|
Ο Δίας είναι ο πέμπτος πλανήτης από τον
Ήλιο και με μεγάλη διαφορά ο μεγαλύτερος. Η
μάζα του είναι μεγαλύτερη από το διπλάσιο της συνολικής μάζας όλων των άλλων πλανητών (318 φορές
μεγαλύτερος από τη Γη).
τροχιά: 778 330 000 km (5,2 AU) από τον Ήλιο
διάμετρος: 142984 km (στον ισημερινό)
μάζα: 1.9e27 kg
Ο Δίας ήταν ο ανώτερος θεός του ελληνικού και ρωμαϊκού
πανθέου (Jupiter), γιος του Κρόνου και της Ρέας. Του αποδίδεται η ημέρα Πέμπτη.
Ο Δίας είναι το τέταρτο λαμπρότερο ουράνιο σώμα, μετά τον Ήλιο, τη Σελήνη και την Αφροδίτη (κάποιες φορές ο Άρης είναι λαμπρότερος). Είναι γνωστός από τις προϊστορικές εποχές. Το 1610 ο Γαλιλαίος ανακάλυψε τους 4 μεγάλους δορυφόρους του, την Ιώ, την Ευρώπη, τον Γανυμήδη και την Καλλιστώ, που είναι γνωστοί ως γαλιλαϊκοί δορυφόροι. Αυτή ήταν η πρώτη ανακάλυψη ενός κέντρου περιφοράς σωμάτων εκτός της Γης και συμφωνούσε με την ηλιοκεντρική θεωρία του Κοπέρνικου. Επειδή ο Γαλιλαίος υποστήριζε τη θεωρία αυτή, ήρθε αντιμέτωπος με την Ιερά Εξέταση.
Τον Δία επισκέφτηκε για πρώτη φορά το διαστημόπλοιο Pioneer 10 το 1973 και αργότερα τα Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2, Ulysses, Galileo, Cassini, New Horizons. Το 2003 τερματίστηκε το πρόγραμμα του διαστημοπλοίου Galileo, αφού ολοκλήρωσε με επιτυχία την αποστολή του της μελέτης του συστήματος του Δία. Το 2011 εκτοξεύτηκε για τον Δία το διαστημόπλοιο Juno (πρόκειται να φτάσει τον Ιούλιο 2016).
Οι
αεριώδεις πλανήτες δεν διαθέτουν στερεή επιφάνεια,
αλλά απλώς τα αέρια υλικά τους γίνονται όλο και πιο πυκνά με το βάθος (οι ακτίνες και οι
διάμετροι που αναφέρονται στους πίνακες δεδομένων αντιστοιχούν στο επίπεδο με ατμοσφαιρική
πίεση ίση με 1 Atm). Αυτό που αντικρύζουμε σ’ αυτούς τους
πλανήτες είναι τα ανώτερα νέφη των ατμοσφαιρών τους (λίγο πιο ψηλά από το επίπεδο της 1 Atm).
Η μάζα του Δία αποτελείται κατά 75% από υδρογόνο και κατά 25% από ήλιο (ο αριθμός των ατόμων των στοιχείων είναι 90% υδρογόνο και 10% ήλιο). Επίσης υπάρχουν και ίχνη μεθανίου, νερού, αμμωμίας και "βράχων". Η σύσταση αυτή προσεγγίζει πολύ τη σύσταση του αρχικού Ηλιακού Νεφελώματος, από το οποίο σχηματίστηκε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα. Και ο Κρόνος έχει παρόμοια σύσταση, αλλά ο Ουρανός και ο Ποσειδών έχουν πολύ λιγότερο υδρογόνο και ήλιο.
Αυτά που γνωρίζουμε για το εσωτερικό του Δία και των άλλων αεριωδών πλανητών προέρχονται από έμμεσα συμπεράσματα παρατηρήσεων. Τα δεδομένα από τον βολιστήρα ατμοσφαιρικής ανίχνευσης που εξαπολύθηκε από το Galileo αναφέρονται σε βάθη μόλις μέχρι 150 km κάτω από τα ανώτερα νέφη.
