Jupiter

Der Planet Jupiter ist immer dann der hellste Lichtpunkt am Nachthimmel, wenn der Planet Venus nicht zu sehen ist. Bei den Griechen war der Göttervater Zeus der Herrscher über den Olymp und die Welt. Die alten Römer bezeichneten diesen Gott als Jupiter. Ob die Menschen bereits vor mehr als 2.000 Jahren ahnten, dass der Planet auch der mächtigste bzw. der größte unter allen Planeten in diesem Sonnensystem ist, kann heute bestenfalls nur geraten werden. Der riesenhafte Jupiter ist ein Gasplanet. Er besteht ganz ähnlich wie die Sonne vorwiegend aus den Gasen Helium und Wasserstoff. Er ist ein heller Wandelstern, aus diesem Grunde setzten ihn Kulturen des Altertums und der Antike oft gleich mit ihrem Hauptgott. Für viele Menschen ist dieser Planet heute noch deshalb so interessant und faszinierend zugleich, da er mit einem Teleskop oder mit einem Fernglas perfekt beobachtet werden kann. Mit etwas Glück und ein wenig Geduld kann der passionierte Sternegucker auch alle vier größten und bekanntesten Monde des Jupiters sichten und bestaunen.

Der Riesenplanet Jupiter, sein Aufbau und seine Größe

Der Riesenplanet ist einer der auffälligsten Himmelsgestirne. Er lässt sich leicht an seinem gelblichen und sehr hellen Glanz erkennen. Im Gefolge des Sonnenballs ist Jupiter bei Weitem der massenreichste sowie größte Planet. Die Ehrenbezeichnung schmeichelt ihm nicht nur, denn den Titel „König des Sonnensystems“ trägt er mit Sicherheit zu Recht. Er entspricht seinem Volumen nach rund 318 Erdmassen. Am Äquator hat der Leib des Riesen einen Durchmesser von ca. 143.000 Kilometern, der Äquatorumfang misst stolze 440.000 Kilometer. Von der Sonne aus betrachtet ist Jupiter der fünfte Planet. Seine Entfernung zum Sonnenball beträgt durchschnittlich gesehen rund 778 Millionen Kilometer. Jupiter hat keine feste, also sichtbare Oberfläche. Er zählt aufgrund seiner Zusammensetzung zu den sogenannten Gasriesen. Diese bilden die Gruppe der außen gelegenen Planeten im Sonnensystem, da der Jupiter um die Sonne kreist, jenseits des famosen Asteroidengürtels. Der Gigant unter den Planeten rotiert trotz enormer Masse und seiner Größe sehr schnell. Für eine einzige Umdrehung benötigt er knapp zehn Stunden. In diesem bekannten Sonnensystem ist dies die kürzeste Tagesdauer.

Da der König des Sonnensystems fast zur Gänze aus Gasen besteht, besitzt er keine deutlich abgegrenzte Atmosphäre und somit auch keine feste Oberfläche. Der Planet besteht zu circa 24 Prozent aus dem Edelgas Helium und der Wasserstoff bildet rund 75 Prozent der gesamten Planetenmasse. Der restliche Prozentanteil entfällt auf Verbindungen oder schwere Elemente. Dazu werden Ammoniak und Methan gezählt. Mit zunehmender Tiefe geht der Wasserstoff aufgrund des sehr hohen Druckes in einen Zustand über, der als flüssig bezeichnet werden kann. Der Druck ist im Kernbereich des Riesen so extrem hoch, dass der Wasserstoff einen metallischen Charakter bekommt, da Wasserstoff in diesem Zustand elektrisch leitfähig wird. Die obere Atmosphäre des Planeten wird auf eine Temperatur von ungefähr 108 Grad Celsius geschätzt.

Die vier Riesenplaneten werden durch ihren inneren Aufbau in zwei Gruppen unterteilt, in Eisriesen und in Gasriesen. Die zwei Gasriesen Saturn und Jupiter bestehen zum Großteil aus Wasserstoff, der sowohl in metallischer als auch in flüssiger Form vorliegt. Im Inneren der beiden Eisriesen Neptun und Uranus befindet sich Eis, das selbst bei sehr hohen Temperaturen nicht verdampft und immerzu fest bleibt.

