Atmòsfera de Júpiter
La atmòsfera de Júpiter és l'atmòsfera planetària de major tamany en tot el sistema solar. Està composta principalment per hidrogen molecular i heli en una proporció comparable en la d'una estrela; també es troben presents atres substàncies químiques, encara que en chicotetes mides, tals com el metà, amoníac, àcit sulfhídrico i aigua. Encara que la presència d'este últim compost no s'ha pogut observar en forma directa, es creu que residix en les capes més profundes de l'atmòsfera. L'abundància d'oxigen, nitrogen, sofre i gasos nobles en l'atmòsfera de Júpiter supera els valors trobats en les estreles en una proporció propenca al 3:1.[1]
L'atmòsfera joviana carix d'un llímit inferior definit i gradualment es transforma en l'interior líquit del planeta.[2] Les capes atmosfèriques són, d'inferior a superior, la troposfera, l'estratosfera, la termosfera i l'exosfera. Cada capa conta en un gradient tèrmic característic.[3] La capa inferior, la troposfera, posseïx un complicat sistema de núvols i brumas, compostes per estrats d'amoníac, hidrosulfuro d'amoni i aigua.[4] Els núvols d'amoníac superiors que són visibles en la "superfície" de Júpiter es troben organisades en una dotzena de bandes zonals paraleles al equador, que estan delimitades per fortes corrents atmosfèriques (vents) conegudes com chorrada d'aire. Les bandes s'alternen en colors: a les bandes obscures se'ls crida correges, mentres que a les clares li les denomina zones. Les zones, que són més fredes, corresponen a les corrents d'aire ascendent, mentres que les correges senyalen les corrents descendents.[5] Es creu que el color més clar de les zones es deu a la presència de gèl d'amoníac, pero no es coneix en exactitut la raó del color més obscur de les correges.[5] L'orige de l'estructura en bandes i de les chorrada d'aire no s'ha pogut determinar, encara que existixen dos models teòrics. El primer model sosté que existixen fenomens en la superfície que recobrixen un interior estable. Segons un atre model, les bandes i les chorrada d'aire són simplement una manifestació del fluix de hidrogen molecular en el mant de Júpiter, que estaria organisat en certa cantitat de cilindres.[6]
L'atmòsfera de Júpiter mostra una àmplia gama de fenomens actius, inclosa l'inestabilitat de les bandes, vórtices (ciclons i anticiclones), tormentes i llampades.[7] Els vórtices es manifesten com a enormes taques (ovalades) de color roig, blanc o marró. Les dos taques de major tamany són la Gran Taca Roja (GMR) i la chicoteta Taca Roja (PMR);[8][9] estes i la majoria de les atres taques són de característiques anticiclòniques. Els anticiclones més chicotets solen ser blancs. Es creu que els vórtices són estructures relativament poc profundes, que no superen varis centenars de quilómetros. La GMR, que se situa en el hemisferi sur, és el vórtice més gran conegut en tot el sistema solar. El seu tamany és tal que podria envoldre a varis planetes del tamany de la Terra, i ha existit durant a lo manco trescents anys. La PMR, que es troba al sur de la GMR, té una magnitut equivalent a un terç de l'anterior i es va formar en l'any 2000 a raïl de la combinació de tres óvals blancs.[10]
Júpiter presenta tormentes poderoses, sempre acompanyades per llampadas. Estes tormentes són un producte de la convecció humida en l'atmòsfera relacionada en l'evaporament i condensació de l'aigua. Estos llocs presenten forts moviments ascendents de l'aire que produïxen la formació de núvols lluents i denses. En general, les tormentes es formen en la regió de les correges. En Júpiter les llampades són molt més poderosos que en la Terra; no obstant, són menys freqüents i el seu nivell promig d'activitat és comparable al terrestre.[11]
