patlamaları) ve süreleri genellikle saniyenin yüzde birinden daha kısa olan kısa patlamalar (S-patlamaları).
Araştırmacılar Jüpiter'den yayılan radyo sinyallerinin üç farklı kategorisini belirlediler:
- Onlarca metreyi kapsayan dalga boylarıyla karakterize edilen dekametrik radyo patlamaları, Jüpiter'in dönüşüyle ilişkili değişkenlik sergiler ve Io ile Jüpiter'in manyetik alanı arasındaki etkileşimle modüle edilir.
- Santimetre cinsinden ölçülebilen dalga boylarına sahip desimetrik radyo emisyonu, ilk olarak 1959'da Frank Drake ve Hein Hvatum tarafından tespit edildi. Bu sinyal, gezegenin manyetik alanı içerisinde hızlandırılan elektronlar tarafından siklotron radyasyonunun üretildiği Jüpiter'in ekvatorunu çevreleyen toroidal kuşaktan kaynaklanır.
- Jüpiter'in atmosferi, iç ısısı nedeniyle termal radyasyon üretir.
Keşif
Otomatik uzay aracı, Pioneer 10 sondasının yakın uçuşuyla başlayarak 1973'ten beri Jüpiter'i keşfediyor; bu, gezegenin özelliklerine ve olgularına ilişkin ilk bilgileri sağladı. Jüpiter'i hedef alan uzay görevleri, uzay aracının net hız değişimi veya delta-v ile ölçülen önemli miktarda enerji harcaması gerektirir. Örneğin, alçak Dünya yörüngesinden Jüpiter'e bir Hohmann transfer yörüngesinin elde edilmesi, 6,3 km/s'lik bir delta-v gerektirir; bu değer, alçak Dünya yörüngesine ulaşmak için gereken 9,7 km/s ile karşılaştırılabilir bir değerdir. Ancak gezegen uçuşlarından kaynaklanan yer çekimi desteği, Jüpiter'e ulaşmak için gereken enerji ihtiyacını önemli ölçüde azaltabilir.
Uçuş Görevleri
1973'ten başlayarak, çok sayıda uzay aracı gezegene yakın uçuş manevraları gerçekleştirerek onları Jüpiter'in gözlemsel yakınlığına konumlandırdı. Pioneer misyonları, Jüpiter'in atmosferinin ve birkaç uydusunun ilk yakın çekim görüntülerini ortaya çıkardı. Bu görevler, gezegenin yakınında beklenmedik derecede yoğun radyasyon alanlarını ortaya çıkardı; yine de her iki uzay aracı da bu zorlu ortamda başarıyla görev yaptı. Bu sondaların yörüngeleri daha sonra Jovian sistemi için kütle tahminlerinin kesinliğini arttırmak için kullanıldı. Dahası, gezegeni kapsayan radyo örtülme olayları, Jüpiter'in çapının ve kutup düzleşmesinin daha iyi ölçülmesini kolaylaştırdı.
Altı yıl sonra, Voyager misyonları Galile uydularının anlaşılmasını önemli ölçüde ilerletti ve Jüpiter'in halka sisteminin keşfedilmesine yol açtı. Bu görevler aynı zamanda Büyük Kırmızı Noktanın siklon karşıtı doğasını da doğruladı. Görüntülerin karşılaştırmalı analizi, Spot'un renginin Pioneer görevlerinden bu yana değiştiğini, turuncudan koyu kahverengi bir renk tonuna geçtiğini gösterdi. Ek olarak, Io'nun yörünge yörüngesi boyunca, kökeni ay yüzeyindeki aktif yanardağlara atfedilen iyonize atomlardan oluşan bir torus tanımlandı. Uzay aracının gezegenin arkasından geçişi sırasında, gece tarafı atmosferinde şimşek çakmaları gözlemlendi.
