JÚPITER (PLANETA): CARACTERÍSTICAS, COMPOSIÇÃO, ÓRBITA, MOVIMENTO, ESTRUTURA - ARTE - 2024

Júpiter é o maior dos planetas do sistema solar e um dos mais brilhantes no céu noturno ao longo do ano, razão pela qual recebeu o nome do rei dos deuses romanos. Na mitologia romana, o deus Júpiter é o maior dos deuses, equivalente ao deus Zeus na mitologia grega.

Observando sua órbita em relação ao Sol, Júpiter é o quinto planeta do sistema solar e tem pelo menos 79 satélites naturais. Seu diâmetro é 11 vezes o diâmetro da Terra e, depois do Sol, é o maior e mais pesado objeto do sistema solar.

Figura 1. Imagem de Júpiter feita pelo Telescópio Espacial Hubble, onde podem ser observadas as faixas características, a grande mancha vermelha e a aurora jupiteriana. (fonte: NASA, ESA).

A humanidade observa Júpiter desde os tempos antigos, mas Galileo Galilei foi o primeiro a observar o planeta com um telescópio e descobrir quatro de seus satélites principais em 1610.

Galileu observou as faixas características de Júpiter e os quatro satélites galileanos cujos nomes são Io, Europa, Ganimedes e Calisto. As descobertas de Galileu mudaram completamente as concepções sobre o lugar da Terra e da humanidade no Universo, já que foi a primeira vez que corpos celestes foram observados girando em torno de outra estrela que não era o nosso planeta.

Suas observações apoiaram várias ideias revolucionárias para sua época: a primeira era que a Terra não era o centro do universo e a segunda, e não menos importante, que fora dela havia “outros mundos”, como Galileu chamou os satélites de Júpiter.

Características gerais de Júpiter

Figura 2. A Terra, comparada a Júpiter, se encaixa livremente na Grande Mancha Vermelha. (Fonte: NASA / JPL-CALTECH)

Tamanho e massa

Júpiter é o quinto planeta levando-se em consideração o raio orbital em relação ao Sol. O quarto planeta é Marte, mas entre eles existe uma fronteira: o cinturão de asteróides.

Os planetas com uma órbita menor que a do cinturão de asteróides são rochosos, enquanto aqueles com uma órbita maior são gigantes gasosos ou gelados. Júpiter é o primeiro deles e também o de maior volume e massa.

A massa de Júpiter, equivalente a 300 massas terrestres, é tão grande que é duas vezes maior que a soma da massa dos planetas restantes no sistema solar. Quanto ao seu volume, equivale a 1.300 Terras.

Movimentos

Júpiter gira em torno de seu próprio eixo tão rápido que dá uma volta completa em 9 horas e 50 minutos. Isso é 2,4 vezes mais rápido do que a velocidade de rotação da Terra e nenhum planeta no sistema solar a excede.

Seu período orbital, ou seja, o tempo que leva para fazer uma revolução completa em torno do Sol, é de 12 anos.

Observação

Apesar de estar cinco vezes mais distante do Sol que o nosso planeta, seu grande tamanho e suas nuvens características fazem com que a luz do sol se reflita perfeitamente em sua superfície, por isso é uma das estrelas mais brilhantes do céu noturno.

Quando ele é observado com um telescópio, apenas suas nuvens mais altas são percebidas, que possuem algumas áreas estacionárias e outras em movimento, formando um padrão de faixas ao longo de sua linha equatorial.

As faixas mais escuras são chamadas de cintos e as áreas mais claras. Eles são relativamente estáveis, embora mudem gradualmente de forma e cor, circulando o planeta em direções opostas.

Nuvens brancas são o resultado de correntes ascendentes que esfriam, formando cristais de amônio. Então, essas correntes se dobram para os lados para descer novamente, nos cinturões mais escuros.

Cor avermelhada, amarela e marrom

A diversidade de cores avermelhadas, amareladas e marrons vistas em Júpiter é o resultado das diferentes moléculas presentes nas nuvens de Júpiter. Entre as faixas e os cinturões, formam-se gigantescas tempestades e vórtices, que podem ser vistos como pontas ou manchas.

Essas tempestades são praticamente permanentes, e entre elas se destaca a Grande Mancha Vermelha, observada pela primeira vez no século 17 por Robert Hooke, notável físico contemporâneo e rival de Isaac Newton.

A Grande Mancha Vermelha tem pelo menos 300 anos, no entanto, observações indicam que seu tamanho colossal, maior do que a Terra, tem diminuído nas últimas décadas.

