سياره مشتري چقدر بزرگ است؟
مشتري بزرگترين سياره در منظومه شمسي است. قطر آن 142.984 کيلومتر، بيش از 11 برابر قطر زمين و حدود يک دهم قطر خورشيد است. براي پر کردن حجم اين سياره غول پيکر به 1000 عدد سياره زمين نياز است. وقتي از زمين رصد مي کنيم، اين سياره نوراني تر از بيشتر ستاره ها ديده مي شود. معمولا پس از سياره ونوس، مشتري دومين سياره درخشان در آسمان است.
مشتري پنجمين سياره در منظومه شمسي مي باشد. ميانگين فاصله آن از خورشيد معادل 778.570.000 کيلومتر يعني بيش از پنج برابر فاصله زمين تا خورشيد است. ستاره شناسان باستان اين سياره را به ياد پادشاه خدايان رومي، ژوپيتر ناميدند.
لايه هاي متراکم ابر اطراف سياره مشتري در اين تصوير که توسط سفينه ويجر1 تهيه شده است، کاملا ديده مي شوند. لکه بزرگ بيضي شکلي که مشاهده مي کنيد نقطه بزرگ قرمز نام دارد. دانشمندان بر اين باورند که اين نقطه اختلال شديد اتمسفر مي باشد.

عکس از لابراتوار جت پروپولشن
ستاره شناسان اين سياره را از طريق تلسکوپ هاي مستقر بر روي سياره زمين و ماهواره هاي حول زمين مطالعه مي کنند. به علاوه ايالات متحده 6 سفينه تحقيقاتي بدون سرنشين را به سوي مشتري ارسال کرده است.
ستاره شناسان در جولاي 1994 شاهد رويداد منحصر به فردي در اين سياره بودند. برخورد 21 تکه از شهاب سنگ شوميکر-لوي 9 (Shoemaker-Levy 9) که به اتمسفر مشتري برخورد کرد. اين برخورد منجر به وقوع انفجارهاي مهيب و پراکندگي مقدار بسيار زيادي گرد و خاک در منطقه اي با وسعت بيشتر از قطر کره زمين گرديد.
مشخصات فيزيکي
شعاع استوايي (11.19R?) و جرم (318M?) مشتري توسط مشاهدات مدراي ، و پنهان شدگيهايي اقمارش و بوسيله اختلالات جاذبه‌اي آن در مدارات ستاره‌هاي دنباله‌دار و سيارکها و بوسيله اندازه گيري قطر زاويه‌اي قرص قابل رويت آن (47 ثانيه در نقطه مقابله) و بوسيله اندازه گيريهاي مسافر (Voyager) که از کنار آن در حال عبور است، بطور دقيق معين شده است. اين مدل خيلي بزرگ سيارات مشتري گون ، داراي چگالي متوسط 1330Kg/m3 است. اين چگالي دلالت بر اين دارد که ترکيبات مشتري شبيه خورشيد با فراواني حدود 75 درصد هيدروژن ، 24 درصد هليوم و يک درصد تمام عناصر سنگينتر (از لحا‌ظ جرمي) است. قسمت اعظم مشتري ، کاملا برخلاف درون زمين و ساير سيارات خاکي ، از هيدروژن تشکيل شده است و بيشتر آن به صورت مايع مي‌باشد. دماي هسته ممکن است حدود 10 برابر داغ تر از زمين ، بالغ بر 4000 درجه کلوين ، باشد. عامل چرخش همرفتي جو ، شارش گرما از هسته به بيرون است. چرخش سريع سياره ، شتاب کوريوليس بزرگي ايجاد مي‌کند که جو لايه‌ لايه‌اي زيبايي بوجود مي‌آورد.
مدار و گردش
مشتري در مداري بيضي شکل به دور خورشيد گردش مي کند. يک دور کامل مشتري به دور خورشيد معاد 4333 روز زميني و يا تقريبا 12 سال زميني مي باشد.
مشتري علاوه بر گردش به دور خورشيد، حول محور طولي خود نيز گردش مي کند. زاويه اين محور حدود 3 درجه مي باشد.
مشتري سريع تر از ديگر سيارات به دور خود مي چرخد. يک روز در مشتري معادل 9 ساعت و 56 دقيقه مي باشد. دانشمندان نمي توانند سرعت گردش درون اين غول گازي را به طور مستقيم اندازه گيري کنند. آنها نخست ميانگين سرعت ابرهاي قابل رويت اين سياره را محاسبه کردند.
