Jupiter: der Gasriese im Sonnensystem

Der Riese mit dem roten Fleck

Der Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem. Um die Größenverhältnisse näher zu erläutern, ist festzustellen, dass die Masse des Jupiter mehr als doppelt so groß ist wie die Masse aller anderen Planeten des Sonnensystems zusammen. Und dennoch weist die Sonne 99,86 Prozent der gesamten Masse im Sonnensystem auf...

Jupiter im Sonnensystem

Mit dem Jupiter beginnt die Gruppe der iovianischen Planeten im Sonnensystem. Statt der Bezeichnung iovianisch hat sich auch "jupiterähnlich" durchgesetzt. Diese Gruppe von Planeten umfasst derzeit noch den Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, wobei "noch" deshalb anzuführen ist, weil man dazu übergeht, Uranus und Neptun in "uranusähnlich" zu überführen, also eine dritte Gruppe von Planeten zu gründen. Das hängt damit zusammen, dass Uranus und Neptun deutlich kleiner sind als Jupiter und Saturn.

Unabhängig davon unterscheiden sich die iovianischen Planeten durch ihren gasförmigen Zustand, während die terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars Gesteinsplaneten sind. Charakteristisch für den Jupiter ist nicht nur seine Dimension und sein gasförmiger Zustand, sondern vor allem seine Flecken, besonders der große rote Fleck, der in Wirklichkeit die Darstellung gewaltiger Stürme auf der Oberfläche des Planeten darstellt.

Wie viel die Menschen noch vom Sonnensystem erforschen müssen und lernen können, zeigt der Jupiter sehr gut. Lange Zeit hatte er etwa ein Dutzend Monde, erst in den letzten Jahren konnten viele weitere entdeckt werden und so hat der Jupiter ein ganzes Arsenal an Satelliten - über 60 Stück!

Jupiter und technische Daten

Der größte Planet des Sonnensystems ist der fünft nächste aus Sicht der Sonne. Er ist der größte und schwerste Planet im Sonnensystem und der menschliche Körper würde am Jupiter doppelt so schwer sein. Der Planet umrundet die Sonne in 12 Erdenjahren, dafür braucht ein Tag ganze zehn Stunden, was auch mit seinem gasförmigen Zustand zu tun hat. Er hat keine feste Oberfläche und seine Atmosphäre besteht aus Helium und Wasserstoff.

Sein Nachbar, der Saturn, ist bekannt für die schönen Ringe, die lange schon bekannt sind. Erst 1979 erfuhr man durch die Raumsonde Voyager 1, dass auch der Jupiter Ringe besitzt.

Aufbau des Jupiter

Der Jupiter ist von der Sonne aus gesehen der fünfte Planet und er ist der erste der Gruppe der iovianischen oder jupiterähnlichen Planeten im Sonnensystem. Die Begründung für diese Einteilung zeigt sein innerer Aufbau, der völlig anders gestaltet ist, als jener der inneren Planeten, die auf Gesteine aufbauen.

Im Inneren des Jupiter besteht aus Helium und Wasserstoff. Unter der dichten Wolkendecke des Planeten ist der Druck so gewaltig, dass beide Stoffe in flüssiger Form existieren. Je weiter man in das Innere des Jupiters gelangt, um so größer wird der Druck. Der Wasserstoff übernimmt immer mehr die Eigenschaften von Metallen, wobei die Elektronen von Atomkern zu Atomkern springen können, da sie frei beweglich sind. Durch diesen Effekt kommt es zu elektrischen Ladungen, die auch übertragen werden, weshalb es zur Bezeichnung flüssiger metallischer Wasserstoff gekommen ist. Unter diesem Wasserstoff vermutet man einen kleinen Kern mit Eisen und Gesteine.

Der Jupiter weist viele Besonderheiten auf, eine davon ist die sogenannte differenzielle Rotation. Diese kommt deshalb zustande, weil sich die Flüssigkeiten und Gase nicht gemeinsam bewegen. So ist die Rotation an den Polen um fünf Minuten langsamer als am Äquator, daher die Bezeichnung differenzielle Rotation.

Jupiter und Ringe

Voyager 1, eine Raumsonde, entdeckte im Jahr 1979 die Jupiterringe, die für die Menschen bis zu diesem Zeitpunkt unbekannt waren. Die Ringe des Saturn kannte man schon lange und es gab viele Diskussionen über ihre Beschaffenheit, aber dass der Jupiter auch Ringe haben könnte, davon war man nicht ausgegangen. Obwohl man den Planeten auch ob seiner Größe schon lange kannte, war dies eine Überraschung und ein weiteres Zeichen, dass man noch viel in Erfahrung wird bringen müssen.

