Perijovum 11: An Jupiter vorbei

Bildcredit: Lizenz: NASA, Juno, SwRI, MSSS, Gerald Eichstädt; Musik: Mondscheinsonate (Ludwig van Beethoven)

Hier kommt Jupiter! Die Roboter-Raumsonde Juno der NASA zieht weiterhin auf ihren hochelliptischen Bahnen um den größten Planeten unseres Sonnensystems. Dieses Video stammt von Perijovum 11 Anfang 2018, als Juno zum elften Mal nach ihrer Ankunft Mitte 2016 nahe an Jupiter vorbeizog.

Dieser farbverstärkte Zeitrafferfilm zeigt etwa vier Stunden und verbindet 36 Bilder der JunoCam. Zu Beginn des Videos steigt Jupiter auf, während sich Juno vom Norden her nähert. Während Juno ihre kürzeste Distanz erreicht – etwa 3500 Kilometer über Jupiters Wolkenoberflächen – zeigt die Raumsonde fantastische Details des prächtigen Planeten. Juno zieht an hellen Zonen und dunklen Wolkengürteln vorbei, die den ganzen Planeten umkreisen, sowie an zahlreichen wirbelnden runden Stürmen, viele davon sind größer als Wirbelstürme auf der Erde.

Nach dem Perijovum verschwindet Jupiter in der Ferne und zeigt dabei die ungewöhnlichen Wolken über Jupiters Süden. Um die erwünschten wissenchaftlichen Daten zu erhalten, zischt Juno so nahe an Jupiter vorbei, dass ihre Instrumente einer sehr hohen Strahlenbelastung ausgesetzt sind.

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Cassini zeigt Saturn im Infrarot

Die Raumsonde Cassini zeigt den Blick auf Saturn mit Ringen und dem rätselhaften Sechseck, einer beständigen Wolkenstruktur am Nordpol.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, SSI; Bearbeitung: Maksim Kakitsev

Viele von Saturns Details sind in Infrarotlicht deutlich erkennbar. Wolkenbänder zeigen interessante Strukturen, zum Beispiel lang gestreckte Stürme. Auch das ungewöhnliche sechseckige Wolkenmuster um Saturns Nordpol ist in Infrarot ziemlich markant. Jede Seite des dunklen Sechsecks ist länger als ein Erddurchmesser.

Die Existenz des Sechsecks wurde nicht vorhergesagt, und sein Ursprung sowie seine voraussichtliche Stabilität werd weiterhin erforscht. Saturns berühmte Ringe umkreisen den Planeten und werfen Schatten unter dem Äquator.

Dieses Bild wurde 2014 von der robotischen Raumsonde Cassini in mehreren Farben des Infrarotlichts aufgenommen. Im September 2017 endete die Mission Cassini mit einem dramatischen Finale, als die Raumsonde auf Tauchgang in den Ringriesen gelenkt wurde.

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Hubbles Jupiter und der schrumpfende Rote Fleck

Der große Rote Fleck auf Jupiter, aufgenommen mit dem Weltraumteleskop Hubble.

Bildcredit und Bildrechte: NASA, ESA, Hubble, OPAL-Programm, STScI; Bearbeitung: Karol Masztalerz

Beschreibung: Was wird aus dem großen Roten Fleck auf Jupiter? Der Gasriese Jupiter ist die größte Welt im Sonnensystem, er besitzt etwa 320 Erdmassen. Auf Jupiter befindet sich eines der größten und beständigsten Sturmsysteme, die wir kennen, der große Rote Fleck (GRF) links.

Obwohl der GRF in letzter Zeit schrumpfte, ist er so groß, dass er die Erde verschlucken könnte. Ein Vergleich mit historischen Aufzeichnungen lässt vermuten, dass der Sturm nur noch ein Drittel der Fläche einnimmt, die er vor 150 Jahren hatte.

Das Programm Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL) der NASA beobachtete den Sturm in jüngerer Zeit mit dem Weltraumteleskop Hubble. Dieses Hubble-OPAL-Bild zeigt Jupiter im Jahr 2016, es wurde so bearbeitet, dass rote Farbtöne sehr lebendig wirken. Aktuelle GRF-Daten lassen vermuten, dass die Oberfläche des Sturms weiterhin schrumpft, aber die senkrechte Ausdehnung etwas größer wird.

