Liebe Schülerinnen und Schüler,

wenn die 8 Planeten des Sonnensystems (siehe Bild) die Olympischen Spiele der Planeten durchführen würden, dann würde der Medaillienspiegelgewinner feststehen: Auf dem Siegertreppchen würde der Jupiter mit großem Abstand am häufigsten stehen. Es ist also nicht verwunderlich, dass die alten Römer den Planeten nach ihrem mächtigsten Gott Jupiter benannt haben.

Wie du im obigen Bild nachzählen kannst, ist der Jupiter der fünfte Planet im Sonnensystem, wenn du von der Sonne aus zählst. Er eröffnet die Reihe der Gasplaneten, die durch die Planeten Saturn, Uranus und Neptun fortgesetzt wird. Die Nachbarn von Jupiter sind Mars und Saturn.

Jupiters Entfernung zur Sonne beträgt ca. 780 Millionen km. Das ist ca. 5 mal die Entfernung der Sonne zur Erde. Selbst das superschnelle Licht benötigt für diese Strecke ungefähr 44 Minuten. In 11 Jahren und 315 Tagen dreht sich der Jupiter auf einer elliptischen Bahn um die Sonne. Nun kommt die erste Goldmedaille: Der Jupiter benötigt nur 9 Stunden und 56 Minuten für eine Umdrehung um seine Rotationsachse. Ein Tag auf dem Jupiter dauert somit nicht einmal halb so lang wie ein Tag auf der Erde.

Bisher wurden 79 Jupitermonde entdeckt. Mit dieser Zahl war der Jupiter für lange Zeit der Rekordhalter. Aber seit 2019 musste der Jupiter hier die Goldmedaille an Saturn abgeben: 2019 entdeckte ein Forscherteam 20 neue Saturnmonde. Damit stieg die Anzahl der entdeckten Saturnmonde auf 82. Der Saturn hält also hier den Rekord mit 3 Monden Vorsprung. Die vier sogenannten Galileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto machen mehr als 99,9% der Masse aller Jupitermonde aus. Sie sind so faszinierend, dass sie in diesem Kurs in extra Reitern genauer vorgestellt werden. Der Jupiter besitzt auch ein schwach ausgeprägtes System aus Ringen. Die Ringe bestehen aus dem Staub von Jupitermonden, die von anderen Himmelskörpern getroffen wurden.

Da die Neigung der Rotationsachse des Jupiters gegen die Senkrechte auf seiner Umlaufbahn um die Sonne nur 3,13° beträgt, gibt es so gut wie keine Jahreszeiten.

Jetzt wird die zweite Goldmedaille vergeben: Der Jupiter hat eine Masse von ca. 1,899·1027 kg. Damit du dir das besser vorstellen kannst, das sind unvorstellbare ca. 318 Erdmassen. 

Der Jupiter besteht hauptsächlich aus ca. 90% Wasserstoff und ca. 10% Helium. Man geht davon aus, dass der Jupiter über einen Gesteinskern verfügt. 

Die nächste und dritte Goldmedaille wird dich nicht verwundern: Wenn der Jupiter der massereichste Planet ist, dann ist er mit hoher Wahrscheinlichkeit auch der Planet mit der größten Oberfläche und dem größten Volumen. Das hat sich bestätigt: Jupiters Durchmesser beträgt 139822 km. Das sind ca. 11 Erddurchmesser.

Die durchschnittliche Oberflächentemperatur beträgt -100°C.

Mit einem Alter von ca. 4,5 Milliarden Jahren sind Jupiter und Erde ungefähr gleich alt.

Du hast im Steckbrief schon gelernt, dass der Jupiter ca. zwölf Erdenjahre braucht, um die Sonne einmal zu umrunden, und dass er sich sehr schnell, nämlich in nur ca. zehn Stunden, um sich selbst dreht. Diese hohe Umfangsgeschwindigkeit ist eine der Hauptursachen der Wolkenbänder im Äquatorbereich des Gasriesen. Sie verleihen dem Jupiter das typische und faszinierende farbige Aussehen in Weiß-, Rot-, Orange-, Braun-, Gelb- und teilweise auch Blautönen. Die Wolken enthalten u. a. Kristalle aus gefrorenem Ammoniak, Wassereis und Wassertröpfchen.

Die Wolkenbänder verlaufen auf verschiedenen Breitengraden und werden in die helleren Zonen und die dunkleren Gürtel unterteilt. Die Zonen und Gürtel bewegen sich mit verschiedenen relativen Strömungsgeschwindigkeiten in Ost- oder in Westrichtung. Sie werden von Streifen mit hoher Windgeschwindigkeit (ca. 300 km/h), den sogenannten Jets, begrenzt. An den Jets entstehen Turbulenzen und Wirbelstürme.

