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Atmósfera de Júpiter

Agosto 14, 2021

La atmósfera de Júpiter es la atmósfera planetaria de mayor tamaño en todo el Sistema Solar. Está compuesta principalmente por hidrógeno molecular y helio en una proporción comparable con la de una estrella; también se encuentran presentes otras sustancias químicas, aunque en pequeñas medidas, tales como el metano, amoníaco, ácido sulfhídrico y agua. Aunque la presencia de este último compuesto no se ha podido observar en forma directa, se cree que reside en las capas más profundas de la atmósfera. La abundancia de oxígeno, nitrógeno, azufre y gases nobles en la atmósfera de Júpiter supera los valores encontrados en las estrellas en una proporción cercana al 3:1.[1]​

Patrón de nubes en Júpiter. Leyenda: 1 = Región Polar Norte; 2 = Banda Templada Norte Norte; 3 = Banda Templada Norte; 4 = Banda Ecuatorial Norte; 5 = Zona Ecuatorial; 6 = Banda Ecuatorial Sur; 7 = Banda Templada Sur; 8 = Banda Templada Sur Sur; 9 = Región Polar Sur ;10 = Gran Mancha Roja

La atmósfera joviana carece de un límite inferior definido y gradualmente se transforma en el interior líquido del planeta.[2]​ Las capas atmosféricas son, de inferior a superior, la troposfera, la estratosfera, la termosfera y la exosfera. Cada capa cuenta con un gradiente térmico característico.[3]​ La capa inferior, la troposfera, posee un complicado sistema de nubes y brumas, compuestas por estratos de amoníaco, hidrosulfuro de amonio y agua.[4]​ Las nubes de amoníaco superiores que son visibles en la "superficie" de Júpiter se encuentran organizadas en una docena de bandas zonales paralelas al ecuador, que están delimitadas por fuertes corrientes atmosféricas (vientos) conocidas como chorros de aire. Las bandas se alternan en colores: a las bandas oscuras se les llama correas, mientras que a las claras se las denomina zonas. Las zonas, que son más frías, corresponden a las corrientes de aire ascendente, mientras que las correas señalan las corrientes descendentes.[5]​ Se cree que el color más claro de las zonas se debe a la presencia de hielo de amoníaco, pero se conoce con exactitud la razón del color más oscuro de las correas.[5]​ El origen de la estructura en bandas y de los chorros de aire no se ha podido determinar, aunque existen dos modelos teóricos. El primer modelo sostiene que existen fenómenos en la superficie que recubren un interior estable. Según otro modelo, las bandas y los chorros de aire son simplemente una manifestación del flujo de hidrógeno molecular en el manto de Júpiter, que estaría organizado en cierta cantidad de cilindros.[6]​

La atmósfera de Júpiter muestra una amplia gama de fenómenos activos, incluida la inestabilidad de las bandas, vórtices (ciclones y anticiclones), tormentas y relámpagos.[7]​ Los vórtices se manifiestan como enormes manchas (ovaladas) de color rojo, blanco o marrón. Las dos manchas de mayor tamaño son la Gran Mancha Roja (GMR) y la Pequeña Mancha Roja (PMR);[8]​[9]​ estas y la mayoría de las otras manchas son de características anticiclónicas. Los anticiclones más pequeños suelen ser blancos. Se cree que los vórtices son estructuras relativamente poco profundas, que no superan varios cientos de kilómetros. La GMR, que se sitúa en el hemisferio sur, es el vórtice más grande conocido en todo el Sistema Solar. Su tamaño es tal que podría envolver a varios planetas del tamaño de la Tierra, y ha existido durante al menos trecientos años. La PMR, que se encuentra al sur de la GMR, tiene una magnitud equivalente a un tercio de la anterior y se formó en el año 2000 a raíz de la combinación de tres óvalos blancos.[10]​

Júpiter presenta tormentas poderosas, siempre acompañadas por relámpagos. Estas tormentas son un producto de la convección húmeda en la atmósfera relacionada con la evaporación y condensación del agua. Estos sitios presentan fuertes movimientos ascendentes del aire que producen la formación de nubes brillantes y densas. En general, las tormentas se forman en la región de las correas. En Júpiter los relámpagos son mucho más poderosos que en la Tierra; sin embargo, son menos frecuentes y su nivel promedio de actividad es comparable al terrestre.[11]​

Estructura vertical

 
Estructura vertical de la atmósfera joviana. Nótese que la presión disminuye junto con la altitud. El nivel de −132 km es la profundidad máxima alcanzada por la sonda atmosférica Galileo.[3]​

La atmósfera de Júpiter se clasifica en cuatro capas, en altitud creciente: la troposfera, la estratosfera, la termosfera y la exosfera. A diferencia de la atmósfera terrestre, Júpiter carece de una mesosfera.[12]​ Júpiter no posee una superficie sólida y la capa atmosférica más baja, la troposfera, da paso al interior líquido del planeta.[2]​ Esto ocurre como consecuencia de que las temperaturas y presiones superan ampliamente a aquellas correspondientes a los puntos críticos del hidrógeno y el helio, lo que resulta en la ausencia de un límite marcado entre los estadios de gas y líquido.[2]​