Niemand kennt die Zukunft des GRF. Wenn der Schrumpfprozess anhält, kann es sein, dass mit dem GRF eines Tages dasselbe passiert wie mit kleineren Flecken auf Jupiter – dass er ganz verschwindet.

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Riesige Stürme und hohe Wolken auf dem Jupiter

Die Raumsonde Juno zeigt Wolken über ovalen Wirbelsturm-Regionen auf Jupiter.

Bildcredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Bearbeitung und Lizenz: Kevin M. Gill

Beschreibung: Was und wo sind diese riesigen Ovale? Es sind rotierende Sturmwolken auf Jupiter, die letzten Monat von der NASA-Raumsonde Juno aufgenommen wurden. Höhere Wolken sind allgemein heller. Die hellsten dieser Wolken sind die relativ kleinen Wolken, die das untere Oval sprenkeln. Doch mit einem Durchmesser von 50 Kilometern sind auch diese hellen Wolken nicht gerade klein. Sie schweben so hoch oben, dass sie Schatten auf das darunter liegende wirbelnde Oval werfen.

Bei diesem Bild wurden Farben und Kontrast verstärkt. Große Ovale sind meist Hochdruckgebiete mit einer Länge von mehr als 1000 Kilometern, die jahrelang bestehen bleiben können. Das größte Oval auf Jupiter ist der große Rote Fleck (nicht im Bild), der seit mindestens Hunderten Jahren besteht. Die Untersuchung der Wolkendynamik auf Jupiter anhand der Juno-Bilder führt zu einem besseren Verständnis für gefährliche Wirbelstürme auf der Erde.

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Verlauf der Wirbelstürme auf dem Planeten Erde

Die Pfade der größten großen Wirbelstürme von 1985 bis 2005.

Bildcredit: Nationales Wirbelsturmzentrum, NOAA, NASA; Bearbeitung: Nilfanion (via Wikipedia)

Beschreibung: Wohin ziehen Wirbelstürme auf der Erde? Diese Karte zeigt die Pfade aller großen Stürme von 1985 bis 2005, im Atlantik werden sie als Hurrikane bezeichnet und im Pazifik als Taifune. Die Grafik zeigt anschaulich, dass Zyklone meist über Wasser entstehen, was plausibel ist, da verdunstendes Wasser ihnen Energie verleiht.

Außerdem zeigt die Karte, dass Wirbelstürme nur selten am Äquator auftreten und diesen niemals kreuzen, weil die Corioliskraft dort gegen null geht und Zyklone die Corioliskraft brauchen, um zu rotieren. Die Corioliskraft führt auch dazu, dass sich die bogenförmigen Pfade der Wirbelstürme vom Äquator entfernen.

Langfristige Trends werden weiterhin beforscht, doch es gibt Hinweise, dass Wirbelstürme im Nordatlantik in den letzten 30 Jahren im Durchschnitt mächtiger wurden und ihre Stärke weiterhin zunimmt.

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Ein Superzellengewitter über Texas


Videocredit und -rechte: Mike Olbinski; Musik: Impact Lento (Kevin MacLeod, Incompetech)

Beschreibung: Ist das eine Wolke oder ein außerirdisches Raumschiff? Es handelt sich um eine ungewöhnliche und manchmal gefährliche Variante einer Gewitterwolke, nämlich eine Superzelle. Superzellen können zerstörerische Tornados, Hagelfälle, Fallböen oder Starkregen hervorbringen. Sie können aber auch einfach nur beeindruckend aussehen.

Eine Superzelle enthält einen Mesozyklon – eine aufsteigende Luftsäule, die von Fallwinden umgeben ist. Solche Superzellen können an vielen Orten der Erde auftreten, besonders häufig aber in der Tornado Alley in den USA.

