ดาวพฤหัสบดี: ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา

มุมมองกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลใหม่ของดาวพฤหัสบดีซึ่งถ่ายเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2019 เผยให้เห็นเครื่องหมายการค้า Great Red Spot ของดาวเคราะห์ยักษ์และจานสีที่เข้มข้นยิ่งขึ้นในเมฆที่หมุนวนในบรรยากาศที่ปั่นป่วนของดาวพฤหัสบดีมากกว่าที่เคยเห็นในปีที่แล้ว กล้อง Wide Field Camera 3 ของฮับเบิลสำรวจดาวพฤหัสบดีเมื่อดาวเคราะห์อยู่ห่างจากโลก 400 ล้านไมล์ (640 ล้านกิโลเมตร) เมื่อดาวพฤหัสบดีอยู่ใกล้ 'ฝ่ายค้าน' หรือเกือบจะตรงข้ามกับดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า (เครดิตรูปภาพ: NASA, ESA, A. Simon (ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด) และ MH Wong (มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์))

ดาวพฤหัสบดีเป็น ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุด ในระบบสุริยะ สมควรได้รับการตั้งชื่อตามราชาแห่งเทพเจ้าในเทพนิยายโรมัน ในทำนองเดียวกัน ชาวกรีกโบราณตั้งชื่อดาวเคราะห์ดวงนี้ตามชื่อซุส ราชาแห่งวิหารแพนธีออนของกรีก

ดาวพฤหัสบดีช่วยปฏิวัติวิธีที่เราเห็นจักรวาลและตัวเราในปี 1610 เมื่อกาลิเลโอค้นพบดวงจันทร์ขนาดใหญ่สี่ดวงของดาวพฤหัสบดี - ไอโอ ยุโรป แกนีมีดและคัลลิสโต ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อดวงจันทร์กาลิเลียน นี่เป็นครั้งแรกที่เห็นเทห์ฟากฟ้าโคจรรอบวัตถุอื่นที่ไม่ใช่โลก และสนับสนุนทัศนะของโคเปอร์นิแคนอย่างมากว่าโลกไม่ได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาล

ลักษณะทางกายภาพ

ดาวพฤหัสบดีมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของดาวเคราะห์ดวงอื่นรวมกัน ถ้าดาวเคราะห์ขนาดมหึมามีมวลมากกว่า 80 เท่า มันจะกลายเป็นดาวฤกษ์แทนที่จะเป็นดาวเคราะห์ ปริมาตรมหาศาลของดาวพฤหัสบดีสามารถบรรจุโลกได้มากกว่า 1,300 ลูก นั่นหมายความว่า ถ้าดาวพฤหัสบดีมีขนาดเท่าลูกบาสเก็ตบอล โลกก็จะมีขนาดเท่าองุ่น

ดาวพฤหัสบดีมี แกนที่หนาแน่นขององค์ประกอบที่ไม่แน่นอน ล้อมรอบด้วยชั้นไฮโดรเจนเมทัลลิกที่อุดมด้วยฮีเลียม ซึ่งขยายออกไปถึง 80% ถึง 90% ของเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก

ชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีคล้ายกับดวงอาทิตย์ ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ แถบสีสว่างและแถบสีเข้มที่ล้อมรอบดาวพฤหัสบดีเกิดจากลมตะวันออก-ตะวันตกกำลังแรงในชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวเคราะห์ซึ่งมีความเร็วมากกว่า 335 ไมล์ต่อชั่วโมง (539 กม./ชม.) เมฆขาวในเขตแสงทำจากคริสตัลของแอมโมเนียแช่แข็ง ในขณะที่เมฆที่เข้มกว่าซึ่งทำจากสารเคมีอื่นๆ จะพบได้ในแถบสีดำ ในระดับที่ลึกที่สุดที่มองเห็นได้คือเมฆสีน้ำเงิน แถบเมฆจะเปลี่ยนไปตามกาลเวลา ภายในบรรยากาศฝนเพชรอาจเต็มท้องฟ้า

