[editovat] Pozorování

Jupiter je obvykle čtvrtým nejjasnějším objektem na obloze po Slunci, Měsíci a Venuši^[39], nicméně někdy se jasnějším než on stane planeta Mars, když se přiblíží více k Zemi. V závislosti na pozici vzhledem k Zemi se mění Jupiterova magnituda od –2,9 v době opozice až na –1,6 v době konjunkce. Úhlová velikost Jupiteru se mění mezi 50,1 a 29,8 úhlové vteřiny.^[16]

Příznivé opozice nastávají, když Jupiter prochází perihéliem – tato událost nastává jednou během oběhu. Jupiter bude v perihéliu v březnu roku 2011 a příznivá opozice nastane v srpnu roku 2010.^[57]

Retrográdní pohyb vnějších planet je způsoben relativní pozicí vůči Zemi

Každých 398,9 dnů obíhání kolem Slunce Země předstihne Jupiter (doba nazývaná synodická perioda). Zdá se, že při tom Jupiter podejde retrográdní dráhu s ohledem na hvězdy v pozadí. Díky tomu to vypadá, že se Jupiter po nějakou dobu pohybuje zpět po noční obloze a utváří tak smyčku.

Doba oběhu Jupiteru je 12 let, což je stejně jako počet znamení zvěrokruhu a může to být historický původ těchto znamení.^[19] (Vždy, když Jupiter dosáhne opozice, je posunutý na východ o zhruba 30°, což je šířka znamení zvěrokruhu.)

Protože oběžná dráha Jupiteru je mimo oběžnou dráhu Země, fázový úhel Jupiteru sledovaného ze Země nikdy nepřekročí 11,5° a většinou je blízko nule. Proto je planeta při pozorování skrze zemské dalekohledy vždy téměř celá osvětlená. Fotografie zčásti zatemněného Jupiteru byly pořízeny pouze při vesmírných misích na tuto planetu.^[58]

[editovat] Historie pozorování

V roce 1610 Galileo Galilei za pomoci malého dalekohledu objevil čtyři největší měsíce Jupiteru – Io, Europu, Ganymed a Callisto (pro které se později vžil název Galileovy měsíce). Toto pozorování bylo pravděpodobně první pozorování měsíce jiné planety než Země. (Nutno ale poznamenat, že čínský historik astronomie Xi Zezong zaznamenal, že čínský astronom Gan De objevil jeden z měsíců Jupiteru již v roce 362 př. n. l. pouhým okem. Kdyby bylo toto pozorování doložitelné a přesné, předběhlo by Galilea o téměř dvě tisíciletí.)^[59][60] Galileo současně tímto jako první objevil, že v nebeské mechanice neobíhají všechna tělesa kolem Země, což později využil ve své práci Mikuláš Koperník pro svůj heliocentrický model. Galileova podpora nového pojetí chápaní vesmíru zapříčinila, že se ocitl ve sporu s inkvizicí.^[61]

V průběhu 60. let 17. století Giovanni Domenico Cassini použil nový dalekohled, za jehož pomoci objevil skvrny a barevné pásy v atmosféře a to, že planeta má nepravidelný tvar, jelikož je zploštělá na pólech. Současně se mu povedlo určit oběžnou dobu planety.^[7] V roce 1690 si Cassini všiml, že atmosféra rotuje různými rychlostmi.^[24]

Detailní snímek atmosféry v nepravých barvách pořízený sondou Voyager 1 ukazuje Velkou rudou skvrnu a okolní bílé bouře

Velká rudá skvrna je prominentní oválný útvar na jižní polokouli planety, která byla pravděpodobně pozorována již v roce 1664 Robertem Hookem a v roce 1665 Giovannim Cassinim, ale pozorování nejsou zcela průkazná. Nejstarší známý nákres skvrny pochází z roku 1831 od Heinricha Schwabeho.^[62]

Velká rudá skvrna se měla několikrát mezi lety 1665 až 1708 ztratit z pozorování, než se stala opět jasně viditelnou v roce 1878. K poklesu její viditelnosti mělo taktéž dojít v roce 1883 a na začátku 20. století.^[63]