Debido a la carencia de un límite inferior definido de la atmósfera, suele considerarse que la presión de 10 bares, que se encuentra a una altitud aproximada de 90 km por debajo de la presión de 1 bar para una temperatura de unos 340 K, marca la base de la troposfera.[3]​ Dentro del material científico publicado, habitualmente se toma a la presión de 1 bar como "punto cero" de las altitudes (la "superficie") de Júpiter.[2]​ Al igual que ocurre en la Tierra, la capa atmosférica superior, la exosfera, tampoco cuenta con un límite superior definido.[13]​ La densidad disminuye gradualmente hasta dar paso al medio interplanetario a unos 5000 km por encima de la "superficie".[14]​

Las variaciones en la temperatura vertical de la atmósfera joviana tienen comportamientos similares a las de la atmósfera terrestre. La temperatura de la troposfera disminuye con la altura hasta alcanzar un mínimo, denominado tropopausa,[15]​ que es el límite entre la troposfera y la estratosfera. En Júpiter, la tropopausa se encuentra a unos 50 km sobre las nubes visibles (o a un nivel de 1 bar), donde la presión y la temperatura son de aproximadamente 0,1 bar y 110 K.[3]​[16]​ En la estratosfera, la temperatura sube a unos 200 K para dar paso a la termosfera, a una altitud y presión cercanas a los 320 km y 1 μbar.[3]​ En la termosfera, las temperaturas siguen aumentando hasta alcanzar los 1000 K aproximadamente a los 1000 km, donde la presión llega a alrededor de 1 nbar.[17]​

La troposfera de Júpiter contiene una estructura de nubes complicada. Las nubes visibles, que se encuentran entre los 0,7 y 1,0 bar de presión, están hechas de hielo de amoníaco.[18]​ Debajo de ellas, se cree que existen nubes de hidrosulfuro de amonio o sulfuro de amonio (entre 1,5 y 3 bar) y de agua (3 y 7 bar).[4]​[19]​ No existen nubes de metano ya que las temperaturas son demasiado elevadas para que éste pueda condensarse.[4]​ Las nubes de agua componen la capa de nubes más densa y tienen más influencia que otras nubes en la dinámica atmosférica. Esto es consecuencia de un mayor calor de vaporización del agua y una mayor abundancia de agua en comparación con el amoníaco y el ácido sulfhídrico (el oxígeno es un elemento químico más abundante que el nitrógeno y el azufre).[12]​ Sobre las principales capas de nubes, se hallan varias capas de neblina, tanto en la troposfera (a 0,2 bar) como en la estratosfera (a 10 mbar).[20]​ Estas últimas se crean debido a la condensación de hidrocarburo aromático policíclico o hidrazina generado en la parte superior de la estratosfera (1–100 μbar) a partir del metano influenciado por la radiación ultravioleta (UV) del Sol.[21]​ La abundancia de metano en relación con el hidrógeno molecular en la estratosfera es de aproximadamente 10−4,[14]​ mientras que la proporción correspondiente a otros hidrocarburos ligeros, como el etano y el acetileno, respecto del hidrógeno molecular es de aproximadamente 10−6.[14]​

La termosfera de Júpiter se encuentra a presiones menores a 1 μbar y presenta fenómenos como por ejemplo capas de airglow, auroras polares y emisiones de rayos X.[22]​ Dentro de ella se localizan capas donde la densidad de los electrones e iones es mayor, formando la ionosfera.[14]​ Las frecuentes temperaturas elevadas de la termosfera (800–1000 K) aún no han sido explicadas por completo;[17]​ los modelos teóricos actuales predicen una temperatura no superior a los 400 K.[14]​ Estas temperaturas podrían ser causadas por la absorción radiación solar de alta energía (rayos UV o X), por el calentamiento de las partículas cargadas que descienden desde la magnetosfera joviana, o por la disipación de ondas de gravedad que se propagan hacia arriba.[23]​ En los polos y latitudes bajas, la termosfera y la exosfera emiten rayos x, los cuales fueron observados por primera vez por el Observatorio Einstein en 1983.[24]​ Las partículas de energía que se originan en la magnetosfera de Júpiter crean brillantes auroras ovaladas que envuelven los polos. A diferencia de sus pares terrestres, que sólo aparecen durante tormentas geomagnéticas, estas auroras son una característica permanente de la atmósfera joviana.[24]​ La termosfera de Júpiter fue el primer lugar fuera de la Tierra dondoe se descubrió hidrógeno molecular protonado (H3+).[14]​ Este ion produce fuertes emisiones en la sección infrarroja media del espectro, a una longitud de onda entre 3 y 5 μm, y es el principal refrigerador de la termosfera.[22]​

