Júpíter

Júpíter (e. Jupiter) er fimmta reikistjarnan frá sólu og langstærsta reikistjarna sólkerfisins. Júpíter er gasrisi, að mestu leyti úr vetni, líkt og Satúrnus, Úranus og Neptúnus. Júpíter er stundum kallaður Konungur reikistjarnanna.

Júpíter hefur ekkert fast yfirborð og snýst um sjálfan sig á aðeins um það bil tíu klukkustundum. Júpíter geislar frá sér meiri orku en hann fær frá sólinni. Orkuútgeislunin knýr öfluga storma sem geta geysað í þúsundir ár, jafnvel lengur. Stærstur er Stóri rauði bletturinn á suðurhveli reikistjörnunnar.

Í ágúst 2023 var vitað um að minnsta kosti 92 fylgitungl um Júpíter. Fjögur þeirra, Galíleótunglin Íó, Evrópa, Ganýmedes og Kallistó, eru langstærst. Ganýmedes er stærst, stærra en reikistjarnan Merkúríus.

Júpíter er tólf ár að ganga einu sinni umhverfis sólina. Hann er jafnan bjartur og áberandi að sjá á næturhimninum.

Goðsagnir

Júpíter er oft mest áberandi reikistjarna himinsins og hefur þekkst alla tíð. Rómverjar nefndu reikistjörnuna eftir höfuðguði sínum Júpíter og er nafngiftin vel við hæfi. Júpíter var einnig þekktur sem Jove en Grikkir nefndu hann Seif. Seifur var yngsti sonur Krónosar (Satúrnusar) og Reu og komst til valda eftir að hafa steypt föður sínum af stóli. Seifur var eftir það konungur guðanna, hæstráðandi á Ólympustindi og réði þar yfir himnunum og eldingum. Tákn Júpíters er enda stílfærð elding guðsins.

Babýlóníumenn nefndu reikistjörnuna eftir verndarguði sínum Marduk og notuðu ferðalag hennar þvert yfir himinninn til að skilgreina stjörnumerki dýrahringsins. Kínverjar, Kóreumenn, Japanir og Víetnamar kölluðu Júpíter viðarstjörnuna, byggt á einu af frumefnunum fimm. 

Hliðstæða Júpíters í norrænni goðafræði er þrumuguðinn Þór og í mörgum tungumálum er fimmtudagur dagur Þórs, samanber Torsdag í dönsku og Thursday í ensku.

Eðliseinkenni

Júpíter er gasrisi og því aðallega úr gasi sem breytir um ham og verður eins og vökvi þegar innar dregur, þar sem hiti og þrýstingur er hár. Þótt Júpíter sé úr gasi væri ómögulegt að ferðast í gengum reikistjörnuna vegna þrýstings og hitans sem myndi bræða allt efni.

Stjörnufræðingar hafa lengi vitað um stærð gasrisanna í sólkerfinu. Með því að þekkja vegalengdina til Júpíters (hægt að finna út frá hraða ljóssins) og hornstærð reikistjörnunnar á himninum, er hægt að nota smáhornsformúluna til að reikna út að Júpíter er rétt rúmlega ellefu sinnum stærri en Jörðin að þvermáli eða um 142.984 km í þvermál við miðbaug. Júpíter er því langstærsta reikistjarnan í sólkerfinu. 

Með því að mæla umferðartíma Galíleótunglanna um Júpíter gátu stjörnufræðingar notað þriðja lögmál Keplers til að reikna út að Júpíter er tæplega 318 sinnnum massameiri en Jörðin. Massi hans er 2,5 sinnum meiri en samanlagður massi allra reikistjarna, fylgitungla, smástirna, loftsteina og halastjarna sólkerfisins. Væri Júpíter holur að innan, kæmust meira en 1.300 Jarðir fyrir inni í honum.

Júpíter er þúsund sinnum massaminni en sólin okkar en samt svo massamikill að hann færir massamiðju sólkerfisins út fyrir yfirborð sólarinnar. Í raun má segja að reikistjörnurnar snúist um sameiginlega massamiðju sólar og Júpíters.

Þegar við þekkjum massann og rúmmálið er auðvelt að reikna út eðlismassann. Í ljós kemur að eðlismassi Júpíters er tæplega 1,326 g/cm³ sem þýðir að hann er þriðja eðlisléttasta risareikistjarnan á eftir Satúrnusi (léttastur) og Úranusi.  Júpíter er mun eðlisléttari en bergreikistjörnurnar fjórar. Lágur eðlismassi gefur sterkar vísbendingar um að Júpíter sé að mestu leyti úr léttum frumefnum eins og vetni og helíumi.

Hefði massi Júpíter orðið 80 sinnum meiri hefði kjarnasamruni getað átt sér stað í kjarnanum og þá hefði myndast lítil stjarna. Í sólkerfinu okkar hefði þá orðið til tvístirni tveggja sólstjarna og þróun reikistjarnanna vafalaust orðið allt önnur. Að kalla Júpíter „mislukkaða stjörnu“ er rangefni.

Stærðir allra hnattlaga fyrirbæra í sólkerfinu. Júpíter er lang stærsta reikistjarna sólkerfisins . Mynd: © Emily Lakdawalla, The Planetary Society. Image data courtesy NASA/JPL og JHUAPL/CIW. Myndvinnsla Björn Jónsson; Mattias Malmer; Ted Stryk; Gordan Ugarkovic. Útstirnin: A. Feild (STSCI)

Braut og snúningur

Júpíter gengur um sólina í að meðaltali 778 milljón km (5,2 SE) fjarlægð. Meðalbrautarhraði Júpíters um sólina er 13,1 km/s sem þýðir að hann lýkur einni hringferð á 4332 jarðdögum eða tæpum 12 jarðarárum. Brautarhallinn er 1,30 gráður miðað við sólbauginn og miðskekkja brautarinnar er 0,049. Það þýðir að fjarlægðin milli Júpíters og sólar sveiflast um tæplega 76 milljón km þegar reikistjarnan er í sólnánd og sólfirð, eða sem nemur rúmlega helmingi meðalfjarlægðinnar milli jarðar og sólar.

Möndulhalli Júpíters er aðeins 3,13 gráður samanborið við 23 gráðu möndulhalla Jarðar. Á Júpíter verða því ekki sambærileg árstíðaskipti og á Jörðinni.

Þar sem Júpíter hefur ekkert fast yfirborð getur það reynst þrautin þyngri að mæla nákvæmlega snúningshraða hans, eða lengd dagsins. Sýnileg kennileiti á Júpíter snúast nefnilega mishratt eftir því á hvaða breiddargráðu þau eru - vegna þess að Júpíter er úr gasi - líkt og á hinum gasrisunum. Nákvæmustu mælingarnar hafa fengist með geimförum sem heimsótt hafa Júpíter. Við miðbaug er snúningshraðinn (einn dagur eða sólarhringur) 9 klukkustundir, 50 mínútur og 28 sekúndur, sem þýðir að Júpíter snýst hraðast allra reikistjarna. Á hærri breiddargráðum, nærri pólsvæðunum, er snúningshraðinn hins vegar 9 klukkustundir, 55 mínútur og 41 sekúnda. 

