Atmosfera lui Jupiter

Atmosfera lui Jupiter este cea mai mare atmosferă planetară din Sistemul Solar. În principal, ea este alcătuită din molecule de hidrogen și heliu în cantități aproximative cu cele prezente în atmosfera Soarelui. Alți compuși chimici sunt prezenți în cantități mici și includ molecule de metan, amoniac, hidrogen sulfurat și apă. În ciuda faptelor că se crede că apa se află adânc în atmosfera lui Jupiter, în mod direct, ea se află în concentrații foarte mici. Oxigenul, azotul, sulful și gazele rare ( Heliu, Neon, Argon, Kripton, Xenon, Radon) se află în cantități mai mari decât pe Soare. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Atreya2003 Atmosfera lui Jupiter are o zonă marginală mai mică, iar apoi, treptat, stratul atmosferic ajunge la interiorul lichid al planetei. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Guillot De la cel mai mic la cel mai înalt, straturile atmosferice sunt troposfera, stratosfera, termosfera și exosfera. Fiecare strat are gradientul său de temperatură. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Sieff Cel mai mic și mai puțin înalt strat, troposfera, conține un sistem complicat de nori și ceață, cuprinzând amoniac, hidrosulfat de amoniu și apă. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Atreya2005 Cei mai înalți nori de amoniac vizibili de pe suprafața lui Jupiter sunt organizați în benzi paralele cu Ecuatorul, fiind legate de o zonă cu vânturi atmosferice puternice, cunoscute sub numele de jeturi. Benzile alternează în culori, astfel, cele închise sau negre la culoare sunt numite centuri, iar cele luminoase sau cu culori calde sunt numite zone. Deoarece sunt mai calde ca centurile, pe zone vânturile se mișcă ascendent, iar pe centuri, vânturile se mișcă descendent. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Ingersoll Se crede că luminozitatea și culoarea zonelor provine de la amoniacul înghețat pe care acestea îl conțin, în timp ce cauza culorii negre a centurilor rămâne incertă. Originile structurii paralele și sub formă de bandă și a jeturilor nu este cunoscută, deși savanții au două ipoteze sau modele: modelul vad se referă la faptul că fenomenele de suprafață dau de gol posibilitatea unui interior stabil, în timp ce, în modelul adânc, benzile sunt pur și simplu manifestații ale circulației adânci în mantaua lui Jupiter a hidrogenului molecular, organizat într-un număr de cilindre. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada p. 1942

Atmosfera joviană a planetei Jupiter este cauza unor fenomene active, printre care trebuie menționate instabilitatea benzilor, vârtejurile (cicloane și anticicloane), furtuni și fulgere. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada p.1974 Vârtejurile se dezvoltă sub forma unor ovale de culoare roșie, albă sau maro. Cele mai mari pete sunt Marea Pată Roșie (MPR) http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada pp. 1978–1980 și Ovalul BA http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada pp. 1980–1982, ce este roșu, de asemenea. Acestea două și multe alte pete de mărime mare sunt anticicloane. Anticicloanele mai mici tind să fie de culoare albă. Oamenii de știință cred că vârtejurile sunt structurate pe o adâncime relativ mică, de aproximativ câteva sute de kilometri. Localizat în emisfera sudică, Marea Pată Roșie este cel mai mare vârtej cunoscut din întreg Sistemul Solar. La mărimea extraordinară pe care o deține, Marea Pată Roșie poate măsura în diametru de câteva ori diametrul Pământului, și există în atmosfera planetei Jupiter de cel puțin 300 de ani. Ovalul BA, localizat la sudul Marii Pete Roșii, măsoară o treime din MPR și s-a format în anul 2000 în urma combinării a trei ovale albe. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada p. 1976