Composición química

Abundancia de elementos en relación al hidrógeo
en Júpiter y en el Sol[1]​
Elemento 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
Comparación de las concentraciones (tasas) de varios isótopos en las atmósferas de Júpiter y del Sol[1]​
Isótopo Tasa en el Sol Tasa 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 composición de la atmósfera joviana es similar a la del planeta en su totalidad.[1]​ La atmósfera joviana es la más conocida de todos los gigantes gaseosos ya que fue observada directamente por la sonda Galileo cuando ingresó en la atmósfera joviana el 17 de diciembre de 1995.[25]​ Entre otras fuentes de información acerca de la composición atmosférica de Júpiter se pueden incluir el Observatorio Espacial Infrarrojo (ISO),[26]​ las sondas Galileo y Cassini,[27]​ y observaciones realizadas desde la Tierra.[1]​

Los dos componentes principales de la atmósfera de Júpiter son el hidrógeno molecular (H2) y el helio.[1]​ La abundancia de helio es de 0,157 ± 0,0036 en relación con el hidrógeno molecular, por número de moléculas, y su fracción en masa es de 0,234 ± 0,005, que es levemente inferior al valor primordial en el Sistema Solar.[1]​ La razón de esta cantidad inferior no se comprende por completo, pero, al ser más denso que el hidrógeno, parte del helio podría estar condensado dentro del núcleo del planeta.[18]​ La atmósfera contiene varios compuestos sencillos, tales como agua, metano (CH4), ácido sulfhídrico (H2S), amoníaco (NH3) y fosfina (PH3).[1]​ La abundancia de dichas sustancias en la troposfera profunda (debajo de los 10 bar) implica que la atmósfera de Júpiter están enriquecida en elementos como carbono, nitrógeno, azufre y, posiblemente, oxígeno en un factor de 2 a 4 en comparación con los valores pertenecientes al Sol.[n. 1]​[1]​ Gases nobles como argón, kriptón y xenón también parecen estar enriquecidos en relación a las cantidades solares (véase tabla a la derecha), mientras que el neón es mucho más escaso.[1]​ En cuanto a otros compuestos químicos, como por ejemplo la arsina (AsH3) y el germano (GeH4), únicamente se encuentran vestigios.[1]​ La atmósfera superior de Júpiter cuenta con pequeñas cantidades de hidrocarburos simples, tales como el etano, el acetileno y el diacetileno, que se forman a partir de metano afectado por la radición solar ultravioleta y de partículas cargadas provenientes de la magnetosfera del planeta.[1]​ Se cree que la presencia de dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua en la parte superior de la atmósfera se debe a cometas que chocaron con el planeta, como es el caso del cometa Shoemaker-Levy 9. Es imposible que el agua provenga de la troposfera ya que la fría tropopausa actúa como trampa de calor, impidiendo que el agua se eleve hacia la estratosfera (véase «Estructura vertical»).[1]​

Las mediciones tomadas desde la Tierra y por sondas espaciales ampliaron el conocimiento sobre la tasa isotópica en la atmósfera joviana. Hasta julio de 2003, el valor aceptado de deuterio presente es de 2,25 ± 0,35 × 10−5,[1]​ que probablemente represente el valor primordial en la nebulosa protosolar que dio origen al Sistema Solar.[26]​ La tasa de isótopos de nitrógeno en la atmósfera de Júpiter, 15N a 14N, es de 2,3 × 10−3, un tercio más baja que la presente en la atmósfera terrestre (3,5 × 10−3).[1]​ Este último descubrimiento es particularmente significativo, ya que las teorías previas acerca de la formación del Sistema Solar consideraban que el valor de la tasa de isótopos de nitrógeno en la Tierra era la primordial.[26]​

Bandas, correas y chorros de aire

 
El mapa en color de Júpiter más detallado que existe en la actualidad, efectuado por la nave Cassini.

La superficie visible de Júpiter se encuentra dividida en varias bandas paralelas al ecuador. Existen dos tipos de bandas: las zonas (de color claro) y las correas (relativamente oscuras).[5]​ La vasta Zona Ecuatorial (ZE) ocupa el espacio comprendido entre las latitudes aproximadas de 7°S a 7°N. Por encima y debajo de la ZE, las Correas Ecuatoriales Norte y Sur (CEN y CES) se extienen hasta los 18°N y 18°S, respectivamente. Más allá del ecuador se encuentran las Zonas Tropicales Norte y Sur (ZTrN y ZTrS).[5]​ El patrón alterno de correas y zonas continúa hasta las regiones polares, a unos 50 grados de latitud, donde sus apariencias visibles se vuelven algo apagadas.[28]​ La estructura básica correa-zona probablemente se extienda dentro de los polos y alcance al menos los 80° Norte y Sur.[5]​

La apariencia distinta de zonas y correas está provocada por la diferencia en la opacidad de las nubes. La concentración de amoníaco es mayor en las zonas, causando la presencia de nubes más densas de hielo de amoníaco a mayor altitud, lo que a su vez hace que sus colores sean más claros.[15]​ Por otro lado, las nubes de las correas son más delgadas y se localizan a menor altitud.[15]​ La troposfera superior es más fría en las zonas y más cálida en las correas.[5]​ Se desconoce la naturaleza precisa de química que produce que las zonas y bandas de Júpiter sean tan coloridas, pero es posible que tenga relación con complejos compuestos de azufre, fósforo y carbono.[5]​