Þessi mismunandi snúningshraði, auk lágs eðlismassa og vökvaeðli hans, veldur því að Júpíter er pólflöt reikistjarna, þ.e. nokkuð langt frá því að vera hnattlaga eða flatur við pólanna og feitur við miðbauginn. Júpíter er í raun sporöskjulaga því hann er um 6% feitari við miðbaug en pólanna. Þannig er miðbaugsþvermál hans 142.984 km en pólþvermál hans er 133.708 km. Þetta sést vel í gegnum litla áhugamannastjörnusjónauka.

Sama á við um sólina. Missnúningnum má líkja við það þegar hrært er í vökva í potti eða bolla. Þá eru vökvinn nær miðju fljótari að fara eina hringferð en vökvinn sem er nær börmunum. Þessi hegðun gasrisanna sýnir okkur að innviðir hnattanna eru úr gasi eða vökva og að þeir eru ekki gegnheilir eins og bergreikistjörnurnar.

Myndun

Talið er að Júpíter hafi myndast í eða við snælínu sólkerfisins, þ.e. í þeirri fjarlægð frá sólinni þar sem hitastigið var nógu langt til að reikul efni eins og vatnsgufa þéttust í ís. Í fyrstu hefur orðið til fastur bergkjarni sem dró til sín gas úr sólþokunni með þyngdarkrafti sínum. Líklega hefur Júpíter orðið fullmyndaður á þremur til fjórum milljónum ára.

Efnasamsetning

Upplýsingum um efnasamsetningu gasrisanna hefur að mestu verið aflað af gervitunglum. Áður en lagt var í Voyager leiðangrana töldu stjörnufræðingar að hlutföll frumefna í Júpíter og Satúrnusi væri svipuð og í sólinni og endurspeglaði hlutföll efna í upprunalegu þokunni sem sólkerfið varð til úr. Fljótlega eftir tilkomu litrófsmæla áttuðu menn sig á því að sú var raunin og reyndust gasrisarnir að mestu úr vetni og helíum, tveimur algengustu frumefnum alheimsins. Í heild (lofthjúpur og innviði saman) er Júpíter 71% úr vetni og 24% úr helíum, en aðeins 5% úr öðrum efnum.

Gas- og ísrisar sólkerfisins eru að mestu leyti úr vetni og helíumi. Mynd: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team

Innviðir

Lengst af var frekar lítið vitað um innri byggingu Júpíters. Talið var að innviðirnir líkust að miklu leyti innviðum Satúrnusar, með mikilvægum undantekningum þó. Fyrir leiðangur Juno gervitunglsins var viðtekna sviðsmyndin sú að líklega hefði Júpíter stóran fastan bergkjarna, 12 til 45 sinnum massameiri en Jörðin. Yfir honum væri síðan lag úr fljótandi vetni, metani og ammóníaki. Aðrir töldu að Júpíter væri meira og minna hreinn vetnis-helíum hnöttur án bergkjarna.

Með því að fylgjast með breytingum á sporbraut Juno gervitunglsins í þyngdarsviði Júpíter gátu vísindamenn dregið fram mun betri mynd af innviðum Júpíters. Hún bendir til þess að Júpíter hafi sannarlega kjarna, bara ekki þéttan kjarna heldur „loðið“ eða „dreift“ hvel sem nær yfir nærri helming af þvermáli Júpíters. Með öðrum orðum blandast kjarninn inni í möttulinn. Á huldu er hvernig kjarninn varð dreifður. og óskýr Sett hefur verið fram tilgáta um að árekstur við annað stórt fyrirbæri, þegar sólkerfið var ungt, hafi verið að ræða. Kjarninn gæti líka hafa blandast þegar Júpíter myndaðist.

Líkan af árekstri Júpíters við aðra reikistjörnu snemma í þróunarsögunni. Í þessu líkani gleypti Júpíter reikistjörnuna á innan nokkurra klukkustunda eftir áreksturinn. Mynd: Liu et al., Nature, 2019

Gögn frá Juno benda til þess að kjarninn nái yfir 30-50% af radíus Júpíters og sé úr fremur þungum frumefnum. Heildarmassi hans er líklega 7 til 25-faldur massi Jarðar. Hitastig kjarnans er sennilega tæplega 20.000°C og þrýstingurinn 4000 gígaPascal

Næsta lag umhverfis kjarna Júpíters er úr fljótandi vetni og er það massamesta lag reikistjörnunnar. Árið 1935 komust eðlisfræðingar að því, að vetni skiptir um ham við háan þrýsting og fær þá eiginleika alkalímálma. Þegar þrýstingurinn eykst verður vetni fyrst fljótandi sameindavökvi og síðan fljótandi málmur við aðstæður eins og þær sem ríkja í iðrum Júpíters. Málmkennt vetni er mjög góður rafleiðari og hraður möndulsnúningur veldur því að gríðarlega öflugt segulsvið myndast.

Hitastigið og þrýstingur í þessu möttullagi nær frá 50 til 400 gígaPascal og hitastigið frá 5000 til 8100 gráður á Celsíus eða svo.

Fyrir ofan þetta lag er sennilega annað lag úr hefðbundnu sameindavetni (H₂) og helíum í fljótandi formi, sennilega talsvert þynnra en í Satúrnusi. Lofthjúpurinn tekur svo loks við þegar 3000 km eru eftir.

Hugsanlegir innviðir gas- og ísrisa sólkerfisins.

Orkuútgeislun

Seint á sjöunda áratug tuttugustu aldar uppgötvuðu stjörnufræðingar að Júpíter geislar frá sér meira en tvöfalt meiri orku en hann fær frá sólinni, á formi innrauðrar geislunnar. Talið er að þessa orkuútgeislun megi rekja til afgangsorku frá þeim tíma þegar Júpíter myndaðist fyrir 4,56 milljörðum ára. Þegar gas í sólþokunni var að mynda frumreikistjörnuna Júpíter, umbreyttist mikið magn þyngdarstöðuorku í hita við samdráttinn (svonefndur Kelvin-Helmholtz samdráttur).

Júpíter er enn í dag að dragast saman og hefur geislað þessari varmaorku frá sér út í geiminn allt frá því hann myndaðist. Samdrátturinn veldur því að Júpíter skreppur saman um tæplega 1 mm á ári. Innviðirnir kólna á sama tíma um 0,272°C (1 K) á milljón árum. Júpíter var því eitt sinn mun heitari en í dag og næstum tvöfalt stærri að þvermáli þegar hann var nýmyndaður.

Innrauð mynd (hitamynd) Webb geimsjónaukans af Júpíter. Mynd: NASA, ESA, Jupiter ERS Team; myndvinnsla Judy Schmidt

Segulhvolf

Júpíter er umlukinn gríðarsterkur segulsviði og risastóru segulhvolfi. Þegar Pioneer og Voyagerflaugarnar flugu framhjá Júpíter greindu mælitæki þeirra styrkleika þessa segulsviðs og segulhvolfs. Í ljós kom að segulsviðið er fjórtán sinnum sterkara en segulsvið jarðar, en styrkleiki þess er frá 4,2 Gauss (0,42 milliTesla) við miðbaug reikistjörnunnar, upp í 10 til 15 Gauss (1 til 1,4 milliTesla) við pólsvæðin. Til samanburðar er styrkleiki segulsviðs jarðar mest um 0,6 Gauss (60 μTesla). Segulsvið Júpíters er því langsterkasta segulsvið sólkerfisins fyrir utan segulsvið sólbletta á sólinni. Segulsviðið er 16-54 sinnum öflugra en segulsvið Jarðar.