Jupiter are furtuni puternice însoțite, de obicei, de descărcări luminoase. Furtunile sunt rezultatul convecției umede din atmosferă, combinată cu evaporarea și condensarea apei. Mișcarea acestora depinde de puterea ascendenței motorii a aerului, ce se sfârșește cu formarea norilor luminoși și denși. Furtunile se formează adesea în așa-zisele zone de centuri (prezentate mai sus). În plus, fulgerele de pe Jupiter sunt mult mai puternice și luminoase decât cele prezente pe Pământ; cu toate acestea, fulgerele create în urma unei activități reduse a furtunii se aseamănă cu cele de pe Pământ. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada pp. 1982, 1985–1987

Structura verticală thumb|right|350px|Structura verticală a atmosferei lui Jupiter. Atmosfera lui Jupiter este împărțită în patru straturi orizontale:Troposfera, stratosfera, termosfera și exosfera. Spre deosebire de Terra, Jupiter se lipsește de ultimul strat numit mezosferă.http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Ingersoll pp. 13–14 Jupiter nu are o suprafață solidă, iar cel mai puțin înalt strat atmosferic, troposfera, face trecerea ușoară dintre atmosfera și fluidul planetei. Acesta este un rezultat al temperaturii și al presiunii ridicate, foarte mari peste temperatura critică a hidrogenului și a heliului, însemnând că aici nu este legătură dintre fazele gazoase și lichide. Hidrogenul devine un fluid superficial la o presiune de 12 bari.

De la limita inferioară a atmosferei, nivelul normal de presiune este de 10 bari, iar la altitudine de 90 de km, presiunea este de 1 bar, iar temperatura normală de 340 Kelvin (aici începe troposfera). În literatura știițifico-fantastică, presiunea de 1 bar este aleasă ca fiind punctul zero pentru altitudine, adică pentru suprafața imaginară lui Jupiter. Ca și în cazul Pământului, cel mai înalt strat atmosferic, exosfera, nu are o limită superioară definită. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Yelle p.1 Densitatea scade treptat până când acesta trece încet în mediul interplanetar, ce se află la aproximativ 5000 de km față de suprafață. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Miller2005

Variația temperaturii verticale în atmosfera joviană este similară cu cea din atmosfera pământeană. Temperatura troposferei descrește odată cu înălțimea, în timp ce aceasta atinge minimul la tropopauză http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Ingersoll pp. 5–7, care este limita dintre troposferă și stratosferă. Pe Jupiter, tropopauza se află la aproximativ 50 de km deasupra norilor vizibili (sau nivelul de 1 bar), unde presiunea și temperatura sunt de aproximativ 0,1 bari și 110 Kelvin.http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Ingersoll p. 12 În stratosferă, temperatura se ridică la aproximativ 200 de Kelvin la trecerea spre termosferă, la o altitudine de 320 km și la o presiune de 1 μbar. În termosferă, temperatura continuă să crească, eventual depășind 1000 Kelvin la aproximativ 1000 de km, unde presiunea este de 1 nbar. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Yelle pp. 15–16 Troposfera lui Jupiter conține o structură complicată de nori. Cei mai înalți nori, localizați în zona de presiune de 0,6-0,9 bari, sunt făcuți din amoniac înghețat. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Atreya1999 Se crede că sub acești nori de amoniac înghețat există nori denși făcuți din hidrosulfură de amoniu și sulfură de amoniu (presiunea între 1 și 2 bari) și apă (între 3 și 7 bari). http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#West pp. 9–10, 20–23 http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Vasavada p. 1937 În acest loc nu există nori de metan, deoarece temperatura este prea mare pentru ca aceștia să se condenseze. Norii de apă formează cel ma dens strat de nori, iar aceștia au cea mai mare influență în dinamismul atmosferei joviene. Acesta este un rezultat al condensării fierbinți mari a apei și abundenței mari a apei în comparație cu amoniacul și hidrogenul sulfurat (oxigenul este mult mai abundent decât azotul sau sulful). Cețurile variate troposferice și stratosferice se află deasupra straturilor de nori principale. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Ingersoll p. 8 Acestea din urmă sunt formate prin condensarea hidrocarburilor grele policiclice (sau a hidrazinelor), care sunt generate în stratosfera înaltă (1-100μbar) de către metan sub influența radiațiilor ultraviolete solare (UV). Abundența metanului în stratosferă raportată la cea a hidrogenului molecular este de 10−4 , în timp ce abundența hidrocarburilor ușoare, ca etanul sau acetilena raportată tot la hidrogenul molecular este de doar 10−6.