مشتري امواج راديويي از خود متساطع مي کند که توسط تلسکوپ هاي مستقر در زمين نيز قابل رديابي مي باشد. دانشمندان با مطالعه اين امواج سرعت گردش سياره را محاسبه نمودند. قدرت اين امواج طي يک الگوي ثابت که در هر 9 ساعت و 56 دقيقه تکرار مي شود، تغيير مي کند.
سرعت زياد گردش مشتري باعث برآمدگي اين سياره در استوا و مسطح شدن قطبها گرديده است. قطر استوايي اين سياره 7 درصد بيش از قطر قطبي آن است.
حرکت مشتري
مدار مشتري حول خورشيد ، خروج از مرکز کمي دارد (0.0484) و تنها به اندازه 1.31 درجه نسبت به دايرةالبروج ميل دارد. نيم قطر طول مدار آن 5.2028AV است. اين سياره يک مدار نجومي را در 11.862 سال زميني طي مي‌کند. دوره تناوب مداري هلالي 398.88 روزه آن ، دلالت بر اين دارد که مشتري (با شکل کامل) هر سال ديرتر به نقطه مقابله بر مي‌گردد. از آنجا که فقط مي‌توانيم جو غليظ مشتري را ببينيم، دوره تناوب چرخش سياره بوسيله دوره تناوب چرخش اشکال جوي آن ، نظير لکه قرمز بزرگ با اندازه گيري انتقال دو پلري نور از لبه‌هاي نزديک و دور شونده و با مطالعه چرخش ساختار ميدان مغناطيسي تعيين مي‌شود.
در مي‌يابيم که محور چرخشي مشتري 7 دقيقه و 3 ثانيه نسبت به محور مداري آن ميل دارد. اما دوره تناوب چرخشي نجومي آن از 9 ساعت و 50 دقيقه در استوا تا 9 ساعت و 55 دقيقه در عرضهاي جغرافيايي بالاتر تغيير مي‌کند. از اين رو جو گازي شکل مشتري يک چرخش جزئي نشان مي‌دهد. در استوا سريعترين و در قطبين آهسته‌ترين (خورشيد نيز به مدار جزئي مي‌چرخد، زيرا آن هم يک سيال است) است. چرخش بسيار سريع مشتري در اثر پخي زياد آن نتيجه مي‌شود.
دما
دما در بالاي ابرهاي مشتري 145- درجه سانتيگراد است. اندازه گيريهايي که توسط دستگاههاي اندازه گيري خاص به عمل آمده ند نشان مي دهند که دماي اين سياره در زير ابرها افزايش مي يابد. دما در اعماق و در جاييکه فشار اتمسفر به حدود 10 برابر فشار جوي زمين مي رسد، 21 درجه سانتيگراد يعني دماي معمولي يک اتاق بر روي زمين است. اين همان جائيست که مي تواند گونه هاي زيستي احتمالي در سياره غول پيکر مشتري را در خود جاي دهد. اگر گونه اي زيستي در اين سياره وجود داشته باشد بايد گونه اي هوازي باشد چون در مشتري از سطح جامد خبري نيست. دانشمندان تا کنون هيچ نشاني از حيات در اين سياره نيز يافت نکرده اند.
نزديک هسته، دما به شدت بالا مي رود. دماي هسته مشتري حدود 24000 درجه سانتيگراد يعني داغتر از سطح خورشيد است!.
مشتري از زمانيکه تبديل به سياره شد تا کنون همچنان در حال از دست دادن گرما مي باشد. بيشتر ستاره شناسان معتقدند که خورشيد، سيارات و همه اجرام موجود در منظومه شمسي از يک سحابي در حال گردش شکل گرفته اند.گرانش گازها و ذرات باعث متصل شدن و تبديل آنها به ابرهاي غليظ و تکه هايي از مواد گرديد. در حدود 6/4 بيليون سال پيش، اين مواد با يکديگر فشرده شدند تا اجرام گوناگون منظومه شمسي شکل گيرد. فشار اين مواد گرما توليد کرد. مشتري نيز خارج از اين بازي نبود. هنگاميکه اين سياره شکل مي گرفت، در اثر فشار زياد، به قدري حرارت توليد شد که حتي امروزه پرتوهاي حرارتي که اين سياره به فضا متساطع مي کند، دو برابر مقدار گرمائيست که از خورشيد دريافت مي کند.