Pioneer og Voyagerflaugarnar greindu ekki aðeins styrkleikann heldur líka umfangið. Geimförin sýndu að sú hlið segulhvolfsins sem snýr að sólu (áveðursmegin) teygir sig 3 til 7 milljón km í átt til hennar, á meðan sú hlið hvolfsins sem snýr frá sólu (hlémegin), teygir sig yfir milljarð km út í geiminn, út fyrir braut Satúrnusar! Segulhvolfið er svo stórt að ef þú gætir séð það með berum augum frá jörðinni, næði það yfir sextán sinnum stærra svæði á himninum en fullt tungl.

Segulhvolf Júpíters hinn 30. desember 2000 þegar Cassini geimfarið flaug framhjá á leið sinni til Satúrnusar. Júpíter svarti depillinn í miðjunni og hvítu línurnar eru segulsvið hans. Dökki þverskurðurinn næst Júpíter er kleinuhringslaga hringur úr rafhlöðnum ögnum sem rekja má til eldfjalla á Íó.

Segulsviðið er talið myndast í svonefndum hvirfilstraumum (eddy currents) eða spanstraumum (induced currents) – nokkurs konar hringiðuhreyfing í leiðandi efni - í málmvetnislaginu í innviðum Júpíters. Þessir struamar eru knúnir af hröðum snúningshraða Júpíters. 

Segulsviðið fangar hlaðnar agnir (jónir) frá sólvindinum og myndar tvö mjög orkumikil geislabelti, líkt og Van Allen beltin umhverfis jörðina. Innan þessara belta er svo gríðarleg geislun að verja þarf geimför sem heimsækja Júpíter sérstaklega svo þau verði ekki fyrir skaða. Óheppinn geimfari á sveimi innan beltanna mundi deyja hratt og örugglega á fáeinum mínútum þegar hann yrði fyrir banvænum geislunarskammti.

Útvarpsútgeislun frá háorkurafeindum sem ferðast á nærri ljóshraða í geislabeltum Júpíters. Mælingarnar voru gerðar með Cassini geimfarinu í byrjun árs 2001. Mynd: NASA/JPL

Segulljós

Segulljós verða til þegar rafhlaðnar agnir berast eftir segulsviðslínum í átt að segulskautum reikistjörnum. Þar víxlverka agnirnar við atóm og sameindir hátt í lofthjúpnum. Við árekstrana örvast atómin og sameindarnar og segulljós verða til. Á Jörðinni þekkjum við segulljós sem norður- og suðurljós.

Á Júpíter eru öfllugustu segulljós sólkerfisins. Þau eru bæði mun umfangsmeiri og miklu orkumeiri en á Jörðinni. Á Júpíter verða segulljósin til í efri hluta lofthjúpsins, í hitahvolfinu. Á Jörðinni verða segulljós aðallega til vegna sólvinda, þegar straumur rafhlaðinna agna kemur frá sólinni og festast í segulhvolfinu.

Segulhvolf Júpíters fangar líka rafhlaðnar agnir frá sólinni en líka aðrar agnir úr nærumhverfinu. Á Júpíter er aðaluppspretta segulljósa raunar ekki sólvindurinn, heldur eldvirka tunglið Íó. Eldfjöllin á Íó spúa ögnum út í geiminn sem jónast þegar segulhvolfið fangar þær. Á pólum Júpíters verða hálfgerðir segulljósastormar sem kallast dögunarstormar (dawn storms) og sjást í útfjólubláu ljósi, t.d. á myndum Hubble geimsjónaukans.

Segulljós á Júpíter. Myndin er sett saman úr sýnilegu ljósi og útfjólubláum mælingum Hubble geimsjónaukans. Mynd: NASA/ESA/Hubble Heritage Team

Dögunarstormarnir einkennast af skammvinnri en mikilli birtuaukningu í segulljósabeltinu. Juno gervitunglið hefur fylgst með dögunarstormunum og fundið út að þeir byrja að myndast á næturhliðinni. Síðan snúast þeir inn í daghliðina og verða miklu bjartari. Frá þeim berst útfjólublátt ljós sem er tífalt öflugra en segulljós gefa venjulega frá sér. 

Þetta er ekki ósvipað segulljósastormum á Jörðinni sem kallast norðurljósahviður. Þær verða til vegna skammvinnra truflana í segulhvolfi Jarðar af völdum rafstrauma sem valda því að mikil orkulosun verður hátt í jónahvolfinu. Hviðurnar valda mikilfenglegum dansandi segulljósum sem geta enst í nokkra klukkutíma. Ferli dögunarstorma er svipað en það sem veldur þeim er líklega óvenju mikið magn jónaðra agna frá Íó. Þær valda truflunum í segulhvolfinu og mikilli orkulosun svo dögunarstormur myndast.

Röntgengeislun segulljósa

Júpíter er líka eina reikistjarnan þar sem segulljósin gefa líka frá sér óvenjulega röntgengeislun. Uppruni hennar var ráðgáta í 40 ár þar til Juno gervitunglið og XMM-Newton röntgengervitungl ESA komu til sögunnar. 

Röntgengeislar hafa stutta bylgjulengd og eru því orkuríkir, svo geislunin hlaut af stafa af mjög orkumiklum jónum sem skella á loftjúpinn en ekki var vitað hvernig. Röntgengeislun segulljósanna er mun nær pólunum heldur en megin segulljósabeltið og hún tifar. Svona mikil virkni á þessum háu breiddargráðum eru dæmigerð einkenni lokaðs segulsviðs, þar sem segulsviðslínurnar koma út úr plánetunni á einum pólnum og tengjast aftur á hinum pólnum. 

Á Jörðinni sjást segulljós aðeins á belti umhverfis segulpólanna, en sjást ekki nær pólunum þar sem sviðslínurnar eru opnar. Tölvulíkön leiddu í ljós að lokaða segulsvið Júpíters og tifandi röntgengeislunin væru tengd. Sveiflur í segulsviðinu ollu þessu tifi. Ytri mörk segulhvolfisins, sem ná 1-3 milljón km í átt að sólinni, verða fyrir rafhlöðnum ögnum sólvindsins. Segulviðslínurnar þjappast saman og veldur þjöppunin því að jónirnar, sem eru fastar í segulhvolfi Júpíters, byrja að hitna. Þá hefst ákveðið ferli. Jónirnar byrja að fljóta með svokölluðum EMIC bylgjum, eða rafsegul-hringhraðalsbylgjum (e. electromagnetic ion cyclotron waves). Eftir að hafa ferðast 1-3 milljón km með bylgjunum í átt að Júpíter skella jónirnar loks á lofthjúp reikistjörnunnar og valda segulljósum með röntgengeislun.