Ο Δίας ενδεχομένως διαθέτει έναν πυρήνα από πέτρωμα με μάζα, ας πούμε, όσο 10 με 15 γήινες μάζες.
Πάνω από τον πυρήνα βρίσκεται ο κύριος όγκος του πλανήτη που αποτελείται από υγρό μεταλλικό υδρογόνο. Αυτή η εξωτική μορφή του πιο κοινού από τα στοιχεία μπορεί να υπάρξει μονάχα σε πιέσεις που ξεπερνούν τα 4 εκατομμύρια bar, πράγμα που συμβαίνει στο εσωτερικό του Δία (και του Κρόνου). Το υγρό μεταλλικό υδρογόνο αποτελείται από ιονισμένα πρωτόνια και ηλεκτρόνια (όπως και στο εσωτερικό του Ήλιου αλλά σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία). Στη θερμοκρασία και στην πίεση που αντιστοιχούν στο εσωτερικό του Δία, το υδρογόνο υγροποιείται. Επιπλέον είναι αγωγός του ηλεκτρισμού και αποτελεί την αιτία του μαγνητικού πεδίου του Δία. Αυτό το στρώμα περιέχει επίσης ποσότητες ηλίου και ίχνη από διάφορους "πάγους".
Το εξωτερικό στρώμα αποτελείται από το συνηθισμένο μοριακό υδρογόνο και από ήλιο το οποίο είναι υγρό στο εσωτερικό και αέριο πιο έξω. Η ατμόσφαιρα που βλέπουμε είναι μονάχα το εξωτερικό μέρος από αυτό το βαθύ στρώμα. Επίσης υπάρχουν και μικροποσότητες νερού, διοξειδίου του άνθρακα, μεθανίου και άλλων απλών μορίων.
Νεώτερα πειράματα έχουν δείξει ότι το υδρογόνο δεν αλλάζει τη φάση του απότομα. Επομένως τα διάφορα εσωτερικά στρώματα στους αεριώδεις πλανήτες πιθανώς δεν έχουν διακριτά όρια μεταξύ τους.
Στην ατμόσφαιρα πιστεύεται ότι υπάρχουν τρία ξεχωριστά
στρώματα νεφών που αποτελούνται από πάγο αμμωνίας, από υδροθειούχο αμμώνιο και από μείγμα πάγου
και νερού. Όμως, τα πρώτα αποτελέσματα από τον βολιστήρα που εξαπέλυσε το Galileo δείχνουν
αμυδρές ενδείξεις νεφών (ένας αισθητήρας φαίνεται να ανίχνευσε το εξωτερικό στρώμα και ένας
άλλος ίσως το δεύτερο στρώμα νεφών). Αλλά ο βολιστήρας φαίνεται πως εισήλθε στην ατμόσφαιρα του
Δία όχι από ένα σημείο με μέσες ατμοσφαιρικές συνθήκες, αλλά από μια περιοχή που εκείνη τη
στιγμή ήταν πολύ θερμή και με λίγα νέφη (αριστερά).
Τα δεδομένα από τον βολιστήρα ατμοσφαιρικής ανίχνευσης του Galileo έδειξαν επίσης ότι το νερό είναι κατά πολύ λιγότερο από ό,τι αναμενόταν. Αναμενόταν ότι στην ατμόσφαιρα του Δία θα υπήρχε περίπου διπλάσια ποσότητα οξυγόνου (ενωμένο με το άφθονο υδρογόνο σχηματίζοντας νερό) από ό,τι στον Ήλιο. Όμως φαίνεται ότι το οξυγόνο είναι πολύ λιγότερο από ό,τι στον Ήλιο. Άλλη μια έκπληξη αποτέλεσε η υψηλή θερμοκρασία και πυκνότητα στα ανώτερα τμήματα της ατμόσφαιρας.
Στον
Δία (και στους άλλους αεριώδεις πλανήτες) αναπτύσσονται άνεμοι με πολύ μεγάλες ταχύτητες,
σχηματίζοντας φαρδιές παράλληλες ζώνες. Από τη μια ζώνη στην άλλη, οι άνεμοι πνέουν αντίθετα.