Die Wolkendecke ist etwa 50 km dick. Auf der Erde sind sie normalerweise nur zwölf, in den Tropen höchstens bis zu 15 km dick. In ihr entstehen starke Gewitter, deren Blitzentladungen tausendmal stärker als auf der Erde sind.

Und jetzt folgt die nächste Goldmedaille: Der sogenannte Große Rote Fleck (siehe oberes Bild), auch Auge des Jupiter genannt, ist der größte Wirbelsturm des Sonnensystems. Er hat zur Zeit eine Länge von eineinhalb Erddurchmesser. Er wurde erstmals im Jahre 1664 von dem englischen Naturforscher Robert Hooke entdeckt und ist damit sehr langlebig. Auf der Erde lösen sich Windwirbel üblicherweise innerhalb weniger Wochen auf. Messungen einer Sonde ergaben Windgeschwindigkeiten am Rand des Flecks bis zu unvorstellbaren 680 km/h.

Es versteht sich von selbst, dass sich unter den oben beschriebenen Bedingungen auf dem Jupiter kein Leben entwickeln konnte und entwickeln wird. In den Reitern über die Monde des Jupiters wird dir erklärt, warum auf den großen Jupitermonden die Bedingungen lebensfreundlicher sind. 

Im Steckbrief hast du schon gelernt, dass der Jupiter zu einem großen Teil aus einem molekularen Wasserstoff-Helium-Gemisch besteht. Wenn wir das Innere des Jupiter betrachten, passiert etwas Faszinierendes: Aufgrund des hohen Drucks geht der Wasserstoff ab einer Tiefe von 20 000 Kilometern in einen metallischen Zustand über. Ja, du hast richtig gelesen, der Wasserstoff ist metallisch. Wie kann man sich das vorstellen? Aufgrund des extrem hohen Drucks lösen sich die Elektronen des Wasserstoff-Atoms von ihrem Atomkern und werden frei beweglich, ähnlich wie das sogenannte Elektronengas in Metallen. Dieser elektronisch sehr gut leitende und um den Jupiterkern rotierende metallische Wasserstoff ist die Ursache für das extrem starke Magnetfeld des Jupiter, das bis zu zwanzigmal stärker als das Erdmagnetfeld ist.  Es ist das stärkste Magnetfeld im Sonnensystem und damit steht der Jupiter wieder auf dem Siegertreppchen. Auf der sonnenzugewandten Seite erstreckt sich das Magnetfeld ca. 5-7 Millionen km weit in das Weltall. Auf der sonnenabgewandten Seite ragt das Jupitermagnetfeld unglaubliche 700 Millionen km ins Weltall und reicht somit bis in die Saturnbahn.
Der unterhalb ca. eines Viertels des Jupiterradius sich befindende Kern besteht wahrscheinlich aus Schichten von Gestein, Metallen und Eis und ist bis zu 20 Erdmassen schwer. Im Kern erreichen die Temperaturen über 20 000°C und es herrschen Drücke von über 30 Millionen bar (1 bar entspricht dem irdischen Luftdruck).

Sehr eindrucksvoll sind die Polarlichter, die an den Polen des Jupiter zu beobachten sind. (Das obige Bild zeigt ein Polarlicht auf der Erde. So ähnlich nur größer und intensiver kannst du dir die Polarlichter auf dem Jupiter vorstellen.) Der Entstehungsmechanismus ist der Gleiche wie auf der Erde: Elektrisch geladene Teilchen aus dem Weltraum werden von dem Magnetfeld des Jupiter eingefangen und zu den Polen geleitet. Dort treffen sie auf Moleküle der Jupiteratmosphäre und bringen sie zum Leuchten. Da das Magnetfeld des Jupiter viel stärker als das Erdmagnetfeld ist, werden die elektrisch geladenen Teilchen auch stärker beschleunigt als auf der Erde. Das Leuchten ist dementsprechend viel intensiver und erfolgt außer im sichtbaren Bereich auch im Ultraviolett- und Röntgenbereich.
Neben den geladenen Teilchen von der Sonne fängt das Jupitermagnetfeld auch Sauerstoff- und Schwefelionen ein, die von den Vulkanen auf Jupiters innerstem der vier großen Galileischen Monde Io (siehe nächster Reiter) in das All ausgestoßen werden. Damit hat Jupiter eine zweite Quelle für seine Polarlichter, die deshalb auch beständiger als die Polarlichter der Erde leuchten.

