Jowisz Ewelina Winiewska Jowisz ley jako pita planeta

Jowisz Ewelina Wiśniewska

Jowisz leży jako piąta planeta od Słońca w odległości 778 500 000 km od niego. Należy do gazowych olbrzymów, oznacza to, że w niewielkim stopniu składa się z substancji stałych. Stanowi największą planetę w Układzie Słonecznym, o średnicy równikowej 142 984 km. Jego gęstość wynosi 1, 326 g/cm³; jest drugi pod względem gęstości spośród planet-olbrzymów, ale jego gęstość jest mniejsza niż każdej spośród czterech planet wewnętrznych. Planetę znali astronomowie w czasach starożytnych, była związana z mitologią i wierzeniami religijnymi wielu kultur. Rzymianie nazwali planetę na cześć najważniejszego bóstwa swojej mitologii – Jowisza. Najbardziej znanym szczegółem jego powierzchni jest odkryta w XVII wieku przy pomocy teleskopu Wielka Czerwona Plama, będąca antycyklonem o średnicy większej niż średnica Ziemi. Wokół planety istnieją słabo widoczne pierścienie i potężna magnetosfera. Ma 79 znanych księżyców.

Wybrane wyniki klasycznych badań astronomicznych 1. Odkrycie księżyców Jowisza przez Galileusza 2. Wyznaczanie prędkości światła przez Roemera 3. Gigantyczna planeta, brązowy karzeł, a gwiazda

Odkrycie księżyców Jowisza przez Galileusza Twórcą lunety sporządzonej dla obserwacji astronomicznych był Galileusz, wówczas profesor padewskiego uniwersytetu. Luneta ta dawała trzykrotne zaledwie powiększenie. Doskonaląc stopniowo wynalazek przy końcu 1609 r. Galileusz zbudował przyrząd, nadający się do obserwacji astronomicznych. Poświęcając się obserwacji tajemniczych „gwiazd stałych" w otoczeniu Jowisza, zauważył, iż mają one stale zmieniający się i co dzień inny układ oraz występujące periodycznie zaćmienia przed układem, co przekonało Galileusza, że są to ciała, tworzące z Jowiszem zwarty system czterech jego satelitów.

W roku 1615 Galileusz wysuwa projekt wykorzystania powtarzających się za każdym obiegiem zaćmień niektórych satelitów Jowisza do określania długości geograficznej różnych punktów na Ziemi. Chodziło o łatwą i możliwie dokładną metodę, której by mogli używać bez trudu marynarze podczas swych dalekich wypraw morskich. koniecznym było opracowanie szczegółowego kalendarza owych zaćmień na dłuższy okres czasu naprzód. Galileusz, ze swymi prymitywnymi narzędziami obserwacyjnymi, nie był w stanie dokonać wystarczająco ścisłych pomiarów i nagrody nie uzyskał.

Obserwacje galileuszowych księżyców Jowisza, potwierdziły trafność pierwszych dwóch praw Keplera o ruchu planet. Ułatwiły też Keplerowi, sformułowanie III prawa Trzecie prawo ruchu planet, stwierdzające proporcjonalność kwadratu okresu obiegu planety do sześcianu jej średniej odległości od Słońca, znalazł Kepler dopiero w 1618 r. i ogłosił w dziele Harmonices mundi (Harmonia świata). W kolejnym dziele Epitome Astronomiae Copernicanae Kepler wykazał, że odkryte przez niego prawa ruchu planet stosują się także do układu czterech odkrytych przez Galileusza satelitów Jowisza. Oczywiście to dzieło Keplera trafiło zaraz do Indeksu Ksiąg Zakazanych

Wyznaczanie prędkości światła przez Roemera Zjawiskami zakryciowymi nazywamy wzajemne zakrywanie się ciał Układu Słonecznego oraz zakrywanie gwiazd przez ciała Układu. Zakryciami całkowitymi nazywamy zjawisko normalnego zniknięcia gwiazdy za tarczą Księżyca lub pojawienia się gwiazdy zza tarczy Księżyca. Natomiast o zjawisku brzegowego zakrycia mówimy, gdy nasz satelita przechodzi stycznie do gwiazdy i zakrywa ją i odkrywa wielokrotnie nierównościami swego brzegu.