Αυτές οι ζώνες είναι χαρακτηριστικές στον πλανήτη και διαφέρουν χρωματικά εξαιτίας χημικών και
θερμοκρασιακών μικροδιαφορών μεταξύ τους. Οι ανοιχτόχρωμες ονομάζονται ζώνες (zones) και
οι σκουρόχρωμες λωρίδες (belts). Αυτές οι παράλληλες ζώνες ήταν γνωστές από καιρού, αλλά
οι περίπλοκες δίνες που σχηματίζονται στα μεταξύ τους όρια παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά από τα
διαστημόπλοια Voyager. Τα δεδομένα από τον βολιστήρα του Galileo αποκάλυψαν ταχύτητες ανέμων που
έφταναν τα 400 μίλια ανά ώρα, ενώ παρουσιάζονταν σε όλο το βάθος που ερευνήθηκε. Αυτά τα ισχυρά
ρεύματα ίσως εκτείνονται σε βάθος χιλιάδων χιλιομέτρων στο εσωτερικό του πλανήτη. Ανακαλύφτηκε
επίσης ότι η ατμόσφαιρα του Δία στροβιλίζεται έντονα. Αυτό δείχνει ότι οι άνεμοι προκαλούνται
κατά μεγάλο μέρος από την εσωτερική θερμότητα του πλανήτη παρά από την απορροφώμενη ηλιακή
ενέργεια (όπως ισχύει στη Γη).
Τα ζωηρά χρώματα που παρουσιάζουν τα νέφη του Δία οφείλονται ίσως σε χημικές αντιδράσεις μεταξύ των ιχνοστοιχείων της ατμόσφαιρας, όπως του θείου που σχηματίζει ενώσεις με μεγάλη ποικιλία χρωμάτων, όμως οι λεπτομέρειες παραμένουν άγνωστες.
Τα χρώματα έχουν σχέση με το υψόμετρο των νεφών: χαμηλότερα βρίσκονται τα κυανόχρωμα, πιο πάνω τα καστανόχρωμα και τα λευκά, και πάνω πάνω τα ερυθρόχρωμα. Κάποιες φορές, όταν σχηματίζονται χάσματα στα ανώτερα νέφη, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα χαμηλότερα στρώματα.
Η Μεγάλη Ερυθρή Κηλίδα
(Great Red Spot) έχει παρατηρηθεί από τη Γη για περισσότερα από 300 χρόνια (ανακαλύφτηκε από
τον Cassini ή από τον Robert Hooke τον 17ο αιώνα). Πρόκειται
για έναν ωοειδή σχηματισμό με διαστάσεις 12000 x 25000 km περίπου, που μπορεί να χωρέσει μέσα
δυο φορές τη Γη. Επίσης είναι γνωστές και άλλες παρόμοιες κηλίδες αλλά μικρότερου μεγέθους. Από
παρατηρήσεις στο υπέρυθρο και από την κατεύθυνση περιστροφής της συμπεραίνεται ότι η Μεγάλη
Ερυθρή Κηλίδα είναι μια περιοχή υψηλών πιέσεων, όπου τα νέφη βρίσκονται αρκετά ψηλότερα και
είναι πιο ψυχρά σε σχέση με τις γύρω περιοχές. Παρόμοιοι σχηματισμοί παρατηρούνται επίσης στον
Κρόνο και στον Ποσειδώνα. Είναι άγνωστος ο
τρόπος παραμονής τους για τόσο μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Ο Δίας εκπέμπει περισσότερη ενέργεια στο διάστημα από όση δέχεται από τον Ήλιο. Το εσωτερικό του είναι θερμό: η θερμοκρασία του πυρήνα μπορεί να είναι και 20000° K. Η θερμότητα παράγεται από τον μηχανισμό Kelvin-Helmholtz, την αργή βαρυτική συμπίεση του πλανήτη (ο Δίας δεν παράγει ενέργεια μέσω πυρηνικής σύντηξης όπως ο Ήλιος, διότι είναι πολύ μικρός και το εσωτερικό του δεν είναι τόσο θερμό ώστε να πυροδοτηθούν πυρηνικές αντιδράσεις). Αυτή η εσωτερική θερμότητα πιθανώς προκαλεί θερμικά ρεύματα (convection) στα εσωτερικά υγρά στρώματα του Δία και ίσως ευθύνεται και για τις τυρβώδεις κινήσεις των εξωτερικών νεφών. Το ίδιο συμβαίνει στον Κρόνο και στον Ποσειδώνα, αλλά παραδόξως όχι και στον Ουρανό.
