Jupiter (referaat) (0)

KOOL
JUPITER
NIMI
KLASS
TALLINN 2010
SISSEJUHATUS
11 korda Maast suurema läbimõõdu ja massiga, mis on suurem kui kõikidel ülejäänud planeetidel kokku. Ehhki ta ei tule meile kunagi lähemale kui 600 miljonit kilomeetrit, särab ta taevas kõigist tähtedest heledamana. Seda mitte ainult suuruse, vaid ka valugust hästi peegeldava pilvise atmosfääri tõttu.
Maa tüüpi planeetodega võrreldes on Jupiter sootuks erinev taevakeha . Tema atmosfäär on palju paksem ja koosneb peamiselt vesinikust, millele lisandub ka pisut heeliumi. Sellest allpool pole ei tahtket pinda ega kivist maastikku.
Atmosfääri alumistes kihtides kasvab rõhk nii suureks, et vesinik läheb vedelasse olekusse ja katab kogu planeedi lõputu vedelast vesinikust ookeaniga. Ookeani pinnast 20 000 km allpool saab rõhk nii sureks, et hakkab vesinikku aatomeid kokku pressima. Vesinik muutub sulametalli sarnaseks, umbes nagu maine elavhõbe.
Saturni ehitus on Jupiteri omaga üsna sarnane. Mõlemaid nimetatakse gaashiiuks. Samasugused on ka kaks järgmist kaugplaneeti – Uraan ja Neptuun, nende koostis on mõnevõrra erinev. Kõigil neljal planeedil on keskel ka väike kivine tuum.
PÕHILISED ANDMED
Läbimõõt ekvaatori kohalt 143 000 km
Keskmine kaugus Päikesest 778 miljonit km
Pöörlemisperiood 9 h 55 min
Ümber Päikese tiirlemise aeg 11,9 a
Kaaslasi 16+
ATMOSFÄÄR
Omavabhel põimuvate värviliste pilvevöötidega ja kõikvõimalike teiste pööriseliste, sulgjate ning ovaalsete – detailidega atmosfäär teeb Jupiteri kõigist planeetidest põnevaimaks. Astronoomid nimetavad tumedaid vööte vöönditeks ja heledaid tsoonideks.
Pilvede piklikeks vöötideks venimise põhjustab Jupiteri kiire pöörlemine. On kummaline, et kõige suurem planeet pöörleb kõige kiiremini: täispöörde teeb pisut vähem kui 10 tunniga. Pilvevöödid ei liigu kõik ühesuguse kiiruseg. Kõige kiiremini pöörleb ekvaatorilähedane piirkond. Kõrvuti asuvate vöötide liikumine erineva kiirusega tekitab nende piirialal kiireid pööriseid ning kutsub esile Jupiteri kettal nähtavaid laineid ning ovaale.
Üks asi selles liikumises on püsiv – kuulus suur Punane Laik. Nähtud esimest korda enam kui kolm sajandit tagasi, püsib ta tänini ning tundub olevat ebatavaliselt suur ja püsiv superorkaan.
HST uurib Jupiteri atmosfääri pidevalt: ta on suutleine tegema suure lahutusvõimega pilte iga pooleteise tunni järel. Uurib planeeti nii nähtava spektri kui ka mittenähtavate lainepikkuste piirkonnas. Ultraviolettkiirguses on näha Jupiteri virmalised – polaaralade valgusefektid mis on sarnased Maa polaaraladel nähtava põhja- ja lõunavalgusega.
Jupiteri nn. Galilei kaaslased – tema 16 satelliidist neli suurimat – on samuti HST pidevva ja põhjaliku kontrolli all. Peamine sihtmärk on Io.
Io on päikesesüsteemi taevakehade kõike muutlikum kaaslane. Tema pinnaehitus muutub vulkaanmilise tegevuse tõttu pidevalt. Maapealsetest vulkaanidest erinevalt ei purska Iol mitte sulakivimeid vaid vedelat väävlit. Väävliaur ja tolm paiskub rohkem kui 160 kilomeetri kõrgusel.