لکه سرخ بزرگ
لکه سرخ بزرگ ، يک ناحيه واچرخه‌اي بزرگ (نوعي گردباد) در ابرهاي فوقاني سياره مشتري است. از زمان کشف اين لکه تا کنون ، بارها ديده شده که قطر آن تا سه برابر قطر زمين افزايش يافته است. جريانهاي چرخان گاز که در اين لکه وجود دارند، فسفر را ار جو تحتاني به بالا مکيده و باعث قرمز يا صورتي شدن لکه مي‌شوند. اين لکه از محيط اطراف خود بلندتر و سردتر است و هر 12 روز زميني، يک دور در جهت عکس عقربه‌هاي ساعت به دور خودش مي‌چرخد.
جرم و چگالي
مشتري از ديگر سيارات اين منظومه سنگين تر است. جرم آن 318 بار بيشتر از جرم زمين مي باشد. اگرچه اين سياره جرم زيادي دارد اما چگالي آن نسبتا کم است. ميانگين چگالي اين سياره 33/1 گرم در هر سانتيمتر مکعب است يعني اندکي بيش از چگالي آب. چگالي مشتري 4/1 برابر چگالي زمين مي باشد. به خاطر کم بودن چگالي اين سياره، ستاره شناسان بر اين باورند که عناصر عمده اين سياره هيدروژن و هليوم مي باشند. از اين رو اين سياره بيشتر به خورشيد شبيه است تا به سياره اي نظير زمين.
هسته مشتري بايد از عناصر سنگيني تشکيل شده باشد. احتمالا ترکيب بندي اين عناصر نظير ترکيب بندي عناصر هسته زمين است اما 20 تا 30 برابر پر سنگين تر.
نيروي جاذبه سطح مشتري 4/2 برابر جاذبه زمين است. به اين ترتيب جسمي که در روي زمين 100 کيلوگرم است بر روي مشتري 240 کيلوگرم وزن خواهد داشت.
اتمسفر مشتري ترکيبي است از حدود 86 درصد هيدروژن، 14 درصد هليوم و مقادير کمي متان، بخار آمونياک، آب، هيدروکربور اشباع نشده، اتان، ژرمانيومو مونوکسايد کربن. درصد هيدروژن ياد شده بر اساس تعداد مولکولهاي اين عنصر است نه بر اساس جرم کلي آن. دانشمندان اين مقادير را به کمک اندازه گيريهاي تلسکوپي و اطلاعات سفينه ها محاسبه و به دست آورده اند.
اين عناصر شيميايي لايه هاي رنگارنگي از ابرها را در ارتفاعات مختلف شکل داده اند. بالا ترين لايه سفيد رنگ از کريستالهاي بخار آمونياک يخ زده به وجود آمده است. لايه هاي پايين تر و تيره رنگ تر ابرها مناطق کمربندها را تشکيل داده اند. در پايين ترين لايه قابل رويت ابرهاي آبي رنگي وجود دارند. ستاره شناسان انتظار دارند که در عمق 70کيلومتري پايين تر از ابرهاي آمونياک، ابرهاي آب را تشخيص دهند. البته تا کنون اين ابرها در هيچ لايه اي کشف نشده است.
بارزترين ويژگي سطح سياره مشتري، يک نقطه قرمز بزرگ است. اين نقطه حجم زيادي از گاز در حال دوران مي باشد و شبيه به گردبادهاي زمينيست. بزرگترين قطر اين نقطه سه برابر قطر زمين طول دارد. رنگ اين نقطه بين آجري و قهوه اي روشن در تغيير است. به ندرت اين نقطه به طور کلي محو مي شود. احتمالا وجود سولفور و فسفر در کريستالهاي آمونياک منجر به ايجاد چنين رنگي در اين نقطه مي گردد.
نقطه بزرگ قرمز در سياره مشتري جرم فوق العاده زيادي از گاز در حال چرخش است. قطر بزرگ اين نقطه سه برابر قطر زمين است.