Mælingar með Juno gervitungli NASA og XMM-Newton gervitungli ESA sýndu hvernig segulsviðslínur Júpíters þjappast saman sem hitar agnirnar og beinir þeim niður í átt að andrúmslofti Júpíters. Þar kveikja þær röntgen-segulljós. Mynd: Yao/Dunn/ESA/NASA

Háloftahitun 

Júpíter er fimmfalt lengra frá sólu en Jörðin svo hitastigið ætti að vera frekar lágt hátt í lofthjúpnum, eða í kringum –73°C. Mælingar sýna þó að það er um 426°C. Mælingar Juno gervitunglsins, japanska Hisaki gervitunglsins og Keck-sjónaukanna á Hawaii sýna að segulljósin eru ástæða þessarar miklun háloftahitunar í lofthjúpnum. 

Hitakort voru gerð með Keck II sjónaukanum með því að fylgjast með rafhlöðnum vetnissameindum í lofthjúpnum. Gögnin voru síðan borin saman við segulsviðsmælingar Juno og Hisaki gervihnattarins. Með þessi gögn við höndina tókst vísindamönnum að verða vitni að því þegar segulljósin sendu niður einhvers konar hitapúls í átt að miðbaugnum. Í ljós kom að hitinn í efri hlutum lofthjúpsins dreifðist mun víðar en talið var. Hitinn er hæstur við pólana og lægstur við miðbaug. Hitastigið efri hluta lofthjúpsins er hærra en talið var að gæti verið mögulegt á reikistjörnu sem er svo fjarri sólinni.

Hitabylgja við í háloftunum yfir norðurpól Júpíters sem teygir sig að miðbaug. Mynd: NASA/ESA/A. Simon (NASA GSFC)/J. Schmidt. Þakkir: James O'Donoghue

Lofthjúpur

Sjá nánar: Lofthjúpur Júpíters

Lofthjúpur Júpíters skiptist í þrjú meginskýjalög sem hafa mismunandi efnasamsetningu. Skýin í efsta lofthjúpslaginu eru úr frosnum ammóníakskristöllum. Dýpra í lofthjúpnum binst ammóníak (NH₃) við vetnissúlfíð, öðru nafni brennisteinsvetni (H₂S) (efnið sem gefur hverasvæðum sína einkennandi (vondu) lykt), og mynda ammóníaks-vetnissúlfíðskristalla (NH₄SH). Enn dýpra eru skýin úr vatnsís. Þyngdartog Júpíters þjappar þessi skýjalög saman í eitt 75 km þykkt svæði í efri hluta lofthjúpsins.

Varmaburðurinn í innviðum Júpíters flytur hlýrra loft frá heitari svæðum að kaldari. Hitinn streymir þar af leiðandi upp í gegnum lofthjúpinn og út í geiminn. Það þýðir að neðri lög lofthjúpsins eru hlýrri en þau efri. Innrauðar mælingar staðfesta að svo sé og sýna hvernig hitastigið eykst eftir því sem innar dregur.

Í sjónauka sést að lofthjúpur Júpíters skiptist í belti og svæði. Beltin eru dökkleit á að líta; staðir þar sem við horfum dýpra inn í hlýrri hluta lofthjúpsins. Svæðin eru aftur á móti ljósleit og þar horfum við í efri og kaldari hluta lofthjúpsins. Þetta sést vel á innrauðum ljósmyndum af Júpíter. Skýin gefa frá sér varma sem sést á innrauðum myndum og því bjartari sem þau eru í innrauðu ljósi, því hlýrri eru þau og dýpra í lofthjúpnum.

Innrauð ljósmynd (vinstri) sem sýnir varma streyma úr innviðum Júpíters. Mynd: NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong og I. de Pater (UC Berkeley) et al

Litbrigði skýja Júpíters eru háð hitastigi þeirra og þar af leiðandi hve djúpt í lofthjúpnum þau eru. Brún ský eru hlýjust og eru þar af leiðandi dýpstu lögin sem við sjáum. Hvítu skýin mynda næsta lag svo rauð ský sem eru hæst. Ljósleitu svæðin eru þar af leiðandi hærra í lofthjúpnum en brúnleitu beltin, en hæst eru rauðu skýin t.d. í Stóra rauða blettinum.

Þrátt fyrir að heilmikil gögn frá gervitunglum liggi fyrir er ekki enn ljóst hvað veldur litbrigðum skýjanna. Kristallar ammóníaks og ammóníaks-vetnissúlfíðs eru hvítir á litinn og hljóta þar af leiðandi að vera ljósleitu skýin. Önnur efni, til dæmis fosfór, brennisteinn og hugsanlega vetniskolefni, skipta sennilega litum þegar útfjólublátt ljós frá sólinni skín á þau og valda þannig brúnu, rauðu og appelsínugulu litbrigðunum.

Vatn

Vatn er stór hluti af gasrisunum og smærri hnöttum ytra sólkerfisins og ætti því líka að vera til staðar í nokkru magni í Júpíter. Þegar Galíleó lofthjúpskanninn féll í gegnum lofthjúp Júpíters árið 1995 greindi kanninn aðeins helming þess vatnsmagns sem menn áttu von á. Ein möguleg skýring er sú að kanninn hafi fallið í gegnum hlýsvæði, óvenju hlýtt og skýjalaust svæði í lofthjúpi Júpíters, sem einnig var óvenju þurrt. 

Athuganir frá Jörðinni gerðar á sama tíma og kanninn féll í gegnum andrúmsloftið styðja þessa tilgátu. Sé hún rétt eru hlýsvæðin í lofthjúpnum álíka þurr og þurrustu eyðimerkur á Jörðinni. Önnur skýring segir að mestur hluti vatnsins hafi rignt niður úr efri hluta lofthjúpsins og safnast saman dýpra innan reikistjörnunnar.

Ský úr blöndu ammóníaks og vatns valda þrumum og eldingum á Júpíter. Þessar eldingar geta verið allt að þúsund sinnum aflmeiri en eldingar á jörðinni. Á myndinni hér undir, sem Juno gervitunglið tók, sést bjarmi frá eldingu í stormsveip á norðurpólnum. Á Jörðinni eru eldingar tíðastar í kringum miðbaug en á Júpíter eru þær algengari nærri pólunum. 

Elding í stormsveip á Júpíter 30. desember 2020. Mynd: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Myndvinnsla: Kevin M. Gill

Vindar og stormar

Varmaburður í lofthjúpi Júpíters flytur loft og vinda upp á við. Auk þeirra blása láréttir svæðisvindar í austur- eða vesturátt. Þegar Galíleó lofthjúpskanninn féll í gegnum lofthjúp Júpíters mældist vindhraðinn nokkuð stöðugur um 180 m/s. Það styður þá kenningu að vindarnir séu drifnir áfram af innri hita Júpíters. Væri sólarhitun aðaldrifkraftur vindanna, líkt og á Jörðinni, hefði smám saman dregið úr vindhraðanum með aukinni dýpt.

Svæðisvindarnir eru venjulega sterkastir á mörkum belta og svæða, á svokölluðum vindröstum. Þar getur vindhraðinn farið yfir 140 m/s. Mælingar Juno gervitunglsins sýna ennfremur að vindarnir geta náð allt að 3000 km dýpi. 

