Depuis que Galileo Galilei a observé Jupiter de près pour la première fois en 1610 à l’aide d’un télescope de sa propre conception, les scientifiques et les astronomes ont été extrêmement fascinés par la planète Jovienne. Non seulement c’est la plus grande planète du Système solaire, mais il y a encore des choses sur ce monde – malgré des siècles de recherche et de nombreuses missions d’exploration – qui continuent de mystifier même nos plus grands esprits.
L’une des principales raisons en est que Jupiter est si radicalement différente de ce que nous, les habitants de la Terre, considérons comme normal. Entre sa taille, sa masse, sa composition incroyables, les mystères de ses champs magnétiques et gravitationnels et son impressionnant système de lunes, son existence nous a montré à quel point les planètes peuvent être vraiment diverses.
Taille, Masse et densité:
La Terre a un rayon moyen de 6 371 km (3 958,8 mi) et une masse de 5,97 × 1024 kg, tandis que Jupiter a un rayon moyen de 69 911 ± 6 km (43441 mi) et une masse de 1,8986 × 1027 kg. Bref, Jupiter fait presque 11 fois la taille de la Terre, et un peu moins de 318 fois plus massif. Cependant, la densité de la Terre est nettement plus élevée, car il s’agit d’une planète terrestre – 5,514 g / cm3 contre 1,326 g / cm3.
Pour cette raison, la gravité « de surface » de Jupiter est significativement plus élevée que la normale terrestre – c’est-à-dire 9,8 m / s2 ou 1 g. Alors que, en tant que géante gazeuse, Jupiter n’a pas de surface en soi, les astronomes pensent que dans l’atmosphère de Jupiter où la pression atmosphérique est égale à 1 bar (ce qui est égal à celle de la Terre au niveau de la mer), Jupiter subit une force gravitationnelle de 24,79 m / s2 (ce qui équivaut à 2,528 g).
Composition et structure:
La Terre est une planète terrestre, ce qui signifie qu’elle est composée de minéraux et de métaux silicatés qui se différencient entre un noyau métallique et un manteau et une croûte de silicates. Le noyau lui-même est également différencié, entre un noyau interne et un noyau externe (qui tourne dans le sens opposé de la rotation de la Terre). Lorsque l’on descend de la croûte vers l’intérieur, les températures et la pression augmentent.
La forme de la Terre se rapproche de celle d’un sphéroïde oblat, une sphère aplatie le long de l’axe d’un pôle à l’autre de sorte qu’il y a un renflement autour de l’équateur. Ce renflement résulte de la rotation de la Terre et fait que le diamètre à l’équateur est de 43 kilomètres (27 mi) plus grand que le diamètre pôle à pôle.
En revanche, Jupiter est composée principalement de matière gazeuse et liquide qui est divisée entre une atmosphère extérieure gazeuse et un intérieur plus dense. Sa haute atmosphère est composée d’environ 88 à 92% d’hydrogène et de 8 à 12% d’hélium en volume de molécules de gaz, et d’env. 75% d’hydrogène et 24% d’hélium en masse, le pour cent restant étant constitué d’autres éléments.
L’atmosphère contient des traces de méthane, de vapeur d’eau, d’ammoniac et de composés à base de silicium, ainsi que des traces de benzène et d’autres hydrocarbures. Il y a aussi des traces de carbone, d’éthane, de sulfure d’hydrogène, de néon, d’oxygène, de phosphine et de soufre. Des cristaux d’ammoniac congelé ont également été observés dans la couche la plus externe de l’atmosphère.
L’intérieur plus dense est composé d’environ 71% d’hydrogène, 24% d’hélium et 5% d’autres éléments en masse. On pense que le noyau de Jupiter est un mélange dense d’éléments – une couche environnante d’hydrogène métallique liquide avec un peu d’hélium et une couche externe principalement d’hydrogène moléculaire. Le noyau a également été déduit comme étant rocheux, mais cela reste également inconnu.
Et tout comme la Terre, les températures et les pressions à l’intérieur de Jupiter augmentent considérablement vers le noyau. À la « surface », la pression et la température sont supposées être de 10 bars et 340 K (67 ° C, 152 ° F). Dans la région où l’hydrogène devient métallique, on pense que les températures atteignent 10 000 K (9 700 ° C; 17 500 ° F) et les pressions 200 GPa. La température à la limite du noyau est estimée à 36 000 K (35 700 ° C; 64 300 ° F) et la pression intérieure à environ 3 000 à 4 500 GPa.
Comme la Terre, la forme de Jupiter est celle d’un sphéroïde oblat. En fait, l’aplatissement polaire de Jupiter est supérieur à celui de la Terre – 0,06487 ± 0,00015 par rapport à 0,00335. Cela est dû à la rotation rapide de Jupiter sur son axe, et c’est pourquoi le rayon équatorial de la planète est environ 4600 km plus grand que son rayon polaire.
