Planet Jupiter

Jupiter je uz Saturn, Uran i Neptun, jedan od predstavnika plinovitih divova i najveći je planet Sunčeva sustava i zacijelo jedan od najzanimljivijih objekata za promatranje, kako astronoma amatera tako i profesionalaca.

Planet Jupiter i njegovi prirodni sateliti.
Članak
0Komentari
Broj otvaranja14629

Ovaj članak objavio sam u časopisu Čovjek i svemir, broj 3 iz 2012./2013. godine pod naslovom Jupiter.

Premda je Venera najsjajniji planet na našem nebu, svojom gustom atmosferom i neposjedovanjem prirodnih satelita nam uskraćuje da uživamo u njenim detaljima ili specifičnostima. Zato Jupiter nudi za svakoga ponešto, od četiri Galilejanska mjeseca, Velike crvene pjege, niza atmosferskih ekvatorijalnih pojaseva, pa sve do manjih detalja i ostalih brojnih prirodnih satelita.

Jupiter je, uz Saturn, Uran i Neptun, jedan od predstavnika plinovitih divova, i peti je planet u nizu od našega Sunca. Kruži na prosječnoj udaljenosti od nešto više od 778 milijuna kilometara, te mu je za jedan obilazak potrebno 11,86 godina. Oko svoje osi se okrene prosječno za 9 sati i 50 minuta; zbog različitih gibanja atmosferskih slojeva, dijelovi bliže polovima rotiraju sporije. Jupiter ima masu 318 puta veću od Zemlje, odnosno sadrži 71% ukupne planetarne mase Sunčeva sustava.


Planet Jupiter kako ga je snimio svemirski brod Cassini. © Ljubaznošću: NASA
Atmosfera se sastoji od otprilike 90% vodika i 10% helija, uz tragove metana, vodene pare i amonijaka. Pretpostavlja se da postoje tri sloja oblačnih sustava; donji sloj su plavi oblaci sastavljeni uglavnom od kristala amonijakovog leda, iznad njih su sivi i bijeli oblaci od kristala amonij-hidrosulfita, dok su na samome vrhu crvene oblačne mase od mješavine vode i leda. Smatra se da za šarolikost Jupiterove atmosfere su zaslužni kemijski spojevi elemenata (posebice sumpora) koje su u tragovima prisutni u gornjim dijelovima atmosfere.

Zacijelo jedan od zaštitnih znakova Jupitera je njegova Velika crvena pjega, anticiklonalni vrtlog na južnoj hemisferi koja bjesni već barem 400 godina. Blijedožućkasti dio predstavlja dio pjege gdje plin izvire, dok crvenkasto-smeđa područja su na mjestima gdje plin ponire prema središtu planeta. Trenutno ima površinu od 20 000 kvadratnih kilometara, te se sažima pod utjecajem obližnjih atmosferskih struja, tako da bi, postupno, oko 2040. godine mogla iz ovalnog oblika prijeći u kružni. Pjega se okreće u smjeru obrnutom od kazaljki na satu i za jednu rotaciju potrebno joj je šest zemaljskih dana. Taj period se skraćuje, što je vjerojatno povezano i sa procesom njenog sažimanja. Vjetrovi na rubu pjege dostižu brzinu od 432 km/h, dok u samom središtu stanje je znatno mirnije. Promatranjem u infracrvenom dijelu spektra došlo se do zaključka da je pjega nešto hladnija i oko 8 km viša od susjednih oblačnih sustava.

Ispod ove turbulentne i guste atmosfere, znanstvenici još ne mogu sa sigurnošću reći postoji li kakva čvrsta jezgra, premda su mjerenja gravitacijskog polja pokazala da bi to bila stjenovito-ledena jezgra mase desetak masa Zemlje. Čini se da je jezgra ipak više u obličju jedne guste i vrlo vruće "juhe" temperature od 20 000 K te pri ogromnom tlaku koji mjeri čak 3500 do 4000 GPa. Između takve "jezgre" i unutrašnjeg dijela atmosfere, dolazi sloj tekućeg metalnog vodika, pri temperaturi od oko 10 000 K i tlaku od 200 GPa. U takvim uvjetima ne postoje jasne faze tekućeg i plinovitog stanja vodika, te se stoga nalazi u stanju tzv. superkritične tekućine.

