Jupiter (auch bekannt als Jovis; Griechisch Zeus) war [in der römischen Mythologie] der König der Götter, Herrscher über den Olymp und Patron des römischen Staates. Zeus war Sohn des Chronos (Saturn).

Jupiter ist das vierthellste Objekt am Himmel (nach Sonne, Mond und Venus). Er ist seit prähistorischer Zeit bekannt als ein heller "Wandelstern". Aber im Jahre 1610, als Galilei zum ersten Mal ein Teleskop auf den Himmel richtete, entdeckte er die vier großen Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Kallisto (heute bekannt als die Galileischen Monde) und zeichnete ihre Bewegungen hin und her um Jupiter auf. Das war die erste Entdeckung eines Bewegungzentrums, dessen scheinbarer Mittelpunkt nicht die Erde war. Es war einer der entscheidenden Punkte für die heliozentrische Theorie von Kopernikus über die Bewegung der Planeten (zusammen mit weiteren neuen Belegen mittels seines Telekops: die Phasen der Venus und die Gebirge auf dem Mond). Galileis offen ausgesprochene Unterstützung der Kopernikanischen Theorie brachte ihn in Konflikt mit der Inquisition. Heute kann jeder die Beobachtungen Galileis wiederholen (ohne Angst vor Bestrafung :-) unter Benutzung von Feldstechern oder preisgünstigen Teleskopen.

Jupiter wurde zum ersten Mal 1973 von Pioneer 10 und später von Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 und Ulysses besucht. Die Sonde Galileo umkreiste Jupiter acht Jahre lang. Er wird immer noch regelmäßig vom Hubble Weltraum Teleskop (HWT) beobachtet.

Die Gasplaneten haben keine feste Oberfläche, ihr gasförmiges Material wird einfach mit zunehmender Tiefe immer dichter (die Radien und Durchmesser, die für diese Planeten angegeben werden, beziehen sich auf eine Höhe, in der ein Druck von einer Atmosphäre herrscht). Was wir bei einem Blick auf diese Planeten sehen, sind nur die Obergrenzen der Wolken hoch in ihren Atmosphären (knapp oberhalb des 1-Atmosphären-Niveaus).

Jupiter besteht aus etwa 90% Wasserstoff und 10% Helium (nach der Anzahl der Atome, 75 bzw. 25% nach der Masse) mit Spuren von Methan, Wasser, Ammoniak und "Gestein". Das ist sehr nahe an der Zusammensetzung des ursprünglichen Sonnennebels, aus dem das gesamte Sonnensystem geformt wurde. Saturn hat eine ähnliche Zusammensetzung, aber Uranus und Neptun enthalten wesentlich weniger Wasserstoff und Helium.

Unser Wissen über das Innere von Jupiter (sowie der anderen Gasplaneten) ist ausgesprochen indirekt, und das wird wohl noch einige Zeit so bleiben (die Daten von Galileos atmosphärischer Sonde reichen nur in eine Tiefe von 150 km unterhalb der Wolkenobergrenze).

Jupiter hat wahrscheinlich einen Kern aus felsigem Material in der Größenordnung von ungefähr 10 bis 15 Erdmassen.

Oberhalb des Kerns besteht der größte Teil der Masse des Planeten aus flüssigem metallischen Wasserstoff. Diese exotische Form des häufigsten aller Elemente kommt nur vor, wenn der Druck über vier Millionen Bar liegt, wie es im Inneren des Jupiter (oder des Saturn) der Fall ist. Flüssiger metallischer Wasserstoff besteht aus ionisierten Protonen und Elektronen (wie im Inneren der Sonne, jedoch bei einer ungleich niedrigeren Temperatur). Bei der Temperatur und dem Druck im Inneren des Jupiter ist Wasserstoff flüssig, nicht gasförmig. Dadurch ist er ein elektrischer Leiter und daher die Quelle für das Magnetfeld des Jupiter. Diese Schicht enthält wahrscheinlich auch etwas Helium und Spuren verschiedener "Eisarten".

Die äußerste Schicht setzt sich zusammen aus gewöhnlichem, molekularen Wasserstoff und Helium, das im Inneren flüssig und weiter außen gasförmig ist. Die Atmosphäre, die wir sehen können, ist der alleroberste Teil dieser mächtigen Schicht. Wasser, Kohlendioxid, Methan und andere einfache Moleküle sind ebenfalls, in winzigen Mengen, vorhanden.

Neuere Experimente bewiesen, dass Wasserstoff seine Aggregatzustände nicht plötzlich ändert. Aus diesem Grunde gibt es sehr wahrscheinlich keine deutlichen Grenzen zwischen den verschiedenen Schichten im Inneren der Gasplaneten.