Der König der Planeten und seine Rotation

Die Sonne umläuft der Riese auf einer Ellipsenbahn. Seine durchschnittliche Bahngeschwindigkeit beträgt rund 13,07 Kilometer in der Sekunde. Die sogenannte siderische Umlaufzeit des Jupiters um die Sonne misst 11,86 Jahre. Der Erde kann der Gigant bis auf 588 Millionen Kilometer nahekommen. Die höchste Entfernung zwischen dem Planeten Erde und dem Riesen beläuft sich auf rund 967 Kilometer. Seine Helligkeit erscheint uns Erdenbewohnern dann am höchsten, je größer seine Annäherung an Mutter Erde ist. Oft leuchtet er deshalb heller als der Sirius. Mithilfe eines Fernrohres ist zu erkennen, dass der Riese mit den Streifen eine starke Abplattung aufweist. Ist der Durchmesser am Äquator des Jupiters sehr groß, so ist er an den beiden Polen knapp 9.000 Kilometer schlanker. Dies resultiert aus der sagenhaft schnellen Rotation des Gasplaneten. Die Rotation des Jupiters wird als differenzierte Rotation bezeichnet, da der Riese an den Polen ein wenig langsamer rotiert als am Äquator. Die Differenz der Rotationszeit ist beim Jupiter jedoch im Gegensatz zur Sonne lange nicht so gravierend. Die minimale Differenz beträgt nicht mehr als fünf Minuten. So rotiert der Gasplanet an den Polrändern in einer Zeit von neun Stunden und 55 Minuten, am Äquator beträgt die Rotationszeit neun Stunden und 50 Minuten. Nur wenig geneigt ist die Rotationsachse des Jupiters, so beträgt der Winkel von der Achse zur Bahnebene gerade einmal drei Grad und 13 Bogenminuten.

Jupiters Atmosphäre

Ein absolut ungemütlicher Aufenthaltsort ist die Atmosphäre des Jupiters. Die Temperaturen schwanken um die 120 Grad minus und sind somit alles andere als einladend. Die Stürme rund um den Planeten erreichen Spitzengeschwindigkeiten. Mehr als 500 Kilometer pro Stunde erreichen die äquatorialen Westwinde des Jupiters. Kurzlebige Winde bilden sich an den Reibungsstellen zwischen den Gürteln und den Zonen. An den Rändern des Jupiters herrschen Temperaturen von bis zu 165 Grad minus und es toben Winde mit einer geschätzten Geschwindigkeit von bis zu 700 Stundenkilometern.

Die Jupiteratmosphäre entspricht in ihrer Zusammensetzung der durchschnittlichen kosmischen Häufigkeit an Elementen. Der Planet hat sich seit seiner Entstehung kaum geändert. In der oberen Atmosphärenschicht ergibt die Spektralanalyse ein Bild davon, wie die sogenannte Urnebelwolke beschaffen war. Neben den beiden Hauptelementen Helium und Wasserstoff ist die Atmosphäre des Riesen in Spuren aus Verbindungen wie Schwefelwasserstoff, Wasser, Ammoniak, Phosphin und Methan beschaffen. In sehr geringer Konzentration besteht die Atmosphäre des Königs im Sonnensystem aus den Edelgasen Krypton und Xenon sowie aus organischen Verbindungen wie Acetylen und Ethan.

Der Planet Jupiter zeigt sich von außen in verschiedenfarbigen Wirbeln und Bändern. Die Wolken sind in Rot-, Weiß-, Gelb-, Braun-, Orange- und auch in Blautönen zu erkennen. Die Aerosole bzw. die Wolken befinden sich beim Gasriesen in der Tropopause. Die Wolken enthalten Kristalle, die aus gefrorenem Ammoniak oder vielleicht auch aus Ammoniumhydrogensulfid zusammengesetzt sind. Um den Riesen verlaufen die Bänder in eine Ost-West-Richtung, und zwar auf den unterschiedlichen Breitenkreisen. Zonen werden die hellen Bänder des Jupiters genannt, die dunklen Bänder hingegen werden als Gürtel bezeichnet. Die Gürtel sind wärmer als die Zonen. Die Gürtel und Zonen bewegen sich auf das Innere des Planeten bezogen mit diversen relativen Strömungsgeschwindigkeiten. Der sogenannte zonale Fluss bewegt sich stets von Ost nach West. Die Zonen und Gürtel werden von Streifen begrenzt, bedingt durch eine sehr hohe Windgeschwindigkeit. Diese Streifen werden auch Jets genannt.