Giovanni Alfonso Borelli i Cassini pečlivě zaznamenávali pohyby měsíců do tabulek, což umožnilo předpovídat přesné časy, kdy měsíce přejdou přes Jupiterem a jestli přejdou před planetou či za planetou vzhledem k pozorovateli. V 70. letech 17. století ale bylo pozorováno, že když je Jupiter na druhé straně od Slunce než je Země, předpokládané časy pozorování se zpožďovaly o 17 minut. Ole Rømer odvodil, že pozorování tak není okamžité, čehož bylo později využito pro určení rychlosti světla.^[64]

V roce 1892 pozoroval Edward Emerson Barnard pátý měsíc Jupiteru za pomoci dalekohledu se zrcadlem 910 mm na Lickově observatoři v Kalifornii. Objev tohoto relativně malého objektu, svědčící o jeho bystrému zraku, ho rychle proslavil. Měsíc byl později pojmenován Amalthea.^[65] Objevení tohoto měsíce se stalo současně i posledním objevem měsíce za pomoci přímého pozorování.^[66] Dalších osm měsíců objevila až sonda Voyager 1 během průletu v roce 1979.

Infračervený snímek Jupiteru pořízený Very Large Telescopem Evropské jižní observatoře

V roce 1932 Rupert Wildt identifikoval ve spektrálních čarách Jupiteru čpavek a methan.^[67]

Tři dlouhotrvající anticyklóny vyskytující se poblíž sebe v podobě bílých oválů byly pozorovány v roce 1938, ale i po několika desetiletích pozorování se stále nacházejí individuálně v atmosféře Jupiteru a to i přes to, že se občas k sobě přibližují. Nespojily se až do roku 1998, kdy se spojily první dvě, a třetí pohltily v roce 2000, čímž vznikla struktura zvaná Oval BA.^[68]

V roce 1955 Bernard Burke a Keneth Franklin objevili záblesky radiového signálu přicházejícího z Jupiteru na frekvenci 22,2 MHz.^[24] Tyto záblesky se shodují s dobou rotace planety, čehož taktéž vědci využili pro zpřesnění doby rotace planety. Signály z Jupiteru přicházejí na Zemi ve dvou formách: dlouhé záblesky (L-záblesky) trvající několik sekund a krátké záblesky (či S-záblesky), které trvají jen setiny vteřiny.^[69]

Z Jupiteru vycházejí tři druhy radiového signálu:

• dekametrické radiové záblesky (o vlnové délce v řádech desítek metrů) se mění s rotací Jupiteru a jsou ovlivněny interakcemi měsíce Io s magnetickým polem Jupiteru^[70]
• decimetrická rádiová emise (o vlnové délce v řádech centimetrů) byla prvně pozorována Frankem Drakem a Heinem Hvatumem v roce 1959.^[24] Zdrojem tohoto signálu byla oblast pásu okolo rovníku Jupiteru, který má tvar protáhlého ohonu. Signál způsobuje cyklotronové záření vznikající elektrony urychlujícími se v magnetickém poli planety^[71]
• tepelné záření vzniká působením tepla v atmosféře Jupiteru^[24]

[editovat] Průzkum kosmickými sondami

Od roku 1973 navštívilo Jupiter několik automatických sond. Lety k jiným planetám vyžadují velké množství energie pro dosažení potřebné rychlosti, která umožní uniknout tělesu z gravitačního vlivu Země a dosažení cílové planety. Pro dosažení Jupiteru musí tělesa ze Země dosáhnout rychlosti delta-v 9,2 km/s,^[72], která je srovnatelná s rychlostí 9,7 km/s potřebnou pro dosažení pozemské nízké oběžné dráhy.^[73] Naštěstí je pro dosažení Jupiteru možné použít gravitačního praku jiných planet, což výrazně snižuje energetické nároky na sondy, které k Jupiteru směřují. Metoda gravitačního praku tak přispívá ke značnému snížení nákladů sond na cestu, ale na druhou stranu prodlužuje násobně dobu jejich letu a dosažení cílové planety.^[72]

[editovat] Průlety

Fotografie, kterou pořídil Voyager 1 24. ledna 1979, kdy byl stále vzdálen od planety přes 40 miliónů kilometrů.

