Desde entonces Galileo Galilei Observó de cerca a Júpiter por primera vez en 1610 utilizando un telescopio de su propio diseño, los científicos y astrónomos han estado inmensamente fascinados por el planeta joviano. No solo es el planeta más grande del Sistema Solar, sino que todavía hay cosas sobre este mundo, a pesar de siglos de investigación y numerosas misiones de exploración, que continúan desconcertando incluso a nuestras mentes más brillantes.
Una de las principales razones de esto es que Júpiter es muy diferente de lo que los habitantes de la Tierra consideramos normal. Entre su increíble tamaño, masa, composición, los misterios de sus campos magnético y gravitacional y su impresionante sistema de lunas, su existencia nos ha demostrado cuán diversos pueden ser realmente los planetas.
Tamaño, masa y densidad:
La Tierra tiene un radio medio de 6.371 km (3.958,8 mi) y una masa de 5,97 × 1024kg, mientras que Júpiter tiene un radio medio de 69,911 ± 6 km (43441 mi) y una masa de 1.8986 × 1027kg. En resumen, Júpiter es casi 11 veces el tamaño de la Tierra y poco menos de 318 veces más masivo. Sin embargo, la densidad de la Tierra es significativamente mayor, ya que es un planeta terrestre - 5,514 g / cm3en comparación con 1,326 g / cm³.
Debido a esto, la gravedad de la 'superficie' de Júpiter es significativamente más alta que la de la Tierra, es decir, 9,8 m / s² o 1gramo. Si bien, como gigante gaseoso, Júpiter no tiene superficie per se, los astrónomos creen que dentro de la atmósfera de Júpiter, donde la presión atmosférica es igual a 1 bar (que es igual a la de la Tierra al nivel del mar), Júpiter experimenta una fuerza gravitacional de 24,79 m / s.2(que es el equivalente a 2.528gramo).
Comparación Júpiter / Tierra. Crédito: NASA / SDO / Goddard / Tdadamemd
Composición y Estructura:
La Tierra es un planeta terrestre, lo que significa que está compuesta de minerales de silicato y metal que se diferencian entre un núcleo metálico y un manto y corteza de silicato. El núcleo en sí también se diferencia entre un núcleo interno y un núcleo externo (que gira en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra). A medida que uno desciende de la corteza al interior, la temperatura y la presión aumentan.
La forma de la Tierra se aproxima a la de un esferoide achatado, una esfera aplanada a lo largo del eje de polo a polo de manera que hay una protuberancia alrededor del ecuador. Este abultamiento es el resultado de la rotación de la Tierra y hace que el diámetro en el ecuador sea 43 kilómetros (27 millas) más grande que el diámetro de polo a polo.
Por el contrario, Júpiter está compuesto principalmente de materia gaseosa y líquida que se divide entre una atmósfera exterior gaseosa y un interior más denso. Su atmósfera superior está compuesta por aproximadamente 88–92% de hidrógeno y 8–12% de helio por volumen de moléculas de gas, y aprox. 75% de hidrógeno y 24% de helio en masa, y el uno por ciento restante consiste en otros elementos.
La atmósfera contiene trazas de metano, vapor de agua, amoníaco y compuestos a base de silicio, así como trazas de benceno y otros hidrocarburos. También hay trazas de carbono, etano, sulfuro de hidrógeno, neón, oxígeno, fosfina y azufre. También se han observado cristales de amoníaco congelado en la capa más externa de la atmósfera.
Estructura y composición de Júpiter. (Crédito de la imagen: Kelvinsong CC por S.A. 3.0)
El interior más denso está compuesto por aproximadamente un 71% de hidrógeno, un 24% de helio y un 5% de otros elementos en masa. Se cree que el núcleo de Júpiter es una densa mezcla de elementos: una capa circundante de hidrógeno metálico líquido con algo de helio y una capa exterior predominantemente de hidrógeno molecular. También se ha inferido que el núcleo es rocoso, pero esto también sigue siendo desconocido.
Y al igual que la Tierra, las temperaturas y presiones dentro de Júpiter aumentan drásticamente hacia el núcleo. En la 'superficie', se cree que la presión y la temperatura son 10 bares y 340 K (67 ° C, 152 ° F). En la región donde el hidrógeno se vuelve metálico, se cree que las temperaturas alcanzan los 10,000 K (9,700 ° C; 17,500 ° F) y las presiones 200 GPa. Se estima que la temperatura en el límite del núcleo es de 36,000 K (35,700 ° C; 64,300 ° F) y la presión interior de aproximadamente 3,000-4,500 GPa.
También como la Tierra, la forma de Júpiter es la de un esferoide achatado. De hecho, el aplanamiento polar de Júpiter es mayor que el de la Tierra: 0,06487 ± 0,00015 en comparación con 0,00335. Esto se debe a la rápida rotación de Júpiter sobre su eje, y es por eso que el radio ecuatorial del planeta es aproximadamente 4600 km más grande que su radio polar.