Las bandas jovianas limitan con corrientes atmosféricas zonales (vientos), denominados chorros de aire. Los chorros de aire hacia el oeste (retrógrados) se encuentran en la transición entre zonas y correas (alejándose del ecuador), mientras que los que van hacia el este (progrados) marcan la transición de correas a zonas.[5]​ El patrón de estas corrientes hace que la velocidad de los vientos locales disminuya en las correas y aumente en las zonas desde el ecuador hacia el polo. Por lo tanto, la cizalladura del viento en las corrientes es ciclónica, y en las zonas es anticiclónica.[19]​ La ZE es una excepción a esta regla, ya que presenta un potente chorro de aire hacia el este (prograda) y cuenta con la velocidad del viento mínima local exactamente en el ecuador. La velocidad de los chorros de aire son mayores en Júpiter y pueden superar los 100 m/s.[5]​ Las mismas corresponden a las nubes de amoníaco situadas en el rango de presión que va de 0,7 a 1 bar. Los chorros de aire progrados suelen ser más fuertes que los retrógrados.[5]​ La amplitud vertical de los chorros de aire se desconoce; estos se disuelven de dos a tres escalas de altura[n. 2]​ por encima de las nubes, mientras que, debajo del nivel de las nubes, los vientos aumentan levemente y de manera constante hasta al menos 22 bares (la máxima profundidad operacional a la que llegó la sonda Galileo).[16]​

 
Velocidad de los vientos en la atmósfera joviana.

El origen de la estructura en bandas de Júpiter no es del todo claro. La teoría más simple señala que las zonas son lugares de surgencias atmosféricas positivas y las correas son manifestaciones de surgencias negativas.[29]​ Cuando el aire rico en amoníaco se eleva en las zonas, se expande y enfría, formando nubes altas y densas. Sin embargo, en las correas, el aire desciende, calentándose de manera adiabática, y las nubes blancas de amoníaco se evaporan, dando paso a nubes más bajas y oscuras. La ubicación y amplitud de las bandas, y la velocidad y ubicación de los chorros de aire en Júpiter, son notoriamente estables y únicamente han variado en raras ocasiones entre 1980 y 2000. La leve disminución en la velocidad del chorro de aire más fuerte hacia el este, situado en el límite entre la Zona Tropical Norte y las Correas Templadas Norte, a 23°N, es un ejemplo de variación.[6]​[29]​ No obstante, las bandas cambian de coloración e intensidad con el transcurso del tiempo (véase abajo).


Notas

  1. Se han propuesto varias explicaciones para la superabundancia de carbono, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. La teoría principal es que Júpiter capturó un gran número de planetesimales congelados durante las últimas etapas de su acrecimiento. Se cree que los gases nobles volátiles habrían estado atrapados en forma de hidratos de gas dentro del hielo.[1]​
  2. La escala de altura sh se define como sh = RT/(Mgj), donde R = 8,31 J/mol/K es la constante de gases, M ≈ 0,0023 kg/mol es la masa molar promedio en la atmósfera joviana,[3]​ T es la temperatura, y gj ≈ 25 m/s2 es la aceleración de la gravedad en la superficie de Júpiter. A medida que la temperatura pasa de 110 K en la tropopausa a 1000 K en la termosfera,[3]​ la escala de altura puede adoptar valores que van de 15 a 150 km.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Atreya et al. (2003)
  2. ↑ Guillot (1999)
  3. ↑ Sieff et al. (1998)
  4. ↑ Atreya et al. (2005)
  5. ↑ Ingersoll (2004), pp. 2–5
  6. ↑ Vasavada (2005), p. 1942
  7. Vasavada (2005), p. 1974
  8. Vasavada (2005), pp. 1978–1980
  9. Vasavada (2005), pp. 1980–1982
  10. Vasavada (2005), p. 1976
  11. Vasavada (2005), pp. 1982, 1985–1987
  12. ↑ Ingersoll (2004), pp. 13–14
  13. Yelle (2004), p. 1
  14. ↑ Miller et al. (2005)
  15. ↑ Ingersoll (2004), pp. 5–7
  16. ↑ Ingersoll (2004), p. 12
  17. ↑ Yelle (2004), pp. 15–16
  18. ↑ Atreya et al. (1999)
  19. ↑ Vasavada (2005), p. 1937
  20. Ingersoll (2004), p. 8
  21. Atreya et al. (2005)
  22. ↑ Yelle (2004), pp. 1–12
  23. Yelle (2004), pp. 22–27
  24. ↑ Bhardwaj and Gladstone (2000), pp. 299–302
  25. McDowell, Jonathan (1995-12-08). «Jonathan's Space Report, No. 267». Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Archivado desde el original el 10 de agosto de 2011. Consultado el 6 de mayo de 2007. 
  26. ↑ Encrenaz (2003)
  27. Kunde et al. (2004)
  28. Rogers (1995), p. 81.
  29. ↑ Ingersoll (2004), p. 5

Bibliografía

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  • Yelle, R.V.; Miller, S. (2004). «Jupiter’s Thermosphere and Ionosphere» (PDF). En Bagenal, F.; Dowling, T.E.; McKinnon, W.B., ed. Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere. Cambridge University Press. 