ลักษณะพิเศษที่สุดของดาวพฤหัสบดีคือ จุดแดงใหญ่ พายุคล้ายเฮอริเคนขนาดยักษ์ที่กินเวลานานกว่า 300 ปี ที่กว้างที่สุด จุดแดงใหญ่นั้นมีขนาดประมาณสองเท่าของโลก และขอบของมันหมุนทวนเข็มนาฬิกาไปรอบๆ จุดศูนย์กลางด้วยความเร็วประมาณ 270 ถึง 425 ไมล์ต่อชั่วโมง (430 ถึง 680 กม./ชม.) สีของพายุซึ่งมักจะแตกต่างกันไปตั้งแต่สีแดงอิฐไปจนถึงสีน้ำตาลเล็กน้อย อาจมาจากกำมะถันและฟอสฟอรัสจำนวนเล็กน้อยในผลึกแอมโมเนียในเมฆของดาวพฤหัสบดี จุดดังกล่าวลดลงมาระยะหนึ่งแล้ว แม้ว่าอัตราดังกล่าวอาจชะลอตัวลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

อะไรอยู่ข้างใน?(เครดิตรูปภาพ: Karl Tate, guesswhozoo.com)

สนามแม่เหล็กขนาดมหึมาของดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่แรงที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะที่มีกำลังเกือบ 20,000 เท่าของโลก มันดักจับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในแถบอิเล็กตรอนที่เข้มข้นและอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ระเบิดดวงจันทร์และวงแหวนของดาวเคราะห์เป็นประจำด้วยรังสีมากกว่าระดับที่มนุษย์เสียชีวิต 1,000 เท่า ซึ่งเพียงพอที่จะสร้างความเสียหายแม้กระทั่งยานอวกาศที่มีเกราะป้องกันอย่างแน่นหนา เช่น ยานสำรวจกาลิเลโอของ NASA . สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีแผ่ออกไปประมาณ 600,000 ถึง 2 ล้านไมล์ (1 ล้านถึง 3 ล้านกิโลเมตร) ไปทางดวงอาทิตย์และเรียวไปจนถึงหางซึ่งยาวกว่า 600 ล้านไมล์ (1 พันล้านกิโลเมตร) หลังดาวเคราะห์ขนาดใหญ่

ดาวพฤหัสบดียังหมุนเร็วกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่น โดยใช้เวลาน้อยกว่า 10 ชั่วโมงในการเลี้ยวบนแกนของมัน เมื่อเทียบกับ 24 ชั่วโมงของโลก การหมุนอย่างรวดเร็วนี้ทำให้ดาวพฤหัสบดีนูนที่เส้นศูนย์สูตรและแบนที่เสา

ดาวพฤหัสบดีออกอากาศคลื่นวิทยุที่แรงพอที่จะตรวจจับได้บนโลก สิ่งเหล่านี้มาในสองรูปแบบ — การปะทุอย่างแรงที่เกิดขึ้นเมื่อ Io ซึ่งเป็นดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่ใกล้ที่สุดของดาวพฤหัสบดี ผ่านบริเวณบางส่วนของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี และการแผ่รังสีอย่างต่อเนื่องจากพื้นผิวของดาวพฤหัสบดีและอนุภาคพลังงานสูงในแถบรังสีของมัน

วงโคจรและการหมุน

ระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ : 483,682,810 ไมล์ (778,412,020 กม.) โดยการเปรียบเทียบ: 5.203 เท่าของโลก

Perihelion (เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด): 460,276,100 ไมล์ (740,742,600 กม.) โดยการเปรียบเทียบ: 5.036 เท่าของโลก

Aphelion (ระยะทางที่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์): ไมล์ 507,089,500 (816,081,400 กม.) โดยการเปรียบเทียบ: 5.366 เท่าของโลก

ในบางครั้ง เงาดำทรงกลมเล็กๆ ที่เกิดจากดวงจันทร์กาลิเลียนทั้งสี่ดวงของดาวพฤหัสบดีจะมองเห็นได้ในกล้องโทรทรรศน์มือสมัครเล่นขณะที่มันเคลื่อนผ่าน (หรือเคลื่อนผ่าน) ดิสก์ของดาวเคราะห์ นี่คือเงาสองเงาบนดาวพฤหัสบดีในเวลาเดียวกัน เงาของยูโรปาและแกนีมีด(เครดิตภาพ: สตาร์รี่ ไนท์ ซอฟต์แวร์)

ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี

ด้วยดวงจันทร์ขนาดใหญ่สี่ดวงและดวงจันทร์ขนาดเล็กจำนวนมากที่โคจรรอบมัน ดาวพฤหัสบดีเองจึงก่อตัวเป็นระบบสุริยะขนาดเล็กชนิดหนึ่ง

ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์ที่รู้จัก 79 ดวง ซึ่งส่วนใหญ่ตั้งชื่อตามความรักของเทพเจ้าโรมัน ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดสี่ดวงของดาวพฤหัสบดี เรียกว่า ไอโอ ยูโรปา แกนีมีด และคัลลิสโต เป็น ค้นพบโดย กาลิเลโอ กาลิเลอี .

แกนีมีด เป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา และมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธและดาวพลูโต นอกจากนี้ยังเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวที่มีสนามแม่เหล็กเป็นของตัวเอง ดวงจันทร์มีมหาสมุทรอย่างน้อยหนึ่งมหาสมุทรระหว่างชั้นน้ำแข็ง แม้ว่ามันอาจจะประกอบด้วย หลายชั้น ของทั้งน้ำและน้ำแข็งที่ซ้อนกัน แกนีมีดจะเป็นเป้าหมายหลักของยานอวกาศยุโรป Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) ซึ่งมีกำหนดจะเปิดตัวในปี 2565 และมาถึงระบบของดาวพฤหัสบดีในปี 2573

ไอโอคือ ภูเขาไฟที่ใช้งานมากที่สุด ร่างกายในระบบสุริยะของเรา กำมะถันที่ภูเขาไฟพ่นออกมาทำให้ไอโอมีลักษณะเป็นสีส้มอมเหลืองซึ่งดูเหมือนพิซซ่าเปปเปอโรนี ขณะที่ไอโอโคจรรอบดาวพฤหัสบดี แรงโน้มถ่วงมหาศาลของดาวเคราะห์ทำให้เกิด 'กระแสน้ำ' ในพื้นผิวแข็งของไอโอ ซึ่งสูงขึ้น 100 เมตร และสร้างความร้อนเพียงพอสำหรับการปะทุของภูเขาไฟ

เปลือกแข็งของ ยุโรป ประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่ และอาจซ่อนมหาสมุทรที่เป็นของเหลวซึ่งมีน้ำเป็นสองเท่าของโลก ของเหลวบางส่วนพุ่งออกมาจากพื้นผิวที่เห็นใหม่ ขนนกประปราย ที่ขั้วโลกใต้ของยูโรปา NASA's ภารกิจยูโรป้า คลิปเปอร์ ยานอวกาศที่วางแผนไว้ซึ่งจะเปิดตัวในปี 2020 เพื่อสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็ง อยู่ในระยะ B (ขั้นตอนการออกแบบ) มันจะบินผ่าน 40 ถึง 45 ครั้งเพื่อตรวจสอบความเป็นอยู่ของดวงจันทร์

Callisto มีการสะท้อนแสงต่ำสุดหรืออัลเบโดของดวงจันทร์กาลิลีสี่ดวง นี่แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของมันอาจประกอบด้วยหินสีเข้มและไม่มีสี

วงแหวนดาวพฤหัสบดี

วงแหวนสามวงของดาวพฤหัสบดีมาแบบเซอร์ไพรส์เมื่อ ยานอวกาศโวเอเจอร์ 1 ของนาซ่า ค้นพบพวกมันรอบๆ เส้นศูนย์สูตรของโลกในปี 1979 วงแหวนแต่ละดวงสว่างกว่าวงแหวนของดาวเสาร์มาก

วงแหวนหลักถูกทำให้แบน มีความหนาประมาณ 20 ไมล์ (30 กม.) และกว้างกว่า 4,000 ไมล์ (6,400 กม.)

