Giove

L'esplorazione di Giove è iniziata nel 1973 con fly-by della sonda Pioneer 10 e un anno dopo della Pioneer 11, che hanno ottenuto immagini di Giove e dei satelliti galileiani, hanno studiato l'atmosfera del pianeta e rilevato il suo campo magnetico. La Pioneer 11 inviò a Terra immagini significative della Grande Macchia Rossa.

In seguito, nel 1979, le sonde Voyager 1 e Voyager 2, hanno raggiunto il pianeta raccogliendo immagini, con risoluzione migliore rispetto a esplorazioni precedenti, e hanno rivelato, anche, le prime informazioni sui processi fisici, atmosferici e geologici che avvengono sul pianeta. Furono inoltre scoperti gli anelli di Giove e fu raccolta la prima immagine ravvicinata dell'atmosfera del pianeta.

Nel febbraio del 1992 la sonda Ulysses è passata a 409.000 km da Giove.

Nel 2000 la Cassini-Huygens, in viaggio verso Saturno, ha incontrato Giove e ci ha fornito alcune delle immagini a più alta risoluzione del pianeta. Sono state raccolte 26.000 immagini del pianeta che hanno permesso di realizzare un'immagine di Giove, la più grande disponibile, con una risoluzione di 60 km.

Nel febbraio 2007 la sonda New Horizons, nel suo viaggio verso Plutone, è passata vicino a Giove e la sonda ha perfezionato la conoscenza delle orbite dei satelliti interni di Giove, in particolare Amaltea.

Ad oggi l'unica sonda entrata in orbita a Giove è la sonda Galileo, che vi è entrata il 7 dicembre del 1995. Ha orbitato il pianeta per 8 anni, compiendo fly-by di tutti i satelliti galileiani e di Amaltea, prima di essere inghiottita da Giove in un impatto controllato, avvenuto il 21 settembre 2003 e che ha impedito che la sonda potesse cadere successivamente sui satelliti, contaminandoli.

Uno degli obiettivi di missione della sonda Galileo è stato quello di trasportare nel sistema gioviano una sonda atmosferica che ha eseguito misurazioni riguardanti l’irraggiamento solare, velocità dei venti, rilevazione di fulmini, pressione, temperatura e composizione atmosferica.

Giove orbita ad una distanza media dal Sole di 778.330.000 km (5,202 UA) con una eccentricità di 0,048 e di conseguenza la sua distanza dal Sole nel perielio è di 740.742.000 Km e nell’afelio è di 816.080.000 Km.

Il suo piano orbitale, inoltre, è inclinato di 1,305 gradi rispetto all'eclittica.

L'inclinazione dell'asse di rotazione è relativamente piccola, solamente 3,13 gradi e di conseguenza il pianeta non presenta significative variazioni stagionali, contrariamente a quanto accade, ad esempio, sulla Terra e su Marte.

La velocità media siderale del pianeta è di 13,05 Km/s, ciò comporta un periodo siderale di 4.333 giorni (11,86 anni); questo periodo corrisponde esattamente ai due quinti del periodo siderale di Saturno. Il periodo di rotazione di Giove è molto rapida, è più breve che su tutti gli altri: 9 h 55 min 29,685 s.

Giove è un pianeta il cui diametro misura 142.984 km e si estende per una superficie di 6,21∙1016 m2.

Ha una massa pari a 1,898∙1027 Kg (2,468 volte la somma di quelle di tutti gli altri pianeti messi insieme) e la su densità media è di 1,3∙103 kg/m3, appena superiore a quella dell’acqua.

Giove è il quarto oggetto più luminoso del cielo dopo il Sole, Luna e Venere, infatti, ha una magnitudine apparente media di -2,60.

L’atmosfera di Giove detiene il primato per la più estesa atmosfera planetaria del Sistema Solare. È composta principalmente da idrogeno molecolare ed elio, con proporzioni simili alla loro abbondanza nel Sole, con tracce di metano, ammoniaca, acido solfidrico ed acqua. Le abbondanze dell'ossigeno, dell'azoto, dello zolfo e dei gas nobili sono superiori di un fattore tre ai valori misurati nel Sole.

L'atmosfera è suddivisibile in diversi strati, ciascuno caratterizzato da un gradiente di temperatura specifico; dal più basso al più alto, sono: troposfera, stratosfera, termosfera ed esosfera. A differenza dell’atmosfera terrestre, quella gioviana manca di una mesosfera.

Poiché il confine inferiore dell'atmosfera non è ben identificabile, è stato assunto come base della troposfera il livello a cui viene raggiunta una pressione di 10 bar, con una temperatura di circa 340 K. Le variazioni in verticale della temperature nell'atmosfera gioviana presentano un comportamento analogo a quello registrato nell'atmosfera della Terra.

• Nella troposfera la temperatura diminuisce linearmente finché non è raggiunta la tropopausa, il confine tra la troposfera e la stratosfera. Al livello della tropopausa si registrano una temperatura di circa 110 K ed una pressione di 0,1 bar.
• Nella stratosfera la temperatura aumenta e raggiunge circa 200 K alla transizione con la termosfera, ad un'altitudine di 320 km ed ad una pressione di 1 μbar.
• Nella termosfera, la temperatura continua ad aumentare raggiungendo i 1000 K ad un'altitudine di 1000 km, dove si registra una pressione di circa 1 nbar.
• Nell’esosfera, lo strato più esterno dell’atmosfera, si raggiunge temperature molto elevate.