Enlaces externos


  •   Datos: Q3045
  •   Multimedia: Atmosphere of Jupiter

Agosto 14, 2021
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La atmosfera de Jupiter es la atmosfera planetaria de mayor tamano en todo el Sistema Solar Esta compuesta principalmente por hidrogeno molecular y helio en una proporcion comparable con la de una estrella tambien se encuentran presentes otras sustancias quimicas aunque en pequenas medidas tales como el metano amoniaco acido sulfhidrico y agua Aunque la presencia de este ultimo compuesto no se ha podido observar en forma directa se cree que reside en las capas mas profundas de la atmosfera La abundancia de oxigeno nitrogeno azufre y gases nobles en la atmosfera de Jupiter supera los valores encontrados en las estrellas en una proporcion cercana al 3 1 1 Patron de nubes en Jupiter Leyenda 1 Region Polar Norte 2 Banda Templada Norte Norte 3 Banda Templada Norte 4 Banda Ecuatorial Norte 5 Zona Ecuatorial 6 Banda Ecuatorial Sur 7 Banda Templada Sur 8 Banda Templada Sur Sur 9 Region Polar Sur 10 Gran Mancha Roja La atmosfera joviana carece de un limite inferior definido y gradualmente se transforma en el interior liquido del planeta 2 Las capas atmosfericas son de inferior a superior la troposfera la estratosfera la termosfera y la exosfera Cada capa cuenta con un gradiente termico caracteristico 3 La capa inferior la troposfera posee un complicado sistema de nubes y brumas compuestas por estratos de amoniaco hidrosulfuro de amonio y agua 4 Las nubes de amoniaco superiores que son visibles en la superficie de Jupiter se encuentran organizadas en una docena de bandas zonales paralelas al ecuador que estan delimitadas por fuertes corrientes atmosfericas vientos conocidas como chorros de aire Las bandas se alternan en colores a las bandas oscuras se les llama correas mientras que a las claras se las denomina zonas Las zonas que son mas frias corresponden a las corrientes de aire ascendente mientras que las correas senalan las corrientes descendentes 5 Se cree que el color mas claro de las zonas se debe a la presencia de hielo de amoniaco pero se conoce con exactitud la razon del color mas oscuro de las correas 5 El origen de la estructura en bandas y de los chorros de aire no se ha podido determinar aunque existen dos modelos teoricos El primer modelo sostiene que existen fenomenos en la superficie que recubren un interior estable Segun otro modelo las bandas y los chorros de aire son simplemente una manifestacion del flujo de hidrogeno molecular en el manto de Jupiter que estaria organizado en cierta cantidad de cilindros 6 La atmosfera de Jupiter muestra una amplia gama de fenomenos activos incluida la inestabilidad de las bandas vortices ciclones y anticiclones tormentas y relampagos 7 Los vortices se manifiestan como enormes manchas ovaladas de color rojo blanco o marron Las dos manchas de mayor tamano son la Gran Mancha Roja GMR y la Pequena Mancha Roja PMR 8 9 estas y la mayoria de las otras manchas son de caracteristicas anticiclonicas Los anticiclones mas pequenos suelen ser blancos Se cree que los vortices son estructuras relativamente poco profundas que no superan varios cientos de kilometros La GMR que se situa en el hemisferio sur es el vortice mas grande conocido en todo el Sistema Solar Su tamano es tal que podria envolver a varios planetas del tamano de la Tierra y ha existido durante al menos trecientos anos La PMR que se encuentra al sur de la GMR tiene una magnitud equivalente a un tercio de la anterior y se formo en el ano 2000 a raiz de la combinacion de tres ovalos blancos 10 Jupiter presenta tormentas poderosas siempre acompanadas por relampagos Estas tormentas son un producto de la conveccion humeda en la atmosfera relacionada con la evaporacion y condensacion del agua Estos sitios presentan fuertes movimientos ascendentes del aire que producen la formacion de nubes brillantes y densas En general las tormentas se forman en la region de las correas En Jupiter los relampagos son mucho mas poderosos que en la Tierra sin embargo son menos frecuentes y su nivel promedio de actividad es comparable al terrestre 11 Indice 1 Estructura vertical 2 Composicion quimica 3 Bandas correas y chorros de aire 4 Notas 5 Vease tambien 6 Referencias 7 Bibliografia 8 Enlaces externosEstructura vertical Editar Estructura vertical de la atmosfera joviana Notese que la presion disminuye junto con la altitud El nivel de 132 km es la profundidad maxima alcanzada por la sonda atmosferica Galileo 3 La atmosfera de Jupiter se clasifica en cuatro capas en altitud creciente la troposfera la estratosfera la termosfera y la exosfera A diferencia de la atmosfera terrestre Jupiter carece de una mesosfera 12 Jupiter no posee una superficie solida y la capa atmosferica mas baja la troposfera da paso al interior liquido del