Paramètres orbitaux:
La Terre a une excentricité orbitale très mineure (env. 0,0167) et sa distance varie de 147 095 000 km (0,983 UA) du Soleil au périhélie à 151 930 000 km (1,015 UA) à l’aphélie. Cela fonctionne à une distance moyenne (aka. demi-grand axe) de 149 598 261 km, qui est la base d’une seule unité astronomique (UA).
La Terre a une période orbitale de 365,25 jours, ce qui équivaut à 1,000017 années juliennes. Cela signifie que tous les quatre ans (dans ce qu’on appelle une année bissextile), le calendrier terrestre doit inclure un jour supplémentaire. Bien que techniquement une journée complète soit considérée comme longue de 24 heures, notre planète met précisément 23h 56m et 4 s pour effectuer une seule rotation sidérale (0,997 jour terrestre). Mais combiné à sa période orbitale autour du Soleil, le temps entre un lever et un autre (un Jour solaire) est de 24 heures.
Vu du pôle nord céleste, le mouvement de la Terre et sa rotation axiale apparaissent dans le sens antihoraire. Du point de vue au-dessus des pôles nord du Soleil et de la Terre, la Terre orbite autour du Soleil dans le sens antihoraire. L’axe de la Terre est également incliné de 23,4 ° vers l’écliptique du Soleil, ce qui est responsable de la production de variations saisonnières à la surface de la planète. En plus de produire des variations de température, cela entraîne également des variations de la quantité de lumière solaire reçue par un hémisphère au cours d’une année.
Pendant ce temps, Jupiter orbite autour du Soleil à une distance moyenne (demi-grand axe) de 778 299 000 km (5,2 UA), allant de 740 550 000 km (4.95 UA) au périhélie et 816 040 000 km (5,455 UA) à l’aphélie. À cette distance, Jupiter met 11,8618 années terrestres pour compléter une seule orbite du Soleil. En d’autres termes, une seule année jovienne dure l’équivalent de 4 332,59 jours terrestres.
Cependant, la rotation de Jupiter est la plus rapide de toutes les planètes du Système solaire, effectuant une seule rotation sur son axe en un peu moins de dix heures (9 heures, 55 minutes et 30 secondes). Par conséquent, une seule année jovienne dure 10 475,8 jours solaires joviens.
Atmosphères:
L’atmosphère terrestre est composée de cinq couches principales– la Troposphère, la Stratosphère, la Mésosphère, la Thermosphère et l’Exosphère. En règle générale, la pression et la densité de l’air diminuent plus on pénètre dans l’atmosphère et plus on s’éloigne de la surface. Cependant, la relation entre la température et l’altitude est plus compliquée et peut même augmenter avec l’altitude dans certains cas.
La troposphère contient environ 80% de la masse de l’atmosphère terrestre, avec environ 50% situés dans les 5,6 km inférieurs (3,48 mi), ce qui la rend plus dense que toutes ses couches atmosphériques sus-jacentes. Il est principalement composé d’azote (78%) et d’oxygène (21%) avec des concentrations à l’état de traces de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone et d’autres molécules gazeuses.
Presque toute la vapeur d’eau ou l’humidité atmosphérique se trouve dans la troposphère, c’est donc la couche où se produisent la plupart des phénomènes météorologiques terrestres (nuages, pluie, neige, orages). La seule exception est la Thermoposphère, où les phénomènes connus sous le nom d’Aurores boréales et d’Aurara Australis (aka. Les Lumières du Nord et du Sud) sont connues pour avoir lieu.
Comme déjà indiqué, l’atmosphère de Jupiter est composée principalement d’hydrogène et d’hélium, avec des traces d’autres éléments. Tout comme la Terre, Jupiter expérimente des aurores près de ses pôles nord et sud. Mais sur Jupiter, l’activité aurorale est beaucoup plus intense et s’arrête rarement. Le rayonnement intense, le champ magnétique de Jupiter et l’abondance de matériaux provenant des volcans d’Io qui réagissent avec l’ionosphère de Jupiter créent un spectacle de lumière vraiment spectaculaire.
Jupiter connaît également des phénomènes météorologiques violents. Des vitesses de vent de 100 m / s (360 km / h) sont courantes dans les jets zonaux et peuvent atteindre jusqu’à 620 km / h (385 mi /h). Les tempêtes se forment en quelques heures et peuvent atteindre des milliers de km de diamètre pendant la nuit. Une tempête, la Grande Tache rouge, fait rage depuis au moins la fin des années 1600. La tempête a diminué et s’est étendue tout au long de son histoire; mais en 2012, il a été suggéré que la Tache rouge géante pourrait éventuellement disparaître.