La troposfera di Giove presenta una complicata struttura nuvolosa. Le nubi visibili, sono composte principalmente da ghiaccio di ammoniaca. Si ritiene che gli strati nuvolosi sottostanti siano composti invece da idrosolfuro di ammonio e acqua.

Le nubi di ammoniaca più alte determinano l'aspetto del pianeta e sono il principale elemento visibile dall'esterno.

I sistemi nuvolosi sono organizzati in fasce orizzontali caratteristiche per le diverse latitudini. Si alternano fasce scure a fasce più chiare, le prime dette bande, le seconde zone. Si distinguono tra loro soprattutto per i moti e le temperature: nelle bande le temperature sono più elevate e i gas hanno un moto discendente verso gli strati bassi dell'atmosfera, mentre le zone presentano temperature più basse con un moto ascensionale dei fluidi.

L’interazione di queste dà luogo a violente tempeste e turbolenze, i cui venti raggiungono, come nel caso delle correnti a getto delle zone, velocità superiori ai 360-400 km/h.

Su Giove avvengono tempeste potenti, sempre accompagnate da scariche di fulmini e si formano principalmente nelle bande.

L'atmosfera gioviana mostra un ampio spettro di fenomeni attivi: vortici (cicloni ed anticicloni), tempeste e fulmini. I vortici si presentano come grandi macchie (ovali) rosse, bianche o brune. Le più grandi sono la Grande Macchia Rossa (GRS, dall'inglese Great Red Spot) e l'Ovale BA, informalmente chiamata Piccola Macchia Rossa; entrambe, così come la maggior parte della macchie più grandi, sono anticicloni. Gli anticicloni più piccoli appaiono bianchi.

La Grande Macchia Rossa è una vasta tempesta anticiclonica, posta a 22° sotto l'equatore del pianeta Giove, misura 24–40.000 km da ovest ad est e 12–14.000 km da sud a nord. È sufficientemente grande da contenere due o tre pianeti delle dimensioni della Terra. La Grande Macchia Rossa ruota in verso antiorario, infatti, è confinata spazialmente da una corrente a getto di modesta entità diretta verso est sul suo confine meridionale e da una corrente a getto molto potente diretta verso ovest sul suo confine settentrionale. Sebbene i venti intorno ai lati della macchia soffino a circa 430 km/h, le correnti all'interno di essa sembrano stagnanti, con pochi flussi in ingresso o in uscita.

La Grande Macchia Rossa varia notevolmente in gradazione, dal rosso mattone al salmone pastello, ed anche al bianco.

L’altra peculiarità dell’atmosfera di Giove è l’Ovale BA, una tempesta di colore rosso nell'emisfero meridionale di Giove, simile in forma alla Grande Macchia Rossa, sebbene più piccola nelle dimensioni. È stata osservata per la prima volta nel 2000 quando si è formata dalla fusione di tre piccole tempeste ovali biancastre e da allora è sempre andata intensificandosi.

Giove presenta una struttura interna ben definita. Partendo dall'interno verso l'esterno, si incontrano, in sequenza: un nucleo, presumibilmente di natura rocciosa, un mantello di idrogeno metallico liquido e uno strato di idrogeno molecolare liquido,ed infine una turbolenta atmosfera.

Giove non possiede una crosta solida. Il gas atmosferico diventa sempre più denso procedendo verso l'interno e gradualmente si converte in liquido, al quale si aggiunge una piccola percentuale di elio, ammoniaca, metano, zolfo, acido solfidrico ed altri composti in percentuale minore. La temperatura e la pressione all'interno di Giove aumentano costantemente man mano che si procede verso il nucleo.

Al nucleo del pianeta è spesso attribuita una natura rocciosa, ma la sua composizione dettagliata sono ancora in gran parte oggetto di speculazione. Secondo i modelli, il nucleo sarebbe costituito in prevalenza da carbonio e silicati, con temperature stimate sui 36.000 K e pressioni dell'ordine dei 4500 gigapascal (GPa).

La regione nucleare è circondata da un denso mantello di idrogeno liquido metallico che si estende sino al 78% (circa i 2/3) del raggio del pianeta ed è sottoposto a temperature dell'ordine dei 10.000 K e pressioni dell'ordine dei 200 GPa. In questo strato si registrano precipitazioni di elio e neon che generano cariche elettriche.

Al di sopra dello strato di idrogeno metallico si trova un cospicuo strato di idrogeno liquido e gassoso, che si estende sino a 1000 km dalla superficie e si fonde con le parti più interne dell'atmosfera del pianeta.

Le correnti elettriche all'interno del mantello di idrogeno metallico e la rapida rotazione del pianeta, generano un campo magnetico dipolare, inclinato di 10° rispetto all'asse di rotazione del pianeta, che raggiunge un'intensità variabile tra 4,2 G -gauss- (0,42 millitesla -mT-) all'equatore e 13 G (1,3 mT) ai poli, il che lo rende il più intenso campo magnetico del Sistema Solare.