گوشه اين نقطه عظيم الجثه با سرعتي معادل 360 کيلومتر در ساعت در حرکت است. فاطله اين نقطه نسبت به استوا ثابت است ولي به آرامي به سمت غرب و شرق حرکت مي کند.
حوزه ها، کمربندها و نقطه بزرگ قرمز نسبت به سيستم هاي چرخه اي زمين بسيار ثابت تر مي باشند. از زمانيکه دانشمندان شروع به استفاده از تلسکوپ براي رصد آسمان کرده اند، ويژگي هاي مذکور تغيير ابعاد و رنگ داشته اند اما همچنان الگوي کلي خود را ثابت نگه داشته اند.
ميدان مغناطيسي
مانند سياره زمين و بسياري از سيارات، مشتري نيز مانند يک آهن رباي غول آسا کار مي کند. نيروي مغناطيسي آن ميدان مغناطيسي بزرگي پيرامون اين سياره ايجاد نموده است. قدرت اين ميدان 14 برابر قدرت ميدان مغناطيسي زمين است. بدون در نظر گرفتن قدرت ميادين مغناطيسي لکه هاي خورشيدي، ميدان مغناطيسي مشتري در منظومه شمسي قويترين مي باشد.
دانشمندان هنوز به درستي دليل پيدايش ميدان مغناطيسي سيارات را نمي دانند. معتبرترين دليل آن تا کنون حرکت ذرات باردار در مرکز سيارات مي باشد. اندازه بزرگ مشتري و حرکت سريع آن منجر به اين شده است که ميدان مغناطيسي اين سياره از زمين قوي تر باشد.
ميدان مغناطيسي مشتري ذراتي چون الکترونها، پروتونها و ديگر ذرات بارداري را که در پرتوهاي اطراف اين سياره وجود دارند به دام مي اندازد. اين ذرات به قدري قوي مي باشند که مي توانند به تجهيزات سفينه هاي تحقيقاتي اطراف اين سياره آسيب وارد نمايند.
در منطقه اي از فضا به نام مگنتوسفر، ميدان مغناطيسي مشتري مانند يک سپر عمي مي کند. اين سپر سياره را از بادهاي خورشيدي، جريان مداومي از ذرات باردار، حفظ مي نمايد. بيشتر اين ذرات الکترونها و پروتونهايي هستند که با سرعتي معادل 500 کيلومتر در ثانيه در حرکتند. ذراتيکه در دام ميدان مغناطيسي مشتري مي افتند، وارد مگنتوسفر و نزديک قطبهاي ميدان مغناطيسي مي شوند. درد قسمتي از سياره که پشت به خورشيد است، مگنتوسفر به اندازه زيادي به سمت بيرون سياره دچار کشيدگي مي شود و اصطلاحا دم مغناطيسي را که حدود 700 ميليون کيلومتر طول دارد، تشکيل مي دهد.
امواج راديويي که از مشتري متساطع مي شوند در دو شکل به تلسکوپهاي راديويي مستقر در زمين مي رسند. انرژي راديويي منقطع و پرتوهاي متوالي. زمانيکه آيو (Io) ، نزديکترين قمر مشتري از منطقه اي مشخص در ميدان مغناطيسي اين سياره عبود مي کند، امواجي دريافتي توسط تلسکوپها به صورت پرتوهاي راديويي قدرتمند منقطعي مي باشد.
اقمار
مشتري 16 قمر با قطرهايي حداقل معادل 10 کيلومتر دارد. اين سياره همچنين داراي تعداد زيادي قمر کوچکتر مي باشد. چهار قمر از بزرگترين اقمار مشتري به ترتيب فاصله از اين سياره عبارتند از آيو، اروپا، گانيمد (Ganymede) و کاليستو (Callisto). به اين چهار قمر، اقمار گاليله اي مي گويند. گاليله ستاره شناس ايتاليايي در سال 1610 به کمک يک تلسکوپ بدوي ساده توانست اين چهار قمر را کشف نمايد.
آيو آتشفشانهاي فعالي زيادي دارد که گازهايي شامل سولفور را به سطح اين قمر مي رانند. سطح زرد – نارنجي رنگ آيو احتمالا شامل مقادير زيادي رسوب سولفور جامد است. اروپا با قطري معادل 3130 کيلومتر عنوان کوچکترين قمر گاليله اي را به خود اختصاص داده است. سطح اروپا مسطح، داراي شکاف و يخي مي باشد.