planeta 2 Esto ocurre como consecuencia de que las temperaturas y presiones superan ampliamente a aquellas correspondientes a los puntos criticos del hidrogeno y el helio lo que resulta en la ausencia de un limite marcado entre los estadios de gas y liquido 2 Debido a la carencia de un limite inferior definido de la atmosfera suele considerarse que la presion de 10 bares que se encuentra a una altitud aproximada de 90 km por debajo de la presion de 1 bar para una temperatura de unos 340 K marca la base de la troposfera 3 Dentro del material cientifico publicado habitualmente se toma a la presion de 1 bar como punto cero de las altitudes la superficie de Jupiter 2 Al igual que ocurre en la Tierra la capa atmosferica superior la exosfera tampoco cuenta con un limite superior definido 13 La densidad disminuye gradualmente hasta dar paso al medio interplanetario a unos 5000 km por encima de la superficie 14 Las variaciones en la temperatura vertical de la atmosfera joviana tienen comportamientos similares a las de la atmosfera terrestre La temperatura de la troposfera disminuye con la altura hasta alcanzar un minimo denominado tropopausa 15 que es el limite entre la troposfera y la estratosfera En Jupiter la tropopausa se encuentra a unos 50 km sobre las nubes visibles o a un nivel de 1 bar donde la presion y la temperatura son de aproximadamente 0 1 bar y 110 K 3 16 En la estratosfera la temperatura sube a unos 200 K para dar paso a la termosfera a una altitud y presion cercanas a los 320 km y 1 mbar 3 En la termosfera las temperaturas siguen aumentando hasta alcanzar los 1000 K aproximadamente a los 1000 km donde la presion llega a alrededor de 1 nbar 17 La troposfera de Jupiter contiene una estructura de nubes complicada Las nubes visibles que se encuentran entre los 0 7 y 1 0 bar de presion estan hechas de hielo de amoniaco 18 Debajo de ellas se cree que existen nubes de hidrosulfuro de amonio o sulfuro de amonio entre 1 5 y 3 bar y de agua 3 y 7 bar 4 19 No existen nubes de metano ya que las temperaturas son demasiado elevadas para que este pueda condensarse 4 Las nubes de agua componen la capa de nubes mas densa y tienen mas influencia que otras nubes en la dinamica atmosferica Esto es consecuencia de un mayor calor de vaporizacion del agua y una mayor abundancia de agua en comparacion con el amoniaco y el acido sulfhidrico el oxigeno es un elemento quimico mas abundante que el nitrogeno y el azufre 12 Sobre las principales capas de nubes se hallan varias capas de neblina tanto en la troposfera a 0 2 bar como en la estratosfera a 10 mbar 20 Estas ultimas se crean debido a la condensacion de hidrocarburo aromatico policiclico o hidrazina generado en la parte superior de la estratosfera 1 100 mbar a partir del metano influenciado por la radiacion ultravioleta UV del Sol 21 La abundancia de metano en relacion con el hidrogeno molecular en la estratosfera es de aproximadamente 10 4 14 mientras que la proporcion correspondiente a otros hidrocarburos ligeros como el etano y el acetileno respecto del hidrogeno molecular es de aproximadamente 10 6 14 La termosfera de Jupiter se encuentra a presiones menores a 1 mbar y presenta fenomenos como por ejemplo capas de airglow auroras polares y emisiones de rayos X 22 Dentro de ella se localizan capas donde la densidad de los electrones e iones es mayor formando la ionosfera 14 Las frecuentes temperaturas elevadas de la termosfera 800 1000 K aun no han sido explicadas por completo 17 los modelos teoricos actuales predicen una temperatura no superior a los 400 K 14 Estas temperaturas podrian ser causadas por la absorcion radiacion solar de alta energia rayos UV o X por el calentamiento de las particulas cargadas que descienden desde la magnetosfera joviana o por la disipacion de ondas de gravedad que se propagan hacia arriba 23 En los polos y latitudes bajas la termosfera y la exosfera emiten rayos x los cuales fueron observados por primera vez por el Observatorio Einstein en 1983 24 Las particulas de energia que se originan en la magnetosfera de Jupiter crean brillantes auroras ovaladas que envuelven los polos A diferencia de sus pares terrestres que solo aparecen durante tormentas geomagneticas estas auroras son una caracteristica permanente de la atmosfera joviana 24 La termosfera de Jupiter fue el primer lugar fuera de la Tierra dondoe se descubrio hidrogeno molecular protonado H3 14 Este ion produce fuertes emisiones en la seccion infrarroja media del espectro a una longitud de onda entre 3 y 5 mm y es el principal refrigerador de la termosfera 22 Composicion quimica EditarAbundancia de elementos en relacion al hidrogeoen Jupiter y en el Sol 1 Elemento Sol Jupiter SolHe H 0 0975 0 807 0 02Ne H 1 23 x 10 4 0 10 0 01Ar H 3 62 x 10 6 2 5 0 5Kr H 1 61 x 10 9 2 7 0 5Xe H 1 68 x 10 10 2 6 0 5C H 3 62 x 10 4 2 9 0 5N 