TEEKOND JUPITERILE
1972 aastaks oli meie vahetu planetaarne ümbrus saanud meile järjest tuttavamaks. 1960-ndate teisel poolel olid nii Nõukogude kui Ameerika planeetidevahelised automaatjaamad „koorinud ja maitsnud“ Veenust ning Marssi, ent polnud söendanud minna kaugemale. Siis, mainitud aasta juulis, tungis üks Ameerika kosmosesond uuele territooriumile. Kui Pioneer 10 jättis Marsi punase ketta seljataha, oli tema ees näha kauget sära, igast tähest tugevamat valgusallikat – see oli Jupiter, lähim ja suurim neljast massiivsest maailmast, mida ühiselt nimetatakse gaashiidudeks.
Jupiteril on impepärasete kujunditega pilvkate ja intrigeeriv punane laik ning ta on nii suur planeet, et sinna mahuks 1300 Maad. Samuti on ta ka Päikesesüsteemi kõige mõjukam planeet. Enam kui pool miljardit kilomeetrit sealpool Jupiteri asuv Saturn , väidetavalt kõige ilusam taevane objekt, mis on ümbritsetud selliste suurejooneliste rõngastega. Järgmine on Uraan, merisinine mõistatuslik kera, ainuke planeet Päikesesüsteemis, mis vurritab ümber Päikese nagu külili vaat. Ja lõpuks sügavsinine taevakeha Neptuun, mis varitseb igaveses pimeduses meie ettekujutuste ja ruumihorisondi servval viimasena ülisoortest maailmadest. Need maastikuta tormised maailmad: kauged ,vvõõrad, hoomamatud.
Olles miljoneid aastaid vanemad ja sadu kordi suuremad kui Maa-taolised kivised planeedid , sisaldavad hiiud Päikesesüsteemi ürgainet. Et need maailmad saaksid meile mõistetavaks, selle eest oleme tänu võlgu kosmosesondile Pioneer, mis tegi uurimisretki 1973. aastal. Enne aga pidi kosmoselaev pidama vastu 130 miljonit kilomeetrit retke läbi taevase miinivälja, läbi asteroidide vöö.
Marsi ja Jupiteri vahel asetsevad asteroidid moodustavad eraldusriba, mille laius on suurem kui kaugus Maalt Päikeseni. Asteroidide suurus ulatub tolmukübemest kuni väikese riigi mõõtudeni ja kuigi juba 1970. aastate algul teadsid astronoomid üsna hästi, kus paiknevad suuremad asteroidid, polnud kellelgi aimu, kui palju väiksemaid kive võib vöös ringi kihutada. Seitse kuud muretsesid NASA uurijad , et nende sond võib kokkupõrkel rahnuga hävineda. Pioneer 10 ründas vaenulikku asteroidide vööd ja pääses sellest läbi. Pärast seda manöövrit järgnes 280 kilomeetrit tühja ruumi.
Kui Jupiter oli veel 20 miljoni kilomeetri kaugusel,, hakkas sond registreerima ettearvamatult kõrget kiirgusnivood. Pioneeri meeksond teadis, et Jupiteri suur magnetväli tekitab enam kiirgust kui ükski teine planeet aga keegi ei arvanud seda nii kaugele ulatuvat. Kiirgus suurenes tohutult, kui Pioneer Jupiterile lähenes, pööreldes oma telje ümber nagu püssikul. Juba ammu olid mõõteinstrumendid küllastunud gamma- ja röntgenkiirte kasvava tõkketule tõttu; elektroonikaseadmed olid hulluks minemas. Ka mitmed pildid Jupiterist ja ta kaaslastest olid ebaõnnestunud ja missiooni näis ootavat katastroof. Kiirgus kasvas veelgi. Kui kosmoselaev oli 131 400 km kaugusel pinnast, pommitati teda juba inimelule 500-kordselt surmava kiirgusdoosiga; üritus oli kindlalt läbi kukkunud.
Siis, kui kõik tundus olevat kadunud, langes kiirgusnivoo ja Pioneeri instrumendid rahunesid keset kõrgelt laetud osakeste tormi. Teada saadi, et mitte ainult magnetväli pole Jupiterile omane vaid näiteks energiabilansis on ta isepäine ega tugine üksnes Päikesele. Nii palju tekkimisaegset jääksoojust on ta sisemuses, et ta väljastab kaks korda rohkem energiat, kui saab Päikeselt.