Jupiterovi atmosferski pojasi
Nova saznanja o strukturi i karakteristikama Jupiterove unutrašnjosti zasigurno ćemo dobiti od letjelice Juno koja je lansirana 5. kolovoza 2011. g., te bi do Jupitera trebala stići početkom srpnja 2016. godine, a trebala bi prikupljati podatke o gravitacijskom i magnetskom polju, polarnoj magnetosferi, vjetrovima u atmosferi i samoj strukturi planeta. Neki od bitnijih instrumenata kojima je Juno opremljen su mikrovalni radiometar (MWR), ultraljubičasti spektrograf (UVS),  detektor energetskih čestica (JEDI), infracrveni auroralni kartograf (JIRAM), magnetometar (MAG), te JunoCam kamera u vidljivom spektru, za koju se predviđa da će raditi samo tijekom prvih 7 orbita oko Jupitera, zbog snažnog radijacijskog i magnetskog utjecaja okoline u kojoj će se nalaziti.

Letjelica Juno istraživat će Jupiterov svijet. © Ljubaznošću: NASA
Jupiter ima vrlo veliko, složeno, i najintenzivnije magnetsko polje od svih planeta u Sunčevom sustavu, za koje se pretpostavlja da proizlazi iz električnog strujanja brzorotirajućeg metalnog vodika u unutrašnjosti. Jačina varira od 4,2 Gaussa (jedinica magnetske indukcije koja odgovara jednoj desettisućinki tesle) na ekvatoru, do čak 14 Gaussa na polovima, što znači da je 14 puta jače i sadrži 20 000 puta više energije od  magnetskog polja Zemlje. Magnetosfera se pruža 7 milijuna kilometara prema Suncu te čak 650 milijuna kilometara na suprotnu stranu, sve do rubova Saturnove orbite. Jupiterovo magnetsko polje stvara i spektakularnu polarnu svjetlost koja nastaje prvenstveno zbog ulaska ioniziranih čestica sa obližnjih prirodnih satelita.

Još jedna velika zanimljivost Jupitera je i sustav od triju prstenova, otkrivenih pri prolasku letjelice Voyager 1.  Glavni prsten širok je 6 400 km i nalazi se 122 800 km od centra Jupitera, te ga okružuju prirodni sateliti Adastrea i Metis, s čijih površina dolazi prašina koja tvori prsten. Uz unutrašnji rub glavnoga prstena nadovezuje se prsten Halo širine 22 800 km, te se nalazi na pola puta između glavnoga prstena i oblaka Jupiterove atmosfere. Treći prsten, Gossamer, najudaljeniji je od Jupitera, i širok je oko 85 000 km. Vjerojatno je sastavljen od sitnih čestica promjera manjeg od 10 mikrometara, nastalim mikrometeoritskim bombardiranjem mjeseca koji se nalaze unutar prstena.

Jupiterovi prsteni. © Ljubaznošću: NASA / Voyager1
Jupiter, kao i ostali plinoviti divovi Sunčeva sustava, ima mnoštvo prirodnih satelita, i trenutno ih je otkriveno čak njih 66. Posljednji od njih otkriveni su 2011. godine, što govori da je taj posao i te kako aktualan. Najveći i najpoznatiji su naravno četiri mjeseca koje je još 1610. godine otkrio Galileo Galilei: Io, Europa, Ganimed i Kalisto.
Jupiterovi mjeseci su podijeljeni na pravilne i nepravilne, prema karakteristikama svojih orbita. Pravilni sateliti se kreću po gotovo kružnim putanjama te su relativno blizu samog Jupitera, a čine ih unutrašnja skupina ili Amaltea skupina (Amaltea, Metis, Adrastea i Teba) te prethodno spomenuta Galilejanska skupina (Io, Europa, Ganimed, Kalisto). Nepravilni mjeseci su mnogo manjih dimenzija i ekscentričnijih putanja, a dijele se na progradne i retrogradne, ovisno o smjeru njihove putanje.