Parámetros orbitales:
La Tierra tiene una excentricidad orbital muy pequeña (aprox. 0,0167) y su distancia oscila entre 147,095,000 km (0,983 AU) del Sol en el perihelio y 151,930,000 km (1,015 AU) en el afelio. Esto se traduce en una distancia media (también conocida como semi-eje mayor) de 149.598.261 km, que es la base de una sola Unidad Astronómica (UA).
Las órbitas de los planetas interiores del Sistema Solar, con Júpiter y el cinturón de asteroides en forma de rosquilla se encuentran entre ellos. Crédito: Wikipedia Commons
La Tierra tiene un período orbital de 365,25 días, lo que equivale a 1,000017 años julianos. Esto significa que cada cuatro años (en lo que se conoce como año bisiesto), el calendario de la Tierra debe incluir un día adicional. Aunque técnicamente se considera que un día completo dura 24 horas, nuestro planeta tarda exactamente 23 h 56 my 4 s en completar una sola rotación sideral (0,997 días terrestres). Pero combinado con su período orbital alrededor del Sol, el tiempo entre un amanecer y otro (un día solar) es de 24 horas.
Visto desde el polo norte celeste, el movimiento de la Tierra y su rotación axial aparecen en sentido antihorario. Desde el punto de vista sobre los polos norte tanto del Sol como de la Tierra, la Tierra orbita al Sol en dirección contraria a las agujas del reloj. El eje de la Tierra también está inclinado 23,4 ° hacia la eclíptica del Sol, que es responsable de producir variaciones estacionales en la superficie del planeta. Además de producir variaciones de temperatura, esto también da como resultado variaciones en la cantidad de luz solar que recibe un hemisferio durante el transcurso de un año.
Mientras tanto, Júpiter orbita el Sol a una distancia promedio (semi-eje mayor) de 778,299,000 km (5.2 AU), que van desde 740,550,000 km (4.95 AU) en el perihelio y 816,040,000 km (5.455 AU) en el afelio. A esta distancia, Júpiter tarda 11,8618 años terrestres en completar una sola órbita del Sol. En otras palabras, un solo año joviano dura el equivalente a 4.332,59 días terrestres.
La apariencia de bandas de la atmósfera superior de Júpiter, que se debe en parte a su rápida rotación. Crédito: NASA
Sin embargo, la rotación de Júpiter es la más rápida de todos los planetas del Sistema Solar, completando una sola rotación sobre su eje en poco menos de diez horas (9 horas, 55 minutos y 30 segundos). Por lo tanto, un solo año joviano dura 10.475,8 días solares jovianos.
Atmósferas:
La atmósfera de la Tierra está formada por cinco capas principales: la troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera. Como regla general, la presión y la densidad del aire disminuyen cuanto más alto entra en la atmósfera y más lejos está de la superficie. Sin embargo, la relación entre temperatura y altitud es más complicada e incluso puede aumentar con la altitud en algunos casos.
La troposfera contiene aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera terrestre, y alrededor del 50% se encuentra en los 5,6 km más bajos (3,48 millas), lo que la hace más densa que todas las capas atmosféricas que la recubren. Está compuesto principalmente de nitrógeno (78%) y oxígeno (21%) con trazas de vapor de agua, dióxido de carbono y otras moléculas gaseosas.
Casi todo el vapor de agua o la humedad atmosférica se encuentra en la troposfera, por lo que es la capa donde tienen lugar la mayoría de los fenómenos meteorológicos de la Tierra (nubes, lluvia, nieve, tormentas eléctricas). La única excepción es la Termoposfera, donde el fenómeno conocido como Aurora Borealis y Aurara Australis (también conocido como las luces del norte y del sur) se sabe que tienen lugar.
Como ya se señaló, la atmósfera de Júpiter está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, con trazas de otros elementos. Al igual que la Tierra, Júpiter experimenta auroras cerca de sus polos norte y sur. Pero en Júpiter, la actividad auroral es mucho más intensa y rara vez se detiene. La intensa radiación, el campo magnético de Júpiter y la abundancia de material de los volcanes de Io que reaccionan con la ionosfera de Júpiter crean un espectáculo de luces realmente espectacular.
Júpiter también experimenta patrones climáticos violentos . Las velocidades del viento de 100 m / s (360 km / h) son comunes en los jets zonales y pueden alcanzar hasta 620 kph (385 mph). Las tormentas se forman en cuestión de horas y pueden llegar a tener miles de kilómetros de diámetro durante la noche. Una tormenta, la Gran Mancha Roja , ha estado furiosa desde al menos finales del siglo XVII. La tormenta se ha ido reduciendo y expandiendo a lo largo de su historia; pero en 2012, se sugirió que la Mancha Roja Gigante podría eventualmente desaparecer .