Na začátku roku 1973 provedlo několik sond gravitační manévr v okolí planety, což přineslo množství příležitostí ke studiu planety. Mise Pioneer pořídily první barevné snímky Jupiterovy atmosféry a několika jeho měsíců z blízka. Objevily, že se kolem planety nacházejí značně silnější radiační pásy, než se očekávalo, ale i přes to obě sondy přežily průlet radiační oblastí. Pro zlepšení odhadu hmotnosti Joviánského systému byly následně využity změny trajektorie jejich letu. Průlet také pomohl zpřesnit velikost planety a velikost polárního zploštění.^[19][74]

O šest let později k dalšímu porozumění Jupiteru a Galileovo měsícům přispěly sondy Voyager, které objevily i prstence Jupiteru. Současně potvrdily, že Velká rudá skvrna je anticyklóna. Porovnání snímků ukázalo, že se skvrna od doby průletu sond Pioneer změnila z oranžové barvy na tmavě hnědou. Okolo oběžné dráhy měsíce Io byl objeven ionizovaný ohon a došlo k pozorování i sopek na povrchu tohoto měsíce, některé zrovna během erupcí. Když sondy přeletěly planetu a ocitly se za ní, pozorovaly blesky na noční straně planety v její atmosféře.^[6][19]

Další mise, která navštívila Jupiter, byla sluneční sonda Ulysses, která provedla průlet kolem Jupiteru, aby se dostala na polární orbitu kolem Slunce. Během průletu sonda zkoumala magnetosféru planety, jelikož ale sonda nebyla vybavena žádnými kamerami, z mise nejsou dostupné snímky. Druhý průlet kolem Jupiteru proběhl o šest let později ve značně větší vzdálenosti.^[75]

V roce 2000 sonda Cassini na své cestě k Saturnu prolétla kolem Jupiteru, během čehož pořídila několik snímků ve vysokém rozlišení. 19. prosince 2000 pořídila sonda snímek měsíce Himalia, ale rozlišení snímku bylo příliš nízké, než aby bylo možné vidět nějaké detaily povrchu.^[76]

Sonda New Horizons na své cestě k Plutu proletěla okolo Jupiteru, když využila jeho gravitaci pro získání rychlosti. Nejblíže se přiblížila k planetě 28. února 2007.^[77] Kamera na palubě sondy se zaměřila na pozorování a měření výtrysků plazmy ze sopek na Io a současně studovala i další velké Galileovo měsíce a vnější měsíce Himalia a Elara.^[78] Snímkování Jupiterovo systému začalo 4. září 2006.^[79][80]

[editovat] Mise Galileo

Podrobnější informace naleznete v článku Sonda Galileo.

Jupiter pozorovaný během průletu sondy Cassini

Zatím jediná sonda, která obíhala kolem Jupiteru, je sonda Galileo, která tak činila od 7. prosince 1995, kdy byla navedena na oběžnou dráhu kolem planety. Kolem planety následně obíhala po dobu delší než 7 let, během kterých uskutečnila mnoho obletů kolem Galileových měsíců a měsíce Amalthea. Sonda byla současně svědkem dopadu komety Shoemaker-Levy 9 do atmosféry Jupiteru v roce 1994, i když tehdy ještě nebyla navedena na oběžnou dráhu planety. I když získané množství dat bylo obrovské, misi poznamenala špatně rozvinutá parabolická anténa pro přenos dat, což zmenšilo množství přenesených informací převážně v podobě obrázků.^[81]

V červenci 1995 byla ze sondy uvolněna atmosférická sonda, která vstoupila do atmosféry planety 7. prosince. Sonda následně na padáku padala 150 km po dobu 57,6 minuty, během kterých získávala data. Po této době byla sonda rozdrcena tlakem, který v atmosféře panuje.^[82] Nefunkční sonda se následně, jak padala níže, nejspíše celá roztavila a pak se vypařila. Podobný osud postihl i sondu Galileo na konci svého funkčního období, když byla 21. září 2003 uměle navedena do atmosféry rychlosti 50 km/s. Takto řízené zničení sondy mělo zabránit potenciální kontaminaci Europy pozemským životem, který mohl přežít sterilizaci sondy.^[81]

[editovat] Mise Juno

V roce 2011 byla k Jupiteru vypuštěna sonda Juno,^[83] která bude po svém příletu k planetě v roce 2016 navedena na polární oběžnou dráhu. Odtud bude studovat gravitační a magnetické pole planety a složení její atmosféry. Měření budou probíhat po dobu jednoho roku, během kterého sonda vykoná 33 oběhů. Mise bude ukončena v roce 2017 řízeným zánikem sondy v atmosféře obří planety.^[84]