Neki od Jupiterovih prirodnih satelita kako ih je snimio Voyager1. © Ljubaznošću: NASA
Nešto većih dimenzija od našeg Mjeseca, Io je vulkanski najaktivnije tijelo Sunčeva sustava, sa izbačajima sumpornih spojeva i silikatnih stijena koji dosežu visinu od 60 do 400 km. Pošto mu je putanja relativno ekscentrična, ogromne plimne sile pod utjecajem Jupitera čine da se površina Ia giba gore-dolje i do 100 metara! Za usporedbu, spomenimo da na su na Zemlji razlike između plime i oseke oko 18 m, i to se odnosi na vodu, a ne čvrsto tlo.

Europa je posebno intrigantna zbog 100 kilometara dubokog oceana slane vode ispod ledene površine. Plimne sile pod utjecajem Jupitera podižu i spuštaju razinu oceana, što uzrokuje stalno kretanje i tamne pukotine na površini bogate sumporom, a moguće i organskim materijalom. Stoga znanstvenici puno očekuju od NASA-ine Europa Jupiter System Mission (EJSM), koja treba biti lansirana 2020. godine, a kao glavnu zadaću ima ispitati mogućnost postojanja života oko planeta Jupitera, posebice oko Europe i Ganimeda. Dvije godine kasnije bit će lansirana i ESA-ina JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) letjelica sa sličnim zadacima. Pa, budimo strpljivi i nadajmo se zanimljivim podacima!

Jupiterov prirodni satelit Europa. © Ljubaznošću: NASA
Kralj prirodnih satelita Sunčeva sustava je Ganimed; veći je i od planeta Merkura, a da ne kruži oko Jupitera, lako bi ga mogli nazvati planetom. Uglavnom je sastavljen od silikatnih stijena i vodenog leda, a jedini je mjesec s magnetosferom, koju stvara jezgra od tekućeg željeza.

Ganimed, veći je i od planeta Merkura. © Ljubaznošću: NASA
I posljednji član ove skupine je Kalisto, tijelo s najviše kratera u Sunčevom sustavu. Smatra se geološkim neaktivnim, i jedinim tijelom promjera većim od 1000 km koje nije pokazalo nikakve promjene u površini otkako su udarci modelirali njegovu površinu - s površinom starom 4 milijarde godina,  Kalisto ima najstariji krajolik u Sunčevom sustavu! Premda je sama površina osjetno najtamnija od Galilejanskih satelita, i dalje je dvostruko svjetlija od našeg Mjeseca.

Europina ledena kora. © Ljubaznošću: NASA
Amatersko opažanje Jupitera

Krenimo sad na samo amatersko opažanje ovog plinovitog diva i njegovih pratitelja.  Nije slučajno da se Jupiter naziva "planetom amatera". Njegova magnituda (od -1,3 do -2,7), veliki prividni promjer (od 29,8 do 50,1 kutnih sekundi), dugi period vidljivosti (oko deset mjeseci godišnje), dinamičan disk pun raznih oblika u boji i družina mnogih prirodnih satelita, čini ga neizbježnom metom za astronome amatere. Kad je vidljiv, Jupiter se vrlo lako pronalazi i bez ikakvih optičkih pomagala, tako da se bez problema može pratiti na putu kroz zviježđa ili pri konjunkcijama s drugim sjajnim objektima poput Venere ili Mjeseca.

Tijekom promatranja prvo se ugodno smjestite. Vaše optičko pomagalo neka se dobro aklimatizira uvjetima vani, posebice ako postoji veća temperaturna razlika u odnosu na mjesto gdje inače držite teleskop. Ako je potrebna kolimacija teleskopa, obavite i to, kako bi postigli dobar kontrast slike. Ovisno o povećanju, koncentrirajte se samo na pojedinačne dijelove Jupitera i koristite indirektno gledanje, odnosno gledajte malo sa strane, kako bi lakše uočili finije detalje na disku. I sami ćete vidjeti koje povećanje vam najbolje odgovara, stavite dovoljno veliko povećanje koje podržava oštru sliku, odnosno "ne kuha". Promatrači s većim teleskopima uglavnom koriste povećanja između 195 i 350x. Postoji pravilo da je najbolje postaviti na povećanje od 30x do 40x po inču (2,54 cm) promjera teleskopa, pa probajte da li funkcionira!