Zaćmienie Księżyca – zjawisko astronomiczne powstające, gdy Ziemia znajduje się między Słońcem, a Księżycem będącym w pełni i Księżyc „wejdzie” w stożek cienia Ziemi. A – Słońce B – Ziemia C – Księżyc D – stożek półcienia E – stożek cienia całkowitego

Pierwszym uczonym, który zapragnął zmierzyć prędkość światła był Galileusz. W Discorsi e dimostrazioni w 1638 r. podał opis doświadczenia (niestety nieudanego) na urzeczywistnienie tego zamiaru. Kiedy Olaus Roemer , rozpoczął obserwacje zaćmień satelitów Jowisza, dostrzegł systematyczne rozbieżności między momentami rzeczywistych zaćmień, a czasami ustalonymi w kalendarzu. Zauważył, że te rozbieżności zależą od położenia Ziemi względem Jowisza. We wrześniu 1676 r. Roemer przedstawił w Królewskiej Akademii Nauk, swe przewidywanie, że wyjście lo, z cienia planety w dniu 9 listopada nastąpi 10 minut później, niż to przewidują tablice. Obserwacje tego zjawiska potwierdziły przewidywanie Romera. 21 listopada przedstawił on na posiedzeniu Akademii Nauk pracę, w której tłumaczył wyniki obserwacji Io tym, że prędkość światła jest skończona Praca Romera ukazała się drukiem 7 grudnia 1676 r. w „Journal des Sçavans”

Gigantyczna planeta, brązowy karzeł, a gwiazda Gwiazda – kuliste ciało niebieskie stanowiące skupisko powiązanej grawitacyjnie materii w stanie plazmy Przynajmniej przez część swojego istnienia gwiazda w sposób stabilny emituje powstającą w jej jądrze w wyniku procesów syntezy jądrowej atomów wodoru energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego, w szczególności światło widzialne. Gwiazda powstaje wskutek kolapsu obłoku molekularnego – chmury materii złożonej w większości z wodoru, a także helu oraz śladowych ilości cięższych pierwiastków. Gdy jądro gwiazdy osiągnie dostatecznie dużą gęstość, rozpoczyna się proces stopniowej zamiany składającego się nań wodoru w hel na drodze stabilnych reakcji fuzji jądrowej

Brązowy karzeł – obiekt gwiazdopodobny o masie zbyt małej, by mogły zachodzić w nim reakcje przemiany wodoru w hel, które są głównym źródłem energii gwiazd. Początkowo źródłem energii brązowego karła o masie nie mniejszej niż 1, 3% masy Słońca są reakcje jądrowe z udziałem deuteru albo litu (jeśli masa karła przekracza 6% M☉), niewymagające tak wysokich temperatur, jak pełny cykl protonowy. Ustają one jednak po kilku milionach lat, a karzeł wydziela zgromadzone ciepło i powoli stygnie Planeta – obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, w którego wnętrzu nie zachodzą reakcje termojądrowe ale wystarczająco duży, aby uzyskać prawie kulisty kształt. Planety dzielone są na dwie kategorie: gazowe olbrzymy oraz mniejsze planety skaliste. Planety-olbrzymy odróżnia od brązowych karłów to, iż karły są zdolne do syntezy deuteru z powodu swojej większej masy.

