Desde que Galileo Galilei observó a Júpiter de cerca por primera vez en 1610 utilizando un telescopio de su propio diseño, los científicos y astrónomos han estado inmensamente fascinados por el planeta Joviano. No solo es el planeta más grande del Sistema Solar, sino que todavía hay cosas en este mundo, a pesar de siglos de investigación y numerosas misiones de exploración, que continúan desconcertando incluso a nuestras mentes más grandes.
Una de las principales razones de esto es porque Júpiter es muy diferente de lo que los habitantes de la Tierra consideramos normal. Entre su increíble tamaño, masa, composición, los misterios de sus campos magnéticos y gravitacionales, y su impresionante sistema de lunas, su existencia nos ha mostrado cuán diversos pueden ser realmente los planetas.
Tamaño, Masa y densidad:
La Tierra tiene un radio medio de 6.371 km (3.958, 8 millas), y una masa de 5,97 × 1024 kg, mientras que Júpiter tiene un radio medio de 69.911 ± 6 km (43441 millas) y una masa de 1,8986×1027 kg. En resumen, Júpiter es casi 11 veces el tamaño de la Tierra, y poco menos de 318 veces más masivo. Sin embargo, la densidad de la Tierra es significativamente mayor, ya que es un planeta terrestre – 5,514 g/cm3 en comparación con 1,326 g/cm3.
Debido a esto, la gravedad «superficial» de Júpiter es significativamente más alta que la normal de la Tierra, es decir, 9,8 m/s2 o 1 g. Mientras que, como gigante gaseoso, Júpiter no tiene superficie per se, los astrónomos creen que dentro de la atmósfera de Júpiter, donde la presión atmosférica es igual a 1 bar (que es igual a la de la Tierra al nivel del mar), Júpiter experimenta una fuerza gravitacional de 24,79 m/s2 (que es el equivalente a 2,528 g).
Composición y estructura:
La Tierra es un planeta terrestre, lo que significa que está compuesto de minerales de silicato y metal que se diferencian entre un núcleo de metal y un manto y corteza de silicato. El núcleo en sí también se diferencia, entre un núcleo interno y un núcleo externo (que gira en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra). A medida que uno desciende de la corteza al interior, las temperaturas y la presión aumentan.
La forma de la Tierra se aproxima a la de un esferoide oblato, una esfera aplanada a lo largo del eje de polo a polo de tal manera que hay una protuberancia alrededor del ecuador. Este bulto es el resultado de la rotación de la Tierra, y hace que el diámetro en el ecuador sea 43 kilómetros (27 millas) más grande que el diámetro de polo a polo.
En contraste, Júpiter está compuesto principalmente de materia gaseosa y líquida que se divide entre una atmósfera exterior gaseosa y un interior más denso. Su atmósfera superior está compuesta de aproximadamente 88-92% de hidrógeno y 8-12% de helio en volumen de moléculas de gas, y aprox. 75% de hidrógeno y 24% de helio en masa, con el uno por ciento restante compuesto de otros elementos.
La atmósfera contiene trazas de metano, vapor de agua, amoníaco y compuestos a base de silicio, así como trazas de benceno y otros hidrocarburos. También hay rastros de carbono, etano, sulfuro de hidrógeno, neón, oxígeno, fosfina y azufre. También se han observado cristales de amoníaco congelado en la capa más externa de la atmósfera.
El interior más denso está compuesto por aproximadamente un 71% de hidrógeno, un 24% de helio y un 5% de otros elementos en masa. Se cree que el núcleo de Júpiter es una mezcla densa de elementos, una capa circundante de hidrógeno metálico líquido con algo de helio, y una capa externa predominantemente de hidrógeno molecular. El núcleo también se ha inferido como rocoso, pero esto sigue siendo desconocido también.
Y al igual que la Tierra, las temperaturas y presiones dentro de Júpiter aumentan dramáticamente hacia el núcleo. En la «superficie», se cree que la presión y la temperatura son de 10 bares y 340 K (67 °C, 152 °F). En la región donde el hidrógeno se vuelve metálico, se cree que las temperaturas alcanzan los 10,000 K (9,700 °C; 17,500 °F) y las presiones de 200 GPa. La temperatura en el límite del núcleo se estima en 36,000 K (35,700 °C; 64,300 °F) y la presión interior en aproximadamente 3,000–4,500 GPa.
También como la Tierra, la forma de Júpiter es la de un esferoide oblato. De hecho, el aplanamiento polar de Júpiter es mayor que el de la Tierra – 0.06487 ± 0.00015 comparado con 0.00335. Esto se debe a la rápida rotación de Júpiter sobre su eje, y es por eso que el radio ecuatorial del planeta es aproximadamente 4600 km más grande que su radio polar.