Skica Jupitera. © Ljubaznošću: Vedran Vrhovac
U Jupiteru možete uživati uz pomoć različite opreme, ili samo prostim okom promatrati taj sjajni objekt. Već sa dvogledom Jupiter će izgledati poput vrlo sjajne "stvarčice" sa četiri male točkice pokraj njega; ako se ne vide sve četiri, to znači da su iza Jupitera ili su zaslijepljene njegovim sjajem. Uz refraktor promjera 60 mm, vidjeli bismo barem dva tamna pojasa, a s povećanjima iznad 100x i neke druge pojaseve, pa čak i Veliku crvenu pjegu. Refraktor dugog fokusa ili promjera većeg od 60 mm dat će još bolje rezultate, jer takvi teleskopi su poznati po dobrom kontrastu slike. Maksutov-Cassegrain teleskopi (Celestron, Meade ETX, Questar) daju vrlo dobre rezultate u promatranju Jupitera; sekundarna zrcala možda daju malo manje kontrasta od refraktora istih promjera, no slika će biti vrlo oštra i kvalitetna. Schmidt-Cassegrain teleskopi (SCT) promjera 12 cm i više (Celestron, Meade, Orion) uz pažljivu kolimaciju daju odlične detalje kod promatranja planeta, pa tako i Jupitera. Sljedeću kategoriju čine Newtonovi teleskopi. Oni sa većim fokusnim omjerom (f/8 i više), te uz dobro obavljenu kolimaciju i kvalitetno zrcalo pokazuju vrlo dobre slike bez kome i velikog kontrasta. Newtonovi teleskopi kraćih žarišnih duljina ipak pokazuju više prednosti kod objekata dubokog svemira nego kod planeta, premda i njima možemo promatrati Veliku crvenu pjegu ili neke tranzite Galilejanskih mjeseca, uz naravno dobru podešenost i adekvatne atmosferske prilike.

Uz adaptiranje teleskopa na vanjsku temperaturu, pri promatranju je poželjno da je Jupiter u položaju bliže zenitu nego horizontu, kao i daleko od zgrada koje će isijavati toplinu, što bi moglo dovesti do neželjenog "kuhanja" slike. Također, filtri u boji bi mogli dati posve drugačiju i kvalitetniju sliku. Žuti filtri (6, 12) dat će bolje detalje u atmosferi, posebice za polarna područja, za Veliku crvenu pjegu koriste se plavi (80, 82) ili zeleni (52), dok za plavkaste detalje u južnom dijelu Sjevernog ekvatorijalnog pojasa poželjno je koristiti narančasto-crvene (21) ili crvene (23, 25). Korisnici akromatskih teleskopa mogu probati minus-ljubičaste filtre, koji se postavljaju na dno okulara ili dijagonalu teleskopa, te smanjuju količinu kromatske aberacije i povećavaju kontrast i detaljnost dobivene slike.