Wir schreiben das Jahr 1610. Der berühmte italienische Physiker und Astronom Galileo Galilei beobachtet mit einem selbstgebasteltem Fernrohr den Jupiter und glaubt seinen Augen nicht: Er sieht vier Monde, die um den Jupiter kreisen. Er ist damit der erste Mensch, der Himmelskörper beobachtet, die sich nicht unmittelbar um die Erde drehen. Seine Beobachtung stand im grassen Widerspruch zum damals noch offiziell propagierten geozentrischen Weltbild und schlug ein wie eine Bombe. Ihm zu Ehren werden die vier großen Jupitermonde Galileische Monde genannt.

Io ist mit einem Durchmesser von 3643 Kilometern der drittgrößte Jupitermond und der Innerste der Galileischen Monde mit einem mittleren Abstand von 421800 km zum Jupiter. Er umkreist Jupiter einmal innerhalb von 1,8 Tagen. Auf Io gibt es ca. 300 Vulkane, von denen viele aktiv sind. Man hat schon Rauchfahnen beobachtet, die 300 km in das Weltall reichen. Du fragst dich sicher, was die Ursache für so einen gewaltigen Vulkanismus ist. Die Antwort ist erstaunlich einfach: Io wird von den Gravitationskräften des Jupiter, aber auch der anderen drei großen Galileischen Monde durchgeknetet. Dabei wird er aufgeheizt und die entstandene Wärmeenergie muss sich einen Weg nach draußen suchen. Die vielen Farben auf Io entstehen durch die Vulkanausbrüche und die dabei frei werdenden Lavaströme und Gase. Die Gase kondensieren und fallen als Ascheregen und Schwefeldioxidschnee zurück auf seine Oberfläche. Das sieht dann aus wie eine Pizza (siehe Bild oben).

Anders als auf den anderen Galileischen Monden gibt es auf Io kein Wasser. Das Wasser ist vermutlich aufgrund der hohen Temperaturen der Lavaströme verdampft und in das Weltall entwichen. 

Im vorherigen Abschnitt über das Magnetfeld des Jupiter wurde schon beschrieben, dass die Sauerstoff- und Schwefelionen, die von den Vulkanen des Io ausgestoßen werden, die zweite Quelle für die intensiven Polarlichter auf dem Jupiter sind.

Der Jupitermond Europa ist mit einem Durchmesser von ca. 3122 km etwas kleiner als Io und umrundet Jupiter in einer Entfernung von 670900 km einmal in 3,5 Tagen.

Europa setzt sich aus verschiedenen Schichten zusammen. In seinem Inneren befindet sich ein Kern aus Eisen, der von Gestein umgeben ist. Darüber wiederum befindet sich sehr wahrscheinlich ein Ozean aus Salzwasser. Der Salzwasserozean umschließt wahrscheinlich den gesamten Mond und ist somit der größte Ozean des gesamten Sonnensystems, also diesmal geht die Goldmedaille an den Mond Europa. Der Ozean ist nicht direkt sichtbar, da er von einer dicken Eiskruste bedeckt ist. 

Wo Wasser ist, kann sich vielleicht auch Leben entwickelt haben. Europa ist ein möglicher Ort für extraterrestrisches Leben im Sonnensystem. Man kann sich gut vorstellen, dass in Zukunft ein Landegerät den dicken Eispanzer durchbohren wird, um das Salzwasser zu untersuchen.

Auf der Oberfläche von Europa fallen dunkle Linien auf. Diese sind Brüche und Risse in der Eiskruste, da der Untergrund "arbeitet", also sich je nach Temperaturänderung ausdehnt oder zusammenzieht. 

Es folgt die nächste Goldmedaille für einen Jupitermond: Ganymed ist mit einem Durchmesser von 5262 km der größte Mond des Sonnensystems und sogar größer als der Planet Merkur mit nur 4878 km Durchmesser. In einer mittleren Entfernung von 1070400 km umrundet Ganymed den Jupiter in ca. 7,2 Tagen.

Ganymeds Oberfläche kann in zwei unterschiedliche Regionen unterteilt werden: eine sehr alte, dunkle Region und eine jüngere, hellere Region. Die beiden Regionen sind auf geologische Aktivitäten zurückzuführen. Ganymeds Oberfläche besteht aus zwei kontinentalen Platten, die sich unabhängig voneinander bewegen, wobei an ihren Randzonen Gebirgszüge entstehen können.