Man glaubt, dass es drei getrennte Wolkenschichten aus Ammoniak-Eis, Ammoniumhydrosulfid und einer Mischung aus Eis und Wasser gibt. Allerdings zeigen die vorläufigen Ergebnisse aus den Untersuchungen der Galileo-Sonde nur schwache Anzeichen für Wolken (ein Instrument scheint die oberste Schicht gemessen zu haben, ein anderes die zweite). Aber der Eintrittspunkt der Sonde war ungewöhnlich -- erdbasierte teleskopische Beobachtungen und neuere Beobachtungen durch den Galileo-Orbiter lassen vermuten, dass diese Eintrittsstelle ganz gut eine der wärmsten und wolkenärmsten Gegenden auf Jupiter zu diesem Zeitpunkt gewesen sein könnte.

Daten, die auf der Atmosphärenprobe von Galileo basieren, weisen darauf hin, dass wesentlich weniger Wasser vorhanden ist als erwartet. Die Erwartung war, dass Jupiters Atmosphäre etwa doppelt soviel Sauerstoff (mit dem reichlich vorhandenen Wasserstoff zu Wasser verbunden) enthält wie die Sonne. Aber nun sieht es so aus, als sei die tatsächliche Konzentration viel geringer als auf der Sonne. Ebenfalls überraschend war die Höhe von Temperatur und Dichte der obersten Schichten der Atmosphäre.

Jupiter und die anderen Gasplaneten entwickeln Winde mit hoher Geschwindigkeit, die sich in weiten Bändern ausbreiten. Die Winde wehen in angrenzenden Bändern entgegengesetzt. Geringfügige chemische und thermische Abweichungen zwischen diesen Bändern sind verantwortlich für die Farbbänder, von denen die Erscheinung der Planeten beherrscht wird. Die hellfarbigen Bänder nennt man Zonen, die dunklen Gürtel. Die Bänder auf Jupiter waren bereits seit einiger Zeit bekannt, aber die komplizierten Wirbel in den Grenzbereichen zwischen den Bändern wurden zuerst von Voyager gesichtet. Die Daten der Galileo-Sonde zeigen, dass die Windgeschwindigkeiten sogar noch höher sind als erwartet (mehr als 600 km/h) und zumindest bis in solche Tiefe reichen, wie die Sonde schauen konnte; sie könnten sogar tausende Kilometer in das Innere reichen. Man stellte zudem fest, dass Jupiters Atmosphäre ausgesprochen turbulent ist. Das zeigt, dass die Winde zum großen Teil von innerer Hitze hervorgerufen werden, weniger von der Sonneneinstrahlung, wie das auf der Erde der Fall ist.

Die lebhaften Farben in Jupiters Wolken sind wahrscheinlich das Resultat feiner chemischer Reaktionen von Spurenelementen in seiner Atmosphäre, möglicherweise unter Beteiligung von Schwefel, dessen Verbindungen eine große Vielfalt an Farben aufweisen, aber Details sind unbekannt.

Die Farben hängen von der Höhe der Wolken ab; die niedrigsten sind blau, gefolgt von braunen und weißen, die höchsten sind rot. Manchmal sind niedrigere Schichten durch Lücken in den höheren sichtbar.

Der Große Rote Fleck (GRF) wurde vor 300 Jahren von der Erde aus entdeckt (seine Entdeckung wird üblicherweise Cassini oder Robert Hooke aus dem siebzehnten Jahrhundert zugeschrieben). Der GRF ist ein ungefähr 12.000 auf 25.000 km großes Oval, genug, um zwei Erdkugeln aufzunehmen. Einige kleinere, aber ähnliche Flecken sind seit Jahrzehnten bekannt. Infrarotmessungen und die Richtung der Rotation deuten daraufhin, dass der GRF ein Hochdruckgebiet ist, dessen Wolkenobergrenze deutlich höher und kühler ist als die Umgebung. Ähnliche Strukturen wurden auf Saturn und Neptun beobachtet. Es ist unbekannt, wie sich solche Strukturen so lange erhalten können.

Jupiter strahlt mehr Energie in den Weltraum ab als er von der Sonne empfängt. Das Innere des Jupiter ist heiß: der Kern hat wahrscheinlich etwa 20.000° K. Die Hitze wird vom Kelvin-Helmholtz-Mechanismus erzeugt, der langsamen Kompression des Planeten durch Schwerkraft (Jupiter produziert keine Energie durch Kernfusion wie in der Sonne; er ist viel zu klein und damit ist sein Inneres zu kühl, um Kernreaktionen zu zünden). Diese innere Hitze verursacht wahrscheinlich eine Konvektion tief in Jupiters flüssigen Schichten und ist wahrscheinlich verantwortlich für die komplizierten Bewegungen, die wir an den Wolkenobergrenzen sehen. Saturn und Neptun ähneln Jupiter in dieser Hinsicht, Uranus aber seltsamerweise nicht.