[editovat] Budoucí a zrušené mise

ESA společně s NASA plánuje misi Europa Jupiter System Mission (EJSM) pro průzkum Jupiteru a jeho měsíců, v únoru 2009 došlo k dohodě mezi agenturami, že tato mise dostane přednost před misí Titan Saturn System Mission.^[85][86] Příspěvek ESA bude i tak nadále čelit konkurenci ze strany ostatních financovaných projektů ESA.^[87] Předpokládá se, že by případný start měl proběhnout okolo roku 2020. Sonda by se měla skládat z části pod patronací NASA zvané Jupiter Europa Orbiter a částí pod správou ESA v podobě modulu Jupiter Ganymede Orbiter.^[88] Americká i evropská sonda budou zcela oddělené, samostatně odstartují do vesmíru a samostatně k Jupiteru doletí. Každá ze sond JGO a JEO bude primárně zaměřena na jeden měsíc a sekundárně na další, každá tedy bude zkoumat dva ze čtyř velkých měsíců největší planety.^[89]

Jelikož existuje možnost, že se pod povrchem Jupiterových měsíců Europy, Ganymedu a Callista nacházejí oceány tvořené tekutinou, jsou tyto ledové měsíce předmětem zájmu vědců. Problémy s rozpočtem způsobilo zpoždění sond, které měly některý z těchto světů prozkoumat. V roce 2005 došlo ke zrušení mise Jupiter Icy Moons Orbiter v rámci programu NASA.^[90] Obdobně ESA zvažovala misi Jovian Europa Orbiter,^[91] ale byla později nahrazena misí Europa Jupiter System Mission (EJSM).

[editovat] Jupiterovy měsíce

Podrobnější informace naleznete v článku Měsíce Jupiteru.

4 galileovské měsíce ve srovnání s Jupiterem a jeho Velkou rudou skvrnou. Odshora vidíme: Io, Europu, Ganymeda a Callisto.

Jupiter má 63 měsíců pojmenovaných měsíců. Z toho 47 jich je menších než 10 kilometrů v průměru a všechny tyto měsíce byly objeveny až po roce 1975. Čtyři největší měsíce, známé jako „galileovské měsíce“ jsou Io, Europa, Ganymed a Callisto.

[editovat] Galileovské měsíce

Oběžné dráhy Io, Europy a Ganymeda vykazují dráhovou rezonanci (tzv. Laplaceova rezonance); na každé čtyři oběhy Io kolem Jupiteru uskuteční Europa přesně dva oběhy a Ganymed přesně jeden. Tato rezonance způsobuje gravitační efekt deformující dráhy těchto tří měsíců do eliptických křivek, poněvadž každý z těchto měsíců obdrží vždy na stejném místě oběžné dráhy od svých sousedů tah navíc.^[92]

Na druhou stranu slapové síly Jupiteru mají tendenci držet měsíce v kruhových drahách. Tato přetahovaná způsobuje pravidelné změny tvarů těchto tří měsíců, Jupiterova gravitace napíná měsíce mnohem silněji v jemu bližší části oběžné dráhy a dovoluje opětovné smrštění do kulovitějšího tvaru ve vzdálenější části dráhy. Tyto změny tvaru způsobují slapové ohřívání jader měsíců. Nejdramatičtěji se to projevuje neobyčejnou vulkanickou aktivitou Io a o něco méně dramaticky geologicky mladým povrchem Europy značícím nedávné zalití povrchu tekutou hmotou z nitra. Odhaduje se, že věk povrchu Europy je pouze 20 až 180 miliónů let.^[93]

Jupiterův měsíc Europa

[editovat] Rozdělení měsíců Jupiteru

Dříve se mělo za to, že Jupiterovy měsíce lze rozdělit do čtyř skupin po čtyřech, ale protože poslední objevy mnoha nových malých vzdálených měsíců toto rozdělení zkomplikovaly, převládá nyní členění na šest hlavních skupin, i když některé jsou různorodější než jiné. Rozdělení do skupin může mít hlubší význam, protože některé skupiny mohly vzniknout ze společného základu – většího měsíce nebo zachyceného tělesa, které se rozpadlo na více kusů.