Jupiters Wolkendecke besteht aus einer dünneren oberen und einer sehr dichten unteren Schicht. Zudem könnte es am Jupiter auch eine unter der Ammoniakwolkenschicht liegende Wasserwolkenschicht geben. In der Atmosphäre des Jupiters konnten Berufsastronomen Blitze beobachten, deshalb diese Vermutung, da nur durch die Polarität des Wassers Blitze überhaupt erst verursacht werden können. Der Außenbereich des Rieses enthält zudem noch Sulfide, Oxide und Schwefelwasserstoff.

Ein großer roter Fleck und andere Wirbelstürme

Der überaus bekannte Große Rote Fleck des Jupiters wurde angeblich von Giovanni Domenico Cassini im Jahre 1665 nach Christi Geburt entdeckt. Es handelt sich um einen sehr langlebigen Wirbel, der bis in die Gegenwart als ovaler Fleck am Gasplaneten zu sehen ist. Der Große Rote Fleck ist jedoch dabei zu schrumpfen. Der gigantische Fleck am Riesen ändert nicht nur ab und an seine Farbe, sondern auch hin und wieder seine Lage. In der Jupiteratmosphäre sind die Wolken in diesem Komplex die weitaus höchsten, die vom Menschen beobachtet wurden. Es gibt am Jupiter neben dem Roten Fleck auch andere Wirbel. Es existieren sogenannte Hochdruckwirbel, diese treten vorwiegend auf der südlichen Halbkugel des Jupiters als helle Ovale auf. Diese hellen Ovale können durchaus einige Jahrzehnte bestehen, im Gegensatz zu den ovalen Wirbeln an der Nordhalbkugel des Gasplaneten. Diese Wirbel bestehen höchstens ein paar Jahre. Beim Großen Roten Fleck handelt es sich um einen riesigen ovalen Antizyklon. Der gigantische Fleck liegt stabil zwischen den zwei Wolkenbändern, er ist nicht mit der festen Oberfläche des Jupiters verbunden. Die markante Farbe des Flecks am Jupiter kann bereits mit einem Amateurteleskop beobachtet werden. Nach den neuesten Ergebnissen der Forschung unterliegt der Riese einem Klimazyklus von 70 Jahren. In dieser Zeitspanne können sich etliche Wirbelstürme ausbilden. Antizyklone und Zyklone peitschen durch die Atmosphäre des Jupiters, doch nach einer gewissen Zeit zerfallen diese Wirbelstürme wieder.

Das Magnetfeld und das Ringsystem des Jupiters

Ein Ringsystem ist für die beiden großen Gasplaneten ein typisches Kennzeichen. Ein derartiges Gebilde besteht auch bei Jupiter aus kleinen Steinchen und aus Staub. Die dunklen Ringe des Jupiters umgeben ihn in der Ebene des Äquators. Im Gegensatz zum Saturn sind die Ringe des Jupiters kaum erkennbar. Im Jahre 1979 wurden die Ringe um den Planeten erstmals entdeckt und fotografiert. Die herrlichen Aufnahmen verdankt die Menschheit einer Raumsonde aus Amerika, der Sonde Voyager 1.

Der ebene Hauptring und ein innerer Ring bestehen aus dunklen, sehr kleinen Partikeln. Der Spinnwebenring wird als dritter Ring bezeichnet. Höchstwahrscheinlich stammen all die Steinchen der Ringe von den Jupitermonden. Die Ringe des Jupiters wird es aber nicht ewig geben, da sie vom Planeten, bzw. von dessen Schwerkraft, angezogen werden. Die Ringe bewegen sich allmählich spiralförmig auf den Riesen zu und sobald sie der Atmosphäre zu nahe kommen, werden sie darin verglühen.

Das ausgeprägte Magnetfeld des Riesen ist äußerst interessant. Im Vergleich zur Erde ist das Jupiter-Magnetfeld beinahe zehnmal stärker. Der Mechanismus, der das Magnetfeld erzeugt, ist noch nicht ganz genau bekannt. Eine entscheidende Rolle spielt dabei mit Sicherheit der metallische Wasserstoff. Unbestritten ist jedoch, dass das Magnetfeld des Jupiters ein ziemlich komplexes System ist. Das Magnetfeld des Riesen kann in drei Zonen unterteilt werden. Der innere Bereich des Magnetfeldes ist ringförmig und ungefähr so groß wie 20 Jupiterradien. In etwa von 20 bis hin zu 50 Radien des Jupiters reicht der mittlere Teil des Feldes. Das Plasma im äußeren Bereich ist deutlich weniger an das Magnetfeld des Riesen gebunden.