Quanto à atmosfera jupiteriana, é bastante densa. Sua profundidade não é conhecida exatamente, mas é estimada em centenas de quilômetros.

Composição

A composição química de sua atmosfera é muito semelhante à de uma estrela: 80% hidrogênio, 17% hélio e pequenas proporções de vapor d'água, metano e amônia.

A pressão atmosférica aumenta com a profundidade, a tal ponto que o gás hidrogênio se liquefaz, formando um oceano de hidrogênio líquido, a uma pressão tão alta que se comporta como um metal. Esta seria a fronteira inferior da atmosfera jupiteriana.

O oceano de hidrogênio líquido metálico de Júpiter é mais quente que a superfície solar, da ordem de 10.000 ° C, e bastante brilhante.

É muito provável que Júpiter tenha um núcleo muito denso feito de elementos metálicos pesados, mas são necessários mais dados para corroborar essa afirmação.

Resumo das características físicas de Júpiter

-Massa: 1,9 × 10 ²⁷ kg

- Raio equatorial: 71 492 km, equivalente a 11 vezes o raio da Terra.

- Raio polar: 66854 km.

-Forma: achatado nos pólos por um fator de 0,065.

-Rádio via órbita: 7,78 × 10 ⁸ km, equivalente a 5,2 UA

- Inclinação do eixo de rotação: 3º12 em relação ao plano orbital.

-Temperatura : -130ºC (nuvens)

-Gravidade: 24,8 m / s ²

- Campo magnético próprio: Sim, 428 μT no equador.

-Atmosfera: atmosfera densa de hidrogênio e hélio.

-Densidade: 1336 kg / m ³

-Satélites: 79 conhecidos.

-Anéis: Sim, escuros e compostos de poeira.

Estrutura de Júpiter

A camada mais externa de Júpiter é composta por nuvens e tem 50 km de espessura. Sob esta camada de nuvens existe outra camada, principalmente hidrogênio e hélio, com espessura de 20.000 km.

A transição entre a fase gasosa e a fase líquida é gradual, à medida que a pressão aumenta com a profundidade.

Debaixo dessa camada de líquido e como resultado de pressões extremas, os elétrons dos átomos de hidrogênio e hélio se desprendem de seus núcleos e se tornam elétrons livres que se movem em um mar de hidrogênio metálico líquido.

Em uma profundidade maior, poderia haver um núcleo sólido 1,5 vezes o diâmetro da Terra, mas 30 vezes mais pesado do que o nosso planeta. E por ser um planeta feito de gás e líquido, devido à sua tremenda velocidade de rotação, o planeta adota uma forma achatada em seus pólos.

Quando e como observar Júpiter

Júpiter parece branco brilhante e é facilmente visível ao crepúsculo. Não deve ser confundido com Vênus, que também é muito brilhante.

Vista do telescópio de Júpiter

À primeira vista, Júpiter brilha mais forte no céu noturno do que Sirius, a estrela mais brilhante, e está sempre perto de uma constelação zodiacal, que pode variar dependendo do ano, em um ambiente de 30 graus.

Figura 3. Visão noturna de Júpiter e os quatro satélites galileus, com um pequeno telescópio. Fonte: @Asismet_IF.

Com bons binóculos de montagem fixa ou um pequeno telescópio, Júpiter aparece como um disco branco com faixas lisas.

Os quatro satélites da Galiléia são facilmente visíveis com um pequeno telescópio: Ganimedes, Io, Europa e Calisto. As posições dos satélites variam de um dia para o outro, e às vezes apenas três são vistos, já que alguns deles estão atrás ou à frente do planeta.

Existem vários aplicativos móveis que permitem identificar e pesquisar planetas e estrelas no céu. Entre eles, o Sky Maps se destaca por ser um dos primeiros. Desta forma, a posição de Júpiter é localizada a qualquer momento.

Figura 4. Posição de Júpiter e outros planetas no céu vista com o Sky Maps 20/02/20 às 23h14 de Caracas, Venezuela.

Movimento de tradução

A órbita de Júpiter é elíptica e tem seu foco fora do centro do Sol devido à sua enorme massa. Demora 11,86 anos para percorrê-lo com uma velocidade de 13,07 km / s.

Bem, sempre se afirma que os planetas giram em torno do centro do Sol, o que é bastante preciso para quase todos, exceto Júpiter.

Tradução de Júpiter. Fonte: Todd K. Timberlake, autor de Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

É porque Júpiter é tão massivo que o centro de giro, centro de massa ou centro de massa do sistema Sol-Júpiter se move em direção a Júpiter, estando fora do corpo solar.

