Jowisz: Planeta, której grawitacji Słońce nie może całkowicie rościć sobie praw

Jowisz: Planeta, której grawitacji Słońce nie może całkowicie rościć sobie praw

Technicznie każda planeta Układu Słonecznego obiega punkt, który dzieli ze Słońcem, a nie dokładny środek Słońca. Dla każdej planety oprócz jednej punkt ten nadal znajduje się wewnątrz Słońca. Jowisz jest wyjątkiem: jest jedyną planetą, której środek masy ze Słońcem leży poza objętością Słońca, około 7% promienia Słońca. Słońce zostaje wciągnięte na własną małą orbitę.

Już sam ten fakt wiele mówi o tym, czym jest Jowisz: gazowym gigancie o masie prawie 2,5 razy większej niż masa wszystkich pozostałych planet Układu Słonecznego razem wzięte, a jednak zaledwie jedna tysięczna masy Słońca, wokół którego krąży. Kształtował resztę Układu Słonecznego od czasu, zanim większość innych planet istniała, a pięć wieków po tym, jak Galileusz po raz pierwszy skierował na niego teleskop, sondy kosmiczne wciąż odkrywają rzeczy, które nigdy nikomu nie pokazał.

Najstarsza planeta w okolicy

Uważa się, że Jowisz jest najstarszą planetą w Układzie Słonecznym, powstałą zaledwie milion lat po samym Słońcu i około 50 milionów lat przed Ziemią. Miał przewagę w zbieraniu materiału, a ta wczesna przewaga uległa pomnożeniu: podczas gdy skaliste planety wewnętrzne były jeszcze montowane, Jowisz już miał siłę grawitacyjną, aby wpłynąć na to, jak się łączyły.

Bycie wczesnym, masywnym przybyciem miało znaczenie — grawitacja Jowisza pomogła określić, które elementy budowlane pozostały do uformowania innych planet, a które zostały wyrzucone, co czyni go jednym z najbardziej wpływowych kształtujących ostateczną architekturę naszego Układu Słonecznego.

Dziesięciogodzinny dzień na największej planecie

Pomimo swojego rozmiaru Jowisz obraca się szybciej niż jakakolwiek inna planeta w Układzie Słonecznym, wykonując pełny obrót wokół swojej osi w nieco mniej niż dziesięć godzin — NASA ustala to na około 9,9 godzin, najkrótszy dzień na jakiejkolwiek planecie. Świat 11 razy szerszy niż Ziemia obracający się tak szybko ma konsekwencje: obrót łagodzi go nieznacznie, więc równikowy promień Jowisza jest o 7% dłuższy niż jego promień biegunowy, wybrzuszenie widoczne nawet przez teleskop amatorski.

Ten sam szybki obrót w połączeniu z wewnętrznym ciepłem planety jest częścią tego, co napędza dzika pogodę w atmosferze Jowisza — w tym jego najbardziej znany element.

Burza, która może być starsza niż teleskop

Wielka Czerwona Plama jest trwałą obszarem wysokiego ciśnienia w atmosferze Jowisza, która produkuje największą burzę antycyklonalną w Układzie Słonecznym. Umieszczona 22 stopnie na południe od równika planety, produkuje prędkości wiatru do 496 km/h (308 mph) — porównywalne z najsilniejszymi tornadami kiedykolwiek zarejestrowanymi na Ziemi, z tym że ta burza nie rozprasza się w minutach.

Nikt nie potrafi z pewnością powiedzieć, jak jest stara. Wielka Czerwona Plama mogła istnieć przed rokiem 1664, ale możliwe jest również, że burza widziana wtedy osłabła, a plama, którą widzimy dzisiaj, została zauważona dopiero w 1830 roku i nie była poważnie badana aż do wybitnego pojawienia się w 1879 roku. W każdym razie ludzkość obserwuje to już ponad wiek.

Nasze pierwsze zbliżenie zobaczyliśmy w 1979 roku, kiedy sonda kosmiczna Voyager 1, wciąż 9 200 000 km (5 700 000 mil) od Jowisza, przesłała pierwszy szczegółowy obraz burzy. Od tamtej pory Wielka Czerwona Plama znacznie zmieniła rozmiar. Wczesne obserwacje z końca XIX wieku umieściły ją na około 41 000 km (25 500 mil) szerokości; 3 kwietnia 2017 r. zmierzyła 16 350 km (10 160 mil) szerokości — wciąż 1,3 raza średnicę Ziemi, ale zauważalnie zmniejszona, a XXI wiek nadal pokazuje kurczenie się jej głównej średnicy.