Ο Δίας έχει περίπου τη μεγαλύτερη διάμετρο που θα μπορούσε να έχει ως αεριώδης πλανήτης. Εάν η μάζα του αυξανόταν, δεν σημαίνει ότι θα μεγάλωνε ανάλογα και το μέγεθός του. Αυτό συμβαίνει λόγω της βαρυτικής συμπίεσης. Ένα άστρο μπορεί να γίνει μεγαλύτερο εξαιτίας της εσωτερικής του (πυρηνικής) πηγής θερμότητας. Αλλά ο Δίας για να μετατραπεί σε άστρο θα έπρεπε να είχε τουλάχιστον 80 φορές περισσότερη μάζα.
Ο Δίας διαθέτει ένα πελώριο μαγνητικό πεδίο, πολύ
πιο ισχυρό από το γήινο. Η μαγνητόσφαιρά του εκτείνεται
για περισσότερα από 650 εκατομμύρια km (πέρα από την τροχιά του Κρόνου!). Το σχήμα της δεν
είναι καθόλου σφαιρικό: προς τη μεριά του Ήλιου εκτείνεται "μόνο" λίγα εκατομμύρια km. Έτσι,
οι δορυφόροι του Δία βρίσκονται μέσα στη μαγνητόσφαιρά του, πράγμα που εξηγεί μερικώς κάποιες
από τις δραστηριότητες της Ιούς. Δυστυχώς για τα διαστημόπλοια και τους
αστροναύτες, το εγγύτερο περιβάλλον του Δία περιέχει υψηλά επίπεδα σωματιδίων με πολύ μεγάλη
ενέργεια, που έχουν παγιδευτεί από το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη. Αυτή η "ακτινοβολία" είναι
παρόμοια, αλλά πολύ πιο ισχυρή, με αυτήν που βρίσκεται στις γήινες ζώνες Van Allen. Για έναν άνθρωπο δίχως προστατευτικά μέσα θα
απέβαιναν άμεσα μοιραίες.
Ο βολιστήρας ατμοσφαιρικής ανίχνευσης του Galileo ανακάλυψε και
μια άλλη ζώνη έντονης ακτινοβολίας, μεταξύ των δακτυλίων του Δία και της ανώτερης ατμόσφαιράς
του. Η ακτινοβολία αυτής της ζώνης είναι κάπου 10 φορές ισχυρότερη από τις γήινες ζώνες
Van Allen. Σ' αυτή τη ζώνη βρέθηκε επίσης ότι περιέχονται αγνώστου προελεύσεως ιόντα ηλίου
με πολύ υψηλή ενέργεια.
ΟΔίας διαθέτει κι αυτός δακτύλιους,
όπως ο Κρόνος, αλλά πολύ πιο μικρούς και αμυδρούς (δεξιά). Ανακαλύφτηκαν απρόσμενα, όταν δυο
επιστήμονες του Voyager 1 επέμειναν να γίνει επί τούτου μια έρευνα από το διαστημόπλοιο. Από
τότε, έχουν παρατηρηθεί επίσης και από το Galileo, αλλά και από επίγεια τηλεσκόπια στο υπέρυθρο.
Οι δακτύλιοι του Δία, σε αντίθεση με του Κρόνου, είναι σκοτεινοί (άλβεδο περίπου 0,05). Πιθανώς αποτελούνται από μικρούς κόκκους πετρώματος. Επίσης δεν φαίνεται να περιέχουν πάγο.