Diese vier Zeitrafferaufnahmen zeigen eine Superzelle, die 2013 rotierend über Booker in Texas wanderte. Das Video zeigt, wie in der Nähe des Sturmzentrums neue Wolken entstehen, Staub vom Boden aufgewirbelt wird und Blitze in den oberen Wolken zucken, während der bedrohlich geformte Komplex rotiert. Im letzten Abschnitt seht ihr, wie nach einigen Stunden heftiger Regen fiel und sich der Sturm legte.

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Juno zeigt ein Gesicht in Jupiters Wolken

Die Raumsonde Juno fotografierte bei Perijove 6, ihrem 6. Vorbeiflug an Jupiter, das Gesicht Gesicht Jovey McJupiter.

Bildcredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Jason Major

Beschreibung: Was seht ihr in den Wolken von Jupiter? Im größten Maßstab besitzt Jupiter helle Zonen und rötlich-braune Gürtel, die den Planeten umkreisen und einander abwechseln. Aufsteigendes Zonengas, das großteils Wasserstoff und Helium besteht, wirbelt normalerweise um Regionen mit hohem Druck. Umgekehrt wirbelt das sinkende Gas in den Bändern normalerweise um Regionen mit geringem Druck, ähnlich wie Zyklone und Wirbelstürme auf der Erde.

Stürme in Bändern können sich zu großen, langlebigen weißen Ovalen und länglichen roten Flecken entwickeln. Die Roboter-Raumsonde Juno der NASA fotografierte 2017 die meisten dieser Wolkenstrukturen während Perijovum 6, ihrem sechsten Flug auf ihrem langgezogenen 2-monatigen Umlauf über den riesigen Planeten.

Doch es sind wohl nicht nur die Wolken, die auf diesem Bild eure Aufmerksamkeit erregen, sondern auch ihre Anordnung. Das auffällige Gesicht „Jovey McJupiter“ bestand vielleicht ein paar Wochen, dann waren die benachbarten Sturmwolken weiter rotiert.

Juno hat inzwischen 33 Umläufe um Jupiter vollendet und absolvierte erst gestern einen engen Vorbeiflug an Ganymed, dem größten Mond in unserem Sonnensystem.

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Jupiter-Ansicht von Juno

Diese Ansicht von 2017 der Roboter-Raumsonde Juno zeigt eine hellen Zone. Jupiters Atmosphäre besteht großteils aus klarem, farblosem Wasserstoff und Helium.

Bildcredit: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS; Bearbeitung und Lizenz: Kevin M. Gill

Beschreibung: Warum kreisen bunte Wolkenbänder um Jupiter? Jupiters obere Atmosphärenschichten sind in helle Zonen und dunkle Gürtel unterteilt, die um den ganzen Riesenplaneten verlaufen. Horizontale Winde in großer Höhe mit mehr als 300 Kilometern pro Stunde sorgen dafür, dass sich die Zonen über den ganzen Planeten ausbreiten.

Was diese starken Winde verursacht, ist Gegenstand der Forschung. Die Zonenbänder, die von aufsteigendem Gas aufgefüllt werden, enthalten vermutlich relativ undurchsichtige Wolken aus Ammoniak und Wasser, die das Licht aus niedrigeren, dunkleren Atmosphärenschichten blockieren.

Diese Ansicht, die 2017 mit der Roboter-Raumsonde Juno aufgenommen wurde, zeigt viele Details einer hellen Zone. Jupiters Atmosphäre besteht großteils aus klarem, farblosem Wasserstoff und Helium. Diese Gase tragen vermutlich nicht zu den goldenen und braunen Farbtönen bei. Welche Verbindungen diese Farben hervorrufen, ist ein weiterer Forschungsgegenstand, doch man vermutet, dass sie kleine Mengen an Schwefel und Kohlenstoff enthalten, die durch Sonnenlicht verändert wurden.

Aus Junos Daten wurden viele Erkenntnisse gewonnen, zum Beispiel, dass die oberen Wolkenmoleküle in der Nähe von Jupiters Äquator einen unerwartet hohen Anteil von 0,25 Prozent Wasser enthalten. Dieser Fund ist nicht nur für das Verständnis der Strömungen auf Jupiter bedeutsam, sondern auch für die Geschichte des Wassers im ganzen Sonnensystem.

