Mengenal Planet Jovian dan Satelitnya T Hidayat Departemen

Mengenal Planet Jovian dan Satelitnya T. Hidayat, Departemen Astronomi, Observatorium Bosscha – ITB

Planet Kebumian (Inner planets) Berbeda dengan: Planet Raksasa (Outer planets) MENGAPA?

Kategori Planet Secara “tradisional”, planet yang kita kenal dikelompokkan pada dua kelas: Pluto memiliki banyak perkecualian, sehingga tidak dimasukkan pada salah satu kelas tersebut…Lalu bagaimana?

Perbedaan terpenting SIFAT FISIS PLANET DALAM PLANET LUAR Kecil Besar Batuan Gas/es Tipis Tebal Kaya-oksigen Kaya-hidrogen Lambat Cepat Bulan Sedikit/tidak ada Banyak Cincin Tidak ada Ada kecil/tidak ada besar Ukuran Komposisi/bahan Atmosfer Rotasi/spin Internal heat

Kerapatan memberikan petunjuk tentang komposisi interior planet: • Air, ρ = 1 g/cm 3 • Batuan, ρ ≈ 2, 5 g/cm 3 • Logam, ρ ≈ 8 -10 g/cm 3 Kerapatan Bumi, 5, 5 g/cm 3 interior batuan dan logam Semua planet dalam memiliki kerapatan tinggi (3, 9 -5, 5) kecuali bulan (3, 3). Planet Raksasa kurang rapat (0, 7 -1, 6), tidak ada “permukaan”

Karakteristik Planet Jovian Jupiter Saturnus Uranus Neptunus Jarak rata-rata dari 5, 2 SA Matahari 778 juta km 9, 5 SA 1430 juta km 19, 2 SA 2870 juta km 30, 1 SA 4500 juta km Periode orbit (tahun) 11, 86 29, 46 84, 1 165 Periode Rotasi (jam) ~ 10 ~ 17 (retrograde) ~ 16 Kemiringan sumbu 3. 1° (tidak ada rotasi musim) 26. 7°(ada musim) 98. 0° (musim ekstrem) 29. 0° (ada musim) Massa (kg) 1, 9 X 1027 317 MBumi 5, 7 X 1026 94 MBumi 8, 7 X 1025 15 MBumi 1, 0 X 1026 17 MBumi Jari-jari (km) 71400 11 RBumi 60270 9, 4 RBumi 25600 4 RBumi 24750 3, 9 RBumi Kerapatan (g/cm 3) 1, 3 0, 7 1, 3 1, 6 Percepatan gravitasi (m/det 2) 24, 8 (2, 5 X Bumi) 10, 8 (1, 07 X Bumi) 9 (0, 92 X Bumi) 11, 6 (1, 18 X Bumi) Temperatur puncak-awan 125 K (-148 °C) 95 K (-178 °C) 60 K (-213 °C)

Komposisi Atmosfer Jupiter Sangat menyerupai komposisi Matahari

Misi ke Jupiter

Sirkulasi Atmosfer Bintik merah raksasa, telah terlihat sejak 1610

Struktur Atmosfer dari Galileo Probe • Komposisi mirip dengan Matahari • Struktur awan mendekati apa yang diprediksi • Sirkulasi “dalam”, tidak “dangkal" • H 2 O terdistribusi sangat tidak merata • Molekul hidrokarbon kompleks lebih jarang dari yang diprediksi

Satelit • Galileo menemukan 4 bulan besar Jupiter tahun 1610 • 12 bulan lain yang lebih kecil (batuan/es) ditemukan 1872 -1979 • 12 bulan lain yang sangat kecil (bulan luar) ditemukan tahun 1999 -2000

Saturnus merupakan planet ke enam dari Matahari, mengorbit pada jarak rata-rata 9, 54 satuan astronomi (1429, 4 juta km). Parameter fisis: Diameter = 120. 660 km, bandingkan dengan Bumi (12. 756 km) Massa = 569 × 1024 kg (95 kali lebih masif dari Bumi) Periode rotasi = 10 jam 40 menit Cincin Saturnus Dari citra dengan warna semu, cincin Saturnus jelas menampakkan variasi komposisi kimia. Ukuran partikel dalam cincin berkisar mulai beberapa mikrometer sampai beberapa puluh meter.

Saturnus merupakan planet terbesar ke dua di Tata Surya. Struktur interiornya mirip dengan Jupiter Memiliki 30 satelit. Titan merupakan satelit terbesar, yang memiliki atmosfer tebal, kaya nitrogen. Saturnus juga memiliki magnetosfer yang ekstensif. Medan magnet Saturnus merupakan pelindung terhadap planetnya, cincin, maupun satelit-satelitnya dari angin Matahari. Medan magnet ini hampir berimpit dengan sumbu rotasinya (berbeda dengan Bumi yang termiringkan sebesar 11, 4°).