Vier große Monde umkreisen den Jupiter

Bislang wurden 79 Monde rund um den Jupiter entdeckt. Die vier großen Trabanten entdeckte der famose Querdenker und Freigeist Galileo Galilei bereits im Jahre 1610. Die vier bekannten Monde sind zur gleichen Zeit wie der Gasplanet selbst entstanden. Jeder für sich ist einzigartig und jeder einzelne große Trabant hat besondere Eigenschaften. Die vier Namen wurden aus der griechischen Mythologie entlehnt: Die vier Monde heißen Kallisto, Ganymed, Europa und Io. In puncto Monde ist Jupiter eindeutig ein absoluter Rekordhalter. Fast siebzig Monde umkreisen den Riesen und die Zahl könnte sich in Zukunft durchaus erhöhen. Ein Großteil der beträchtlichen Anzahl an Trabanten ist irgendwo im Sonnensystem entstanden, also nicht in seiner unmittelbaren Nähe. Doch sind die durchs Sonnensystem ziehenden Monde dem Gasriesen zu nahe gekommen, wurden sie durch Jupiters Gravitationskräfte förmlich gezwungen, den Giganten zu umkreisen.

Die vier sogenannten Galileischen Monde sind in ihrem Aufbau sehr unterschiedlich. Jeder große Mond bietet innerhalb dieses Sonnensystems eine überraschende und faszinierende Welt. Jeder leidenschaftliche Nachthimmelbewunderer kann mit einem kleineren Teleskop oder einem funktionstauglichen Fernrohr die vier berühmten Monde des Jupiters beobachten.

Den Jupiter umrunden vier weitere planetennahe Monde. Diese sind deutlich kleiner als die Galileischen Monde, sie heißen Thebe, Amalthea, Adrastea und Metis.

Der Jupitermond Io umkreist den Gasplaneten in 1,8 Tagen einmal. Der drittgrößte Jupitermond hat einen Durchmesser von ca. 3.643 Kilometern, er ist dem Riesen am nächsten. Im Sonnensystem ist die Oberfläche des innersten Mondes einmalig. Auf dem Trabanten soll es ungefähr 300 Vulkane geben. Es konnten bislang schon einige Vulkanausbrüche auf dem Jupitermond Io beobachtet werden. Es wehen bei diesem Spektakel die Rauchfahnen in den Weltraum hinein, bis zu 300 Kilometer lang kann sich eine Rauchfahne ziehen.

Der Jupitermond Europa umrundet den Gasriesen in 3,5 Tagen einmal, er ist etwas kleiner als der vulkanreiche Mond Io. Auf dem Mond Europa soll sich laut Experten das größte Meer des gesamten Sonnensystems befinden. Es handelt sich um einen riesigen Ozean aus Salzwasser.

Der größte Mond im gesamten Sonnensystem ist der Jupitermond Ganymed. Knapp schlägt der Mond sogar den Planeten Merkur, was den Durchmesser an Kilometern betrifft. Der Mond umrundet Jupiter in 7,2 Tagen einmal.

Der Jupitermond Kallisto ist der drittgrößte Mond im Sonnensystem. Kallisto ist wie Ganymed auch ein Eismond. Ungefähr 2.000 Kilometer dick ist die Eiskruste. Der Kern des Mondes besteht aus Gestein und Eisen und zum Teil auch aus Eis.

Ausblick

Die wissenschaftlich orientierte Erforschung des Jupiters wird wohl niemals abrechen. Zu sehr ist der Mensch vom größten Planeten unseres Sonnensystems fasziniert. Auch für Amateurastronomen eignet sich der Riese ideal zum Beobachten und zum Bestaunen. Den Menschen ist schon seit vielen Jahrhunderten bekannt, dass sich der helle Wanderplanet langsam auf der Planetenstraße zwischen all den Sternen hindurchbewegt. Diese Straße trägt den wohlklingenden Namen Ekliptik.