Jüpiter'le karşılaşmak için yapılan sonraki görev Ulysses güneş sondasıydı. Şubat 1992'de Güneş çevresinde kutupsal bir yörüngeye ulaşmak için bir uçuş manevrası gerçekleştirdi. Bu geçiş sırasında uzay aracı, gezegenin fotoğraf yeteneklerinden yoksun olmasına rağmen Jüpiter'in manyetosferini araştırdı. Sonda bundan altı yıl sonra, çok daha büyük bir mesafeden de olsa Jüpiter'in yanından bir uçuş daha gerçekleştirdi.
2000 yılında, Cassini sondası Satürn'e giderken Jüpiter'in yanından bir uçuş gerçekleştirerek daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etti.
Yeni Ufuklar sondası 2007 yılında Plüton'a doğru yörüngesi için yerçekimi desteğinden yararlanarak Jüpiter'in yanından bir uçuş gerçekleştirdi. Sondanın yerleşik kameraları, Io'nun yanardağlarından gelen plazma emisyonlarını ölçtü ve dört Galile uydusunun tümü üzerinde ayrıntılı araştırmalar gerçekleştirdi.
Galileo Misyonu
Galileo misyonu, 7 Aralık 1995'te varışıyla Jüpiter'in yörüngesine giren ilk uzay aracı oldu. Yedi yıldan fazla bir süre boyunca yörüngedeki varlığını korudu ve tüm Galile ayları ve Amalthea'ya çok sayıda yakın uçuş gerçekleştirdi. Bu uzay aracı aynı zamanda 1994 yılında Shoemaker-Levy 9 Kuyruklu Yıldızı'nın Jüpiter'e çarpma olayını da gözlemledi. Ancak, Galileo'nun yüksek kazançlı antenindeki bir arıza nedeniyle bazı görev hedefleri tehlikeye girdi.
340 kilogramlık bir titanyum atmosfer sondası, Temmuz 1995'te uzay aracından fırlatıldı ve ardından 7 Aralık'ta Jüpiter'in atmosferine girdi. Bu sonda, paraşütle atmosferin 150 km'sini (93 mil) yaklaşık 2.575 km/saat (1.600 mil/saat) hızla geçerek yok edilmeden önce 57,6 dakika boyunca veri topladı. Galileo yörünge aracının kendisi de, 21 Eylül 2003'te kasıtlı olarak gezegene yönlendirildiğinde, daha hızlı da olsa benzer bir sonla karşılaştı. NASA, yaşam barındırdığı varsayılan bir gök cismi olan Europa ayına olası bir darbeyi ve daha sonra bu uydunun kirlenmesini önlemek için uzay aracının yok edilmesini düzenledi.
Görev verileri, Jüpiter'in atmosferik bileşiminin %90'ını hidrojenin oluşturduğunu gösterdi. Kaydedilen sıcaklıklar 300 °C'yi (572 °F) aştı ve sondaların buharlaşmasından önce rüzgar hızları 644 km/sa'yi (>400 mil/sa) aştı.
Juno Görevi
NASA'nın Juno misyonu, gezegenin kutupsal yörüngeden ayrıntılı incelemelerini yürütmek amacıyla 4 Temmuz 2016'da Jüpiter'deki faaliyetlerine başladı. Uzay aracının başlangıçta yirmi aylık bir süre boyunca otuz yedi yörünge gerçekleştirmesi planlanmıştı. Uzay aracı, görevi boyunca Jüpiter'in manyetosferinden gelen yoğun radyasyona maruz kalıyor ve bu da potansiyel olarak cihazın arızalanmasına yol açıyor. 27 Ağustos 2016'da uzay aracı, Jüpiter'e ilk uçuşunu tamamladı ve Jüpiter'in kuzey kutbunun ilk görüntülerini iletti.