Termosfera lui Jupiter se află la o presiune mai mică de 1 μbar și demonstrează fenomenele ca incandescența aerului, aurorele polare și emisiile de raze X. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Yelle pp. 1–12 Înăuntrul acesteia are loc o creștere a densității electronilor și a ionilor, ce formează ionosfera. Cea mai mare temperatură dominantă în termosferă (800-1000 de Kelivn) nu a fost încă explicată de-a binelea , deși există modele ce prezic faptul că temperatura nu ar fi mai mare de 400 de Kelvin. Acestea pot fi cauzate de absorbția radiațiilor de înaltă energie venite de la Soare (UV sau raze X), prin încălzirea de la particulele încărcare ce precipită sin magnetosfera joviană, ori prin risipirea undelor propagate ascendent. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Yelle pp. 22–27 Troposfera și exosfera de la poli și de la latitudinile mici emit raze X, ce au fost observate prima dată la Observatorul Einstein în 1983. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Bhardwaj pp. 299-302 Particulele energetice provin di magnetosfera lui Jupiter și creează aurore ovale ce înconjoară polii. Spre deosebire de analoagelor pământești, care apar doar în timpul furtunilor magnetice, aurorele jupiteriene sunt permanente în atmosfera plantei Jupiter..

Termosfera a fost primul loc extraterestru unde a fost descoperit cationul trihidrogen (H3+). Acești ioni se clasifică în partea mijlocie-infra-roșie a spectrului, cu o lungime de undă între 3 și 5 μm. Acesta este mecanismul principal de răcire a termosferei.

Compoziția chimică Abundența elementelor raportat la hidrogenîn Jupiter și SoareElementSoareJupiter/Soare He/H 0.0975 0.807 ± 0.02 Ne/H 1.23 0.10 ± 0.01 Ar/H 3.62 2.5 ± 0.5 Kr/H 1.61 2.7 ± 0.5 Xe/H 1.68 2.6 ± 0.5 C/H 3.62 2.9 ± 0.5 N/H 1.12 3.6 ± 0.5 (8 bar) 3.2 ± 1.4 (9–12 bar) O/H 8.51 0.033 ± 0.015 (12 bar) 0.19–0.58 (19 bar) P/H 3.73 0.82 S/H 1.62 2.5 ± 0.15 Raportul izotopic în Jupiter și Soare Raport Soare Jupiter 13C/12C 0.011 0.0108 ± 0.0005 15N/14N <2.8 2.3 ± 0.3 (0.08–2.8 bar) 36Ar/38Ar 5.77 ± 0.08 5.6 ± 0.25 20Ne/22Ne 13.81 ± 0.08 13 ± 2 3He/4He 1.5 ± 0.3 1.66 ± 0.05 D/H 3.0 ± 0.17 2.25 ± 0.35

Compoziția atmosferei lui Jupiter este similară cu cea a planetei. Atmosfera lui Jupiter este cea mai cuprinzător înțeleasă dintre cea a tuturor planetelor gigante, deoarece a fost studiată direct de proba atmosferică adusă de Galileo, luată în momentul intrării acestuia în atmosfera joviană pe 7 decembrie 1995. http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard-Smithsonian_Center_for_Astrophysics McDowell, Jonathan, 8 ianuarie 2012 Alte surse de informații referitoare la compoziția atmosferică a lui Jupiter au fost preluate de la Observatorul Spațial Infraroșu (ISO) http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Encrenaz, de la sondele spațiale Galileo și Cassini http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Jupiter#Kunde și din alte observații făcute pe Pământ .