วงแหวนที่มีลักษณะคล้ายเมฆชั้นในเรียกว่ารัศมี มีความหนาประมาณ 12,000 ไมล์ (20,000 กม.) รัศมีเกิดจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผลักเมล็ดพืชออกจากระนาบของวงแหวนหลัก โครงสร้างนี้ขยายออกไปครึ่งทางจากวงแหวนหลักลงไปที่ยอดเมฆของดาวเคราะห์และขยายออก ทั้งวงแหวนหลักและรัศมีประกอบด้วยฝุ่นละอองขนาดเล็กและมืด

วงแหวนที่สามเรียกว่าใยแมงมุมเนื่องจากความโปร่งใส เป็นวงแหวนสามวงของเศษเล็กเศษน้อยจากดวงจันทร์สามดวงของดาวพฤหัสบดี ได้แก่ Amalthea, Thebe และ Adrastea อาจประกอบด้วยอนุภาคฝุ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 10 ไมครอน ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับอนุภาคที่พบในควันบุหรี่ และขยายไปถึงขอบด้านนอกประมาณ 80,000 ไมล์ (129,000 กม.) จากจุดศูนย์กลางของโลกและเข้าสู่ด้านในถึง ประมาณ 18,600 ไมล์ (30,000 กม.)

ระลอกคลื่นในวงแหวนของทั้งดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์อาจเป็นสัญญาณของการชนจากดาวหางและดาวเคราะห์น้อย

เวอร์ชันซูมเข้าของภาพถ่ายระบบวงแหวนของดาวพฤหัสบดีที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนของ Juno พร้อมโครงร่างของกลุ่มดาวนายพรานที่แมปออกมา(เครดิตรูปภาพ: NASA/JPL-Caltech/SwRI)

การวิจัยและการสำรวจ

เจ็ดภารกิจบินโดยดาวพฤหัสบดี — Pioneer 10 , Pioneer 11 , ยานโวเอเจอร์ 1, การเดินทาง2 , Ulysses, Cassini และ New Horizons . สองภารกิจ — ภารกิจกาลิเลโอและจูโนของนาซ่า — ได้โคจรรอบโลกแล้ว มีการวางแผนภารกิจในอนาคตสองภารกิจเพื่อศึกษาดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี ได้แก่ Europa Clipper ของ NASA (ซึ่งจะเปิดตัวในปี 2020) และ Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) ของ European Space Agency ที่จะเปิดตัวในปี 2565 และมาถึงระบบของดาวพฤหัสบดีในปี 2573 เพื่อศึกษาแกนีมีด, คัลลิสโต และยุโรป

Pioneer 10 เปิดเผยว่าแถบรังสีของดาวพฤหัสบดีอันตรายเพียงใด ในขณะที่ Pioneer 11 ให้ข้อมูลเกี่ยวกับจุดแดงใหญ่และภาพระยะใกล้ของบริเวณขั้วโลกของดาวพฤหัสบดี ยานโวเอเจอร์ 1 และ 2 ช่วยนักดาราศาสตร์สร้างแผนที่รายละเอียดแรกของดาวเทียมกาลิลี ค้นพบวงแหวนของดาวพฤหัสบดี เผยให้เห็นภูเขาไฟกำมะถันบนไอโอ และตรวจพบสายฟ้าในเมฆของดาวพฤหัสบดี ยูลิสซิสค้นพบว่าลมสุริยะมีผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีมากกว่าที่เคยแนะนำไว้มาก New Horizons ถ่ายภาพระยะใกล้ของดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุด

ในปี 1995 กาลิเลโอส่งยานสำรวจพุ่งเข้าหาดาวพฤหัสบดี โดยทำการวัดชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์โดยตรงเป็นครั้งแรก และวัดปริมาณน้ำและสารเคมีอื่นๆ ที่นั่น เมื่อกาลิเลโอใช้เชื้อเพลิงเหลือน้อย ยานลำนี้ก็ตั้งใจพุ่งชนดาวพฤหัสบดีโดยเจตนาเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงที่มันจะกระแทกเข้ากับยูโรปาและปนเปื้อน ซึ่งอาจมีมหาสมุทรอยู่ใต้พื้นผิวที่สามารถรองรับสิ่งมีชีวิตได้