Jupiter's Great Red Spot and surrounding turbulent clouds, imaged by NASA's Juno spacecraft
The Great Red Spot and its turbulent surroundings, imaged by NASA's Juno spacecraft. Photo: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran, public domain, via Wikimedia Commons

Pole magnetyczne, które przyćmiewa Ziemskie

Pole magnetyczne Jowisza jest najsilniejszym spośród wszystkich planet w Układzie Słonecznym, z momentem dipolowym 4170 gaussów (0,4170 mT), pochylonym 10,31° od osi rotacji planety. Pole to tworzy magnetosferę wystarczająco dużą, aby chronić największe księżyce planety przed wiatrem słonecznym, i jest na tyle potężne, że jego radiowe wybuchy zostały wykryte z Ziemi już w 1955 roku, kiedy Bernard Burke i Kenneth Franklin ujęli je na częstotliwości 22,2 MHz.

Więcej księżyców niż ktokolwiek skończył liczyć

Jowisz ma 115 znanych naturalnych satelitów, a liczba ta stale rośnie w miarę polepszania się teleskopów — z nich tylko 16 jest większych niż 10 km. Większość pozostałych to małe obiekty pochwycone, przypomnienie o tym, ile śmieci tak masywna planeta może grawitacyjnie utrzymać.

Cztery z tych księżyców są sławne od ponad czterech wieków. W 1610 roku włoski polimata Galileusz odkrył cztery największe księżyce Jowisza — obecnie zwane księżycami galileuszowymi — używając teleskopu, w tym co uważa się za pierwszą teleskopową obserwację księżyców innych niż nasze własne.

Trzy światy, trzy różne rodzaje ekstremów

Cztery księżyce galileuszowskie okazały się indywidualnie godne uwagi. Ganimedes jest największym i najbardziej masywnym księżycem w Układzie Słonecznym — nawet większym niż planeta Merkury, która ma średnicę 4880 km (3030 mil), chociaż Ganimedes stanowi tylko 45 procent masy Merkurego, ponieważ wiele z niego to lód zamiast skały.

Size comparison between Earth, the Moon, and Ganymede
Ganymede compared to Earth and the Moon. Photo: NASA/JPL - processed by Kevin Gill, public domain, via Wikimedia Commons

Io, najbardziej wewnętrzny z czterech, jest przeciwnym rodzajem ekstremum: z ponad 400 aktywnymi wulkanami jest najbardziej geologicznie aktywnym obiektem w Układzie Słonecznym, stale kształtowanym przez siły pływowe, które Jowisz i jego sąsiednie księżyce na niego działają.

The Pele volcanic plume on Jupiter's moon Io, rising above the surface in an umbrella-like shape
A volcanic plume erupting from Io, the most geologically active moon in the Solar System. Photo: NASA/JPL/USGS, public domain, via Wikimedia Commons

Europa, najmniejsza i najmniej masywna z czterech, jest cichsza na powierzchni, ale być może bardziej intrygująca poniżej. Szacuje się, że ma zewnętrzną warstwę wody o grubości około 100 km (62 mil) — częściowo zamrożoną w skorupę lodową, częściowo ciekły ocean poniżej niej, zapieczętowany od próżni przestrzeni.

The icy, cracked surface of Jupiter's moon Europa
Europa's icy surface, shaped by an ocean believed to lie beneath the crust. Photo: NASA / Jet Propulsion Lab-Caltech / SETI Institute, public domain, via Wikimedia Commons

Odwiedzający z Ziemi

Skala Jowisza uczyniła go magnesem dla celowych i przypadkowych odwiedzających. W lipcu 1994 roku kometa Shoemaker-Levy 9 zderzyła się z planetą, dając astronomom rzadki, bezpośredni wgląd w to, co się dzieje, gdy kometa spotyka się z gigantem gazowym.

Sondy kosmiczne również celowo odbywały podróż. Sonda Galileo została dostarczona na orbitę Ziemi 18 października 1989 roku przez prom kosmiczny Atlantis podczas misji STS-34, a następnie dotarła do Jowisza 7 grudnia 1995 roku po asystach grawitacyjnych Wenus i Ziemi. Jej przybycie uczyniło ją pierwszą sondą kosmiczną, która kiedykolwiek orbitowała planetę zewnętrzną — tytuł, który wciąż jej należy i misjom, które poszły w jej ślady, dekady później.

Źródła