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 82S H 1 62 x 10 45 2 5 0 15Comparacion de las concentraciones tasas de varios isotopos en las atmosferas de Jupiter y del Sol 1 Isotopo Tasa en el Sol Tasa en Jupiter13C 12C 0 011 0 0108 0 000515N 14N lt 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 2520Ne 22Ne 13 81 0 08 13 23He 4He 1 5 0 3 x 10 4 1 66 0 05 x 10 4D H 3 0 0 17 x 10 5 2 25 0 35 x 10 5La composicion de la atmosfera joviana es similar a la del planeta en su totalidad 1 La atmosfera joviana es la mas conocida de todos los gigantes gaseosos ya que fue observada directamente por la sonda Galileo cuando ingreso en la atmosfera joviana el 17 de diciembre de 1995 25 Entre otras fuentes de informacion acerca de la composicion atmosferica de Jupiter se pueden incluir el Observatorio Espacial Infrarrojo ISO 26 las sondas Galileo y Cassini 27 y observaciones realizadas desde la Tierra 1 Los dos componentes principales de la atmosfera de Jupiter son el hidrogeno molecular H2 y el helio 1 La abundancia de helio es de 0 157 0 0036 en relacion con el hidrogeno molecular por numero de moleculas y su fraccion en masa es de 0 234 0 005 que es levemente inferior al valor primordial en el Sistema Solar 1 La razon de esta cantidad inferior no se comprende por completo pero al ser mas denso que el hidrogeno parte del helio podria estar condensado dentro del nucleo del planeta 18 La atmosfera contiene varios compuestos sencillos tales como agua metano CH4 acido sulfhidrico H2S amoniaco NH3 y fosfina PH3 1 La abundancia de dichas sustancias en la troposfera profunda debajo de los 10 bar implica que la atmosfera de Jupiter estan enriquecida en elementos como carbono nitrogeno azufre y posiblemente oxigeno en un factor de 2 a 4 en comparacion con los valores pertenecientes al Sol n 1 1 Gases nobles como argon kripton y xenon tambien parecen estar enriquecidos en relacion a las cantidades solares vease tabla a la derecha mientras que el neon es mucho mas escaso 1 En cuanto a otros compuestos quimicos como por ejemplo la arsina AsH3 y el germano GeH4 unicamente se encuentran vestigios 1 La atmosfera superior de Jupiter cuenta con pequenas cantidades de hidrocarburos simples tales como el etano el acetileno y el diacetileno que se forman a partir de metano afectado por la radicion solar ultravioleta y de particulas cargadas provenientes de la magnetosfera del planeta 1 Se cree que la presencia de dioxido de carbono monoxido de carbono y agua en la parte superior de la atmosfera se debe a cometas que chocaron con el planeta como es el caso del cometa Shoemaker Levy 9 Es imposible que el agua provenga de la troposfera ya que la fria tropopausa actua como trampa de calor impidiendo que el agua se eleve hacia la estratosfera vease Estructura vertical 1 Las mediciones tomadas desde la Tierra y por sondas espaciales ampliaron el conocimiento sobre la tasa isotopica en la atmosfera joviana Hasta julio de 2003 el valor aceptado de deuterio presente es de 2 25 0 35 10 5 1 que probablemente represente el valor primordial en la nebulosa protosolar que dio origen al Sistema Solar 26 La tasa de isotopos de nitrogeno en la atmosfera de Jupiter 15N a 14N es de 2 3 10 3 un tercio mas baja que la presente en la atmosfera terrestre 3 5 10 3 1 Este ultimo descubrimiento es particularmente significativo ya que las teorias previas acerca de la formacion del Sistema Solar consideraban que el valor de la tasa de isotopos de nitrogeno en la Tierra era la primordial 26 Bandas correas y chorros de aire Editar El mapa en color de Jupiter mas detallado que existe en la actualidad efectuado por la nave Cassini La superficie visible de Jupiter se encuentra dividida en varias bandas paralelas al ecuador Existen dos tipos de bandas las zonas de color claro y las correas relativamente oscuras 5 La vasta Zona Ecuatorial ZE ocupa el espacio comprendido entre las latitudes aproximadas de 7 S a 7 N Por encima y debajo de la ZE las Correas Ecuatoriales Norte y Sur CEN y CES se extienen hasta los 18 N y 18 S respectivamente Mas alla del ecuador se encuentran las Zonas Tropicales Norte y Sur ZTrN y ZTrS 5 El patron alterno de correas y zonas continua hasta las regiones polares a unos 50 grados de latitud donde sus apariencias visibles se vuelven algo apagadas 28 La estructura basica correa zona probablemente se extienda dentro de los polos y alcance al menos los 80 Norte y Sur 5 La apariencia distinta de zonas y correas esta provocada por la diferencia en la opacidad de las nubes La concentracion de amoniaco es mayor en las zonas causando la presencia de nubes mas densas de hielo de amoniaco a mayor altitud lo que a su vez hace que sus colores sean mas claros 15 Por otro lado las nubes de las correas son mas delgadas y se localizan a menor altitud 15 La troposfera superior es mas fria en las