Nowe dane z misji NASA Juno pogłębiły naszą wiedzę na temat wielkości i kształtu Jowisza, ujawniając, że planeta jest zauważalnie mniejsza i bardziej „spłaszczona” niż wcześniej sądzono. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy pokazują znaczny wzrost dokładności pomiarów dzięki wysoce precyzyjnym technikom zakrycia radioelektrycznego i wcześniej przeoczanym wpływom wiatrów strefowych.
Wyjaśnianie wymiarów Jowisza
Przez dziesięciolecia wielkość Jowisza określano na podstawie danych uzyskanych przez misje Pioneer i Voyager w latach 70. XX wieku. Te wcześniejsze pomiary, choć nowatorskie, nie miały takiej precyzji, jaką można dziś osiągnąć za pomocą nowoczesnych instrumentów. Sonda Juno krążąca wokół Jowisza od 2016 roku umożliwiła naukowcom badanie wewnętrznej struktury planety za pomocą sygnałów radiowych, zapewniając wyraźniejszy obraz jej prawdziwego kształtu.
Najnowsza analiza pokazuje, że promień biegunowy Jowisza wynosi około 66 842 km, a promień równikowy sięga 71 488 km. Średni promień wynosi 69 886 kilometrów. Pomiary te są o 12 km mniejsze na biegunach, 4 km mniejsze na równiku i ogólnie o 8 km mniejsze w porównaniu z poprzednimi szacunkami. Ta poprawka nie polega tylko na dostosowaniu liczb; wskazuje to, że nasze zrozumienie budowy gazowych gigantów było niepełne.
Rola rotacji i wiatrów
Jowisz ma kształt spłaszczonej sferoidy, spłaszczonej na biegunach i wypukłej na równiku ze względu na szybki obrót (dzień na Jowiszu trwa niecałe 10 godzin). Siły odśrodkowe wynikające z tego obrotu przeciwdziałają grawitacji, powodując wybrzuszenie równikowe. Jednak gęstość wnętrza Jowisza nie jest jednolita. Gęstość gwałtownie wzrasta od mniej niż 1 kg/m3 w górnych warstwach chmur do tysięcy kg/m3 w głębinach, powodując równoleżnikową zmienność pola grawitacyjnego.
Tę złożoność dodatkowo potęguje potężny wiatr strefowy Jowisza, który również wpływa na kształt planety. Wiatry te zmieniają siły odśrodkowe, powodując dalsze wahania do 10 kilometrów, szczególnie w pobliżu równika. Poprzednie modele nie uwzględniały w pełni tych efektów atmosferycznych, co skutkowało mniej dokładnymi szacunkami.
Jak wykonano pomiary
Misja Juno wykorzystała zakrycie radiowe, metodę „widzenia” przez gęste chmury Jowisza poprzez przesyłanie sygnałów radiowych z powrotem na Ziemię. Gdy sygnały te przechodzą przez jonosferę, są zaginane i opóźniane przez gazy atmosferyczne. Precyzyjnie mierząc przesunięcia częstotliwości spowodowane tym zagięciem, naukowcy mogą określić temperaturę, ciśnienie i gęstość elektronów na różnych głębokościach. Technika ta pozwala na szczegółową analizę struktury wewnętrznej w przypadkach, gdy bezpośrednia obserwacja nie jest możliwa.
Dlaczego to jest ważne
Lepsze zrozumienie rozmiarów Jowisza ma konsekwencje dla nauk planetarnych. Dokładne pomiary mają kluczowe znaczenie w modelowaniu wewnętrznej struktury Jowisza, pola magnetycznego i dynamiki atmosfery. Czynniki te wpływają na cały układ Jowisza, w tym na jego księżyce i pasy radiacyjne. Lepsze dane dotyczące kształtu pogłębiają także naszą wiedzę na temat powstawania i ewolucji gazowych gigantów.
Odkrycia te podkreślają wartość ciągłych eksploracji planet. Chociaż poprzednie misje położyły podwaliny, precyzja nowoczesnych instrumentów, takich jak Juno, w dalszym ciągu stanowi wyzwanie i udoskonala naszą wiedzę o Układzie Słonecznym.
Ulepszone dane zapewnią punkt wyjścia do przyszłych obserwacji Jowisza i mogą zapewnić wgląd w zachowanie innych gazowych gigantów, zarówno w naszym Układzie Słonecznym, jak i poza nim.