Hreyfimynd af andrúmslofti Júpíters, búin til úr ljósmyndum frá Cassini geimfarinu. Mynd: NASA/JPL/University of Arizona

Á Júpíter eru bæði lágþrýsti- og háþrýstistormar en háþrýstistormarnir eru algengari. Lágþrýstistormar (e. cyclones) verða til í beltunum en háþrýstistormarnir (e. anti-cyclones) í svæðunum. Háþrýstistormarnir birtast gjarnan sem hvítar sporöskjur (e. white ovals). Lágþrýstistormarnir eru hins vegar oftast litlir, dökkir og oft óreglulegir í laginu. Þeir sem eru frekar reglulegir í laginu eru stundum kallaðir brúnar sporöskjur. Sumir óreglu- legu lágþrýstistormanna verða stórir og eru kallaðir lágþrýstisvæði (e. cyclonic region). Sumir stormar endast í fáeina daga en aðrir geta enst í mánuði, ár, áratugi og jafnvel aldir.

Fyrir kemur að nokkrir litlir stormar renna saman í einn stóran storm.  Dæmi um það er háþrýstistormurinn Oval BA sem varð til úr þremur hvítum sporöskjum árið 2000. Á endanum náði hann helmingi af stærð Stóra rauða blettsins og varð álíka rauður á litinn. 

Stormarnir geta einnig þróast í svokölluð földuð hvirfilsvæði (e. folded filamentary regions). Þau eru falleg svæði þyrlandi skýja aðallega nálægt pólunum. Á myndinni hér undir sjást slík hvirfilsvæði og röð háþrýstistorma á suðurhveli sem kölluð var Perlufestið.

Földuð hvirfilssvæði í kringum ljósa háþrýstistormar. Litirnir hafa verið ýktir talsvert til að draga fram smáatriði í andrúmsloftinu. Mynd: NASA/SwRI/MSSS/Tanya Oleksuik

Stóri rauði bletturinn

Helsta sérkenni Júpíters er Stóri rauði bletturinn (e. Great Red Spot) en hann er lífseigur háþrýstistormur um 22° sunnan miðbaugs. Stærstur varð bletturinn tæplega þrefalt stærri en Jörðin að þvermáli þegar hann mældist stærstur á 19. öld. Bletturinn er svo stór að hann sést ágætlega í gegnum áhugamannastjörnusjónauka, snúi hann að Jörðinni. Talið er að bletturinn hafi að minnsta kosti sést frá árinu 1831 og hugsanlega frá 1665.

Lengi var talið að Stóri rauði bletturinn væri langlíf lægð en í dag vitum við að hann er háþrýstistormur þar sem skýjatoppar hans eru svalari og 50 km hærri en aðliggjandi svæði. Litbrigði hans má sennilegast rekja til  efnasambanda úr brennisteini, fosfóri og kolefnum sem sólarljósið dreifir og brýtur niður. Stóri rauði bletturinn er þó ekki alltaf rauður, stundum breytir hann um lit og verður meira appelsínugulur, og stundum brúnleitari.

Samsett mynd af Stóra rauða blettinum á Júpíter. Myndin er sett saman úr 24 ljósmyndum sem Voyager 1 tók þann 4. mars árið 1979 úr 1,85 milljón km fjarlægð frá Júpíter. Myndina vann Björn Jónsson. Mynd: NASA/JPL og Björn Jónsson

Ástæða þess að bletturinn er langlífur er gas- og vökvaeðli Júpíters. Stormar nærast á innri hita, rétt eins og stormar á Jörðinni sækja í sig veðrið þegar þeir draga orku úr hlýjum sjó. Á Jörðinni fjara stormarnir svo út þegar þeir ganga á landi. Á Júpíter knýr innri hitinn stormana og þar er vitaskuld ekkert fast yfirborð svo þeir fjari út.

Stóri rauði bletturinn er næstum hringlaga en hefur farið minnkandi. Á síðustu 150 árum hefur hann skroppið saman úr 40.000 km niður í 16.000 km árið 2014, eða úr því að vera með þrefalt þvermál Jarðar í að rúma eina Jörð.

Vindbeltin norðan og sunnan hans blása í gagnstæðar áttir. Vindar innan hans snúast rangsælis og ljúka einum hring á um sex dögum. Líkja má færslu lofthjúpsins innan rauða blettsins við hjól á yfirborði sem stefnir í tvær andstæðar áttir.

Árið 2010 voru birtar fyrstu hitamyndir af Stóra rauða blettinum sem teknar voru með sjónaukum á Jörðu niðri, meðal annars Very Large Telescope ESO í Paranal stjörnustöðinni í Chile. Mælingarnar sýndu að hitastig innan blettsins er að meðaltali um -160 gráður á Celsíus en miðhlutar blettsins, rauð-appelsínugulu svæðin, voru um 3 til 4 gráðum hlýrri.

Hitamynd (vinstri) af Stóra rauða blettinum á Júpíters. Mynd: ESO/NASA/JPL/ESA/L. Fletcher

Pólstormar

Lítið var vitað um veður og útlit á pólum Júpíters áður en Juno kom til sögunnar. Þegar fyrstu myndirnar af suðurpólnum bárust til Jarðar komu þær mörgum á óvart. Suðurpóllinn reyndist mjög ólíkur öðrum svæðum á Júpíter og í litlu samræmi við önnur einkenni hans. 

Þegar Juno fór á sporbraut fann gervitunglið risavaxna lágþrýstistorma á pólunum, níu á norðurpólnum og sex á suðurpólnum. Á miðjum suðurpólnum fannst einn stór stormur í miðjunni og umkringdur fimm smærri stormum sem allir eru 5600-7000 km í þvermál. Á Norðurpólnum er líka einn stór storm í miðjunni umkringdur átta minni stormum sem eru 4000-4600 km í þvermál. Í þeim getur vindhraðinn numið 80-110 m/s. Stormarnir raða sér upp í átthyrnt mynstur á norðurpólnum en fimmhyrnt á suðurpólnum.

Rétt eins og fellibyljir á Jörðinni vilja þessir fellibyljir á Júpíter færa sig í átt að pólnum en ná því ekki. Ástæðan er sú að stóru stormurinn í miðjunni ýtir þeim frá. Þetta jafnvægi útskýrir hvar stormarnir halda sig og mismunandi fjölda þeirra á hvorum pólnum.

Samsett mynd af norðurpól Júpíters. Sjá má átta minni storma (fellibylji) umlykja einn stóran storm í miðjunni. Hver fellibylur er á stærð við Bandaríkin. Búið að ýkja litina til að draga smáatriði betur fram. Mynd: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Myndvinnsla: Gerald Eichstadt og John Rogers

Hringar

Júpíter hefur hringakerfi sem er miklu minna og daufara en hringar Satúrnusar. Hringarnir fundust í mars árið 1979 fyrir tilverknað nokkurra stjörnufræðinga sem kröfðust þess að eftir eins milljarða km ferðalag sakaði ekki að beina myndavélum Voyager 1 geimfarsins til baka og grenslast þannig fyrir um hringa. Flestir töldu afar litla möguleika á að finna nokkuð en hringarnir leyndust þó við miðbaugsflöt reikistjörnunnar, innan svonefndra Roche-marka. Hringarnir sjást ekki í gegnum litla áhugamannasjónauka en koma vitaskuld fram á innrauðum ljósmyndum Webb-geimsjónaukans.