Estructura vertical
[editar | editar còdic]
L'atmòsfera de Júpiter es classifica en quatre capes, en altitut creixent: la troposfera, l'estratosfera, la termosfera i l'exosfera. A diferència de l'atmòsfera terrestre, Júpiter carix d'una mesosfera.[12] Júpiter no posseïx una superfície sòlida i la capa atmosfèrica més baixa, la troposfera, dona pas a l'interior líquit del planeta.[2] Açò ocorre com a conseqüència de que les temperatures i pressions superen àmpliament a aquelles corresponents als punts crítics del hidrogen i el heli, lo que resulta en l'absència d'un llímit marcat entre els estadis de gas i líquit.[2]
Per la carència d'un llímit inferior definit de l'atmòsfera, sol considerar-se que la pressió de 10 bars, que es troba a una altitut aproximada de 90 km per baix de la pressió d'1 bar per a una temperatura d'uns 340 K, marca la base de la troposfera.[3] Dins del material científic publicat, habitualment es pren a la pressió d'1 bar com "punt zero" de les altituts (la "superfície") de Júpiter.[2] De la mateixa manera que ocorre en la Terra, la capa atmosfèrica superior, l'exosfera, tampoc conta en un llímit superior definit.[13] La densitat disminuïx gradualment fins a donar pas al mig interplanetario a uns 5000 km per damunt de la "superfície".[14]
Les variacions en la temperatura vertical de l'atmòsfera joviana tenen comportaments similars a les de l'atmòsfera terrestre. La temperatura de la troposfera disminuïx en l'altura fins a alcançar un mínim, denominat tropopausa,[15] que és el llímit entre la troposfera i l'estratosfera. En Júpiter, la tropopausa es troba a uns 50 km sobre els núvols visibles (o a un nivell d'1 bar), a on la pressió i la temperatura són d'aproximadament 0,1 bar i 110 K.[3][16] En l'estratosfera, la temperatura puja a uns 200 K per a donar pas a la termosfera, a una altitut i pressió propenques als 320 km i 1 μbar.[3] En la termosfera, les temperatures seguixen aumentant fins a alcançar els 1000 K aproximadament als 1000 km, a on la pressió aplega a al voltant d'1 nbar.[17]
La troposfera de Júpiter conté una estructura de núvols complicada. Els núvols visibles, que es troben entre els 0,7 i 1,0 bar de pressió, estan fetes de gèl d'amoníac.[18] Baix d'elles, es creu que existixen núvols d'hidrosulfuro d'amoni o sulfur d'amoni (entre 1,5 i 3 bar) i d'aigua (3 i 7 bar).[4][19] No existixen núvols de metà ya que les temperatures són massa elevades per a que este puga condensarse.[4] Els núvols d'aigua componen la capa de núvols més densa i tenen més influència que atres núvols en la dinàmica atmosfèrica. Açò és conseqüència d'un major calor de vaporisació de l'aigua i una major abundància d'aigua en comparació a l'amoníac i l'àcit sulfhídrico (l'oxigen és un element químic més abundant que el nitrogen i el sofre).[12] Sobre les principals capes de núvols, es troben vàries capes de boira terrera, tant en la troposfera (a 0,2 bar) com en l'estratosfera (a 10 mbar).[20] Estes últimes es creen per la condensació d'hidrocarbur aromàtic policíclic o hidrazina generat en la part superior de l'estratosfera (1–100 μbar) a partir del metà influenciat per la radiació ultravioleta (UV) del Sol.[21] L'abundància de metà en relació en el hidrogen molecular en l'estratosfera és d'aproximadament 10−4,[14] mentres que la proporció corresponent a uns atres hidrocarburs llaugers, com l'etano i l'acetileno, respecte del hidrogen molecular és d'aproximadament 10−6.[14]