Jupiter hat genau den Durchmesser, wie ihn ein Gasplanet haben kann. Würde mehr Material dazukommen, würde es von der Schwerkraft soweit zusammengedrückt, dass der gesamte Radius nur unwesentlich größer würde. Ein Stern kann nur wegen seiner inneren (nuklearen) Hitzequelle größer sein (aber Jupiter müsste mindestens 80 mal schwerer sein, um zum Stern zu werden).

Jupiter besitzt ein gewaltiges Magnetfeld, viel stärker als das der Erde. Seine Magnetosphäre erstreckt sich über 650 Millionen km (hinter die Umlaufbahn des Saturn!) (Die Form von Jupiters Magnetosphäre ist alles andere als kugelförmig -- sie dehnt sich "nur" ein paar Millionen Kilometer in Richtung Sonne aus). Jupiters Monde liegen daher innerhalb dieses Magnetfelds, ein Umstand, der einige Vorgänge auf Io teilweise erklären könnte. Schlecht für zukünftige Weltraumreisenden und zum großen Kummer der Entwickler der Voyager- und Galileosonden enthält die Umgebung in der Nähe von Jupiter energiereiche Teilchen, die in Jupiters Magnetfeld eingefangen wurden. Diese "Strahlung" ähnelt zwar der des irdischen Van Allen Gürtels, ist aber viel intensiver. Sie wäre sofort tödlich für einen ungeschützten Menschen. Die Galileo-Atmosphärensonde entdeckte einen neuen intensiven Strahlungsgürtel zwischen Jupiters Ring und den obersten Schichten seiner Atmosphäre. Dieser neue Gürtel ist circa 10 mal so stark wie der Van-Allen-Strahlungsgürtel auf der Erde. Überraschenderweise wurde entdeckt, dass dieser Gürtel energiereiche Heliumionen unbekannter Herkunft enthält.

Jupiter besitzt wie Saturn Ringe, die aber viel schwächer und kleiner sind. Sie waren völlig unerwartet und wurden nur entdeckt, als zwei Wissenschaftler der Voyager 1 Mission darauf bestanden, dass nach einer Reise von einer Milliarde Kilometern es zumindest einen kurzen Blick wert wäre, ob irgendwelche Ringe vorhanden sind. Alle anderen dachten, dass die Wahrscheinlichkeit, welche zu entdecken, gleich Null wäre, aber da waren sie. Das war ein Volltreffer. Seitdem wurden sie im Infrarotbereich von der Erde aus mit Teleskopen abgebildet, und auch durch Galileo.

Im Gegensatz zu denen des Saturn sind die Ringe von Jupiter dunkel (Albedo ungefähr 0,05). Wahrscheinlich bestehen sie aus sehr kleinen Felsbrocken. Ganz im Gegensatz zu den Saturnringen scheinen sie kein Eis zu enthalten.

In Jupiters Ringen halten sich Partikel wahrscheinlich nicht sehr lange (wegen atmosphärischer und magnetischer Widerstände). Die Galileo-Sonde fand klare Beweise dafür, dass die Ringe ständig durch Einschläge von Kleinmeteoren auf den vier inneren Monden Nachschub erhalten, die sehr energiereich sind wegen des großem Gravitationsfeldes von Jupiter. Der innere Halo-Ring wird durch Wechselwirkungen mit Jupiters Magnetfeld verbreitert.

Im Juli 1994 kollidierte der Komet Shoemaker-Levy 9 mit Jupiter mit spektakulären Ergebnissen. Die Effekte waren sogar mit Amateurteleskopen klar sichtbar. Die Trümmer aus dieser Kollision waren hinterher fast ein Jahr lang für das HWT sichtbar.

Wenn er am Nachthimmel erscheint, ist Jupiter häufig der hellste "Stern" (eigentlich der zweithellste nach der Venus, die aber selten am dunklen Himmel zu sehen ist). Die vier Galileischen Monde sind mit Feldstecher leicht zu sehen, ein paar Bänder und der GRF können mit kleinen astronomischen Teleskopen erkannt werden. Verschiedene Webseiten zeigen die augenblickliche Position des Jupiter (und die anderer Planeten) am Himmel. Genauere und modifizierbare Karten können mit einem Planetariumprogramm erstellt werden.

Aktualisiert am 15. April 2006

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