Parámetros orbitales:
La Tierra tiene una excentricidad orbital muy pequeña (aprox. 0,0167) y varía en distancia de 147.095.000 km (0,983 UA) del Sol en el perihelio a 151.930.000 km (1,015 UA) en el afelio. Esto funciona a una distancia promedio (aka. semieje mayor) de 149.598.261 km, que es la base de una sola Unidad Astronómica (UA).
La Tierra tiene un período orbital de 365,25 días, que es el equivalente a 1,000017 años julianos. Esto significa que cada cuatro años (en lo que se conoce como Año Bisiesto), el calendario de la Tierra debe incluir un día adicional. Aunque técnicamente se considera que un día completo dura 24 horas, nuestro planeta tarda precisamente 23 horas, 56 m y 4 s en completar una sola rotación sideral (0,997 días terrestres). Pero combinado con su período orbital alrededor del Sol, el tiempo entre un amanecer y otro (un Día Solar) es de 24 horas.
Visto desde el polo norte celeste, el movimiento de la Tierra y su rotación axial aparecen en sentido contrario a las agujas del reloj. Desde el punto de vista sobre los polos norte del Sol y de la Tierra, la Tierra orbita al Sol en dirección contraria a las agujas del reloj. El eje de la Tierra también está inclinado 23,4° hacia la eclíptica del Sol, que es responsable de producir variaciones estacionales en la superficie del planeta. Además de producir variaciones en la temperatura, esto también resulta en variaciones en la cantidad de luz solar que recibe un hemisferio durante el transcurso de un año.
Mientras tanto, Júpiter orbita al Sol a una distancia media (semieje mayor) de 778.299.000 km (5,2 UA), que oscila entre 740.550.000 km (4.95 UA) en el perihelio y 816.040.000 km (5,455 UA) en el afelio. A esta distancia, Júpiter tarda 11,8618 años Terrestres en completar una sola órbita del Sol. En otras palabras, un solo año joviano dura el equivalente a 4.332, 59 días terrestres.
Sin embargo, la rotación de Júpiter es la más rápida de todos los planetas del Sistema Solar, completando una sola rotación sobre su eje en poco menos de diez horas (9 horas, 55 minutos y 30 segundos). Por lo tanto, un solo año joviano dura 10.475, 8 días solares jovianos.
Atmósferas:
la atmósfera de la Tierra se compone de cinco capas: la Troposfera, la Estratosfera, la Mesosfera, la Termosfera, y la Exósfera. Como regla general, la presión y la densidad del aire disminuyen cuanto más alto se entra en la atmósfera y más lejos se está de la superficie. Sin embargo, la relación entre la temperatura y la altitud es más complicada, e incluso puede aumentar con la altitud en algunos casos.
La troposfera contiene aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera terrestre, con un 50% ubicado en los 5,6 km inferiores (3,48 millas), lo que la hace más densa que todas sus capas atmosféricas superpuestas. Se compone principalmente de nitrógeno (78%) y oxígeno (21%) con concentraciones de trazas de vapor de agua, dióxido de carbono y otras moléculas gaseosas.
Casi todo el vapor de agua o humedad atmosférica se encuentra en la troposfera, por lo que es la capa donde tienen lugar la mayoría de los fenómenos meteorológicos de la Tierra (nubes, lluvia, nieve, tormentas eléctricas). La única excepción es la Termoposfera, donde los fenómenos conocidos como Aurora Boreal y Aurara Australis (aka. Las Luces del Norte y del Sur) se sabe que tienen lugar.
Como ya se ha señalado, la atmósfera de Júpiter está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, con trazas de otros elementos. Al igual que la Tierra, Júpiter experimenta auroras cerca de sus polos norte y sur. Pero en Júpiter, la actividad auroral es mucho más intensa y rara vez se detiene. La intensa radiación, el campo magnético de Júpiter y la abundancia de material de los volcanes de Io que reaccionan con la ionosfera de Júpiter crean un espectáculo de luces realmente espectacular.
Júpiter también experimenta patrones climáticos violentos. Las velocidades del viento de 100 m/s (360 km / h) son comunes en los chorros zonales, y pueden alcanzar hasta 620 kph (385 mph). Las tormentas se forman en cuestión de horas y pueden llegar a tener miles de kilómetros de diámetro durante la noche. Una tormenta, la Gran Mancha Roja, ha estado furiosa desde al menos finales de 1600. La tormenta se ha ido reduciendo y expandiendo a lo largo de su historia; pero en 2012, se sugirió que la Mancha Roja Gigante podría desaparecer eventualmente.