La termosfera de Júpiter es troba a pressions menors a 1 μbar i presenta fenomens com per eixemple capes de airglow, auroras polars i emissions de rajos X.[22] Dins d'ella es localisen capes a on la densitat dels electrons i ions és major, formant l'ionosfera.[14] Les freqüents temperatures elevades de la termosfera (800–1000 K) encara no han segut explicades per complet;[17] els models teòrics actuals prediuen una temperatura no superior als 400 K.[14] Estes temperatures podrien ser causades per l'absorció radiació solar d'alta energia (rajos UV o X), pel calfament de les partícules carregades que descendixen des de la magnetosfera joviana, o pel malbarat d'ones de gravetat que es propaguen cap a dalt.[23] En els pols i latitut baixes, la termosfera i l'exosfera emeten rajos x, els quals varen ser observats per primera volta pel Observatori Einstein en 1983.[24] Les partícules d'energia que s'originen en la magnetosfera de Júpiter creen lluentes auroras ovalades que envolen els pols. A diferència dels seus parells terrestres, que només apareixen durant tormentes geomagnètiques, estes auroras són una característica permanent de l'atmòsfera joviana.[24] La termosfera de Júpiter va ser el primer lloc fòra de la Terra a on es va descobrir hidrogen molecular protonado (H3+).[14] Este ion produïx fortes emissions en la secció infrarroja mija de l'espectre, a una llongitut d'ona entre 3 i 5 μm, i és el principal refrigerador de la termosfera.[22]
Composició química
[editar | editar còdic]| Abundància d'elements en relació en el hidrógeo en Júpiter i en el Sol[1] | |||
|---|---|---|---|
| Element | Sol | Júpiter/Sol | |
| He/H | 0,0975 | 0,807 ± 0,02 | |
| Ne/H | 1,23 x 10−4 | 0,10 ± 0,01 | |
| Ar/H | 3,62 x 10−6 | 2,5 ± 0,5 | |
| Kr/H | 1,61 x 10−9 | 2,7 ± 0,5 | |
| Xe/H | 1,68 x 10−10 | 2,6 ± 0,5 | |
| C/H | 3,62 x 10−4 | 2,9 ± 0,5 | |
| N/H | 1,12 x 10−4 | 3,6 ± 0,5 (8 bar)
3,2 ± 1,4 (9–12 bar) | |
| O/H | 8,51 x 10−4 | 0,033 ± 0,015 (12 bar)
0,19–0,58 (19 bar) | |
| P/H | 3,73 x 10−7 | 0,82 | |
| S/H | 1,62 x 10−45 | 2,5 ± 0,15 | |
| Comparació de les concentracions (taxes) de varis isòtops en les atmòsfera de Júpiter i del Sol[1] | |||
|---|---|---|---|
| Isòtop | Taxa en el Sol | Taxa en Júpiter | |
| 13C/12C | 0,011 | 0.0108 ± 0,0005 | |
| 15N/14N | <2,8 x 10−3 | 2,3 ± 0,3 x 10−3
(0,08–2,8 bar) | |
| 36Ar/38Ar | 5,77 ± 0,08 | 5,6 ± 0,25 | |
| 20Ne/22Ne | 13,81 ± 0,08 | 13 ± 2 | |
| 3He/4He | 1,5 ± 0,3 x 10−4 | 1,66 ± 0,05 x 10−4 | |
| D/H | 3,0 ± 0,17 x 10−5 | 2,25 ± 0,35 x 10−5 | |
La composició de l'atmòsfera joviana és similar a la del planeta en la seua totalitat.[1] L'atmòsfera joviana és la més coneguda de tots els jagants gaseosos ya que va ser observada directament per la sonda Galileo quan va ingressar en l'atmòsfera joviana el 17 de decembre de 1995.[25] Entre atres fonts d'informació sobre la composició atmosfèrica de Júpiter es poden incloure el Observatori Espacial Infrarrojo (ISO),[26] les sondes Galileo i Cassini,[27] i observacions realisades des de la Terra.[1]
Els dos components principals de l'atmòsfera de Júpiter són el hidrogen molecular (H2) i el heli.[1] L'abundància de heli és de 0,157 ± 0,0036 en relació en el hidrogen molecular, per número de molècules, i la seua fracció en massa és de 0,234 ± 0,005, que és lleument inferior al valor primordial en el sistema solar.[1] La raó d'esta cantitat inferior no es comprén per complet, pero, en ser més dens que el hidrogen, part del heli podria estar condensado dins del núcleu del planeta.[18] L'atmòsfera conté varis composts senzills, tals com aigua, metà (CH4), àcit sulfhídrico (H2S), amoníac (NH3) i fosfina (PH3).