Juno, Temmuz 2018'de ilk bütçeli görev planının sonuçlanmasından önce on iki yörüngeyi gerçekleştirdi. Daha sonra Haziran 2018'de NASA, operasyonel aşamayı Temmuz 2021'e kadar uzattı. Ocak 2021'de daha fazla uzatma yapıldı ve görev Eylül ayına kadar uzatıldı. 2025, dört ay uçuşunu içeriyor: biri Ganymede, biri Europa ve ikisi Io. Görevinin tamamlanmasının ardından Juno, kontrollü bir yörüngeden çıkış gerçekleştirerek Jüpiter'in atmosferinde parçalanmasına yol açacak ve böylece Jüpiter'in doğal uydularının çarpma ve potansiyel kirlenme riskini azaltacak şekilde programlandı.
Sonlandırılan Görevler ve Olası Girişimler
Jüpiter'in, yeraltındaki sıvı okyanusları barındırdığı varsayılan daha büyük buzlu uydularının incelenmesine yönelik görevlere ciddi bir bilimsel ilgi var. Mali kısıtlamalar ilerlemeyi engelledi ve bunun sonucunda NASA'nın JIMO (Jüpiter Buzlu Ay Yörünge Aracı) 2005 yılında iptal edildi. Daha sonra, EJSM/Laplace olarak adlandırılan ortak bir NASA/ESA misyonu, yaklaşık 2020 için öngörülen geçici bir fırlatma penceresiyle birlikte teklif edildi. EJSM/Laplace mimarisi, NASA liderliğindeki Jüpiter Europa Orbiter ve ESA liderliğindeki Jüpiter Ganymede'den oluşacaktı. Yörünge aracı. Bununla birlikte ESA, kararı NASA'nın bütçe zorluklarına ve bunların görev programı üzerindeki sonuçlarına bağlayarak Nisan 2011'de ortaklığı resmen sonlandırdı. Sonuç olarak ESA, L1 Kozmik Vizyon programı seçimi kapsamında mücadele etmek için yalnızca Avrupa misyonuyla ilerlemeyi seçti. Bu stratejik planlar, Avrupa Uzay Ajansı'nın 14 Nisan 2023'te fırlatılan Jüpiter Buzlu Ay Kaşifi'nin (JUICE) yerini NASA'nın 14 Ekim 2024'te fırlatılan Europa Clipper misyonunun almasıyla hayata geçti.
Önerilen ek görevler arasında Çin Ulusal Uzay İdaresi'nin Joviyen sistemine bir yörünge aracı yerleştirmeyi amaçlayan Tianwen-4 misyonu da yer alıyor. Callisto, 2035 civarında. Ayrıca, CNSA'nın Yıldızlararası Ekspresi ve NASA'nın Yıldızlararası Sondası, heliosferin dış sınırlarına doğru yörüngeleri için Jüpiter'in yerçekimsel desteğinden yararlanacak şekilde kavramsallaştırıldı.
Kültürel Önem
Jüpiter gezegeni antik çağlardan beri tanınmaktadır. Gece gökyüzünde çıplak gözle görülebildiği gibi, Güneş'in ufka yakın olduğu gündüz saatlerinde de gözlemlenebilir. Babilliler için Jüpiter, Hammurabi döneminde panteonlarının önde gelen tanrısı Marduk'u simgeliyordu. Ekliptik boyunca yaklaşık 12 yıllık yörünge periyodu, zodyak takımyıldızlarını belirlemek için onlar tarafından kullanıldı.
Yunan mitolojisinde gezegen Zeus (Ζεύς) olarak tanımlanır ve alternatif olarak Dias (Δίας) olarak da bilinir; bu, gezegen için çağdaş Yunancada varlığını sürdüren bir isimlendirmedir. Antik Yunanlılar gezegene Phaethon (Φαέθων) adını verdiler; bu terim "parlayan" veya "parlayan yıldız" anlamına geliyordu. Zeus'la ilgili Homerik dönem Yunan mitleri, Sami El ve Baal, Sümer Enlil ve Babil tanrısı Marduk gibi belirli Yakın Doğu tanrılarıyla dikkate değer paralellikler sergiliyordu. Yunan tanrısı Zeus ile olan bu gezegensel ilişki, Yakın Doğu etkilerinden doğmuştur ve Platon'un Epinomis'inde ve çağdaşlarının yazılarında da kanıtlandığı gibi, M.Ö. dördüncü yüzyılda sağlam bir şekilde kurulmuştur.