Júpiter está cubierto perpetuamente de nubes compuestas de cristales de amoníaco y posiblemente hidrosulfuro de amonio. Estas nubes se encuentran en la tropopausa y están dispuestas en bandas de diferentes latitudes, conocidas como»regiones tropicales». La capa de nubes tiene solo unos 50 km (31 millas) de profundidad, y consta de al menos dos cubiertas de nubes: una cubierta inferior gruesa y una región delgada y clara.
También puede haber una capa delgada de nubes de agua debajo de la capa de amoníaco, como lo demuestran los destellos de rayos detectados en la atmósfera de Júpiter, que serían causados por la polaridad del agua que crea la separación de carga necesaria para los rayos. Las observaciones de estas descargas eléctricas indican que pueden ser hasta mil veces más poderosas que las observadas aquí en la Tierra.
Lunas:
La Tierra tiene un solo satélite en órbita, La Luna. Su existencia se conoce desde tiempos prehistóricos, y ha desempeñado un papel importante en las tradiciones mitológicas y astronómicas de todas las culturas humanas y tiene un efecto significativo en las mareas de la Tierra. En la era moderna, la Luna ha seguido siendo un punto focal para la investigación astronómica y científica, así como para la exploración espacial.
De hecho, la Luna es el único cuerpo celeste fuera de la Tierra sobre el que los humanos han caminado. El primer alunizaje tuvo lugar el 20 de julio de 1969, y Neil Armstrong fue la primera persona en pisar la superficie. Desde entonces, un total de 13 astronautas han estado en la Luna, y la investigación que llevaron a cabo ha sido fundamental para ayudarnos a aprender sobre su composición y formación.
Gracias a los exámenes de rocas lunares que fueron traídas de vuelta a la Tierra, la teoría predominante establece que la Luna fue creada hace aproximadamente 4,5 mil millones de años a partir de una colisión entre la Tierra y un objeto del tamaño de Marte (conocido como Theia). Esta colisión creó una nube masiva de escombros que comenzó a rodear nuestro planeta, que finalmente se fusionó para formar la Luna que vemos hoy.
La Luna es uno de los satélites naturales más grandes del Sistema Solar y es el segundo satélite más denso de aquellos cuyas densidades se conocen (después del satélite Io de Júpiter). También está bloqueado por las mareas con la Tierra, lo que significa que un lado está constantemente mirando hacia nosotros mientras que el otro está mirando hacia otro lado. El lado lejano, conocido como el» Lado Oscuro», permaneció desconocido para los humanos hasta que se enviaron sondas para fotografiarlo.
El sistema joviano, por otro lado, tiene 67 lunas conocidas. Las cuatro más grandes se conocen como las Lunas Galileanas, que llevan el nombre de su descubridor, Galileo Galilei. Incluyen: Io, el cuerpo volcánico más activo de nuestro Sistema Solar; Europa, que se sospecha que tiene un océano subsuperficial masivo; Ganímedes, la luna más grande de nuestro Sistema Solar; y Calisto, que también se cree que tiene un océano subsuperficial y presenta algunos de los materiales superficiales más antiguos del Sistema Solar.
Luego está el Grupo Interno (o grupo Amaltea), que se compone de cuatro pequeñas lunas que tienen diámetros de menos de 200 km, orbitan a radios de menos de 200.000 km y tienen inclinaciones orbitales de menos de medio grado. Este grupo incluye las lunas de Metis, Adrastea, Amaltea y Tebe. Junto con una serie de lunas interiores aún invisibles, estas lunas se reponen y mantienen el débil sistema de anillos de Júpiter.
Júpiter también tiene una serie de Satélites irregulares, que son sustancialmente más pequeños y tienen órbitas más distantes y excéntricas que los otros. Estas lunas se dividen en familias que tienen similitudes en órbita y composición, y se cree que son en gran parte el resultado de colisiones de objetos grandes que fueron capturados por la gravedad de Júpiter.
En casi todos los sentidos imaginables, la Tierra y Júpiter no podrían ser más diferentes. Y todavía hay muchas cosas sobre el planeta Joviano que aún no entendemos completamente. Hablando de eso, asegúrate de estar atento a Universe Hoy para las últimas actualizaciones de la misión Juno de la NASA.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre los planetas del Sistema Solar aquí en Universe Today. Aquí está la Tierra Comparada con Mercurio, la Tierra Comparada con Venus, La Luna Comparada con la Tierra, la Tierra Comparada con Marte, Saturno Comparado con la Tierra, y Neptuno Comparado con la Tierra.
¿Desea más información sobre Júpiter? Aquí hay un enlace a los comunicados de prensa de Hubblesite sobre Júpiter, y aquí está la Guía de Exploración del Sistema Solar de la NASA.
Hemos grabado un podcast sobre Júpiter para Astronomy Cast. Haz clic aquí y escucha el Episodio 56: Júpiter.