W skrócie: Jeśli masa centralnego jądra jest mała, M<3 x 1028 kg bądź 13 MJ, to staje się ono kulą gazu i tworzy planetę olbrzyma Jeśli 13 MJ <M<100 MJ (10 % masy Słońca), to powstaje brązowy karzeł, w którym reakcje jądrowe zachodzą tylko między D (deuterem) i He (helem). Jeśli M > 0, 1 M☉, to temperatura centralna w jądrze przekracza 5 x 106 K i rozpoczyna się przemiana H (wodoru) w He (hel), gwiazda zaczyna świecić. Interesującymi obiektami pośrednimi są ciała o masie ok. 0, 075 M☉, które są zdolne do zainicjowania syntezy wodoru w hel i podtrzymywania jej przez czas rzędu nawet 1010 lat, ale malejąca temperatura jądra (w związku z rosnącą degeneracją) ostatecznie przekracza wartość graniczną, synteza wygasa i obiekt stygnie dalej jak brązowy karzeł.

Badania kosmiczne-misje na Jowisza Pioneer 10 – 3 marca 1972 roku Pioneer 11 – 6 kwietnia 1973 roku Voyager 2 – 20 sierpnia 1977 roku Voyager 1 – 5 września 1977 roku Galileo – 18 października 1989 roku Ulysses – 6 października 1990 roku. Cassini – Huygens – 15 października 1997 New Horizons - 19 stycznia 2006 Juno - 5 sierpnia 2011

Pioneer 10 – bezzałogowa sonda kosmiczna NASA, wyniesiona z przylądka Canaveral na Florydzie, 3 marca 1972 roku. Sonda przeleciała na tyle blisko Jowisza, by zaobserwować właściwości i zjawiska zachodzące na największej planecie Układu Słonecznego. Pioneer 10 przekazał na Ziemię 300 zdjęć planety, odkrył pasy radiacyjne i przekazał szczegóły na temat magnetosfery Jowisza. Sondę wykorzystano także dokładniejszego wyznaczenia masy Jowisza i jego czterech księżyców galileuszowych. Pioneer 10 jest pierwszym obiektem ziemskim, który dotarł do zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego i kiedyś, jeśli nie wystąpią żadne niespodziewane czynniki w rodzaju kolizji z jakąś materią, opuści go zupełnie.

Pioneer 11 – bezzałogowa sonda kosmiczna NASA, wyniesiona z przylądka Canaveral na Florydzie 6 kwietnia 1973 roku przy użyciu rakiety nośnej Atlas Centaur. Sonda przeleciała w odległości umożliwiającej pierwsze obserwacji regionów okołobiegunowych planety, fotografując Wielką Czerwoną Plamę oraz mierząc masę księżyca Kallisto. Sonda odkryła złożoność pierścieni Jowisza. Ciekawostką jest, że zarówno sonda Pioneer 10 jak i Pioneer 11 zabrały ze sobą kosmiczny list, czyli przekaz na aluminiowych plakietkach pokrytych cienką warstwą złota o wymiarach 15 x 23 cm (6 x 9 cali) z wygrawerowanymi informacjami dla ewentualnych znalazców. Plakietki stanowią przesłanie lub przekaz dla kosmicznych istot pozaziemskich

Voyager 2 – bezzałogowa sonda kosmiczna wysłana 20 sierpnia 1977 roku w przestrzeń kosmiczną z Przylądka Canaveral przez amerykańską agencję kosmiczną NASA. Jej zadaniem jest badanie krańcowych obszarów heliosfery oraz pomiar właściwości fizycznych przestrzeni Voyager międzygwiezdnej. 1 – bezzałogowa sonda kosmiczna NASA, wystrzelona 5 września 1977 roku z Przylądka Canaveral na Florydzie 15 grudnia 1977 roku znajdując się w odległości 124 mln km od Ziemi, Voyager 1 prześcignął poruszającą się wolniej sondę Voyager 2. Sondy Voyager wykorzystały technikę przyspieszania w polu grawitacyjnym mijanych planet, co pozwoliło na osiągnięcie dużych prędkości bez konieczności używania paliwa.