Základní rozdělení je na nepravidelné a pravidelné měsíce. Pravidelné je skupina osmi vnitřních měsíců, které mají téměř kruhovou dráhu poblíž roviny Jupiterovo rovníku a u nichž se věří, že vznikly společně s Jupiterem. Zbývající nepravidelné měsíce neznámého počtu o různých drahách jsou pravděpodobně tělesa, která byla později zachycena a která vznikla v jiných částech soustavy. Skupiny měsíců, které mají podobné parametry oběžné dráhy mohou být fragmenty většího měsíce, který byl silou Jupiteru rozdrcen na menší části.^[94][95]

[editovat] Vliv na sluneční soustavu

Společně se Sluncem přispěl Jupiter gravitačním působením k zformování sluneční soustavy. Oběžné dráhy většiny planet leží blíže oběžné rovině Jupiteru než rovníkové rovině Slunce (vyjma Merkuru, který je jediná planeta ležící blíže sluneční rovině rovníku). Kirkwoodova mezera v pásu asteroidů je pravděpodobně způsobena Jupiterem, který mohl způsobit i období pozdního těžkého bombardování vnitřních planet sluneční soustavy.^[97]

Nákres ukazuje Trojany v oběžné dráze Jupiteru společně s hlavním pásem asteroidů

Gravitační pole ovládá kromě Jupiterových měsíců i množství asteroidů, které se nacházejí v Lagrangeovo bodě před i za Jupiterem a které společně s ním obíhají kolem Slunce. Tyto asteroidy jsou známé jako Trojáni. První asteroid 588 Achilles byl objeven v roce 1906 Maxem Wolfem a od té doby jich bylo objeveno více jak dva tisíce.^[98] Největší z nich je 624 Hektor.

[editovat] Dopady

Dopad části komety na povrch Jupiteru. Temné mraky povstávající z místa dopadu jsou větší než Země.

Obrázek z Hubbleova vesmírného dalekohledu ukazuje skvrnu asi 8 000 kilometrů dlouhou, která se utvořila po dopadu komety nebo planetky v červenci 2009.^[99]

Jupiter se pro jeho obrovské gravitační působení, které vytváří kolem planety značnou gravitační studni, někdy označuje jako vysavač vakua ve sluneční soustavě.^[100] Z toho důvodu je nejčastějším cílem dopadů komet ve sluneční soustavě.^[101] Dříve se předpokládalo, že planeta funguje jako štít pro vnitřní planety před dopady komet, ale pozdější počítačové modelace naznačují, že pouhá přítomnost Jupiteru nezmenšuje významně množství komet, které do vnitřní části soustavy procházejí, jelikož jeho gravitační působení některé komety přitáhne a stejný počet jen odkloní a opět odhodí do okolního prostoru.^[102] Obecně ale nepanuje mezi astronomy shoda, jestli Jupiter chrání Zemi před kometami či ne. Uvažují, že sice může zachycovat nebezpečné komety ze vzdáleného Oortova mračna, ale na druhou stranu může způsobovat změny drah komet v bližším Kuiperově pásu tak, že mohou být nebezpečné pro Zemi.^[103]

V roce 1997 průzkum historických kreseb naznačil, že astronom Cassini pravděpodobně pozoroval v roce 1690 jizvu způsobenou dopadem neznámého tělesa na Jupiter. U dalších 8 podobných případů studie tuto možnost vyloučila nebo naznačila jen malou pravděpodobnost, že se jednalo o impakt.^[104] V období 16. – 22. července 1994 dopadlo na jižní polokouli Jupiteru více než 20 částí rozpadlého jádra komety Shoemaker-Levy 9, což dalo příležitost k prvnímu přímému pozorování srážky dvou těles ve sluneční soustavě. Kolize komety přinesla důležité poznatky o složení atmosféry Jupiteru.^[105][106]

19. července 2009 bylo v atmosféře Jupiteru objeveno místo dopadu dalšího tělesa, které se nacházelo přibližně na 216° zeměpisné délky.^[107][108] Impakt za sebou zanechal velkou černou skvrnu, která velikostí odpovídala Oválu BA (útvaru v jupiterově atmosféře podobnému Velké rudé skvrně). Pozorování v infračerveném spektru ukázalo jasnější oblast poblíž jižního pólu planety, vyznačující místo vstupu do atmosféry, zahřáté třením tělesa při jeho sestupu.^[109]