Planet Jupiter. © Ljubaznošću: Pavlimir Ugrin
Što dakle možemo vidjeti kad pogledamo u Jupiter? Prvo ćemo uočiti spljoštenost diska prošaranog nekim svijetlim i tamnim prugama u ravnini sa 4 točkice koje predstavljaju 4 Galilejanska satelita. Svijetle pruge se nazivaju zone, a tamnije pojasevi. Najmanje zanimljiva su polarna područja (SPR, NPR), pošto imaju najsporiju rotaciju i primaju malo sunčeve topline. Južni umjereni pojas (STB) i Južna umjerena zona (STZ) su vrlo aktivna područja; tijekom 2000. godine tri bijele ovalne mrlje spojile su se u veliko ovalno područje nazvano Oval BA ili popularnije nazvano Red Spot Jr. (Mlađa crvena pjega) koja je slične narančaste boje i dvostruko manja od proslavljene Velike crvene pjege. "Najprometnije" područje planeta je zasigurno Južni ekvatorijalni pojas (SEB). Uobičajeno je smeđe boje, te ponekad može gotovo potpuno izblijediti u periodu od nekoliko mjeseci kad Velika pjega postaje tamnija. Velika crvena pjega prilikom rotacije ostavlja za sobom (50° i 90° iza sebe) velike oblačne turbulencije unutar SEB-a. Sjeverni ekvatorijalni pojas (NEB) je najuočljiviji pojas zbog svoje tamne boje. Ovdje često nalazimo razne oblike oblačnih sustava, poput ovalnih bijelih mrlja i pukotina. Povremeno se proširuje prema sjeveru, kao što je to bilo slučaj 1997. i 2004. godine. Sjeverni umjereni pojas (STB) manje je uočljiv pojas, koji povremeno nestane (2003. godine), a u njemu su izmjerena najbrža strujanja na Jupiteru, gdje "istočnjak" puše i do 480 km/h! Ovaj pojas često sadržava po nekoliko manjih tamnih oluja ovalnog oblika.

Stručnjaci su, obzirom na brzinu rotacije, podijelili Jupiterovu atmosferu u dva sustava, Sustav 1 i Sustav 2. U Sustav 1 spadaju oblačni elementi  iz ekvatorijalne zone (EZ), te Sjeverne i Južne ekvatorijalne pojaseve (NEB, SEB) i za jednu rotaciju im je potrebno 9 sati, 50 minuta i 30 sekundi. Nešto sporiji je Sustav 2, koje obuhvaća oblačne dijelove sjeverno od NEB i južno od SEB, a rotacija traje 9 sati, 55 minuta i 41 sekundu. Razlike među sustavima uočljive su već nakon perioda od dva (zemaljska) dana, u kojem se Jupiter okrene oko pet puta oko svoje osi, a pomak između dva sustava je oko 15°.

Planet Jupiter. © Ljubaznošću: Boris Štromar
Centralni meridijan (CM) zamišljena je crta između sjevernog i južnog Jupiterova pola, nešto kao nulti meridijan na Zemlji koji prolazi Greenwichem. Pomoću CM-a, promatrači lakše mogu odrediti ono što bi bila "geografska duljina" kod nas, s obzirom na razne oblačne sustave koji se neprekidno kreću u gustoj Jupiterovoj atmosferi. Zbog planetarne rotacije (u smjeru istok-zapad), položaj određenog objekta u atmosferi će presjeći liniju CM-a, te tada govorimo o prijelazu centralnog meridijana. Za manje objekte koje promatramo na Jupiteru dovoljno je jedno mjerenje prijelaza, dok za one veće, poput Velike crvene pjege, uz prijelaz centralnog dijela bilježi se i ulazak i izlazak sa linije CM-a.

Što se pak tiče same Crvene pjege, njeno ime ipak ponešto vara, jer nije crvene već narančaste boje pa nije toliko uočljiva na disku kako to promatrači početnici zamišljaju. Zato je uz dobru kolimaciju (koja jamči dobar kontrast slike) korisno provjeriti u nekom od astronomskih programa točno vrijeme prijelaza preko nama vidljivog dijela Jupiterova diska.

Planet Jupiter. © Ljubaznošću: Saša Nuić
Od Jupiterovih prirodnih satelita, četiri najveća, ona Galilejanska, su zasigurno najzanimljivija astronomima promatračima. Svi oni se kreću u smjeru Jupiterove rotacije (to jest, od istoka prema zapadu). No, kad prolaze sa stražnje strane Jupitera, tada ih možemo vidjeti i u suprotnom smjeru (zapad-istok). Kakve dakle postoje situacije s obzirom na njihov ples oko matičnog planeta? Prvi slučaj je okultacija, odnosno kad se na svojoj putanji nalaze iza Jupitera, te ih tada ne vidimo. Zatim tu je pomrčina, to jest slučaj kad se mjesec ne vidi, jer je ušao u Jupiterovu sjenu. I na kraju, tranzit je situacija u kojoj mjesec i/ili njegova sjena prelazi preko nama vidljivog diska Jupitera. Zbog veće udaljenosti od Jupitera i sporije rotacije, Kalisto i Ganimed pokazuju ekstremnije ulaske i izlaske iz Jupiterove sjene (koja je šira što je više udaljena od planeta). Kalisto čak ima i djelomične pomrčine, koje traju maksimalno dva sata. Prilikom pomrčina, veća udaljenost od planeta omogućava da njegov sjaj toliko ne smeta, kao što je to u slučaju Europe i Ia.