Innrauðar ljósmyndir Webb geimsjónaukans af Júpíter sem sýna hringana ágætlega. Mynd: NASA, ESA, CSA, B. Holler og J. Stansberry (STScI)

Hringar Júpíters eru mjög daufir. Þeir eru úr afar fíngerðum rykkornum og virðast ekki innihalda neinn ís. Hringakerfið skiptist í fjóra meginhringa. Innsti hringurinn er nokkuð þykkur og kleinuhringslaga og kallast „hjúpur” (e. halo). Þar á eftir tekur við bjartari en þó næfurþunnur meginhringur, líklega er úr efni sem kastast hefur burt af tunglunum Adasteu og Metís og hugsanlega minni óséðum fylgihnöttum. Yst eru síðan tveir breiðari, þykkir og daufir „gossamer“ hringar sem nefndir eru eftir tunglunum Þebu og Amalþeu. Líklega má rekja þessa hringa til efnis frá þessum tunglum.

Aldur hringakerfisins er óþekktur. Hugsanlega hefur Júpíter alltaf skartað hringum. Endingartími rykagna í hringunum er 100 til 1000 ár svo ryk sem þeytist út í geiminn við loftsteinaárekstra við tungl Júpíters virðast endurnýja þá.

Skýringarmynd af uppbyggingu hringakerfis Júpíters. Litlu tunglin eru uppruni ryksins sem mynda hringana. Mynd: NASA/JPL/Cornell-háskóli

Fylgitungl

Umhverfis Júpíter ganga að minnsta kosti 92 fylgitungl (þekkt í ágúst 2023). Af þeim eru aðeins Galíleótunglin fjögur – Íó, Evrópa, Ganýmedes og Kallistó – stærri en 1000 km í þvermál en langflest eru afar smá eða innan við 10 km í þvermál. Flest tunglin hafa fundist á undanförnum árum og áratugum og eiga það sammerkt að ganga öfugan hring í kringum Júpíter. Gefur það sterkar vísbendingar um að þau hafi ekki myndast umhverfis reikistjörnuna sjálfa, heldur séu smástirni sem Júpíter hafi fangað síðar í sögu sólkerfisins.

Galíleótunglin eru langstærstu fylgitungl Júpíters. Tunglin fann ítalski vísindamaðurinn Galíleó Galílei í janúar 1610 þegar hann beitti fyrstur manna sjónauka til rannsókna á himninum. Galíleótunglin eru:

• Íó (Jó) er innsta Galíleótunglið, um 421.700 km frá miðju Júpíters og hringsólar það um reikistjörnuna á 1,77 dögum. Á Íó eru engir árekstragígar enda yfirborðið mjög ungt. Ástæðan er sú að Íó er eldvirkasti hnöttur sólkerfisins en þessa gríðarlegu eldvirkni má rekja til afar sterkra flóðkrafta frá Júpíter.

• Evrópa er næst innsta Galíleótunglið, um 671.034 km frá miðju Júpíters og hringsólar það um reikistjörnuna á 3,55 dögum. Yfirborð Evrópu inniheldur fáa árekstragíga og er því ungt. Myndir sýna þykka en sprungna ísskorpu og talið er að undir henni sé að finna fljótandi haf og ef til lífvænlegar aðstæður.

• Ganýmedes er næst ysta Galíleótunglið, um 1.070.412 km frá miðju Júpíters og hringsólar það um reikistjörnuna á 7,15 dögum. Ganýmedes er eina tungl sólkerfisins sem hefur sterkt segulsvið og bendir það til þess að tunglið hafi málmkjarna. Ganýmedes er stærsta tungl sólkerfisins. Hubble geimsjónaukinn hefur fundið merki um saltan sjó undir ísilögðu yfirborði Ganýmedesar. Hafið gæti verið um 100 km djúpt og geymt meira vatn en á Jörðinni.
  

• Kallistó er ysta Galíleótunglið, um 1.882.709 km frá miðju Júpíters og hringsólar það um reikistjörnuna á 16,7 dögum. Yfirborð Kallistó er mjög gígótt og því gamalt og innviðirnir eru næstum algjörlega einsleitir. Kallistó er þriðja stærsta tungl sólkerfisins.

Áhrif á sólkerfið

Áhrifa Júpíters gætir víða í sólkerfinu. Sterkt þyngdartog hans hefur haft áhrif á mótun og þróun sólkerfisins. Í smástirnabeltinu eru til að mynda svokallaðar Kirkwood-eyður, svæði þar sem talsvert færri smástirni er að finna en að meðaltali, sem rekja má til þyngdartogs Júpíters.

Á tveimur stöðum á sporbraut Júpíters, á Lagrange-kyrrstöðupunktunum, eru smástirnahópar sem fylgja brautarhreyfingu hans. Þessir smástirnaklasar kallast Trójusmástirni og skipast í tvo hópa: Grikki sem eru 60° fyrir framan Júpíter og Trójumenn sem eru 60° fyrir aftan Júpíter. Á Lagrange-punktunum ríkir jafnvægi milli þyngdartogs Júpíters og sólar. Haldast þá smástirnin föst á þessum stöðum. Fyrsta Trójusmástirnið fann þýski stjörnufræðingurinn Max Wolf árið 1906 og var það nefnt 588 Akkíles. Síðan hafa meira en tvö þúsund fundist til viðbótar. Trójusmástirni Júpíters eru viðfangsefni rannsókna Lucy gervitungls NASA sem skotið var á loft í október 2021.

Lucy gervitunglið á að rannsaka Trójusmástirnahópa Júpíters. Hóparnir eru á L4 og L5 kyrrstöðupunktunum fyrir framan og aftan Júpíter. Segja má að Júpíter ýti öðrum hópnum á undan sér en dragi hinn á eftir sér. Mynd: Southwest Reserach Institute

Júpíter á líka sinn þátt í því að lífið á Jörðinni hefur þróast með þeim hætti sem við sjáum í dag. Aðdráttarkrafturinn er nefnilega svo mikill að Júpíter verkar stundum eins og ryksuga í geimnum sem dregur til sín geimrusl, eins og smástirni og halastjörnur, sem annars gætu rekist á Jörðina. Þetta gerðist til dæmis í júlí árið 1994 þegar halastjarnan Shoemaker-Levy 9 rakst á Júpíter með eftirminnilegum hætti, en einnig í júlí 2009. Hafa ber í huga að þessi hugmynd er umdeild og vilja sumir stjörnufræðingar meina að Júpíter hafi svo til engin áhrif á fækkun árekstra á Jörðina. Júpíter getur nefnilega líka stefnt breytt sporbrautum halastjarna og smástirna og stefnt þeim til Jarðar.

