Jupiterin pilvet

Jupiterin pilvet ovat Jupiterissa olevia vaaleita vyöhykkeitä (engl. zone) ja tummia vöitä (engl. belt). Vaaleat vyöhykkeet ovat matalapaineen alueita ja tummat vyöt korkeapaineen alueita. Jupiterissa on monia tummia ja vaaleita pyörteitä. Tunnetuin pyörre on melko pysyvä Jupiterin suuri punainen pilkku. Jupiterin pilvet koostuvat monista kerroksista: ylinnä on ammoniakkijääpilviä ja huomattavasti alempana vesijääpilviä ja vesipisarapilviä.

Jupiterin pilvet 

Jupiterin pilvet koostuvat enimmäkseen vaaleista vyöhykkeistä, joissa kaasu nousee ylöspäin, ja tummista vöistä, joissa kaasu laskeutuu alaspäin ja pilvet ovat matalammalla. Vaaleat alueet ovat matalapaineita, tummat korkeapaineita. Koska eri korkeuksilla on lämpötilojen mukaan erilaisia kemiallisia yhdisteitä, pilvet värjäytyvät erivärisiksi. Värien aiheuttajia ei tiedetä täsmälleen. 

Planeetan päiväntasaajan tienoilla on kaksi melko kirkasta ja paksua pilvivyöhykettä. Pohjoisempana on kaksi paksua tummaa vyötä ja niin edelleen. Suurimmat tuulen nopeuserot havaitaan alueiden rajalla. Vaaleissa vyöhykkeissä tuulee myötäpäivään ja tummissa vastapäivään. Eteläisellä pallonpuoliskolla on suuri punertava pyörremyrsky, Jupiterin suuri punainen pilkku.

Planeetan eteläisen pallonpuoliskon kolmesta kirkkaasta valkeasta pilkusta yhdistyi aikoinaan voimistuva Jupiterin pieni punainen pilkku eli ovaali BA (engl. myös Red Junior). Vuonna 1972 nähtiin pari vuotta kestänyt punainen pilkku pohjoisella pallonpuoliskolla.Päiväntasaajan lähellä näkyy kiemuraisia vanoja, jotka syntyvät alkujaan pienestä alueesta mutta leviävät pian laajalle. Noin 2 000 kilometrin läpimittaisen vanan kärjessä on noin 200 kilometrin läpimittaisia, kumpupilvimäisiä muodostumia. Muuten Jupiterissa on sekä tummia että valkeita pyörremyrskyjä. Jupiterin pilvissä näyttää tapahtuvan muutoksia 70 vuoden jaksoissa.

Jupiterin pilvet pyörivät eri leveysasteilla vaihtelevilla nopeuksilla. Niinpä Jupiterin pyöriminen kuvataan kolmella eri nopeudella pyörivällä järjestelmällä eli "systeemillä", jotka merkitään roomalaisin numeroin I, II ja III. Jupiterin pilvien arvellaan koostuvan täytekakkumaisesti eri korkeuksilla eri aineista koostuvista pilvistä. Vaakasuorien tuulten nopeudet Jupiterin pilvissä ovat 700 km/h luokkaa: ne ovat hyvin samanlaisia kuin Maan suihkuvirtaukset.
Lämpötila kasvaa melko nopeasti pilvissä alaspäin mentäessä. Jupiterissa riehuu voimakkaita ukkosia.

Jupiterin pilvikerrokset 
Jupiterissa näkyy erivärisiä pilvimuodostumia. Pilvien erilaiset värit johtuvat erilaisista kemiallisista yhdisteistä. Tummat ja vaaleat alueet näyttävät lämpökuvassa erilämpöisiltä: tummat vyöt ovat lämpimiä ja vaaleat vyöhykkeet kylmiä. Tästä on päätelty, että Jupiterissa on eri korkeuksilla olevia erilaisia pilviä: kylmät valkeat pilvet ovat korkealla, tummat syvemmällä. Valkeiden pilvien kohdalla tapahtuu kaasun virtausta ylös, tummien kohdalla alas. Alaspäin Jupiterin ilmakehään mentäessä lämpötila nousee, ja näin eri aineet koostavat tutkijoiden mukaan pilviä eri korkeuksille.

