Jupiter

Identität und Klassifikation

Jupiter ist der fünfte Planet von der Sonne und ein Gasriese mit der Kennung 599 im JPL-Körperkatalog. Er hat keine feste Oberfläche wie die Erde. Wasserstoff und Helium überwiegen; in großer Tiefe verändert der Druck den Zustand des Wasserstoffs. Juno-Beobachtungen stützen einen verdünnten, mit seiner Umgebung vermischten Kern statt einer einfach abgegrenzten festen Kugel.

NASA nennt einen Radius von etwa 69.911 km und eine mittlere Sonnenentfernung von ungefähr 778 Millionen km oder 5,2 Astronomischen Einheiten. Jupiter ist etwa elfmal breiter als die Erde. Diese gerundeten Werte beschreiben seine Größenordnung; Äquator- und Polradius sowie verschiedene Rotationsmodelle sind nicht austauschbar.

Atmosphäre, Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften

Das NASA/NSSDCA-Datenblatt gibt eine Atmosphäre an, die volumenmäßig hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff, H₂: 89,8 %, und Helium, He: 10,2 %, besteht; für beide Werte ist eine Unsicherheit von 2,0 Prozentpunkten genannt. Als Nebenbestandteile werden Methan mit 3.000 ppm und 1.000 ppm Unsicherheit, Ammoniak mit 260 ppm und 40 ppm Unsicherheit, Wasserstoffdeuterid mit 28 ppm und 10 ppm Unsicherheit, Ethan mit 5,8 ppm und 1,5 ppm Unsicherheit sowie Wasser mit 4 ppm aufgeführt. Für Wasser stellt die Quelle ausdrücklich fest, dass der Wert mit dem Druck variiert.

Als Aerosole werden Ammoniak-Eis, Wasser-Eis und Ammoniumhydrosulfid genannt. Dieses Verzeichnis belegt kondensierte oder partikuläre Stoffe in der Atmosphäre, bestimmt aber weder ihre vertikale Verteilung noch ihre relativen Mengen oder ihr zeitliches Verhalten. Bei 1 bar nennt das Datenblatt 165 K beziehungsweise −108 °C, eine Dichte von 0,16 kg/m³ und ein mittleres Molekulargewicht von 2,22. Bei 0,1 bar sind 112 K beziehungsweise −161 °C angegeben. Der als „Oberflächendruck“ ausgewiesene Wert liegt über 1.000 bar. Da Jupiter jedoch als Gasball beschrieben wird und die Belege keine Oberfläche definieren, ist diese Bezeichnung als Konvention des Datenblatts und nicht als Nachweis eines erreichbaren Bodens zu verstehen.

Die angegebene atmosphärische Skalenhöhe beträgt 27 km. Windgeschwindigkeiten erreichen bis zu 150 m/s unterhalb von 30 Grad Breite und bis zu 40 m/s oberhalb von 30 Grad Breite. Damit ist eine Abhängigkeit von der Breite belegt, nicht aber die zugrunde liegende Dynamik, die Dauer der Muster oder die Beständigkeit dieser Maxima. Eine künstlerische NASA-Darstellung der inneren Magnetosphäre zeigt magnetische Feldlinien zwischen Nord- und Südpol, Polarlichter und einen Bereich intensiver Strahlung um die mittlere Planetenregion. Sie benennt diese Merkmale, legt jedoch weder exakte Geometrien noch Feld- oder Strahlungswerte fest.

Rotation, Umlaufbahn und Umfeld

Jupiter hat mit etwa 9,9 Stunden den kürzesten Planetentag. Seine elliptische Umlaufbahn benötigt rund 4333 Erdtage, etwa zwölf Jahre. NASA/NSSDCA nennt eine Exzentrizität von 0,0487, eine Achsenneigung zur Bahn von 3,13° und eine maximale Bahngeschwindigkeit von 13,72 km/s. Das Dokument unterscheidet mittlere Bahnelemente für J2000 von zusammengefassten Parametern; beides sind keine Echtzeitpositionen.

Die vier großen Galileischen Monde heißen Io, Europa, Ganymed und Kallisto. NASA nennt nicht diese vier als Ursprung des Ringstaubs: Er stammt aus Meteoroideneinschlägen auf den kleinen inneren Monden. Die Ringe sind schwach und fast unsichtbar. Der Mondkatalog wächst mit Beobachtungen und darf nicht mit Tausenden von Partikeln oder kleinen Objekten gleichgesetzt werden.

Die Magnetosphäre und ihre Wechselwirkung mit der Sonne gehören zu den hervorgehobenen Eigenschaften. Nach der NASA-Faktenseite wölbt sich eine Struktur sonnenwärts über 1 bis 3 Millionen km auf, entsprechend 7 bis 21 Jupiterdurchmessern, und verjüngt sich zu einem kaulquappenförmigen Schweif, der sich mehr als 1 Milliarde km hinter dem Planeten bis zur Saturnbahn erstreckt. Der vorliegende Auszug benennt nicht jede technische Region und erklärt keine Veränderlichkeit durch Sonnenbedingungen. Die Maße sind daher als Quellenspanne und Beschreibung, nicht als feste Grenze zu behandeln.

Entstehung, Beobachtung und Erforschung

NASA datiert Jupiters Entstehung aus Gas und Staub im jungen Sonnensystem auf etwa 4,6 Milliarden Jahre vor heute. Atmosphären- und Gravitationsmessungen prüfen Modelle der Entstehung und des Inneren. Eine schematische Darstellung ersetzt solche Messungen nicht; die Elementverteilung in großer Tiefe und die Entwicklung des Kerns bleiben Forschungsfragen.

Jupiter ist seit der Antike bekannt. Galileo Galilei beobachtete 1610 die vier größten Monde. Voyager 1 entdeckte die Ringe 1979 bei einem Vorbeiflug, nicht ein Orbiter. Die Galileo-Mission untersuchte später das Jupitersystem und lieferte Hinweise auf einen Ozean unter Europas Eis. Ergebnisse über Monde und Ringe sind von Aussagen über das Planeteninnere zu trennen.

Wissenschaftliche Bedeutung und Grenzen

Jupiter ist wegen der dokumentierten Verbindung aus Wasserstoff-Helium-Atmosphäre, schnellen Winden, rascher Rotation, Magnetosphäre mit Polarlichtern und intensiver Strahlung, Staubringen und einem Satellitensystem mit benannten großen Körpern ein wissenschaftliches Labor. Atmosphärenmessungen und der Vergleich elementarer Häufigkeiten mit Sonnenwerten verbinden heutige Beobachtungen mit Entstehungsfragen. Die Ringentdeckung und Systembeobachtungen zeigen außerdem, dass sein Umfeld zentral für die Erforschung ist.

Atmosphärenwerte gelten mit ihren Unsicherheiten und für bestimmte Druckniveaus, nicht gleichmäßig für den gesamten Planeten. Windmaxima beziehen sich auf Breitenzonen, und die Magnetosphäre reagiert auf die solare Umgebung. Die Quellen liefern durchaus Angaben zu Größe, Bahn, Entstehung und Innerem. Wissenschaftliche Unsicherheit betrifft Genauigkeit und Reichweite der Modelle, nicht ein völliges Fehlen von Daten.