Ummerki áreksturs halastjörnunnar Shoemaker/Levy-9 við Júpíter í júlí árið 1994. Mynd: Hubble Space Telescope Comet Team og NASA

Rannsóknir á Júpíter

Forfeður okkar þekktu vel til Júpíters enda oft og tíðum mest áberandi „stjarna“ næturhiminsins. Með berum augum, við mjög góðar aðstæður, má greina að minnsta kosti eitt fylgitungl Júpíters en sjónauka þarf til að greina hin þrjú stærstu. Sagan segir að kínverski stjörnufræðingurinn Gan De hafi fundið eitt fylgitungl Júpíters á þennan hátt árið 362 fyrir okkar tímatal, næstum tveimur árþúsundum áður en Galíleó Galílei beindi fyrstur manna sjónauka í átt til Júpíters og uppgötvaði þá tunglin fjögur.

Þegar sjónaukar urðu betri komu sífellt fleiri smáatriði á Júpíter í ljós. Í kringum 1665 tók ítalski stjörnufræðingurinn Giovanni Domenico Cassini eftir blettum og beltum í lofthjúpi Júpíter og sá einnig að reikistjarnan sjálf var pólflöt. Með því að fylgjast með blettunum í lofthjúpnum tókst Cassini að áætla að snúningstími Júpíters væri 9 klukkustundir og 56 mínútur sem er ótrúlega nærri réttu gildi.

Talið er hugsanlegt að enski heimspekingurinn og stjörnuáhugamaðurinn Robert Hooke hafi fyrstur manna komið auga á Stóra rauða blettinn árið 1664 og Giovanni Cassini ári síðar. Þessar athuganir hafa engu að síður verið dregnar í efa af sagnfræðingum. Elstu þekktu teikningarnar af blettinum eru teikningar þýska stjörnufræðingsins Heinrich Schwabe frá árinu 1831. Ef þeir Hooke og Cassini sáu rauða blettinn á þessum tíma virðist sem bletturinn hafi dofnað umtalsvert nokkrum sinnum milli 1665 og 1708 áður en hann varð aftur mjög áberandi árið 1878. Svo virðist bletturinn hafa dofnað aftur árið 1883 og í upphafi tuttugustu aldar.

Á 17. öld útbjuggu Cassini og landi hans Giovanni Borelli nákvæmar töflur yfir hreyfingar Júpítertunglanna sem gerðu þeim kleift að spá fyrir um hvenær tunglin gengju þvert fyrir eða aftur fyrir Júpíter. Þegar Júpíter var hinum megin við sólina frá Jörðu tóku menn eftir því að þessir myrkvar urðu meira en korteri seinna en búist var við. Cassini taldi þetta stafa af því að ljóshraðinn væri fasti en féll síðar frá þeirri hugmynd. Danski stjörnufræðingurinn Ole Römer tók þessa tilgátu Cassinis upp á sína arma og notaði tímamuninn til að áætla hraða ljóssins með nokkurri nákvæmni.

Fátt markvert gerðist í rannsóknum á Júpíter í nokkrar aldir eða fram undir lok nítjándu aldar. Árið 1892 uppgötvaði Edward Emerson Barnard fimmta fylgitungl Júpíters með 36 tommu linsusjónauka Lick-stjörnustöðvarinnar í Kaliforníu. Tunglið var síðar nefnt Amalþea. Uppgötvun þessa tungls bar hæfileikum Barnards sem athuganda gott vitni og gerði hann að einum þekktasta stjörnufræðingi veraldar á þessum tíma. Fleiri tungl fundust ekki fyrr en Voyager 1  flaug framhjá Júpíter árið 1979.

Á undanförnum árum og áratugum hafa stjörnufræðingar notað stóra sjónauka á Jörðu niðri og í geimnum til að rannsaka Júpíter og leita að óséðum tunglum í kringum hann.

Könnun gervitungla

Hingað til hafa nokkur gervitungl flogið framhjá Júpíter en tvö gervitungl farið á sporbraut um reikistjörnuna. Fyrsta gervitunglið sem flaug framhjá Júpíter var Pioneer 10 í desember árið 1973 og fylgdi systurfarið Pioneer 11 í kjölfarið næstum nákvæmlega ári síðar. Pioneer-könnunarförin tóku fyrstu nærmyndirnar af Júpíter og stærstu fylgitunglunum. Pioneer-förin komust að því að segulsviðið í nánd við Júpíter var mun sterkara en menn áttu von á. Ferðalag geimfaranna var ennfremur notað til að mæla nákvæmlega massa Júpíters og tunglanna, sem og stærð reikistjörnunnar.

Teikning af Pioneer-gervitunglin að sigla til stjarnanna. Mynd: Don Davis

Sex árum síðar, árið 1979, flugu Voyager 1 og 2 framhjá Júpíter og byltu bókstaflega þekkingu okkar á reikistjörnunni og Galíleótunglunum. Flaugarnar uppgötvuðu að Júpíter hafði hringakerfi og staðfestu að Stóri rauði bletturinn var háþrýstisvæði. Samanburður á myndum Voyagers og Pioneer sýndi að litur Stóra rauða blettsins var að breytast. Á Íó fundust virk eldfjöll og tórus úr jónuðum atómum meðfram braut tunglsins. Á næturhlið Júpíters sáust eldingar.

Mynd Voyager 1 af eldgosi úr eldfjallinu Loki Patera á Íó. Mynd: NASA/JPL/USGS

Í febrúar 1992 flaug sólarkanninn Ódysseifur (Ulysses) framhjá Júpíter. Framhjáflugið var til þess gert að koma Ódysseifi á braut um pólsvæði sólarinnar. Ódysseifur hafði engar myndavélar meðferðis svo eðli mál samkvæmt voru engar ljósmyndir teknar. Þess í stað snerust rannsóknirnar að mestu um segulhvolf Júpíters.

Hinn 30. desember árið 2000 flaug Cassini geimfarið framhjá Júpíter á leið sinni til Satúrnusar. Um borð í Cassini er fjöldi öflugra mælitækja og var tækifærið nýtt til hins ítrasta við framhjáflugið og fjöldi ljósmynda teknar.

Kort af Júpíter sem var búið til úr ljósmyndum Cassini geimfarsins þegar það flaug framhjá reikistjörnunni í desember árið 2000. Mynd: NASA/JPL/Space Science Institute

Sjö árum síðar, eða þann 28. febrúar 2007, flaug New Horizons geimfarið framhjá Júpíter á ferðalagi sínu til Plútós og Kuipersbeltisins. Framhjáflugið var liður í því að auka hraða geimfarsins svo unnt væri að komast til Plútós á sem skemmstum tíma. New Horizons tók fjölda frábærra ljósmynda af reikistjörnunni og Galíleótunglunum, en myndirnar af Íó voru sér í lagi stórkostlegar.

Júpíter og Íó á ljósmynd New Horizons geimfarið þegar það þaut framhjá árið 2007 á leið sinni til Plútós. Myndin er af innrauðu ljósi svo Stóri rauði bletturinn er hvítur á þessari mynd. Mynd: NASA/JHUAPL/SRI/GSFC

Galíleó geimfarið

Hinn 7. desember árið 1995 komst Galíleó-gervitunglið á braut um reikistjörnuna eftir ríflega sex ára ferðalag. Galíleó sveimaði um Júpíter í rúm sjö ár og flaug nokkrum sinnum framhjá Galíleótunglunum, sem og Amalþeu.