Die Ringe des Jupiter konnte man deshalb nicht sehen, weil sie sehr viel dunkler sind als jene des Saturn. Insgesamt gibt es drei Ringe: den inneren Ring, der wolkenartig beschaffen ist und Haloring genannt wird. Der mittlere Ring ist der Hauptring mit einer Breite von 6.000 Kilometer und einer Dicke von 30 Kilometer und außen gibt es den Gossamer-Ring. Man vermutet, dass durch die Schwerkraft des Jupiters entweder Material der Monde angezogen und zermalmt wurde oder dass es sich um Material von Meteoriten handelt.

Da man auch weiß, dass viel Material vom Rest der Entstehung des Sonnensystems und seiner Planeten zum Jupiter gezogen wurden, sind auch Asteroiden möglich. Der unberührte Rest dieses Prozesses ist der bekannte Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Man nimmt an, dass es viel mehr dieser kleinen Himmelskörper gegeben hatte, die aber sich nicht verdichten konnten und daher keinen weiteren Planeten hervorbrachten. Stattdessen war die Schwerkraft des Jupiter so stark, dass zahlreiche Objekte zu ihm gezogen wurden - und vielleicht sind manche davon Grundlage der heutigen Ringe.

Atmosphäre des Jupiter

Über 80 Prozent der Jupiteratmosphäre besteht aus Wasserstoff, der Rest ist hauptsächlich Helium. Es gibt noch Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff, aber diese Elemente sind eher als Spurenelemente in der Atmosphäre enthalten. Sie sind aber wichtig, weil sie sich mit dem Wasserstoff zu Wasser, Schwefelwasserstoffen sowie zu Ammoniak.

Die Bedeutung dieser Verbindungen erkennt man dann, wenn man sich die Wolkenstruktur des Jupiters näher ansieht. Denn die zuletzt genannten drei Stoffe kondensieren in jeweils einer anderen Höhe, weshalb es zu den drei Wolkenschichten des Jupiters kommt.

Die oberste Wolkenschicht besteht aus Ammoniak und ist leuchtend bunt. Darunter gibt es die Schicht mit Ammoniumhydrogensulfidkristalle, die dem Jupiter die typisch dunkelrote Farbe verleihen und die unterste Wolkenschicht ist bläulich gefärbt, denn hier gibt es das Wasser. Es wird angenommen, dass das Wasser gefroren ist, weil es hier Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von 0°C gibt.

Eine weitere Besonderheit der Atmosphäre auf dem Jupiter sind die Zonen und Gürtel. Sogar von der Erde aus kann man diese Einteilung beobachten, denn in einer Zone fegen die Stürme von Ost nach West und die Wolken sinken ab, während am Gürtel die Stürme von West nach Ost blasen und die Wolken steigen auf.

Jupiter und Stürme

Auf dem Jupiter herrschen gewaltige Stürme, wodurch die Unterscheidung in den Bewegungen auch leicht von weiter Ferne sichtbar sind. Durch eine Sonde aus dem Jahr 1995 konnten Windgeschwindigkeiten von bis zu 600 km/h gemessen werden. Man nimmt an, dass die Wetterküche nicht in der Atmosphäre selbst zu suchen ist, sondern vom Inneren des Jupiters bestimmt wird.

Die Stürme sind auch ein großes Thema beim roten Fleck, der den Menschen lange Zeit Rätsel aufgegeben hatte und restlos erforscht sind die Sturmphänomene am Gasriesen noch lange nicht.

Großer roter Fleck am Jupiter = enorme Stürme

Ein typisches Merkmal des Jupiter ist sein großer roter Fleck, der enorme Ausmaße zu besitzen scheint. Wer geglaubt hatte, dass es sich dabei um eine Landschaft oder etwas ähnliches handelt, liegt völlig falsch.

Denn der große rote Fleck ist nichts anderes als ein gewaltiges Sturmgebiet, das 24.000 Kilometer lang und 12.000 Kilometer breit ist. Es handelt sich dabei um einen Wirbelsturm, der bereits von Robert Hooke, einem englischen Naturforscher, im Jahr 1664 beobachtet wurde. Das bedeutet, dass der Wirbelsturm sein über drei Jahrhunderten tätig ist!

Woher kommt aber die rote Farbe? Diese ist ein Produkt der Windbewegungen in Kombination mit dem Sonnenlicht. Durch den Wirbelsturm werden die Gase aufgewirbelt, die dann auf die Sonnenstrahlen reagieren, wodurch Phosphor sichtbar wird, der rot ist. Neben der Farbe des Wirbelsturms ist auch die Tatsache interessant, dass der Wirbelsturm die sonstigen Wolkenschichten überragt. An den Rändern überragt der große rote Fleck nach bisherigen Erkenntnissen die normalen Wolkenschichten um über acht Kilometer.