بزرگترين قمر گاليله اي گانيمد، با قطري معادل 5268 کيلومتر مي باشد. گانيمد از سياره عطارد بزرگتر است. کاليستو با قطر 4806 کيلومتري تنها کمي از عطارد کوچکتر است. به نظر مي رسد که گانيمد و کاليستو داراي يخ و برخي مواد سنگي باشند. اين دو قمر چاله هاي زيادي دارند.
کاليستو، از اقمار مشتري، با چاله هاي ناشي از برخورد اجرام آسماني پوشيده شده است. در زير سطح اين قمر احتمالا اقيانوسي از آب نمک مايع وجود دارد.
گانيمد، از اقمار مشتري، پوشيده از چاله ها و ترکهاي فراواني مي باشد.ترکهاي موجود در سطح ناشي از انقباض سطح است.
بقيه اقمار مشتري از اقمار گاليله اي بسيار کوچکترند. آمالتيا (Amalthea) و هيماليا بزرگترين اقمار غير گاليله اي مشتري مي باشند. بزرگترين قطر قمر سيب زميني شکل آمالتيا 262 کيلومتر است. قطر هيماليا 170 کيلومتر است. بيشتر اين اقمار توسط ستاره شناسان با تلسکوپ هاي بسيار بزرگ در روي زمين کشف شده اند.
حلقه ها
مشتري سه حلقه به دور استواي خود دارد. البته اين حلقه ها نسبت به حلقه هاي زحل بسيار محو به نظر مي رسند. اين حلقه ها از ذرات غبار تشکيل شده اند. حلقه اصلي 30کيلومتر ضخامت و 6400 کيلومتر عرض دارد. اين حلقه در درون مدار آمالتيا قرار گرفته است.
پرواز به مشتري
ايالات متحده تا کنون 6 سفينه را به سوي اين سياره ارسال نموده است:
1) پاييونير10،
2) پايونير-زحل،
3) ويجر1
4) (Voyager)،ويجر2،
5) يوليسس
6) (Ulysses)، گاليلو.
پايونير 10 در سال 1972 ارسال شد و در تاريخ 3 دسامبر 1973 در فاصله 130000کيلومتري مشتري قرار گرفت. اين سفينه تاثير شديد کمربند پرتوهاي مشتري بر روي سفينه ها را نشان داد. اين سفينه همچنين وجود مقدار زيادي هيدروژن و هليوم در جو اين سياره را گزارش نمود. به علاوه اين سفينه مگنتوسفر عظيم اين سياره را کشف نمود.
پايونير-زحل در دسامبر 1974 در فاصله 43.000 کيلومتري از اين سياره قرار گرفت. اين سفينه تصاويري را در فاصله کم از مناطق قطبي سياره تهيه کرد و اطلاعاتي در باره نقطه قرمز، ميدان مغناطيسي و دماي اتمسفر مشتري جمع آوري نمود.
ويجر 1 و 2 به ترتيب در مارس و جولاي 1979 نزديک مشتري قرار گرفتند. اين دو سفينه تجهيزات بسيار دقيق تري را با خود حمل مي کردند و اطلاعات بيشتري را نيز به زمين ارسال نمودند. ستاره شناسان توانستند به کمک تصاوير تهيه شده توسط اين دو سفينه اولين نقشه دقيق از اقمار گاليله اي را تهيه کنند. ويجرها همچنين توانستند آتشفشانهاي سولفوري آيو، وقوع رعد و برق در ابر هاي مشتري و الگوي گردش ابرها را کشف نمايند.
يوليسس در اکتبر 1990 ارسال و در فوريه 1992 از کنار مشتري عبور نمود. آژانس فضايي اروپا اين سفينه را بيشتر به منظور مطالعه مناطق قطبي خورشيد ساخته بود. دانشمندان از نيروي فراوان گرانش مشتري استفاده کردن تا بتوانند اين سفينه را در مدار درست خود براي مطالعه قطبهاي خورشيد قرار دهند. هنگاميکه يوليسس از کنار مشتري عبور نمود، اطلاعاتي را جمع آوري نمود که ثابت مي کرد تاثير بادهاي خورشيدي بر روي مگنتوسفر اين سياره بسيار بيش از آن است که قبلا تصور مي شده است.