De acordo com os cálculos, o centro de gravidade do sistema Sol-Júpiter é 1,07 vezes o raio solar, ou seja, fora do sol.

Figura 5. O centro de gravidade do sistema Sol-Júpiter está fora do Sol. A órbita de Júpiter é uma elipse com um de seus focos no centro de gravidade. (Fonte: spaceplace.nasa.gov)

O periélio é a distância mais curta entre a órbita de Júpiter e o foco da elipse, localizada no centro de gravidade do sistema Sol-Júpiter. Seu valor é de 816,62 milhões de quilômetros.

Ao contrário, o afélio é a maior distância entre o foco e a órbita, que no caso de Júpiter é de 740,52 milhões de quilômetros.

A excentricidade da órbita indica o quão longe está da forma circular. A órbita de Júpiter tem uma excentricidade de 0,048775 e é calculada dividindo-se a distância do centro da elipse ao foco pelo comprimento do semieixo maior da elipse.

Movimento rotatório

O período sideral de rotação de Júpiter em torno de seu próprio eixo é de 9 horas 55 minutos e 27,3 segundos. O eixo de rotação tem uma inclinação de 3,13º com respeito ao eixo de rotação orbital.

Por ser tão volumoso, Júpiter tem o período de rotação mais curto de todos os planetas do sistema solar.

Satélites de Júpiter

Os planetas gigantes são caracterizados por terem um grande número de satélites ou luas. Até o momento, 79 satélites de Júpiter foram contados, mas os maiores e mais conhecidos são os quatro satélites descobertos por Galileo Galilei em 1610, que em ordem de proximidade são:

-IO, é ⅓ o diâmetro da Terra

-Europa, com ¼ do diâmetro da Terra

-Ganimedes, ⅖ o diâmetro da Terra

-Callisto, pouco menos de ⅖ partes do diâmetro da Terra

Esses quatro satélites juntos têm 99,99% da massa de todos os satélites e anéis Jupiterianos.

Entre Júpiter e os satélites galileanos, existem quatro pequenos satélites interiores descobertos relativamente recentemente (1979).

Em direção ao exterior dos satélites galileanos está o grupo de satélites regulares, 10 no total, mais o grupo de satélites retrógrados, dos quais sessenta e um são conhecidos até o momento (61).

Em ordem de raio orbital, quatro grupos de satélites são definidos:

1. Satélites internos (4) com órbitas entre 128.000 e 222.000 km.
2. Os satélites galileanos (4) suas órbitas estão entre 422.000 km para Io e 1.883.000 km para Calisto. Juntos, eles têm 99,99% da massa de todos os satélites Júpiter.
3. Satélites regulares (10) entre 7.284.000 km a 18.928.000 km.
4. Satélites retrógrados (61) de 17.582.000 km para 28.575.000 km.

Júpiter também tem anéis. Eles estão em uma órbita mais baixa do que os satélites galileanos e entre as órbitas dos satélites internos. Acredita-se que esses anéis tenham surgido como resultado do impacto de um satélite interno em um meteoróide.

Satélites galileus

Figura 6. Júpiter e os quatro satélites Galileanos: Io, Europa, Ganymede e Callisto. (Fonte: wikimedia commons).

Os quatro satélites galileus constituem um grupo muito interessante, pois os especialistas acreditam que reúnem as condições para uma eventual colonização no futuro.

Io

Possui intensa atividade vulcânica, a superfície é permanentemente renovada com lava derretida que vem de seu interior.

A energia de aquecimento de Io vem principalmente da intensa força das marés produzida pela enorme gravidade de Júpiter.

Europa

É o segundo dos satélites galileus em ordem de distância, mas o sexto dos satélites de Júpiter. Seu nome vem da mitologia grega, na qual Europa é amante de Zeus (Júpiter na mitologia romana).

É apenas ligeiramente menor que a Lua e tem uma crosta sólida de água congelada. Possui uma atmosfera não muito densa de oxigênio e outros gases. Sua superfície suavemente estriada é a mais lisa das estrelas do sistema solar, com apenas algumas crateras.

Sob a crosta de gelo de Europa, acredita-se que haja um oceano cujo movimento, impulsionado pelas forças das marés do gigante Júpiter, causa atividade tectônica na superfície gelada do satélite. Desta forma, fissuras e ranhuras aparecem em sua superfície lisa.

Muitos especialistas acreditam que a Europa tem condições de hospedar algum tipo de vida.

Ganimedes

É o maior satélite do sistema solar, possui um manto rochoso e de gelo com núcleo de ferro. Seu tamanho é um pouco maior que o do planeta Mercúrio, com quase metade de sua massa.