Leiðangurinn gekk ekki alveg þrautalaust fyrir sig því loftnet geimfarsins opnaðist ekki að fullu og takmarkaði talsvert upplýsingaflæðið til jarðar. Engu að síður hlaust góður árangur af leiðangrinum og mest af því sem við vitum um Júpíter var aflað í þessum leiðangri.

Með í för Galíleógeimfarsins var lítill lofthjúpskanni sem losnaði frá geimfarinu í júlí 1995. Þann 7. desember sama ár féll kanninn inn í lofthjúp Júpíters um 150 km vegalengd í tæplega 58 mínútur áður en hann eyðilagðist. Galíleókanninn sjálfur hlaut samskonar örlög þegar honum var viljandi stýrt inn í reikistjörnuna þann 21. september 2003. Var þessi ákvörðun tekin til þess að afstýra hugsanlegum árekstri Galíleófarsins við eitt af tunglum Júpíters – þá sér í lagi Evrópu.

Teikning af Galíleó-gervitunglinu að fljúga framhjá tunglinu Amalþeu á sporbraut um Júpíter. Mynd: NASA

Juno

Hinn 4. júlí 2016 fór Juno gervitunglið á sporbraut um póla Júpíter eftir fimm ára ferðalag frá Jörðinni. Meginmarkmið gervitunglsins er að skyggnast inn undir skýjaþykkni Júpíters og svara spurningum um uppruna, innri byggingu og þróun Júpíters og sólkerfisins. 

Í ágúst 2011 var leiðangurinn var framlengdur um fjögur ár en leiðangurslok eru fyrirhuguð í september árið 2025. Þá verður Juno látið falla inn í andrúmsloft Júpíters og brenna þar upp til að koma í veg fyrir árekstur við eitt af Galíleótunglunum.

Teikning af JUNO gervitunglinu á sporbraut um Júpíter. Mynd: NASA/JPL-Caltech/Stony Brook University

JUICE

Árið 2023 sendi ESA Jupiter Icy moons Explorer eða JUICE á loft. JUICE er fyrsta evrópska könnunarfarið sem byrjar að kanna Júpíter og ístungl hans árið 2031. Með tíu mælitækjum á JUICE að rannsaka hvernig gasrisar eins og Júpíter urðu til, rannsaka veðrið í andrúmslofti hans og finna út hvernig ógnarsterkt segulsviðið virkar. Árið 2034 fer JUICE á sporbraut um Ganýmedes og verður þá fyrsta gervitunglið til að hringsóla um annað tungl en okkar eigið.

Europa Clipper

Í október árið 2024 hefst Europa Clipper leiðangur NASA til ístunglsins Evrópu. Áætlað er að gervitunglið fari á sporbraut um Júpíter sex árum síðar eða í apríl árið 2030.

Meginmarkmið Europa Clipper er að kanna hvort undir ísskorpu Evrópu séu staðir sem gætu viðhaldið lífi. Til þess þarf að rannsaka íshelluna og hafið undir henni, efnasamsetningu tunglsins og jarðeðlisfræðileg ferli sem móta ísskorpuna.

Europa Clipper verður á sporbraut um Júpíter en á að fljúga nærri fimmtíu sinnum framhjá Evrópu í allt að 25 km hæð og kanna mismunandi hluta tunglsins í hverju framhjáflugi.

Teikning af Europa Clipper að fljúga framhjá Evrópu. Mynd: NASA/JPL

Að skoða Júpíter

Júpíter er venjulega með mest áberandi fyrirbærum næturhiminsins. Júpíter er alla jafna fjórða skærasta fyrirbæri himins en aðeins sólin, tunglið og Venus eru bjartari (reyndar getur Mars líka stöku sinnum verið bjartari). Sýndarbirtustig Júpíters er háð fjarlægð hans frá Jörðu og sveiflast hún milli –2,8 í gagnstöðu niður í -1,6 þegar reikistjarnan er fjærst Jörðinni. Sýndarstærð Júpíters er af sömu ástæðu breytileg eða frá 50,1 bogasekúndu niður í 29,8 bogasekúndur.

Af reikistjörnunum hefur Júpíter mest upp á að bjóða fyrir stjörnuáhugafólk. Í hefðbundnum handsjónaukum sjást Galíleótunglin fjögur. Ekki þarf nema 30-50x stækkun til að sjá eitt eða tvö skýjabelti. Með stærri sjónauka og meiri stækkun koma milli fimm til tíu eða jafnvel fimmtán önnur belti í ljós, auk Stóra rauða blettsins (eða skarðsins þar sem hann er) og fleiri smáatriði. Í sjónauka sést einnig berlega hve pólflöt reikistjarnan er.

Þar sem Júpíter er næstum tólf ár að ljúka einni hringerð um sólina ferðast hann í gegnum eitt stjörnumerki dýrahringsins á ári. Jörðin tekur fram úr Júpíter á 398,9 daga fresti en þegar það gerist er Júpíter í gagnstöðu (e. opposition) við Jörð. Júpíter er með öðrum orðum í gagnstöðu við Jörð um það bil á þrettán mánaða fresti.

Við gagnstöðu mynda Jörðin og Júpíter beina línu við sól og Jörðin er á milli. Þá er jafnframt styst til reikistjörnunnar, hún skærust á himni, á lofti allar myrkurstundir og liggur best við athugun. Við gagnstöðu virðist Júpíter snúa við á ferðalagi sínu í kringum sólina miðað við fastastjörurnar í bakgrunni. Bakhreyfing Júpíters stendur yfir í um það bil 120 daga. Best er því að skoða Júpíter þegar hann er í sólnánd (næst sólu) og gagnstöðu við jörð en þá er hann bæði eins bjartur og stór og unnt er.

Tunglið og Júpíter (stjarnan hægra megin) frá Flúðum á suðurlandi í lok júlí árið 2021. Mynd: Sævar Helgi Bragason

Júpíter á einni mínútu

Meira um Júpíter

• Galíleótunglin

• Að skoða Júpíter

• Myndasafn NASA af Júpíter
  

Heimildir

Bagenal, Fran; Dowling, Timothy E. og McKinnon, William B (ritstj.). 2007. Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere (Cambridge Planetary Science). Cambridge University Press, Massachusetts.

Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins og Chaikin, Andrew (ritstj.). 1998. The New Solar System. Cambridge University Press, Massachusetts.

Freedman, Roger og Kaufmann, William. 2004. Universe, 7th Edition. W. H. Freeman, New York.

Hoskins, Michael. 1997. Cambridge Illustrated History of Astronomy. Cambridge University Press, Massachusetts.

McFadden, Lucy-Ann; Johnson, Torrence og Weissman, Paul (ritstj.). 2006. Encyclopedia of the Solar System. Academic Press, California.

Pasachoff, Jay. 1998. Astronomy: From the Earth to the Universe, fimmta útgáfa. Saunders College Publishing, Massachusetts.

Bjarmi Stóra rauða blettsins á Júpíter. ESO.

Átta ára ferðalag JUICE til Júpíters hafið

Tólf tungl finnast umhverfis Júpíter 

Hubble skoðar gasrisa sólkerfisins

Júpíter glóir

Mars Júpítertungla

Hvernig á að vitna þessa grein?

• Sævar Helgi Bragason (2023). Júpíter. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornufraedi.is/solkerfid/jupiter (sótt: DAGSETNING).