Jupiter est perpétuellement recouverte de nuages composés de cristaux d’ammoniac et éventuellement d’hydrosulfure d’ammonium. Ces nuages sont situés dans la tropopause et sont disposés en bandes de latitudes différentes, appelées « régions tropicales ». La couche nuageuse n’a qu’une profondeur d’environ 50 km et se compose d’au moins deux ponts de nuages : un pont inférieur épais et une mince région plus claire.
Il peut également y avoir une fine couche de nuages d’eau sous-jacente à la couche d’ammoniac, comme en témoignent les éclairs détectés dans l’atmosphère de Jupiter, qui seraient causés par la polarité de l’eau créant la séparation des charges nécessaire à la foudre. Les observations de ces décharges électriques indiquent qu’elles peuvent être jusqu’à mille fois plus puissantes que celles observées ici sur Terre.
Lunes :
La Terre n’a qu’un seul satellite en orbite, La Lune. Son existence est connue depuis la préhistoire, et elle a joué un rôle majeur dans les traditions mythologiques et astronomiques de toutes les cultures humaines et a un effet significatif sur les marées terrestres. À l’époque moderne, la Lune a continué à servir de point focal pour la recherche astronomique et scientifique, ainsi que pour l’exploration spatiale.
En fait, la Lune est le seul corps céleste en dehors de la Terre sur lequel les humains ont réellement marché. Le premier alunissage a eu lieu le 20 juillet 1969 et Neil Armstrong a été la première personne à poser le pied à la surface. Depuis ce temps, un total de 13 astronautes se sont rendus sur la Lune et les recherches qu’ils ont menées nous ont aidés à en apprendre davantage sur sa composition et sa formation.
Grâce à l’examen des roches lunaires ramenées sur Terre, la théorie prédominante affirme que la Lune a été créée il y a environ 4,5 milliards d’années à partir d’une collision entre la Terre et un objet de la taille de Mars (connu sous le nom de Théia). Cette collision a créé un énorme nuage de débris qui a commencé à faire le tour de notre planète, qui a finalement fusionné pour former la Lune que nous voyons aujourd’hui.
La Lune est l’un des plus grands satellites naturels du Système solaire et est le deuxième satellite le plus dense de ceux dont les densités sont connues (après le satellite de Jupiter Io). Il est également verrouillé par la Terre, ce qui signifie qu’un côté est constamment tourné vers nous tandis que l’autre est tourné vers l’extérieur. Le côté éloigné, connu sous le nom de « Côté obscur », est resté inconnu des humains jusqu’à ce que des sondes soient envoyées pour le photographier.
Le système jovien, quant à lui, compte 67 lunes connues. Les quatre plus grandes sont connues sous le nom de Lunes galiléennes, qui portent le nom de leur découvreur, Galileo Galilei. Ils comprennent: Io, le corps le plus volcaniquement actif de notre Système solaire; Europa, qui est suspecté d’avoir un océan souterrain massif; Ganymède, la plus grande lune de notre Système solaire; et Callisto, qui aurait également un océan souterrain et présente certains des matériaux de surface les plus anciens du Système Solaire.
Ensuite, il y a le Groupe interne (ou groupe d’Amalthée), qui est composé de quatre petites lunes qui ont des diamètres inférieurs à 200 km, orbitent à des rayons inférieurs à 200 000 km et ont des inclinaisons orbitales inférieures à un demi-degré. Ce groupe comprend les lunes des Métis, Adrastée, Amalthée et Thèbe. Avec un certain nombre de lunes intérieures encore invisibles, ces lunes reconstituent et maintiennent le faible système d’anneaux de Jupiter.
Jupiter possède également un réseau de Satellites irréguliers, qui sont sensiblement plus petits et ont des orbites plus éloignées et excentriques que les autres. Ces lunes sont divisées en familles qui ont des similitudes dans l’orbite et la composition, et sont censées être en grande partie le résultat de collisions de gros objets capturés par la gravité de Jupiter.
De toutes les manières imaginables, la Terre et Jupiter ne pourraient pas être plus différentes. Et il y a encore beaucoup de choses sur la planète jovienne que nous ne comprenons pas encore complètement. En parlant de cela, assurez-vous de rester à l’écoute de Universe Aujourd’hui pour les dernières mises à jour de la mission Juno de la NASA.
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur les planètes du Système solaire ici à Universe Today. Voici la Terre Par Rapport à Mercure, La Terre Par Rapport à Vénus, La Lune Par rapport à la Terre, La Terre Par rapport à Mars, Saturne Par Rapport à la Terre et Neptune Par rapport à la Terre.
Vous voulez plus d’informations sur Jupiter? Voici un lien vers les communiqués de presse de Hubblesite sur Jupiter, et voici le Guide d’Exploration du Système solaire de la NASA.
Nous avons enregistré un podcast sur Jupiter pour le casting de l’astronomie. Cliquez ici et écoutez l’épisode 56: Jupiter.