Há evidências de que pode existir um oceano de água salgada sob sua superfície. A ESA (Agência Espacial Europeia) considerou a possibilidade de visitá-lo para o ano de 2030.

Como é comum no sistema solar, a órbita de Ganimedes está em ressonância com as órbitas de Europa e Io: quando Ganimedes completa uma revolução, Europa completa duas, enquanto Io faz quatro revoluções completas.

Figura 7. Ressonância orbital dos satélites galileanos de Júpiter. (Fonte: wikimedia commons)

Calisto

É o quarto satélite da Galiléia com tamanho praticamente igual ao de Mercúrio, mas com um terço de seu peso. Não tem ressonância orbital com os demais satélites, mas está em rotação síncrona com Júpiter, sempre mostrando a mesma face para o planeta.

A superfície possui crateras antigas abundantes e é composta principalmente de rocha e gelo. Provavelmente tem um oceano interior, com pelo menos 100 quilômetros de espessura.

Não há evidências de atividade tectônica, então suas crateras foram provavelmente causadas por impactos de meteoritos. Sua atmosfera é fina, composta de oxigênio molecular e dióxido de carbono, com uma ionosfera bastante intensa.

Composição

Júpiter tem uma atmosfera espessa consistindo principalmente de hidrogênio a 87%, seguido por hélio na ordem de 13%. Outros gases presentes em proporções inferiores a 0,1% são sulfeto de hidrogênio, vapor d'água e amônia.

As nuvens do planeta contêm cristais de amônia, e sua cor avermelhada provavelmente vem de moléculas que contêm enxofre ou fósforo. As nuvens inferiores não visíveis contêm hidrossulfeto de amônio.

Devido à presença de tempestades nas camadas mais profundas, é muito provável que essas camadas contenham nuvens compostas de vapor d'água.

Estrutura interna

Dentro de Júpiter, o hidrogênio e o hélio estão na forma líquida, devido às altas pressões causadas por sua imensa força de gravidade e sua espessa atmosfera.

Em profundidades superiores a 15.000 quilômetros abaixo da superfície do líquido, os átomos de hidrogênio são tão comprimidos e seus núcleos tão próximos uns dos outros que os elétrons se desprendem dos átomos e passam para a banda de condução, formando o hidrogênio metálico líquido.

Modelos físicos sugerem que mais profundamente existe um núcleo rochoso composto de átomos pesados. Inicialmente, eles estimaram um núcleo de 7 massas terrestres, mas os modelos mais recentes consideram um núcleo com massa entre 14 a 18 massas terrestres.

É importante ter certeza se tal núcleo existe, porque depende da resposta de que a teoria da formação planetesimal dos planetas é verdadeira.

Nessa teoria, os planetas são formados a partir de núcleos de partículas sólidas, dando origem a objetos sólidos mais pesados ​​e de maior tamanho, que atuariam como núcleos de condensação gravitacional, que ao longo de milhões de anos formariam planetas.

Magnetosfera de Júpiter

Devido ao intenso campo magnético de Júpiter, o planeta possui uma extensa magnetosfera, de tal forma que, se não fosse invisível, seria vista no céu terrestre com um tamanho semelhante ao da lua.

Nenhum planeta do sistema solar supera Júpiter na intensidade e extensão do campo magnético.

As partículas carregadas do vento solar ficam presas nas linhas do campo magnético e giram em torno delas, mas têm uma deriva ou movimento ao longo das linhas do campo.

À medida que as linhas magnéticas surgem de um pólo e se unem ao outro, as partículas carregadas ganham energia cinética e se concentram nos pólos, ionizando e excitando os gases da atmosfera polar de Júpiter, com a conseqüente emissão de radiação luminosa.

Missões para Júpiter

Desde 1973, Júpiter foi visitado por várias missões da NASA, a agência espacial dos EUA responsável pelos programas de exploração espacial.

Missões como Pioneer 10 e 11, Galileo e Cassini estudaram os satélites de Júpiter. Dados preliminares sugerem que alguns deles apresentam condições favoráveis ​​de vida e também de estabelecimento de bases com humanos.

A agência espacial norte-americana NASA e a agência espacial europeia ESA têm entre os seus planos novas missões a Júpiter, principalmente para estudar mais detalhadamente o satélite Europa.

Pioneiro

A Pioneer 10 foi a primeira sonda espacial a sobrevoar Júpiter em dezembro de 1973. Nesse mesmo ano, em abril, a sonda Pioneer 11 foi enviada, alcançando a órbita de Júpiter em dezembro de 1974.

