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Questo enorme pianeta ha un volume pari a 1.316 volte quello della Terra ed è sensibilmente depresso ai poli per la sua elevata velocità di rotazione. Al telescopio risulta solcato da bande rosse o scure, su fondo più chiaro, parallele all'equatore, interrotte qua e là da alcune macchie rosse o biancastre, la cui evoluzione si può seguire anche per lunghi tempi: una di queste, la ben nota Grande macchia rossa, è stata sempre presente da quando è stata osservata per la prima volta, più di tre secoli fa.
La massa di Giove è pari al doppio di quella di tutti gli altri pianeti del Sistema solare messi insieme, ma la distanza dalla Terra (circa 600 milioni di km) riduce a poco le possibilità di osservazione. Si tratta di un pianeta estremamente complesso, la cui atmosfera, con uno spessore di circa 1.000 km, è agitata da continui moti turbolenti: la superficie visibile del pianeta è la parte sommitale di tale atmosfera. L'involucro gassoso è formato da idrogeno (85%) ed elio (circa il 15%), con piccole quantità di metano, ammoniaca, acqua e zolfo.
Il calore solare e quello che si libera dall'interno di Giove (il pianeta irradia una quantità di energia pari a due volte e mezzo quella che riceve dal Sole) innescano nell'atmosfera grandi movimenti convettivi, proprio come avviene nell'atmosfera terrestre, con formazione di nubi dovute alla condensazione dell'ammoniaca. Ma su Giove l'alta velocità di rotazione (che all'Equatore arriva a 40.000 km/h) costringe le nubi a formare lunghe bande parallele all'Equatore. Lo spessore totale dell'atmosfera di Giove è di circa 1.000 km: a quella profondità dal tetto di nubi la pressione è tale che l'idrogeno deve passare allo stato liquido. La superficie di Giove è quindi quella di un oceano di idrogeno liquido esteso a tutto il pianeta. A circa 24.000 km di profondità la pressione provoca un'altra trasformazione: l'idrogeno liquido passa a idrogeno metallico liquido, uno stato della materia mai osservato, ma previsto teoricamente.
A profondità ancora maggiori (almeno 60.000 km, su un raggio di 70.000 km) dovrebbe esistere, infine, un nucleo di rocce e metalli pesanti, in quantità simile a quella dei pianeti di tipo terrestre. Giove è circondato da un forte campo magnetico, legato ai movimenti convettivi in atto nel nucleo di idrogeno metallico, che generano correnti parassite.In complesso il gigante tra i pianeti è una sfera liquida, con un involucro gassoso e un piccolo nucleo solido di materiali più densi.
La sua composizione media (85% di idrogeno e 15% di elio) è del tutto analoga a quella del Sole e se la sua massa fosse stata solo 10 volte maggiore, nel suo nucleo la temperatura sarebbe salita abbastanza da innescare una reazione termonucleare, trasformandolo in una piccola stella.
Il suo nucleo, invece, arriva a "solo" 30.000 °C, e il pianeta sta lentamente disperdendo, attraverso i moti convettivi della parte fluida e dell'atmosfera, l'energia accumulata come calore nelle fasi iniziali della sua evoluzione. Giove è circondato da un sistema di anelli molto sottili (pochi km), che si estende fino a circa 50.000 km dalla sommità delle nubi. E' formato da particelle minuscole e molto distanziate tra loro che in lente orbite cadono su Giove, sostituite in continuazione da altri frammenti, provenienti dai satelliti più vicini.
Attorno a Giove ruotano almeno 17 satelliti. I quattro più grandi (scoperti da Galileo e detti perciò galileiani) sono anche abbastanza vicini a Giove. Dal più vicino al più lontano, Io, Europa, Ganimede e Callisto presentano aspetti molto diversi, mentre le loro dimensioni sono simili a quelle della Luna (per i due satelliti più interni) o a quelle di Mercurio (per gli altri due).
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