Τα σωματίδια των δακτυλίων του Δία πιθανώς δεν παραμένουν εκεί για πολύ, εξαιτίας των ισχυρών βαρυτικών και μαγνητικών έλξεων. Το Galileo βρήκε ότι οι δακτύλιοι εφοδιάζονται συνεχώς με σκόνη που σχηματίζεται από μετεωριτικές προσκρούσεις στους τέσσερις εσωτερικούς δορυφόρους του πλανήτη, οι οποίοι είναι πολύ δραστήριοι λόγω του πανίσχυρου βαρυτικού πεδίου του Δία. Ο δε εσωτερικός δακτύλιος έχει πλατυνθεί εξαιτίας αλληλεπιδράσεων με το μαγνητικό πεδίο του Δία.
Τον Ιούλιο του 1994, ο κομήτης Shoemaker-Levy 9 (SL 9) συγκρούστηκε με τον Δία με θεαματικά
αποτελέσματα (αριστερά). Ο κομήτης διαλύθηκε σε πολλά θραύσματα που προσέκρουσαν στην ανώτερη
ατμόσφαιρα του πλανήτη. Ήταν η πρώτη φορά που οι επιστήμονες είχαν την ευκαιρία να παρατηρήσουν
τη σύγκρουση δύο εξωγήινων σωμάτων. Τα σημάδια της πρόσκρουσης στην ατμόσφαιρα ήταν ορατά ακόμα
και με ερασιτεχνικά τηλεσκόπια, ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble μπορούσε να τα παρατηρήσει
σχεδόν για ένα χρόνο μετά.
Στον νυχτερινό ουρανό, πολλές φορές ο πλανήτης Δίας είναι το λαμπρότερο "αστέρι" (μετά την Αφροδίτη όταν είναι πάνω από τον ορίζοντα). Οι τέσσερις γαλιλαϊκοί δορυφόροι φαίνονται εύκολα με κυάλια, ενώ με μικρό τηλεσκόπιο γίνεται ορατή η Μεγάλη Ερυθρή Κηλίδα και λίγες ζώνες.
Είναι γνωστοί τουλάχιστον 63 δορυφόροι του Δία (έως τον Μάρτιο του
2004): πρόκειται για τους 4 μεγάλους γαλιλαϊκούς δορυφόρους,
για 23 μικρότερους που έχουν λάβει ονόματα και για πολλούς άλλους ακόμα πιο μικρούς που
ανακαλύφτηκαν πρόσφατα αλλά δεν έχουν ονοματιστεί ακόμη.
Απόσταση Ακτίνα Μάζα Δορυφόρος (000 km) (km) (kg) Ανακαλύφτ. Έτος --------- -------- ------ ------- ---------- ---- Μήτις 128 20 9.56e16 Synnott 1979 Αδράστεια 129 10 1.91e16 Jewitt 1979 Αμάλθεια 181 98 7.17e18 Barnard 1892 Θήβη 222 50 7.77e17 Synnott 1979 Ιώ 422 1815 8.94e22 Galileo 1610 Ευρώπη 671 1569 4.80e22 Galileo 1610 Γανυμήδης 1070 2631 1.48e23 Galileo 1610 Καλλιστώ 1883 2400 1.08e23 Galileo 1610 Λήδα 11094 8 5.68e15 Kowal 1974 Ιμαλία 11480 93 9.56e18 Perrine 1904 Λυσιθέα 11720 18 7.77e16 Nicholson 1938 Ελάρη 11737 38 7.77e17 Perrine 1905 Ανάγκη 21200 15 3.82e16 Nicholson 1951 Κάρμη 22600 20 9.56e16 Nicholson 1938 Πασιφάη 23500 25 1.91e17 Melotte 1908 Σινώπη 23700 18 7.77e16 Nicholson 1914(Οι τιμές για τους μικρότερους δορυφόρους είναι κατά προσέγγιση.)
Απόσταση Πλάτος Μάζα Δακτύλιος (km) (km) (kg) --------------------- -------- ------ ---- Άλως (Halo) 100000 22800 ? Κύριος (Main) 122800 6400 1e13 Αραχνοειδής (Gossamer) 129200 214200 ?(Οι αποστάσεις είναι από το κέντρο του Δία έως το έσω άκρο τους.)
Πίνακας Δεδομένων
Galileo Project Home Page (NASA)
Mission Juno (NASA)