Júpiter está perpetuamente cubierto de nubes compuestas por cristales de amoníaco y posiblemente hidrosulfuro de amonio. Estas nubes están ubicadas en la tropopausa y están dispuestas en bandas de diferentes latitudes, conocidas como “regiones tropicales”. La capa de nubes tiene solo unos 50 km (31 millas) de profundidad y consta de al menos dos cubiertas de nubes: una cubierta inferior gruesa y una región más clara y delgada.
Las imágenes compuestas del Observatorio de Rayos X Chandra y el Telescopio Espacial Hubble muestran las auroras hiper-energéticas de rayos X en Júpiter. Crédito: NASA / CXC / UCL / W.Dunn et al / STScI
También puede haber una fina capa de nubes de agua debajo de la capa de amoníaco, como lo demuestran los destellos de rayo detectado en la atmósfera de Júpiter, que sería causado por la polaridad del agua creando la separación de carga necesaria para los rayos. Las observaciones de estas descargas eléctricas indican que pueden ser hasta mil veces más poderosas que las observadas aquí en la Tierra.
Lunas:
La Tierra tiene un solo satélite en órbita, La luna . Su existencia se conoce desde tiempos prehistóricos, y ha jugado un papel importante en las tradiciones mitológicas y astronómicas de todas las culturas humanas y tiene un efecto significativo en las mareas de la Tierra. En la era moderna, la Luna ha seguido sirviendo como punto focal para la investigación astronómica y científica, así como para la exploración espacial.
De hecho, la Luna es el único cuerpo celeste fuera de la Tierra sobre el que los humanos han caminado. El primer aterrizaje en la Luna tuvo lugar el 20 de julio de 1969 y Neil Armstrong fue la primera persona en pisar la superficie. Desde entonces, un total de 13 astronautas han estado en la Luna, y la investigación que llevaron a cabo ha sido fundamental para ayudarnos a conocer su composición y formación.
Gracias a los exámenes de las rocas lunares que fueron devueltas a la Tierra, la teoría predominante establece que la Luna se creó hace aproximadamente 4.500 millones de años a partir de una colisión entre la Tierra y un objeto del tamaño de Marte (conocido como Theia ). Esta colisión creó una nube masiva de escombros que comenzó a dar vueltas alrededor de nuestro planeta, que finalmente se fusionó para formar la Luna que vemos hoy.
Ilustración de Júpiter y los satélites galileanos. Crédito: NASA
La Luna es uno de los satélites naturales más grandes del Sistema Solar y es el segundo satélite más denso de aquellos cuyas densidades se conocen (después del satélite de Júpiter los ). También está bloqueado por las mareas con la Tierra, lo que significa que un lado está constantemente mirando hacia nosotros mientras que el otro está mirando hacia otro lado. El lado lejano, conocido como el 'Lado Oscuro', permaneció desconocido para los humanos hasta que se enviaron sondas para fotografiarlo.
El sistema joviano, por otro lado, tiene 67 lunas conocidas. Los cuatro más grandes se conocen como Lunas galileanas , que llevan el nombre de su descubridor, Galileo Galilei . Incluyen: los , el cuerpo más volcánicamente activo de nuestro Sistema Solar; Europa , que se sospecha que tiene un océano subterráneo masivo; Ganymede , la luna más grande de nuestro Sistema Solar; y Calisto , que también se cree que tiene un océano subterráneo y presenta algunos de los materiales superficiales más antiguos del Sistema Solar.
Luego está el Grupo Interior (o grupo Amaltea), que está formado por cuatro pequeñas lunas que tienen diámetros de menos de 200 km, orbitan en radios menores a 200.000 km y tienen inclinaciones orbitales de menos de medio grado. Este grupo incluye las lunas de Metis , Adrastea , Amaltea , y Tebas . Junto con una serie de lunas interiores aún no vistas, estas lunas reponen y mantienen el tenue sistema de anillos de Júpiter.
Júpiter también tiene una serie de satélites irregulares, que son sustancialmente más pequeños y tienen órbitas más distantes y excéntricas que los demás. Estas lunas se dividen en familias que tienen similitudes en órbita y composición, y se cree que son en gran parte el resultado de colisiones de objetos grandes que fueron capturados por la gravedad de Júpiter.
En casi todas las formas imaginables, la Tierra y Júpiter no podrían ser más diferentes. Y todavía hay muchas cosas sobre el planeta joviano que aún no comprendemos del todo. Hablando de eso, asegúrate de estar atento a Universe Today para conocer las últimas actualizaciones de la NASA Misión juno .
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre los planetas del Sistema solar aquí en Universe Today. Aquí está Tierra comparada con mercurio , Tierra comparada con Venus , La luna comparada con la tierra , Tierra comparada con Marte , Saturno comparado con la Tierra , y Neptuno comparado con la Tierra .
¿Quieres más información sobre Júpiter? Aquí hay un enlace a Comunicados de prensa de Hubblesite sobre Júpiter , y aquí está Guía de exploración del sistema solar de la NASA .
Hemos grabado un podcast solo sobre Júpiter para Astronomy Cast. Haga clic aquí y escuche Episodio 56: Júpiter .