Sonda Voyager 2 odkryła czynne wulkany na Io (było to pierwsze odkrycie aktywnego wulkanizmu poza Ziemią), obecność pierścienia wokół Jowisza, zorze polarne i potężne wyładowania atmosferyczne na planecie. Zbadano strukturę i dynamikę atmosfery Jowisza, zawartość w niej helu i wielu związków chemicznych. Sonda Voyager 1 zaobserwowała razem osiem księżyców Jowisza (po 5 odkrytych bezpośrednio poprzez obserwację wzrokową). Voyager 1, wystrzelony później niż Voyager 2, ale wprowadzony na szybszą trajektorię, wyprzedził swoją siostrzaną jednostkę i pierwszy dotarł do dalszych planet Układu Słonecznego. Asysty grawitacyjne uczyniły z niego najszybszy obiekt wysłany przez człowieka w kosmos

Galileo – amerykańska bezzałogowa sonda kosmiczna wystrzelona w 1989 roku przez agencję kosmiczną NASA w celu wykonania badań Jowisza, jego księżyców i pierścieni. Misja Galileo składała się z orbitera oraz połączonego z nim, w pierwszym etapie misji, próbnika atmosferycznego. Orbiter Galileo był pierwszą sondą, która weszła na orbitę Jowisza. Główna misja orbitalna, trwająca 2 lata, do 7 grudnia 1997 r. , poświęcona była głównie obserwacjom trzech zewnętrznych księżyców galileuszowych. Po zakończeniu głównej części misji orbitera, zdecydowano o jej przedłużeniu. Poświęcono je na przeprowadzeniu intensywnych obserwacji Europy i poszukiwaniu obecności oceanu pod jego lodową powierzchnią, obserwacji burz i wiatrów w atmosferze Jowisza. Ostatnia część, przeznaczona została do wykonania dwóch bliskich przelotów nad powierzchnią Io, podczas których sonda wykonała obserwacje aktywności wulkanicznej, śladowej atmosfery i poszukiwał oznak pola magnetycznego księżyca. Dnia 21 września 2003 r. zderzono Galileo z Jowiszem

Ulysses – sonda kosmiczna NASA i ESA, przeznaczona do badania rejonów biegunowych Słońca, wyniesiona w kosmos na pokładzie promu kosmicznego Discovery w dniu 6 października 1990 roku. Ulysses był pierwszą sondą, która opuściła płaszczyznę ekliptyki by prowadzić badania północnego i południowego bieguna Słońca. Dodatkowymi zadaniami było zbadanie magnetosfery Jowisza w trakcie przelotu obok tej planety, detekcja rozbłysków gamma oraz lokalizowanie ich źródeł, detekcja fal grawitacyjnych. Na orbicie Jowisza sonda wykryła drobiny pyłu międzygwiezdnego za pomocą mikrofonu rejestrującego ich uderzenia. Ulisses doznał większej, niż można się było spodziewać, liczby uderzeń z określonego kierunku. Wszystkie drobiny poruszały się z taką samą prędkością i pochodziły ze stacjonarnego obłoku międzygwiazdowego.

Cassini – Huygens – misja bezzałogowej sondy kosmicznej przeznaczonej do wykonania badań Saturna, jego pierścieni, księżyców i magnetosfery. Jest ona wspólnym przedsięwzięciem trzech agencji kosmicznych: amerykańskiej NASA, europejskiej ESA i włoskiej ASI. Sonda została wystrzelona w październiku 1997 roku. Ciekawostką jest, że polscy specjaliści z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie zaprojektowali i wykonali czujnik do pomiaru temperatury i przewodnictwa cieplnego 1 października 2000 roku sonda Cassini rozpoczęła trwającą przez 6 miesięcy kampanię obserwacyjną Jowisza. Badania wykonywane przez sondę Cassini były przy tym skoordynowane z obserwacjami prowadzonymi przez sondę Galileo, która od grudnia 1995 roku znajdowała się na orbicie wokół tej planety