จูโนเป็นภารกิจเดียวที่ดาวพฤหัสบดีในขณะนี้ Juno ศึกษาดาวพฤหัสบดีจากวงโคจรขั้วโลกเพื่อค้นหาว่าดาวพฤหัสบดีและส่วนอื่นๆ ของระบบสุริยะก่อตัวอย่างไร ซึ่งจะทำให้กระจ่างว่าระบบดาวเคราะห์นอกระบบอาจพัฒนาอย่างไร หนึ่งในการค้นพบที่สำคัญของมันคือการค้นพบว่าแกนกลางของดาวพฤหัสบดีอาจมีขนาดใหญ่กว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดไว้

ดาวพฤหัสบดีสร้างระบบสุริยะของเราอย่างไร

ในฐานะที่เป็นวัตถุที่มีมวลมากที่สุดในระบบสุริยะหลังดวงอาทิตย์ การดึงแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสได้ช่วยกำหนดชะตากรรมของระบบของเรา แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสน่าจะรับผิดชอบ เหวี่ยงดาวเนปจูนและดาวยูเรนัสออกไปด้านนอกอย่างรุนแรง . ดาวพฤหัสบดีร่วมกับดาวเสาร์อาจมี เหวี่ยงเศษขยะ ไปยังดาวเคราะห์ชั้นในตั้งแต่ช่วงต้นของประวัติศาสตร์ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์บางคนจะถกเถียงกันว่าดาวเคราะห์แต่ละดวงมีบทบาทมากน้อยเพียงใดในการเคลื่อนดาวเคราะห์น้อยไปรอบๆ ดาวพฤหัสบดีอาจช่วยป้องกันไม่ให้ดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลก และเหตุการณ์ล่าสุดแสดงให้เห็นว่าดาวพฤหัสบดีสามารถดูดซับแรงกระแทกที่ค่อนข้างสำคัญบางอย่างได้ การสังเกตของมือสมัครเล่นได้แสดงให้เห็นว่า ดาวพฤหัสบดีได้รับผลกระทบสำคัญสองสามอย่างต่อทศวรรษ มากกว่าที่คาดการณ์ไว้เมื่อดาวหางชูเมกเกอร์ เลวี-9 ชนโลกในปี 1994

ปัจจุบันสนามโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีมีอิทธิพลต่อดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากที่รวมตัวกันเป็นบริเวณก่อนหน้าและตามดาวพฤหัสบดีในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าดาวเคราะห์น้อยโทรจันหลังจากดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่สามดวงที่นั่นคืออากาเม็มนอนอคิลลิสและเฮคเตอร์ ชื่อของพวกเขามาจากอีเลียด มหากาพย์ของโฮเมอร์เกี่ยวกับสงครามทรอย

อาจมีสิ่งมีชีวิตบนดาวพฤหัสบดี?

บรรยากาศของดาวพฤหัสบดี อุ่นขึ้นด้วยความลึกถึงอุณหภูมิห้องหรือ 70 องศาฟาเรนไฮต์ (21 องศาเซลเซียส) ที่ระดับความสูงที่ความกดอากาศสูงประมาณ 10 เท่าของโลก นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าถ้าดาวพฤหัสบดีมีรูปแบบชีวิตใด ๆ มันอาจอาศัยอยู่ที่ระดับนี้และจะต้องลอยอยู่ในอากาศ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยไม่พบหลักฐานการมีชีวิตบนดาวพฤหัสบดี

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:

• ดูนี้ วิดีโอใหม่ เกี่ยวกับจุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสบดีและภาพใหม่ที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
• อ่านว่ายานโวเอเจอร์ 2 เปลี่ยนการรับรู้ของเราเกี่ยวกับดวงจันทร์ของดาวพฤหัสได้อย่างไร
• ปีนี้ เรากำลังฉลองครบรอบ 25 ปีของผลกระทบของ Shoemaker-Levy 9 กับดาวพฤหัสบดี การชนกันของท้องฟ้าที่ ได้รับความสนใจจากชาวโลก .

บทความนี้ได้รับการอัปเดตเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2019 โดย JoAnna Wendel ผู้ร่วมให้ข้อมูล guesswhozoo.com