Elanud üle intensiivse kiirituse, jätkas Pioneer tööd, mille üheks olulisemaks osaks oli pildistamine . Ames-tsentrisse saabuvad vilkuvad televisioonipildid tähistasid teaduslikku avastust – esimest põgusat pilku gaashiiule. Pilvevööndid keerlesid vaatajate silmade ees, märkides hiiglasliku kiirelt pöörleva gaasikera igimuutlikke ilmakujundeid. Mõistatuslik suur punane laik oli esimet korda näha suurepärases lähivaates. Sajandite jooksul olid paljud astronoomid kujundi visast paigalpüsivusesdt mõjutatuna pidanud seda Jupiteri pinna tahkeks osaks, selgus aga, et laik on hiiglaslike proportsioonidega torm, piisav selleks, et mahutada kahte Maakera.
JUPITERI UURIMINE LÄBI SAJANDITE
Neli sajandit tagasi, kui itaalia astronoom Galileo Galilei pööras esimest kordao ma teleskoobi Jupiteri poole ja nägi nelja pisikest valguspunkti liikumas edasi.-tagasi piki joont, mis läbis planeedi ekvaatorit, sai ta aru, et need on kuud, mis ringlevad ümber planeedi. Hiljem rakendas tuntud inglise teadlane Isaac Newton oma gravitatsiooniseadust kuude liikumise seletamiseks ja andis üldise hinnangu Jupiteri massile ja ka koostisele. Ta näitas, et kuigi Jupiter on palju suurem ja raskem kui Maa, pole ta seda propotsionaalselt samamoodi nii kaalus kui mahus . Suuruse poolest võiks ta mahutada vabalt 1300 Maa-sarnast planeeti, aga ta kaalub ainulst sama palju kui 318 Maad. Jupiteri aine peab olema palju kergem kui kivid ja raud, aga mis see siis on?
1903. aastal püüdis Vesto Slipher, kes töötas Lowell’i observatooriumis Flagstafis, Arizonas, kasutada spektroskoopiat, et saada teada, millest Jupiter koosneb. Selle meetodiga ta lahutas Jupiteritl peegeldunud päikesevalguse spektrik ja lootis seal leida tumedaid jooni, mis osutaksid Jupiteri atmosfääris ringlevatele keemilistele elementidele. Ent Slipher’i spektrid olid ebamäärased ja hägused, üldsegi mitte vastavad tema lootustele puhastest teravatest joontest, mida saaks siduda kindlate elementidega, nagu süsinik või hapnik.
30 aastast hiljem pöördus saksa keemik Rubert Wildt viidetele toetudes Slipher’i laiali määritud spektrijoonte juurde tagasi ja mõistis kohe, millega on tegemist. Jupiterilt lähtunud spektrijooned olid eeldatust säbrulisemad, kuna need ei kuulunud üksikutele elementidele: esindatud olid liitainete , eriti metaani ja ammooniumi jooned. Mõlemad mainitud ained sisaldavadh suhteliselt palju vesinikku, mis on kergeim ja universumis tähtede koostise tõttu kõige enam levinud element. See avastus toetas palju varem pakutud teooriat, mis seletas Jupiteri väikest ainetihedust: see planeet koosneb peamiselt gaasist, mitte kivimitest ja enamus gaasist on vesinik.
Aga Wildt läks kaugemalegi ja näitas, et see gaasihiid on veel imelikum. Ta arvutas, et Jupiteri tuumas peaks tema kohal lasuva vesiniku raskus põhjustama sellist rõhku, mis ületab Maal tuntud normaalrõhku merepinna tasemel kümneid miljoneid kordi. Kuidas käitub tuum sellises olukorras? 1938. aastal väitis Wildt, et Jupiteri tsentri suunas liikudes sunnib kõrge rõhk ja temperatuur vesiniku molekule laggunema. Vabanaenud aatomid moodustavad tihke supi, mille ta nimetas „metalliliseks vesinikuks“. Keegi ei tea tegelikult, milline on vesinik siis, kui ta on metall – võib-olla midagi elavhõbedasarnast. Kalifornias Lawrece Livermore’i Rahvuslikus Laboratooriums on uurijad küll suutnud imepisikesel hulgal kaduvvväikeseks ajavahemikuks valmistada metallilist vesinikku, ent see aine pole ette nähtud meie maailma ja nii esineb ta ainult hiidplanedi südames.