New Horizons -sonda kosmiczna amerykańskiej agencji NASA, której celem jest zbadanie Plutona, co najmniej jednego innego obiektu pasa Kuipera. oraz czterech małych księżyców Plutona Sonda opuściła okolice Ziemi z prędkością wynoszącą 16, 26 km/s (58 536 km/h), co czyni ją pojazdem kosmicznym opuszczającym Ziemię z największą w historii startów uzyskaną prędkością Ciekawostką jest, że około dwie trzecie czasu lotu sonda spędziła w hibernacji – była 18 razy wprowadzana i potem wybudzana. Najkrócej „spała” 36 dni, najdłużej 202. W celu zmniejszenia kosztów misji, podróż pomiędzy Jowiszem a Plutonem sonda spędzi w stanie hibernacji - wyjątkiem jest coroczny 50 -dniowy okres sprawdzania stanu sondy, instrumentów naukowych oraz prowadzenia nawigacji. Na pokładzie sondy została umieszczona płyta CD z nazwiskami 435 000 osób, które wpisały się na listę chętnych

Juno – bezzałogowa sonda kosmiczna amerykańskiej agencji kosmicznej NASA wystrzelona 5 sierpnia 2011. Głównym zadaniem misji jest zrozumienie pochodzenia i ewolucji Jowisza, co poprawi wiedzę na temat fundamentalnych procesów formowania i wczesnej ewolucji Układu Słonecznego. Juno będzie pierwszą sondą w historii astronautyki, która będzie zasilana z baterii słonecznych w odległości ponad 750 milionów kilometrów od Słońca Juno miał wykonać 32 naukowych niskich orbit, po 14 dniowej orbicie. Ta orbita nie została jednak osiągnięta i Juno krąży po bardziej eliptycznej orbicie o czasie obiegu wynoszącym 53 dni. Pod koniec swojej misji Juno zostanie wprowadzony na kurs kolizyjny w atmosferę Jowisza, i tam spłonie, co uniemożliwi przypadkowe i niekontrolowany lot Juno ku księżycom Jowisza.

Misje zaplanowane Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)- ma odbyć się w 2022 -planowana sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) mająca dotrzeć do układu Jowisza, w celu przebadania trzech jego księżyców: Ganimedesa, Kallisto i Europy. Sonda ma przeprowadzić poszukiwania płynnej wody znajdującej się pod powierzchnią tych obiektów, pod kątem możliwości występowania na nich życia. Główne cele naukowe przewidziane dla badań Ganimedesa i (w mniejszym stopniu) dla Kallisto są następujące: • zbadanie powierzchniowych oceanów oraz wykrycie przypuszczalnych podpowierzchniowych zbiorników wodnych; • zmapowanie topograficzne, geologiczne oraz wyglądu powierzchni; • zbadanie fizycznych właściwości skorupy lodowej; • zbadanie wewnętrznego rozkładu masy księżyca, dynamiki i ewolucji jego wnętrza; • zbadanie jego atmosfery; • zbadanie jego pola magnetycznego oraz jego oddziaływania z magnetosferą Jowisza. Europa Clipper -przygotowywana misja NASA mająca prowadzić badania Europy, jednego z satelitów Jowisza. Start sondy może nastąpić w połowie lat 20. XXI wieku. Po wejściu na orbitę wokół Jowisza, sonda wykona wielokrotne bliskie przeloty nad różnymi obszarami powierzchni Europy. Misja ostatecznie zakończy się celowym rozbiciem sondy na powierzchni Ganimedesa.

Dziękuję za uwagę

Bibliografia • Fizyka 2, D. Hollidah, R. Resnick, PWN 1996 • Historia Fizyki, A. K. Wróblewski, PWN 2006 • Urania, Czasopismo astronomiczne popularno-naukowe, 9 -10/1950, artykuł pt. Satelity Jowisza, W. Horbacki • Urania, Czasopismo astronomiczne popularno-naukowe, 5/1980, artykuł pt. Jowisz-planeta olbrzym, T. Kwast • http: //www. misjesondkosmicznych. pl • https: //astropolis. pl • https: //pl. wikipedia. org • http: //www. sofijon. pl • https: //kosmonauta. net • https: //solarsystem. nasa. gov/