Ganymed ist wie folgt aufgebaut: Im Inneren befindet sich ein Eisenkern, der von einer Gesteinsschicht umgeben ist. Außen ist Ganymed von einer harten und kalten Eiskruste umgeben, unter der sich vielleicht weicheres wärmeres Eis befindet. Für flüssiges Wasser ist es wahrscheinlich zu kalt. 

Callisto (auch Kallisto geschrieben) hat einen Durchmesser von ca. 4821 km und ist damit der drittgrößte Mond im gesamten Sonnensystem nach Ganymed und dem Saturnmond Titan. Er ist nur etwas kleiner als der Planet Merkur. Callisto umrundet Jupiter in einer Entfernung von 1882700 km und dafür braucht er ca. 16,7 Tage. Genau dieselbe Zeit benötigt er für die Drehung um die eigene Achse und zeigt damit wie die übrigen inneren Jupitermonde eine gebundene Rotation.

Auch Callisto ist ein Eismond, wobei die Eiskruste ca. 200 km dick ist. Darunter ist ein Salzwasserozean wahrscheinlich. Der Kern besteht aus Eisen und Gestein und sogar zum Teil aus Eis, was selten vorkommt.

Das Oberflächeneis sieht schmutzig aus, weil Callisto im Laufe von vielen Milliarden Jahren viel Staub und kleine Gesteinsbrocken aus dem All eingesammelt hat, die sich im Eis abgelagert haben.

Auffällig an Callisto ist, dass er mit vielen Kratern bedeckt ist. Für die Zahl und Dichte von Einschlagskratern bekommt er die Goldmedaille. Deshalb ist zu vermuten, dass sich Callistos Oberfläche durch innere Prozesse, wie Vulkanismus oder Beben, nicht verändert hat. Man kann davon ausgehen, dass Callistos Oberfläche ca. 4 Milliarden Jahre alt ist.

Jupiter hat eine wichtige Funktion im Sonnensystem. Da er 2,47-mal so schwer ist wie alle anderen Planeten zusammen, ist er aufgrund seiner Gravitation bedeutend für das Gleichgewicht im Sonnensystem.

Jupiter stabilisiert durch seine Masse den Asteroidengürtel (siehe Bild). Ohne Jupiter würde alle 100000 Jahre ein Asteroid aus dem Asteroidengürtel die Erde treffen und Leben dadurch mit hoher Wahrscheinlichkeit unmöglich machen. Die Existenz eines jupiterähnlichen Planeten in einem Sonnensystem könnte Voraussetzung für Leben auf einem dem Stern näheren Planeten sein.

Jupiter ist auch an einem klaren Nachthimmel mit dem bloßen Auge zu beobachten. Jupiter ist also schon seit Jahrtausenden den Menschen bekannt. Aber man benötigt Hilfsmittel, um den Jupiter genauer beobachten zu können: Im Abschnitt über den Jupitermond Io wurde schon berichtet, dass Galileo Galilei im Jahr 1610 die vier großen nach ihm benannten Galileischen Monde entdeckt hat. Wenige Jahrzehnte später im Jahr 1664 entdeckte Robert Hooke den schon im Abschnitt über das Wetter auf dem Jupiter beschriebenen Großen Roten Fleck.

So richtig in Fahrt kam die Erforschung des Jupiter im 20. Jhd., als man in der Lage war, Raumsonden zum Jupiter zu schicken:

Pioneer 10 war die erste Sonde, die im Jahr 1973 an Jupiter vorbeiflog, und viele wertvolle Beobachtungsdaten und Fotos von Jupiter zur Erde schickte.

Pioneer 11 flog im Jahr 1974 am Jupiter vorbei und fotografierte zum ersten Mal die Südpolregion des Jupiter.

Voyager 1 erreichte den Jupiter im Jahr 1979 und sendete nicht nur sensationelle Aufnahmen vom Jupiter zur Erde, sondern beobachtete auch einen Vulkanausbruch auf dem Jupitermond Io.

Voyager 2 erreichte ebenfalls im Jahr 1979 den Jupiter und entdeckte viele neue Jupitermonde und ein Ringsystem beim Jupiter.

Galileo war die erste Raumsonde, die im Jahr 1995 den Jupiter umkreiste. Bis 2003 untersuchte Galileo den Jupiter und die vier großen Galileischen Monde.

Juno (siehe Bild) ist die aktuellste Jupitermission. Juno schwenkte im Jahre 2016 in eine polare Umlaufbahn um den Jupiter ein. Dank Juno haben wir u.a. viel über die Atmosphäre und das Magnetfeld des Jupiter gelernt.