zonas y mas calida en las correas 5 Se desconoce la naturaleza precisa de quimica que produce que las zonas y bandas de Jupiter sean tan coloridas pero es posible que tenga relacion con complejos compuestos de azufre fosforo y carbono 5 Las bandas jovianas limitan con corrientes atmosfericas zonales vientos denominados chorros de aire Los chorros de aire hacia el oeste retrogrados se encuentran en la transicion entre zonas y correas alejandose del ecuador mientras que los que van hacia el este progrados marcan la transicion de correas a zonas 5 El patron de estas corrientes hace que la velocidad de los vientos locales disminuya en las correas y aumente en las zonas desde el ecuador hacia el polo Por lo tanto la cizalladura del viento en las corrientes es ciclonica y en las zonas es anticiclonica 19 La ZE es una excepcion a esta regla ya que presenta un potente chorro de aire hacia el este prograda y cuenta con la velocidad del viento minima local exactamente en el ecuador La velocidad de los chorros de aire son mayores en Jupiter y pueden superar los 100 m s 5 Las mismas corresponden a las nubes de amoniaco situadas en el rango de presion que va de 0 7 a 1 bar Los chorros de aire progrados suelen ser mas fuertes que los retrogrados 5 La amplitud vertical de los chorros de aire se desconoce estos se disuelven de dos a tres escalas de altura n 2 por encima de las nubes mientras que debajo del nivel de las nubes los vientos aumentan levemente y de manera constante hasta al menos 22 bares la maxima profundidad operacional a la que llego la sonda Galileo 16 Velocidad de los vientos en la atmosfera joviana El origen de la estructura en bandas de Jupiter no es del todo claro La teoria mas simple senala que las zonas son lugares de surgencias atmosfericas positivas y las correas son manifestaciones de surgencias negativas 29 Cuando el aire rico en amoniaco se eleva en las zonas se expande y enfria formando nubes altas y densas Sin embargo en las correas el aire desciende calentandose de manera adiabatica y las nubes blancas de amoniaco se evaporan dando paso a nubes mas bajas y oscuras La ubicacion y amplitud de las bandas y la velocidad y ubicacion de los chorros de aire en Jupiter son notoriamente estables y unicamente han variado en raras ocasiones entre 1980 y 2000 La leve disminucion en la velocidad del chorro de aire mas fuerte hacia el este situado en el limite entre la Zona Tropical Norte y las Correas Templadas Norte a 23 N es un ejemplo de variacion 6 29 No obstante las bandas cambian de coloracion e intensidad con el transcurso del tiempo vease abajo Notas Editar Se han propuesto varias explicaciones para la superabundancia de carbono oxigeno nitrogeno y otros elementos La teoria principal es que Jupiter capturo un gran numero de planetesimales congelados durante las ultimas etapas de su acrecimiento Se cree que los gases nobles volatiles habrian estado atrapados en forma de hidratos de gas dentro del hielo 1 La escala de altura sh se define como sh RT Mgj donde R 8 31 J mol K es la constante de gases M 0 0023 kg mol es la masa molar promedio en la atmosfera joviana 3 T es la temperatura y gj 25 m s2 es la aceleracion de la gravedad en la superficie de Jupiter A medida que la temperatura pasa de 110 K en la tropopausa a 1000 K en la termosfera 3 la escala de altura puede adoptar valores que van de 15 a 150 km Vease tambien EditarJupiter Atmosfera Juno mision espacial Galileo mision espacial Referencias Editar a b c d e f g h i j k l m n n o Atreya et al 2003 a b c d Guillot 1999 a b c d e f g Sieff et al 1998 a b c Atreya et al 2005 a b c d e f g h i j Ingersoll 2004 pp 2 5 a b 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 a b Ingersoll 2004 pp 13 14 Yelle 2004 p 1 a b c d e f Miller et al 2005 a b c Ingersoll 2004 pp 5 7 a b Ingersoll 2004 p 12 a b Yelle 2004 pp 15 16 a b Atreya et al 1999 a b Vasavada 2005 p 1937 Ingersoll 2004 p 8 Atreya et al 2005 a b Yelle 2004 pp 1 12 Yelle 2004 pp 22 27 a b Bhardwaj and Gladstone 2000 pp 299 302 McDowell Jonathan 1995 12 08 Jonathan s Space Report No 267 Harvard Smithsonian Center for Astrophysics Archivado desde el original el 10 de agosto de 2011 Consultado el 6 de mayo de 2007 a b c Encrenaz 2003 Kunde et al 2004 Rogers 1995 p 81 a b Ingersoll 2004 p 5Bibliografia EditarBeebe Reta 1997 Jupiter the Giant Planet 2da edicion Washington Smithsonian Books ISBN 1560986859 OCLC 224014042 Hockey 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University Press Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una galeria multimedia sobre Atmosfera de Jupiter Datos Q3045 Multimedia Atmosphere of JupiterObtenido de https es wikipedia org w index php title Atmosfera de Jupiter amp oldid 130003072, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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