Roma tanrısı Jüpiter, Yunan Zeus'unun karşılığı olarak hizmet eder ve Roma mitolojisinde baş tanrı konumunu korur. Başlangıçta Romalılar Jüpiter'i, adını aldığı tanrı için kutsal sayarak "Jüpiter'in yıldızı" (Iuppiter Stella) olarak belirlediler. Bu ismin etimolojisi, "Gök Tanrısı Baba" veya "Gök Tanrısı Baba" veya "Gün Tanrısı Baba" anlamına gelen Proto-Hint-Avrupa vokal bileşiği *Dyēu-pəter'e (*Dyēus-pətēr yalın biçimiyle) kadar uzanır. Roma panteonunun en büyük tanrısı olan Jüpiter, gök gürültüsüne, şimşeklere ve fırtınalara başkanlık ediyordu ve aynı zamanda ışık ve gökyüzü tanrısı olarak da saygı görüyordu.
Vedik astrolojide Hindu astrologlar, tanrıların ilahi öncüsü Brihaspati'ye saygı duruşunda bulunmak amacıyla gezegeni "Öğretmen" anlamına gelen "Guru" olarak adlandırdılar. Orta Asya Türk mitolojisinde Jüpiter'den Erendiz veya Erentüz olarak söz edilir; bu isim eren (anlamı belirsizliğini koruyan) ve "yıldız" anlamına gelen yultuz kelimelerinden türetilmiştir. Türk gökbilimciler, Jüpiter'in yörünge periyodunu 11 yıl 300 gün olarak hesaplayarak, bazı toplumsal ve doğal olaylar ile Erentüz'ün gök hareketleri arasında bir korelasyon olduğunu öne sürdüler. Çin'in Beş Element sisteminden yararlanan Çin, Japon, Koreliler ve Vietnam kültürleri onu hep birlikte "ağaç yıldızı" (Çince: 木星; pinyin: mùxīng) olarak tanımladılar. Daha sonra Çin'de "yıl yıldızı" (Çince: 歲星; pinyin: suìxīng) adını aldı; bu isim, Çinli gökbilimcilerin periyodik ayarlamalarla her yıl bir zodyak takımyıldızını kat ettiği yönündeki gözlemlerinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca bazı eski Çin metinleri, yılların temelde Jüpiter burcuna göre adlandırıldığını gösteriyor.
Notlar
Notlar
Referanslar
Bagenal, Fran; Dowling, Timothy E.; McKinnon, William B. (2006). Jüpiter: Gezegen, Uydular ve Manyetosfer. Cambridge Üniversitesi Yayınları. ISBN 978-0-52-103545-3, Google Kitaplar aracılığıyla erişilebilir.
- Bagenal, Fran; Dowling, Timothy E.; McKinnon, William B. (2006). Jüpiter: Gezegen, Uydular ve Manyetosfer. Cambridge Üniversitesi Yayınları. ISBN 978-0-52-103545-3 – Google Kitaplar aracılığıyla.Lohninger, Hans; ve diğerleri. (2 Kasım 2005). "Jüpiter, Voyager 1 Tarafından Görüldüğü Gibi." Uzaya Bir Yolculuk. Sanal Uygulamalı Bilimler Enstitüsü.
- NASA'nın Bilim Misyonu Müdürlüğü'nden Jüpiter'e genel bakış
- Tony Dunn'ın Gravity Simulator web sitesinden Jüpiter'in 62 uydusunun simülasyonu.
- Jovian sisteminin etkileşimli 3 boyutlu yerçekimi simülasyonu.
- "Jüpiter" – Bizim Zamanımızda, BBC Radio 4
- YouTube'da Juno uzay aracının NASA tarafından Ganymede ve Jüpiter'e geçişini gösteren animasyon.