گاليلو سفر طولاني خود را از اکتبر 1989 آغاز کرد. اين سفينه در جولاي 1995 کاوشگري را رها کرد. در دسامبر 1995 کاوشگر وارد اتمسفر مشتري شد، به درون آن نفوذ کرد و اندازه گيري مقدار آب و ديگر مواد شيميايي در اتمسفر سياره را آغاز نمود. در دسامبر 1995، گاليله به مداري حول مشتري پيوست. در طي سالها، اين سفينه اتمسفر مشتري را تحت نظر گرفت و به مشاهده اقمار گاليله اي آن پرداخت. ماموريت گاليلو يکبار در سال 1997 و بار ديگر در سال 1999 تمديد شد. در نهايت سوخت اين سفينه به پايان رسيد و مديران پروژه در سال 2003 براي جلوگيري از برخورد سفينه با قمر اروپا، گاليلو را در درون مشتري منهدم کردند. مشاهدات گاليلو از قمر اروپا وجود احتمالي اقيانوسي در زير سطح و وجود احتمالي حيات در اين قمر را نشان مي دهند.
برخورد سنگ آسماني شوميکر-لوي 9
در مارس 1993، ستاره شناسان اوگن شوميکر (Eugene Shoemaker)، کارولين شوميکر (Carolyn Shoemaker) و ديويد لوي (David H. Levy) سنگي را نزديک مشتري کشف کردند. سنگي که بعدها شوميکر-لوي 9 نام گرفت، احتمالا يک بار به دور خورشيد چرخيده و سپس توسط گرانش سياره مشتري به سمت اين سياره کشيده شده است. زمانيکه اين سنگ کشف شد، خرد و 21 تکه شده بود. احتمالا هنگام نزديک شدن به مشتري تکه تکه شده بود.
محاسبات صورت گرفته بر اساس مکان سنگ و شتاب آن نشان داد که در جولاي 1994 اين تکه ها با مشتري برخورد خواهند نمود. دانشمندان اميدوار بودند که با مشاهده اين برخورد نکات جديد زيادي در مورد برخورد سنگهاي آسماني با سيارات به دست آورند.
همه ستاره شناسان در تاريخ پيش بيني شده تلسکوپ هاي خود را به سمت اين سياره نشانه گرفتند. حتي تلسکوپ قدرتمند هابل که در مدار زمين قرار دارد نيز به سمت اين سياره قرار گرفت همينطور سفينه کنترل از راه دور گاليلو که در مسير خود به سمت مشتري قرار داشت. همگي منتظر رصد صحنه برخورد بودند.
تکه سنگهاها در منطقه اي که پشت به زمين و تسکوپ هابل بود با سياره برخورد کردند. البته کمتر از نيم ساعت به دليل گردش وضعي مشتري محل اصابت قابل رصد بود. دانشمندان قطر بزرگترين تکه سنگ را بين 5/0 تا 4 کيلومتر تخمين زدند. اين برخورد به طور مستقيم توسط گاليلو که 240 ميليون کيلومتر با مشتري فاصله داشت قابل رويت بود اما ايرادي که به بخشهاي خاصي از تجهيزات اين سفينه وارد آمد توانايي آن در ضبط و ارسال اطلاعات را به شدت کاهش داد.
اين برخورد احتمالا به دليل فشار زياد، حرارت و پخش شدن سريع گازهاي اتمسفر، منجر به وقوع انفجارهاي بزرگي شد. اين انفجارها ذرات غبار را در منطقه اي وسيع، بزرگتر از قطر کره زمين، پراکنده ساخت. اين ذرات به تدريج در منطقه اي تيره و کدر از مواد پخش شدند و براي ماهها در بالاي اتمسفر مشتري باقي ماندند. اگر چنين برخوردي با زمين ايجاد مي شد، غباري را ايجاد مي نمود که مي توانست جو را سرد و زمين را براي مدتها تاريک کند. به اين صورت نسل بيشتر گونه هاي زيستي موجود در زمين ازجمله انسانها و حيوانات منقرض مي شد.

منابع :
سياره مشتري http://aftab.ir
سياره مشتري چقدر بزرگ است؟ http://aftab.ir
سياره مشتري http://www.academist.ir
سياره مشتري http://daneshnameh.roshd.ir