Fotografiranje Jupitera

Najjednostavniji način fotografiranja je fotoaparatom s uobičajenim postavkama, uz stabilan stativ i mirnu ruku. Najčešća pogreška je prevelika ekspozicija, što nam "krade" detalje na Jupiteru. No, ako previše smanjimo ekspoziciju, ostat će nam samo mrak, a nestat će nam i obližnji (Galilejanski) mjeseci. Stoga je najlakše rješenje napraviti jednu fotografiju eksponiranu za Jupiter, a drugu za njegove satelite, pa kad ih spojimo u jednu, vidjet će se oboje.

Planet Jupiter. © Ljubaznošću: Efrain Morales Rivera
Kako bi eliminirali kretanja i promjene u gustoći naše atmosfere, možemo napraviti seriju pojedinačnih fotografija (svakih nekoliko sekundi, ili minuta), ili snimiti video iz kojeg ćemo kasnije izabrati najkvalitetnije kadrove. Za to nam je potreban teleskop minimalnog promjera 150 mm (6 inča), ekvatorijalna montaža (radi suzbijanja djelovanja Zemljine rotacije), fotoaparat / kamera za snimanje videa, nešto čime ćemo povećavati sliku, te računalo na koje ćemo snimiti video i kasnije ga obraditi. Kad smo sve posložili, snimimo kratak video uz ekspoziciju dovoljnu da uhvatimo i mjesece. Zatim smanjimo ekspoziciju (drugo ništa ne mijenjamo!) kako bi uhvatili i detalje na Jupiteru. S posloženom ekspozicijom snimimo kratak video (30 do 90 sekundi). Iz videa veće ekspozicije odaberemo kvalitetne kadrove, dok iz videa snimljenog Jupitera, softverski (Registax ili neki drugi program) ćemo izabrati i preklapati (stackirati) najbolje kadrove. Slike obrađujemo u Photoshopu ili nekom sličnom programu za obradu, tako da zalijepimo jednu sliku na drugu, te obavimo dodatna podešavanja kontrasta, oštrine, boje ili što već treba.

Planet Jupiter. © Ljubaznošću: Efrain Morales Rivera
Recimo i nekoliko riječi o skiciranju Jupitera. Uvježbano oko i mirna ruka mogu puno toga napraviti, pa evo i nekoliko savjeta za bolje rezultate. Uz uvjet da imate jasnu sliku i dobre uvjete promatranja, probajte napraviti sliku unutar 10 minuta, zbog relativno brze rotacije Jupitera. Započnite sa globalnim izgledom, a zatim manje detalje smještajte u odnosu na veće dijelove, pazeći na omjere u veličini i udaljenosti među određenim dijelovima. Za sjene, fine nijanse i blage kontraste najbolje je koristiti različite vrste mekanih olovki, a za prikazivanje svijetlih mrlja uzmite običnu gumicu za brisanje i precizno napravite određeni objekt.  Dovršite skiciranje tako da crtež usporedite sa slikom u teleskopu. Igrajte se sa povećanjima i okularima kako bi mogli naći najbolju sliku koja je moguća pri trenutnim uvjetima.

Uz svako fotografiranje, skiciranje ili jednostavno promatranje, zabilježite si relevantne informacije: datum, vrijeme (UT), ime opažača, korištena oprema, povećanje, vidljivost, i transparentnost neba. Napišite i duljinu centralnog meridijana oba sustava tijekom vašeg promatranja, kao i filtre koje ste eventualno koristili.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!