[editovat] Průlety

Jupiter jako největší planeta sluneční soustavy nezpůsobuje pouze pády těles do své atmosféry, ale mění také dráhy komet a planetek, které proletí v jeho relativně těsné blízkosti. Např. v roce 1935 způsobil změnu dráhy komety Honda-Mrkos-Pajdušáková.^[110] Kometa kolem něj prolétla ve vzdálenosti 0,08 AU (asi 12 miliónu km), což změnilo její oběžnou dobu z 5,53 na 5.27 roku. Zároveň se změnily elementy její dráhy tak, že se nyní přibližuje ke Slunci na 0,58 AU (dříve to bylo 0,64 AU).

Jupiter tímto způsobem mění dráhy velkého množství komet a planetek, někdy mnohem výrazněji.^[111]

[editovat] Možnost života

V roce 1953 Millerův-Ureyův experiment ukázal, že kombinací blesků a chemických sloučenin existujících v atmosféře primitivní Země je možné vytvořit z organických sloučenin obsahujících aminokyseliny složitější organické sloučeniny, které mohou sloužit jako základní stavební kameny života. Simulovaná atmosféra obsahovala vodu, methan, čpavek a molekulární vodík, všechny sloučeniny, které je možné pozorovat v atmosféře Jupiteru. Nicméně atmosféra Jupiteru má silnou vertikální cirkulaci, která by mohla tyto komponenty zanášet do spodních vrstev atmosféry, kde by vysoká teplota způsobila jejich rozpad a tak i bránila vzniku podobného života, jaký existuje na Zemi.^[112]

Je vysoce nepravděpodobné, že by se na Jupiteru nacházel život podobný tomu pozemskému, jelikož se zde vyskytuje jen malé množství vody v atmosféře a případný pevný povrch planety by byl vystaven extrémnímu tlaku. Nicméně před průlety sond Voyager v roce 1976 se objevily hypotetické spekulace naznačující možnost existence života založeného na vodě či čpavku, který by se vyvíjel ve svrchních vrstvách atmosféry. Tato hypotéza je založena na životě v pozemských mořích, kde se jednoduché organismy v podobě planktonu vyskytují ve svrchních vrstvách a pod nimi se pak nacházejí ryby konzumující právě plankton a predátoři lovící ryby.^[113][114]

[editovat] Jupiter v kultuře

[editovat] Astrologie

Jupiter je znám již od dávných dob, jelikož je viditelný pouhým okem na noční obloze a příležitostně se dá pozorovat i přes den, když je Slunce nízko nad obzorem.^[115] Pro Babyloňany představoval Jupiter boha Marduka, jeho 12letá oběžná doba okolo ekliptiky byla využívána pro určení babylonského zvěrokruhu.^[19][116] Číňané, Korejci, Japonci a Vietnamci hovoří o planetě jako o „dřevěné hvězdě, zápis pomocí čínských znaků 木星,^[117] spojené s pěti elementy dle čínské filosofie. Řekové Jupiter nazývali Φαέθων, Phaethon, „planoucí“. Ve védské astrologii pojmenovali hinduističtí astrologové planetu po bohovi Brhaspati, učiteli všech ostatních bohů, který je často nazýván „Guru“.^[118] V angličtině je den čtvrtek (ang. Thursday) spojen s bohem Thórem (Thor's day), který je taktéž spojován s Jupiterem v severské mytologii.^[119]

Římané pojmenovali planetu po bohu Jupiteru (také zvaný Jova), který byl hlavním bohem římské mytologie. Jeho jméno pochází z protoindoevropského vokativa *dyeu ph₂ter, znamenající „Bůh Otec“.^[1] Astronomický symbol pro planetu, , je stylistické znázornění božského blesku. Původní řecký bůh, Zeus, přijatý Římany, poskytuje kořen „zeno-“, používaný k vytváření slov spojených s Jupiterem, například zenografický (změřený vzhledem k povrchu Jupiteru).^[120]

V angličtině se jako přídavné jméno od Jupiteru dnes používá slovo jovian. Dříve – převážně astrology ve středověku – používaná forma jovial (česky žoviální) dnes znamená veselý či šťastný, což odráží astrologickou charakteristiku planety.^[121]