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Flug über Jupiter nahe dem Großen Roten Fleck


Videocredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Videobearbeitung und Lizenz: Kevin M. Gill; Musik: Vangelis

Beschreibung: Sind Sie bereit, auf das größte, älteste bekannte Sturmsystem im Sonnensystem zu warten? In diesem 5-Minuten-Video taucht Jupiters großer Roter Fleck nach 2 Minuten und 12 Sekunden auf. Davor genießen Sie den ständig wechselnden Anblick von Jupiters scheinbar ruhigen Wolken, eventuell bei gedämpftem Licht und lauter Musik.

Die 41 Einzelbilder, aus denen das Video besteht, wurden im Juni fotografiert, als die Roboter-Raumsonde Juno knapp über dem größten Planeten unseres Sonnensystems vorbeizog. Der Zeitrafferablauf dauerte in Wirklichkeit länger als vier Stunden.

Seit Juno 2016 Jupiter erreichte, machte sie zahlreiche Entdeckungen, darunter unerwartet tiefe atmosphärische Strahlströme, die mächtigsten Polarlichter, die je beobachtet wurden, sowie wasserhaltige Wolken, die sich um Jupiters Äquator häufen.

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Jupiters schwimmender Sturm

Am 26. August bis 1. September zog eine Sturmfront über Jupiters Nordhalbkugel und am Roten Fleck vorbei.

Bildcredit und Bildrechte: Andy Casely

Beschreibung: Eine helle Sturmfront mit einem langen, turbulenten Nachstrom schwimmt auf diesen scharfen Teleskopbildern des größten Gasriesen im Sonnensystem über Jupiter.

Der Sturm wurde – von links nach rechts – am 26. und 28. August sowie am 1. September fotografiert. In dieser Zeit wurde er fast doppelt so lang. Er verläuft neben dem Strahlstrom des nördlichen gemäßigten Gürtels des Planeten und wandert auf den aufeinanderfolgenden Bildern nach Osten, vorbei am großen Roten Fleck und am weißlichen Oval BA, den berühmten Stürmen auf Jupiters Südhalbkugel. Im mittleren Bild sieht man die galileischen Monde Kallisto und Io.

Wer auf dem Planeten Erde Jupiter nachts mit einem Teleskop verfolgt hat, konnte von dramatischen, schnell wandernden Ausbrüchen während der letzten Wochen in Jupiters nördlichem gemäßigten Gürtel berichten.

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Aufgewühlte Wolken auf Jupiter

Wo ist das fehlende Ammoniak, das Juno in Jupiter hätte finden sollen? Vielleicht entsteht es durch flache Blitze, die im Zusammenhang mit musartigen Kugeln entstehen.

Bildcredit und Lizenz: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Bearbeitung: Kevin M. Gill

Beschreibung: Wo ist Jupiters Ammoniak? Man erwartete, dass die Raumsonde Juno in einer Umlaufbahn um Jupiter gasförmiges Ammoniak in seiner oberen Atmosphäre entdecken würde – doch in vielen Wolken ist fast keines vorhanden.

Aktuelle Daten von Juno liefern jedoch einige Hinweise: In manchen Wolken finden anscheinend in großer Höhe eine unerwartete Art elektrischer Entladungen statt, die man als seichte Blitze bezeichnen könnte. Für Blitze sind große Ladungstrennungen nötig, diese könnten durch kollidierende musartige Kugeln entstehen, die in aufsteigenden Gaswinden hochgehoben werden.

An diesen Muskugeln bleibt Ammoniak und Wasser kleben. Sie steigen auf, bis sie zu schwer werden – danach fallen sie tief in Jupiters Atmosphäre und schmelzen. Durch diesen Prozess kommt das Ammoniak, das offensichtlich in Jupiters oberer Atmosphäre fehlt, unten wieder zum Vorschein. Die aufgewühlten Wolken, die Juno abgebildet hat, sind nicht nur faszinierend komplex – es gibt auch einige hoch gelegene, helle plötzlich auftretende Wolken.

Wenn wir die Atmosphärendynamik auf Jupiter verstehen, bekommen wir auch wertvolle Einblicke in ähnliche Atmosphären- und Blitzphänomene, die auf unserer Erde auftreten.

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