Nessas missões, foram tiradas as primeiras fotos em close-up de Júpiter e dos satélites galileus. O campo magnético do planeta e os cinturões de radiação também foram medidos.

Viajante

Também lançadas em 1973, as missões Voyager 1 e Voyager 2 visitaram novamente o rei dos planetas do sistema solar.

Os dados coletados por essas missões forneceram informações extraordinárias e até então desconhecidas sobre o planeta e seus satélites. Por exemplo, o sistema de anéis de Júpiter foi detectado pela primeira vez e o satélite Io também era conhecido por ter intensa atividade vulcânica.

Galileo

Foi lançada em 1995 para uma exploração de sete anos, mas a sonda tinha sérios problemas com a antena principal. Apesar disso, ele foi capaz de enviar informações valiosas sobre os satélites de Júpiter.

Figura 9. A sonda Galileo ao redor de Júpiter. Fonte: Wikimedia Commons. jihemD / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), A missão descobriu oceanos subterrâneos na Europa e forneceu mais informações sobre os vulcões ativos de Io.

O Galileo acabou quando a sonda de exploração caiu sobre Júpiter, para evitar a colisão e conseqüente contaminação da superfície gelada da Europa.

Cassini

Em dezembro de 2000, a missão Cassini / Huygens com destino a Saturno obteve dados comparáveis ​​em interesse aos das missões Voyager, mas devido a melhorias tecnológicas, eles eram de qualidade muito melhor.

Novos horizontes

A caminho de Plutão, a sonda espacial New Horizons visitou o planeta Júpiter em 2007.

Juno

A mais recente das missões a Júpiter é a sonda espacial Juno, que entrou em órbita com o planeta em 5 de julho de 2016. A missão de Juno é estudar a atmosfera de Júpiter, bem como sua magnetosfera e as auroras.

Espera-se que esta missão forneça os dados necessários para determinar quais modelos de núcleo são compatíveis com os dados existentes de Júpiter e, assim, comparar com os modelos que afirmam que tal núcleo não existe.

Curiosidades sobre Júpiter

-É o maior diâmetro dos quatro planetas gigantes: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

-No volume ocupado por Júpiter, cabem 1300 planetas do tamanho da Terra.

-Júpiter tem uma massa enorme, é duas vezes e meia maior do que a soma das massas dos sete planetas restantes no sistema solar.

-Acredita-se que seu núcleo sólido se formou apenas um milhão de anos depois do disco primordial de gás e poeira que deu origem ao sistema solar, há 4,5 bilhões de anos.

-Júpiter é o planeta do sistema solar que tem o dia mais curto: seu período de rotação é de apenas 9 horas e 55 minutos.

-É o planeta mais radioativo do sistema solar, além da luz do sol refletida por sua atmosfera também contribui com sua própria radiação, principalmente na faixa do infravermelho.

-Júpiter tem o maior satélite do sistema solar: Ganimedes, com um raio 1,5 vezes o da Lua e 0,4 vezes o raio da Terra.

-80% de sua atmosfera é composta de hidrogênio, seguido de hélio, que contribui com 17%. O resto são outros gases como vapor d'água, metano, amônia e etano.

-As nuvens de Júpiter são constituídas por cristais de amônio que formam uma fina camada com cerca de 50 km de espessura. Mas a totalidade de sua atmosfera é da ordem de 20.000 km, sendo o mais espesso de todos os planetas do sistema solar.

-É o planeta que possui o maior e mais antigo vórtice anticiclônico conhecido do sistema solar: a Grande Mancha Vermelha. Com mais de 300 anos de existência, seu tamanho é maior que dois diâmetros terrestres.

-Possui um núcleo extremamente denso de ferro, níquel e hidrogênio metálico líquido.

-Possui um intenso campo magnético capaz de produzir auroras permanentes.

-É o planeta solar com a maior aceleração da gravidade, estimada em 2,5 vezes a gravidade da Terra no limite da sua atmosfera.

- Investigações muito recentes indicam abundância de água na zona equatorial, com base na análise de dados da missão espacial Juno. Em um relatório da NASA datado de 10 de fevereiro de 2020 na revista Nature Astronomy, é indicado que 0,25% da atmosfera equatorial do planeta é composta por moléculas de água.

Referências

1. Astrofísica e Física. Recuperado de: astrofisicayfisica.com
2. Seeds, M. 2011.The Solar System. Sétima edição. Cengage Learning.
3. Espaço. O maior planeta do nosso sistema solar. Recuperado de: space.com
4. Wikipedia. Satélites de Júpiter. Recuperado de: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Júpiter (planeta). Recuperado de: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Júpiter (planeta). Recuperado de: en.wikipedia.org.