Sistem Saturnus Urutan cincin dan satelit, mulai dari yang terdekat dengan Saturnus: Saturn Cincin-D Cincin-C Cincin-B Cassini Division Cincin-A Encke Division Pan Atlas Prometheus Pandora Cincin-F Epimetheus Janus Cincin-G Mimas Cincin-E Enceladus Tethys Telesto Calypso Dione Helene Rhea Titan Hyperion Iapetus Phoebe Satelit baru

Saturnus dibandingkan dengan sistem Bumi-Bulan Jika kita letakkan Saturnus dan cincin utamanya (tidak termasuk Cincin-E) di antara Bumi dan Bulan, maka Saturnus akan muat! Jarak Bumi-Bulan: 384. 000 km Diameter Saturnus dan sistem cincin = 170. 000 km Sistem cincin di sini tidak termasuk Cincin-E.

Atmosfer Saturnus Kandungan utama atmosfer Saturnus: Hidrogen (94%) Helium (6%) Juga terdapat sejumlah kecil ammonia, methane, phosphine, acetylene, methylacetylene, dan propane. Apa yang membuat atmosfer bagian atas Saturnus tampak memiliki pita berwarna-warni? ---es kristal ammonia

Angin kencang di Saturnus diketahui memiliki angin yang sangat kencang, kedua setelah Neptunus. Kecepatan angin hampir sama antara lintang utara dan selatan. Angin di ekuator: bertiup ke arah timur dengan kecepatan 500 m/s (1800 km/jam). Seberapa cepat? • Pesawat jet terbang dengan kecepatan rata-rata 700 km/jam. • Angin badai terkuat (cyclone) bertiup dengan kecepatan 350 km/jam. • Badai tsunami bergerak dengan kecepatan 880 km/jam. • Kecepatan suara adalah 1000 km/jam pada ketinggian 10 km.

Misi Ruang Angkasa

Komposisi Atmosfer Mirip dengan Jupiter, tapi dengan H 2 O lebih sedikit, C-H lebih banyak

Satelit • Huygens menemukan Titan, satelit terbesar Saturnus (r = 2575 km) tahun 1655 • 17 bulan lain yang lebih kecil (batuan/es) ditemukan antara: 1671 -1990 • 12 bulan lain yang sangat kecil ditemukan tahun 2000

Satelit Es (Icy Satellites) Mekanika orbital dari satelit Saturnus sangat kompleks. Sebagian mengorbit dalam cincin. Ada yang bersifat “co-orbital”, yaitu dua satelit berada pada jarak yang sama dari Saturnus. Sebagian lagi merupakan satelit penggembala, dan sebagian lagi merupakan satelit Lagrange. Kecuali 2 satelit, semua bulan Saturnus berotasi secara sinkron, yaitu selalu menunjukkan sisi yang sama (seperti Bulan kita).

Uranus Planet pertama yang ditemukan melalui teleskop, oleh William Herschel tahun 1781 • Disk Uranus membentang hanya sekitar 2” sampai 4” • Uranus tampak agak kebiruan dan relatif “hambar” (kurang ciri yang menonjol), dengan teleskop landas bumi. • Ciri-ciri atmosfer Uranus lebih halus dibandingkan dengan Jupiter atau Saturnus. Awan dan badai kadang terjadi

Misi Ruang Angkasa Hanya pernah dikunjungi satu kali, oleh Voyager 2 Belum ada rencana misi berikutnya…

Komposisi atmosfer Uranus Juga sangat menyerupai komposisi matahari Rasio H 2/He hampir identik dengan di Matahari Lebih banyak He dan CH 4 daripada di Jupiter dan Saturnus Berarti atmosfer Uranus masih “well-mixed”

Interior Uranus Kerapatan total sedikit lebih tinggi, kelimpahan helium yang lebih tinggi, temperatur dan tekanan internal yang lebih rendah, berakibat bahwa Uranus dan Neptunus memiliki struktur interior yang sangat berbeda dengan Jupiter dan Saturnus. “Es” dan “batuan” lebih banyak di kedua planet ini “Es” berarti bahan-bahan volatiles seperti CH 4, NH 3, H 2 O “Batuan” berarti mineral silikat seperti di planet kebumian

Musim yang aneh • Uranus, karena kemiringan sumbu rotasinya, tampak seperti “menggelinding” dalam orbitnya • mungkin ini faktor lain yang mempengaruhi perbedaan Uranus dengan planet Jovian lainnya • Apa yang menyebabkan kemiringan ini? Belum diketahui… ~2007 ~2028 ~1986 Step 21 tahun

Cincin Uranus • Uranus memiliki sistem 9 cincin “utama” gelap • Cincin ini juga dikelilingi oleh sabuk debu halus fine-grained dust • Ditemukan tahun 1977 • terbentuk dari bahan organikdan es?