Gaaside segu sarnasus Jupiteril ja Päikesel ei jäänud ainult Wildt’i kirjatööde sisuks. Olles esimene planeet, mis Päikesesüsteemis formeerus, imes kasvava külgetõmbejõuga noor Jupiter endasse Päikesesüsteemi ürgpilve gaase samuti nagu arenev Päike. Suutnuks Jupiter neelata umbes 40 korda rohkem gaasi kui tegelikult, oleks temast saanud ka täht ja metalliline vesinik tema tsentri lähedal oleks alustanud põlemist nn termotuuma-ahjus.
1950. aastatel koostas Wildt Jupiteri üldmudeli, mis on usutavasti laias laaastus siiani õige. Ta põhjendas, et päris Jupiteri tsentris on suure tõenäosusega sulakivimitest ja jääst tuum. See hõlmab ligikaudu 15 Maa massi jagu ainet ja on ümbritsetud vedelast metallvesinikust, mis tõenäoliselt vastutab oma pöörlemisest tingitud keerisliikumistega Jupiteri gigantse magnetvälja eest. Jätkuva tõusuga tuumast kõrgemale kaasneb rõhu kahanemine, nii et esmalt muutub vedel metall vedelaks molekulidest vesinikus ja siis ilmub rohkem tuttav vesiniku gaasiline vorm. Päris pinnal on õhuke pilvedest ümbris, mis sisaldab veest ja ammooniumist tekkinud jääkristallide eristuvaid kihte.
JUPITERI MAGNETVÄLI
Aastal 1955 kaardistasid Bernard Burke ja Kenneth Franklin tähtedelt sabuvat nõrka raadiokiirgust ja komistasid ootamatult eriti suure kiirgusallika otsa. Mitmel päeval registreerisid nad seda signaali alati ühest ja samast talvise taeva punkstist ning otsustasid, et see peab olema maist päritolu. Alles mitu nädalat hiljem avastasid nad signaalil ka teatava struktuuri. Üks kolleeg oletas, et Jupiter võiks olla raadiosignaalide allikas, kuid Franklin pidas seda naeruväärseks. Sellest hoolimata võrdles ta järgmisel päeval signaalide lähtekohti Jupiteri positsiooniga taevas ja leidis täpse kokkulangevuse. Jupiter oli pungil raadioenergiast – pigem nagu täht -, aga mis võis seda põhjustada?
Kõik soojuskiirguse allikad tekitavad ka raadiolaineid, isegi inimesed. Mida kuumem keha, seda tugevamad raadiolained. Jupiterilt üle kantav energia on ekvivalentne miljardite välgunooltega ja kui Jupiter ise oleks selle energia allikas, peaksid tema väliskihtide molekulid olema kõrvetavalt kuumad. Teadlased teadsid soojusmõõtmistest, et asi pole nii. Vastupidi – Jupiteri kõrgemate pilvekihtide temperatuur on 150 kraadi alla nulli. Mis on siis selle kuumuse allikas?
Noor astronoom Frank Drake uuris Jupiterilt lähtuvat pulseeruvat raadioenergiat erinevatel lainepikkustel ja pakkus teooriast lähtuvalt, et allikaks võib olla Jupiteri ümbritsev magnetväli. Sarnaselt Maaga on Jupiteri magnetväli, mis ulatub kaugele maailmaruumi, ainult Jupiteril on see 20 000 korda tugevam. Jupiteri võimsat magnetvälja kammivad pidevalt Päikeselt saabuvate laetud osakeste vood . Osakeste ja välja vastasmõju toimel saavad osakesed uskumatult palju energiat – piisavalt, et genereerida võimsust 10 000 megavatti. Drake’il oli põhimõtteliselt õigus, aga ta alahindas Jupiteri hiiglasuurt magnetvälja. See hõlmab ka enamikku Jupiteri kuudest. Pioneer 10 avastas ränga kogemuse läbi, kui kaugele kosmosesse ulatub magnetvälja mõju. Kui suudaksime Maalt näha Jupiteri magnetosfääri, oleks see taevas sama suur kui Päike.
KASUTATUD KIRJANDUS
„Planeedid“ David McNab ja James Younger. kirjastus „ Varrak “. lk. 109-113
„Hubble Aken universumisse“ Robin Kerrod. Kirjastus „Eesti Entsüklopeediakirjastus“. Lk 138-139.
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/jupiter/redspot_false2.jpg
http://intranet.dalton.org/departments/science/Astro/planets/Jupiter/JPGs/jupiter1.jpg