[1] L'abundància de dites substàncies en la troposfera profunda (baix dels 10 bar) implica que l'atmòsfera de Júpiter estan enriquida en elements com carbono, nitrogen, sofre i, possiblement, oxigen en un factor de 2 a 4 en comparació als valors pertanyents al Sol.[n. 1][1] Gasos nobles com argón, kriptón i xenón també semblen estar enriquits en relació en les cantitats solars (vore taula la dreta), mentres que el neó és molt més escàs.[1] Sobre atres composts químics, com per eixemple l'arsina (AsH3) i el germà (GeH4), únicament es troben vestigis.[1] L'atmòsfera superior de Júpiter conta en chicotetes cantitats d'hidrocarburs simples, tals com l'etano, l'acetileno i el diacetileno, que es formen a partir de metà afectat per la radiació solar ultravioleta i de partícules carregades provinents de la magnetosfera del planeta.[1] Es creu que la presència de diòxit de carbono, monòxit de carbono i aigua en la part superior de l'atmòsfera es deu a cometes que varen chocar en el planeta, com és el cas del cometa Shoemaker-Levy 9. És impossible que l'aigua provinga de la troposfera ya que la freda tropopausa actua com a trampa de calor, impedint que l'aigua s'eleve cap a l'estratosfera (vore «Estructura vertical»).[1]
Les medicions preses des de la Terra i per sondes espacials varen ampliar el coneiximent sobre la taxa isotòpica en l'atmòsfera joviana. Fins a juliol de 2003, el valor acceptat de deuteri present és de 2,25 ± 0,35 × 10−5,[1] que provablement represente el valor primordial en la nebulosa protosolar que va donar orige al Sistema solar.[26] La taxa d'isòtops de nitrogen en l'atmòsfera de Júpiter, 15N a 14N, és de 2,3 × 10−3, un terç més baixa que la present en l'atmòsfera terrestre (3,5 × 10−3).[1] Este últim descobriment és particularment significatiu, ya que les teories prèvies sobre la formació del sistema solar consideraven que el valor de la taxa d'isòtops de nitrogen en la Terra era la primordial.[26]
Notes
[editar | editar còdic]- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 Atreya et al. (2003)
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Guillot (1999)
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Sieff et al. (1998)
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Atreya et al. (2005)
- ↑ 5,0 5,1 Ingersoll (2004), pp. 2–5
- ↑ Vasavada (2005), p. 1942
- ↑ Vasavada (2005), p. 1974
- ↑ Vasavada (2005), pp. 1978–1980
- ↑ Vasavada (2005), pp. 1980–1982
- ↑ Vasavada (2005), p. 1976
- ↑ Vasavada (2005), pp. 1982, 1985–1987
- ↑ 12,0 12,1 Ingersoll (2004), pp. 13–14
- ↑ Yelle (2004), p. 1
- ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 Miller et al. (2005)
- ↑ Ingersoll (2004), pp. 5–7
- ↑ Ingersoll (2004), p. 12
- ↑ 17,0 17,1 Yelle (2004), pp. 15–16
- ↑ 18,0 18,1 Atreya et al. (1999)
- ↑ Vasavada (2005), p. 1937
- ↑ Ingersoll (2004), p. 8
- ↑ Atreya et al. (2005)
- ↑ 22,0 22,1 Yelle (2004), pp. 1–12
- ↑ Yelle (2004), pp. 22–27
- ↑ 24,0 24,1 Bhardwaj and Gladstone (2000), pp. 299–302
- ↑ «Jonathan's Space Report, No. 267». Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Archivat des d'el original, el 10 d'agost de 2011. Consultat el 6 de maig de 2007.
- ↑ 26,0 26,1 26,2 Encrenaz (2003)
- ↑ Kunde et al. (2004)
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]Bibliografia
[editar | editar còdic]
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Atmósfera de Júpiter» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.
Erro en la cita: Existixen etiquetes <ref> per a un grup nomenat "n.", pero no es trobà una etiqueta <references group="n."/>