Satelit • Uranus mempunyai 5 satelit "reguler" besar, ditemukan oleh pengamatan teleskop antara 1787 -1948 semua relatif gelap dan berbahan es • 10 bulan yang lebih kecil ditemukan oleh Voyager 2 • 6 yang lebih kecil lagi ditemukan antara 1997 -1999

Neptunus Ditemukan tahun 1846 melalui prediksi perhitungan mekanika, oleh J. J. Le Verrier, J. Adams, J. G. Galle, H. L. d’Arrest

• Disk Neptunus hanya sekitar 2” – perlu teleskop untuk melihatnya – cukup menantang untuk melihat detail Neptunus • Neptune juga tampak agak kebiruan • Ciri-ciri atmosfer Neptunus: – lebih halus daripada Jupiter atau Saturnus – tapi lebih kelihatan daripada Uranus, lebih banyak awan dan badai

Misi Ruang Angkasa Hanya pernah dikunjungi satu kali, oleh Voyager 2 Belum ada rencana misi berikutnya…

Komposisi atmosfer Neptunus Juga sangat menyerupai komposisi matahari Rasio H 2/He mendekati nilai di Matahari Lebih banyak He daripada di Jupiter dan Saturnus, tetapi dengan CH 4 hampir sama. Atmosfer Neptunus berbeda dengan Uranus, mengapa?

Satelit • 1 satelit besar, Triton – juga ditemukan tahun 1846 – seukuran dengan bulan Bumi – tetapi mengorbit berlawanan dengan arah rotasi Neptunus… – mempunyai atmosfer dan geyser aktif di permukaannya! • 1 satelit berukuran menengah, Nereid – Orbit Nereid sangat lonjong (e=0. 75) • 6 bulan yang lebih kecil ditemukan oleh Voyager 2 • Belum ditemukan satelit irregular…mengapa?

Cincin Neptunus - 4 cincin utama - 3 cincin sempit, 1 diffuse - Semuanya sangat gelap • Ditemukan dari Bumi melalui okultasi bintang • Pernah dianggap “busur”, bukan cincin lengkap • Terbuat dari bahan organik dan es?

Struktur Atmosfer

Satelit-satelit Terdapat: • 6 satelit besar, • 12 berukuran sedang, • serta lebih dari 70 satelit kecil di Tata Surya. Sebagian besar darinya memiliki permukaan yang kompleks dan bahkan sejarah atmosfer.

Sifat-sifat utama: • Perbedaan penting dalam kerapatan, komposisi, dan sifat orbit. • Io memiliki gunung berapi! • Europa mempunyai lautan? • Titan memiliki Atmosfer tebal! • Triton memiliki Atmosfer tipis (sangat mirip Pluto? ) • Banyak Satelit es yang lain… 24 23 16

Satelit

Juga terdapat keragaman perbedaan mencolok… Dan berbagai pertanyaan lain… Contoh: Io dan Bulan Vulkanik, sulfur…. mati secara geologis, batuan gelap

Satelit Galilean (1610) • Io Gunung berapi yang aktif! • Europa Lautan bawah-permukaan? • Ganymede Tectonisme skala-besar • Callisto Permukaan yang dibombardir

Lanskap Io yang menakjubkan: Kaldera vulkanik dengan kedalaman beberapa km Danau dengan sulfur cair Pegunungan yang bukan gunung berapi Aliran lava sampai ratusan km, dengan T > 1000 -1500 OC Angin vulkanik

Bulan yang tertutup es Flat! Kerak pecah menjadi plate yang bergerak Terdapat endapan di antara plates Lautan bawahpermukaan?

Permukaan es dengan daerah terang dan gelap Lebih banyak kawah daripada Europa (lebih tua) Tapi banyak kawah yang terdegradasi atau “diperhalus” Jaringan patahan tektonik ekstensif

Permukaan yang sangat berkawah Endapan es terang Lapisan “serbuk” gelap dengan komposisi yang belum dikenal

Titan memiliki atmosfer tebal, terdiri dari: Nitrogen ~ 95% Metana ~ 5% berbagai senyawa hidrokarbon lainnya serta nitril. Jarak dari Saturnus = 1. 222. 000 km Periode Orbit = 15, 94 hari Diameter = 5150 km - 40% diameter Bumi, tetapi lebih besar daripada Merkurius dan Pluto Temperatur permukaan = 95 Kelvin (-178° C)

Kabut Titan… (Highlights dari Cassini 2005)

Akhirnya, Permukaan Titan…

Huygens… Mendarat

Sungai…

Danau…

Satelit Uranus 5 satelit ukurang-sedang, Semua es, semua agak gelap, dan semua berkawah… namun ada petunjuk aktivitas permukaan, tektonisme, dll…

Triton: satu-satunya satelit besar Neptunus • Ukuran dan kerapatan hampir sama dengan Pluto – Triton: R = 1350 km; ρ = 2, 08 g/cm 3 – Pluto: R = 1140 km; ρ = 2, 07 g/cm 3 • orbit retrograde dan sangat miring –Triton merupakan “Pluto yang terperangkap"? • permukaan terang: albedo = 0. 7 to 0. 8 • Temperatur permukaan ~35 K (-391°F) • Atmosfer tipis! Yekanan = 0. 01 mbar • Sedikit kawah: permukaan masih “muda”… • Voyager menemukan geyser aktif! – “volcanoes” es dan volatile

Terima kasih…!