Bleibt der Fleck erhalten?

Die Frage, ob der große rote Fleck erhalten bleibt, ist noch nicht geklärt. Auf der Erde gibt es natürlich auch Wirbelstürme, die sich aber am Festland abschwächen. Ein Festland gibt es am Jupiter aber nicht, weshalb es eigentlich keinen Grund gibt, warum der gigantische Wirbelsturm aufhören sollte. Die Beobachtungen zeigen aber, dass der große rote Fleck im letzten Jahrhundert an Dimension verloren hat. Es könnte also sein, dass dieser berühmte Fleck des Jupiters irgendwann verschwindet.

Weniger bekannt ist der große dunkle Fleck, der 1997 unweit des Nordpols entdeckt wurde. Die Sonde Cassini-Huygens bestätigte die Beobachtung im Jahr 2000, wobei der große dunkle Fleck noch größer ist als der große rote Fleck. Aber dieser Fleck tritt nur zeitweilig und an verschiedenen Stellen auf.

Magnetfeld des Jupiter

Das Magnetfeld der Sonne umfasst das gesamte Sonnensystem. Damit ist es logischerweise auch das größte Magnetfeld im System. Aber gleich dahinter folgt das Magnetfeld des Jupiter, das ebenfalls gigantische Ausmaße hat und weit über die eigene Umlaufbahn hinausreicht.

Die Magnetosphäre ist die Bezeichnung für den Bereich um einen Planeten, der durch sein Magnetfeld beeinflusst wird. Im Falle des Jupiters ist seine Magnetosphäre größer als jene der anderen Planeten im Sonnensystem, wobei der Motor dieses großen Magnetfelds die metallischen Wasserstoffe im Inneren des Planeten sein dürften.

Betrachtet man die Größe der Magnetosphäre des Jupiters, so ist die Dimension sogar noch größer als jene der Sonne. Wäre das Magnetfeld sichtbar, dann könnte man von der Erde aus das Magnetfeld in der Dimension des Erdmondes wahrnehmen. Interessant ist beispielsweise, dass die Magnetosphäre des Jupiter bis zur Umlaufbahn des Saturn reicht, was bedeutet, dass der Saturn, selbst kein kleiner Planet, zeitweise im Magnetfeld des Jupiter zu finden ist. Durch das riesige Magnetfeld bindet der Jupiter viele Himmelskörper wie Meteoroiden an sich, die teilweise ionisiert werden. Die Magnetosphäre gilt als so strahlungsintensiv, dass bemannte Missionen wohl undenkbar für Menschen sind.

Magnetfeld und Asteroidengürtel

Man weiß nicht sehr viel über die Entstehung des Sonnensystems, auch wenn man schon eine ganze Reihe an Erkenntnissen gesammelt hat. Ein großes Fragezeichen ist der Asteroidengürtel, dessen größte Objekte man im 18. und 19. Jahrhundert hat entdecken können. Der Gürtel ist eine Ansammlung solch kleiner Himmelskörper und befindet sich zwischen Mars und Jupiter. Man nimmt an, dass diese Körper vielleicht sogar zu einem weiteren Planeten hätten werden können, gäbe es nicht das Magnetfeld des Jupiter.

Denn es ist davon auszugehen, dass es noch viel mehr dieser Asteroiden gab, die aber vom Jupiter und seinem Magnetfeld angezogen wurden. Die zahlreichen Monde könnten zum Teil aus diesem Material bestehen, auch die drei Ringe wären vielleicht ohne sie nicht entstanden. Genaues weiß man nicht. Fakt ist, dass die Anwesenheit des Jupiter eine Entstehung an der Position des Asteroidengürtels für einen weiteren Planeten unmöglich gemacht hatte. Zu einflussreich war hier das Magnetfeld.

Viele Monde des Jupiter

Im Jahr 1610 entdeckte Galileo Galilei vier Monde des Jupiter, die die Namen Europa, Io, Callisto und Ganymed erhielten. Dabei blieb es aber nicht, denn 1892 wurde Amalthea gefunden, ein fünfter Jupitermond. Die Fortschritte in der Planetenforschung werden offenbar, wenn man berücksichtigt, dass in den letzten Jahren viele weitere Monde des Jupiter erkannt wurden. Insgesamt kennt man mittlerweile über 60 Monde!

Trotzdem gelten die sogenannten Galileischen Monde, also die ersten vier entdeckten, als die interessantesten, die man auch von der Erde aus gut beobachten kann. Mond Io ist der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem. Durch die Gezeitenkräfte von Jupiter selbst wie auch durch die Monde Europa und Ganymed werden vulkanische Aktivitäten auf Io provoziert, die Rauchfahnen bis in eine Höhe von 280 Kilometer verursachen können.

