Jüpiter'in atmosferi

Atmosfer akımları

Jüpiter'i kaplayan bulutların renk açısından büyük farklılıklar gösteren ve ekvatora paralel biçimde dizilmiş çok sayıda kuşaklar oluşturduğu gözlenir. Koyu renkli 'kuşaklar' ile açık renkli 'bölgeler'in sırayla birbirini izlediği, iki komşu alanda egemen olan hava akımlarının birbirine zıt yönde ilerlediği, ve hızı zaman zaman 600 km./saat düzeyine ulaşan rüzgarların, kuşak ve bölgelerin sınırlarında büyük türbülanslara neden olduğu görülür. Bu alanlarda değişik boyut ve renklerde ve değişen sürelerle dairesel yapılar izlenir. Büyük Kırmızı Leke bunların en iyi bilineni ve en azından Jüpiter'in teleskoplarla izlenebildiği üç yüz yılı aşkın sürede varlığını sürdürerek en uzun ömürlü olanıdır. Büyük Kırmızı Leke'nin ve kuşakların renkleri ve kontrastları zaman içerisinde önemli değişiklikler gösterebilmektedir. Ekvatordan kutuplara doğru atmosfer hareketliliği giderek azalır ve kutuplara yakın enlemlerde kuşak yapısı tümüyle kaybolarak yerini daha türdeş bir bulutluluğa bırakır.
Bu hareketliliğin nedeninin Jüpiter tarafından üretilen büyük miktardaki ısı enerjisi olduğu düşünülür. Atmosferin derinliklerinde, gezegen içinden aldığı ısı ile genleşerek yükselmeye başlayan gazlar, yüzeye doğru yaklaştıkça soğur ve yoğuşma derecelerine göre sıra ile sıvı hale dönüşerek değişik yükseltilerdeki bulutları ve yağışları oluştururlar. Bu yolla tropopoza ulaştığında 'kuru' ve soğuk hale gelen gazlar ağırlaşarak yeniden alçalırlar. Dönüş yolunda ısınma ile birlikte değişik düzeylerdeki yoğuşmuş bileşikleri yeniden içine alarak zenginleşirler. Bu döngü binlerce kilometre uzunluğunda dikey bir yolculuğu gerektirir ve tipik olarak yıllar sürebilir. Jupiter'in ağırlık merkezinden uzaklaşarak yükselen gaz kütleleri sahip oldukları açısal momentumu koruyarak gezegenin dönüş hızının gerisinde kalırken, alçalan kütleler hızlanırlar. Coriolis etkisi adı verilen bu durum art arda gelen kuşaklarda sıra ile doğu-batı ve batı-doğu yönünde zıt akımların oluşmasına yol açar. Yükselen sıcak gaz kütlelerinin oluşturduğu antisiklon 'bölge'lerinde bulutların yüksekliği, alçalan soğuk ve kuru gazlardan oluşan siklon 'kuşak'larına göre çok daha fazladır. Nemli bölgeler gezegenin yüksek yansıtıcılığa sahip açık renkli alanlarını oluşturur. Kuru gazlar ise atmosferin çok daha derinlerine kadar inen bir görüş alanına izin verir ve koyu renkli kuşakları meydana getirir. 15ᵒ Kuzey ve 15ᵒ Güney enlemleri arasını kaplayan Ekvator Kuşakları'ndaki 380 km./saat hızında batı-doğu yönünde sürekli hava akıntısı, Jüpiter'in ekvatorda kutuplara oranla daha hızlı döndüğü izlenimi verir ve bu nedenle gezegen için 9 saat 50 dakika 30 saniye süren Sistem I ve 9 saat 55 dakika 41 saniye süren Sistem II olmak üzere iki ayrı dönüş süresi tanımlanmıştır. Radyo dalgalarının ölçümü ile belirlenen Sistem III ise gezegenin manyetik iç yapılarının dönüş hızını gösterir ve hemen hemen Sistem II ile yani kutuplardaki atmosferin dönüş hızı ile eşdeğerdir.
Kutupların yakınında bölge ve kuşakların görülmemesi, Coriolis kuvvetlerinin bu enlemlerde önemini yitirmesi ile ilişkilidir. Yükselen ve alçalan gaz sütunlarının bu bölgelerde de varlığı, benek ya da halkalar şeklinde gözlenen farklı renklere sahip atmosfer yapıları ile doğrulanmaktadır. Ayrıca ekvator ve kutuplar arasında hemen hemen hiç sıcaklık farkı gözlenmemesi, atmosfer içindeki ısı aktarımının tüm enlemlerde etkin bir biçimde sürdürüldüğünü düşündürmektedir.
Çok yeni veriler, koyu renkli kuşaklarda da yükselen gaz hücrelerinin oluşturduğu küçük açık renkli alanların bulunduğunu ve net gaz hareketinin yükselme yönünde olabileceğini düşündürmektedir. Bu çelişkili bulgular henüz tam olarak aydınlatılabilmiş değildir.

Stratosfer

Tropopoz düzeyinin üzerinde hem dikey, hem de yatay hava akımlarının çok az olduğu, yoğunlaşma ve bulutların bulunmadığı stratosfer tabakası yer alır. Bu katmanda fotokimyasal etkinlik ön plandadır ve atmosfer bileşimini ve özelliklerini etkileyen en önemli mekanizmadır. Güneş‘ten kaynaklanan morötesi ışınımların etkisi altında gerçekleşen bu tepkimelerin sonucunda bazı kimyasal bileşikler parçalanarak eksilirken, bazı yeni bileşiklerin oluşması ve atmosferin daha alt tabakalarına 'yağması' ile Jüpiter‘in kimyasal bileşimi yavaş ama sürekli biçimde değişmektedir. Soğurulan güneş ışınlarının bıraktığı enerji nedeniyle stratosferde sıcaklık troposferdekinden daha fazladır ve yükselti ile birlikte artmaya devam eder. En yüksek sıcaklığın olduğu düzey stratosferi mezosferden ayıran 'stratopoz'u belirler.

Mezosfer

Tropopoz düzeyinden yaklaşık 150 km. yükseklikte başlayan mezosfer, 300 km. yüksekliğe dek devam eder. Burada daha da seyrelmiş olan atmosferde, stratosferdekine benzer fotokimyasal etkinlik devam eder. Sıcaklık bu katman boyunca 180K civarında sabittir.

Termosfer

Mezosferin üst sınırını belirleyen türbopoz düzeyinin üzerinde Güneş kaynaklı morötesi ve X ışınlarının etkisi ile 750K sıcaklığa ulaşan termosfer tabakası bulunur. Bu katmanın üst kısımları yüksek enerjili ışınların etkisi ile iyonize duruma geçmiş atomlar ve serbest elektronlardan zengindir, bu nedenle iyonosfer olarak da adlandırılır.

Egzosfer

Jüpiter atmosferinin en üst tabakalarında, yavaşça yerini güneş rüzgarı ve gezegenlerarası ortama bırakan çok seyrelmiş hidrojen atomlarını içeren geniş bir alan bulunur. Bu alanın ısı dengeleri incelendiğinde, gezegenin kütleçekim gücünün dış kaynaklı ışınımların etkilerine açık farkla baskın çıktığı ve Venüs, Yer, ve Mars gibi küçük gezegenlerin aksine Jüpiter atmosferinden hafif gazların kaçışının olanaklı olmadığı görülür. Bu nedenle Güneş sistemi'nde bugün varolan koşullar devam ettiği sürece Jüpiter ve sisteminin yapısının korunacağı sonucuna varılabilir.