Dabei ist zu beachten, dass die Monde eng zusammenspielen. Europa umkreist Jupiter doppelt so schnell wie Io und Ganymed ist doppelt so schnell wie Europa. Dadurch gerät Io in den Einfluss dreier Himmelskörper und wird ständig in andere Richtungen gezogen, gedehnt oder auch gestaucht.

Callisto ist von alledem unbeeindruckt, weil er an die Bahnen der anderen Monde nicht gekoppelt ist. Er ist vom Jupiter am weitesten entfernt und er ist deutlich kälter als die anderen Monde. Da es keine Hitzeentwicklung gibt, gilt der Callisto als der Himmelskörper mit der am meisten verkraterten Oberfläche im Sonnensystem.

Ganymed hat dicke Eisschichten an der Oberfläche und er ist der größte Mond im Sonnensystem - größer als Merkur und Pluto. Ungewöhnlich für einen Mond ist auch, dass Ganymed ein eigenes Magnetfeld hat.

Besonders spannend ist der Mond Europa. Dort, so hoffen viele, könnte es einmal Leben entwickelt haben, denn unter einer eisigen Oberfläche fand die Sonde Galileo 1998 Hinweise auf einen flüssigen Salzwasserozean. Mond Europa gilt als einer der Hoffnungsträger für Leben abseits der Erde im Sonnensystem.

Monde und weitere Entwicklung

Verschiedene Zahlen gelten für den Jupiter, was seine Monde betrifft. Die vier großen sind längst die Klassiker und die wichtigsten Monde oder auch Satelliten. Dazu gibt es laut offiziellen Berichten viele weitere Monde, sodass 51 offiziell bestätigt sind. Aber weitere 16 sind gesichtet worden, die den Status als Mond noch nicht besitzen, was bedeutet, dass man von 67 Informationen hat. Das heißt aber nicht, dass es bei der Zahl bleiben muss.

Dass viele der Monde erst im letzten Jahrzehnt gefunden wurden, zeigt auch die Weiterentwicklung in Sachen Weltraumforschung. Die Entdeckung neuer Monde wäre daher keine so große Überraschung.

Fakten des Jupiter

Der Jupiter ist der Gigant unter den Planeten im Sonnensystem. Er hat ein riesiges Magnetfeld, 51 offiziell bestätigte Monde und seine Masse ist doppelt so groß wie die Masse aller anderen Planeten zusammen.

Entfernung zur Sonne

Die durchschnittliche Entfernung zur Sonne beträgt 778.412.020 Kilometer. Die geringste Entfernung liegt bei 740,5 Millionen Kilometer, die maximalste Entfernung bei 815,8 Millionen Kilometer.

Geschwindigkeit

Der Jupiter umkreist die Sonne mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 13 Kilometer pro Sekunde, er ist also deutlich langsamer als die inneren Planeten.

Größe des Jupiter

Der Durchmesser des Jupiter beträgt 142.984 Kilometer (Erde: 12.756 km), der Umfang 449.197 km (Erde: 40.075), die Fläche 62.179.600.600 km² (Erde: 510.072.000).

Der Jupiter hat 51 bestätigte Monde (Erde: 1), wobei weitere 16 auf eine Bestätigung warten. Und die Neigung der Rotationsachse beträgt 3° (Erde: 23,5°). Der Jupiter hat außerdem drei Ringe.

Umlaufdauer und Rotationsdauer

Der Jupiter braucht für einen vollständigen Umlauf um die Sonne 4.330 Erdtage, also 11,9 Erdjahre. Für eine vollständige Rotation um die eigene Achse braucht der Jupiter 9 Stunden und 55 Minuten. Diese schnelle Rotation hat zur Folge, dass sich die Form des Jupiters verändert. Am Äquator nimmt er zu, an den Polen flacht er ab.

Temperaturen auf dem Jupiter

Die durchschnittliche Temperatur auf der Oberfläche beträgt -148°C.

Atmosphäre

Die Atmosphäre besteht aus Wasserstoff, Helium, Menthan und Ammoniak.

Druck

Der atmosphärische Druck hängt von der Tiefe ab. Im Inneren des Planeten ist er wohl 30 Millionen Mal stärker als an der Oberfläche der Erde.

Masse

Die Masse des Jupiter beträgt 1,90 x 10²⁷ kg, weshalb der Jupiter 319-mal schwerer ist als die Erde.

Oberfläche

Es gibt keine, weil der Jupiter ein riesiger Ball aus Gasen und Flüssigkeiten ist.