Tutkijat ovat laskeneet Jupiterille mahdollisia pilvikerroksia. Ylimpänä on ammoniakkijääpilviä: ensin cirruspilviä ja sitten kumpupilviä. Alempana on luultavasti ammoniumvetysulfidipilviä, jotka vastaavat tummia vöitä. Oletetaan, että vielä alempana olisi vesijääpilviä ja vesipisarapilviäkin. Näiden pilvien paksuus on noin 75 kilometriä. Pilvien korkeudella kaasukehä on konvektiivinen: siinä tapahtuu pilviä synnyttäviä, ylöspäin suuntautuvia kaasuvirtauksia ylös sekä pilviä hajottavia, alaspäin suuntautuvia virtauksia. Vesipisarapilvien alla on kuumaa. 100 barin pinnalla lämpötila on noin 600 K eli 300 °C ja 1 000 barin pinnalla 1 300 K eli 1 000 °C. Noin 1 000 barissa 600 kilometrin syvyydessä alkaa mahdollisesti kerros, jossa lämpö siirtyy konvektion eli kaasuvirtausten sijasta säteilemällä. Vielä alempana satojen asteiden lämpötilassa lienee muun muassa piiyhdisteitä SiO3, magnesiumia ja rautaa. Jupiterin kaasukehä ei sisällä paljoa heliumia, koska helium on lajittunut alaspäin.. Jupiterin nestemäisen vedyn kerros alkaa vyöhykkeeltä, jossa tiheys on noin 0,5 g/cm2, lämpötila 2 000 K ja paine suunnilleen 100 000 baria.. 

Maahan näkyvät pilvet ovat värin mukaan seuraavat: sininen alimpana, sitten laajalle levinneet ruskea ja valkoinen sekä ylinnä punainen, jota näkyy Suuressa punaisessa pilkussa. Metaani CH4:sta esiintyy Jupiterin kaasukehässä vain kaasuna, eikä se siis tiivisty pisaroiksi tai kiteiksi. Ammoniakkikiteillä on kuutiollinen symmetria, joka muistuttaa hiilidioksidijään symmetriaa. Kiteet ovat oktahedrisia, kuboktahedrisia tai rombisia dodekaedreja. Näin ollen Jupiterissa näkyy haloilmiöitä, jotka muistuttavat ennustettuja Marsin haloilmiöitä. Ammoniakkipilvien alapuolella olevia ammoniumvetysulfidipilviä värjäävät tummiksi luultavasti ketjuuntuneet rikkiyhdisteet tai fosforiyhdisteet ja orgaaniset yhdisteet. Ammoniakki ja ammoniumvetysulfidi ovat yksinään ilman värjääviä molekyylejä valkoisia.

Jupiterin pilviä tutki mittalaitteilla Galileo-luotain, joka havaitsi vain yhden paksun pilvikerroksen. Vesijääpilviä ei luotain havainnut, vaikka se upposi 22-23 ilmakehän paineeseen asti. Tämän väitetään johtuvan siitä, että tällä Jupiterin alueella sattui olemaan laskuvirtaus. Jupiterissa on havaittu joskus ukkospilviä, joiden uskotaan olevan vesijääpilviä.

Ammoniakkipilvet ylinnä: Cirruspilviä, valkeita soikioita, pilvipatsaita -125 °C - -150 °C 
Alempana hiekanvärisiä ammoniumvetysulfidipilviä -70 °C
Oletettu pilvikerros 13 °C, värinä tummanruskea
27 °C siniharmaa, punertava pilvikerros "kuumissa pisteissä"
Vielä alempana pilvikerros 17 °C. Alueelta tulevasta säteilystä päätellen siellä on luultavasti vesihöyrypilviä, joissa Galileo-luotaimen laskeutumiskapseli ei havainnut ukkosia.

Jupiterin ukkoset 
Jupiterin yöpuolelta avaruusluotaimella otettujen kuvien avulla on havaittu ukkosia 50–75 kilometriä planeetan näkyvän pilvipinnan alla. Muuten ammoniakkipilvet peittävät suurimman osan ukkosista. Vesipilviä arvellaan olevan noin 50 kilometriä pinnan alla. Salamat ovat satoja kertoja voimakkaampia kuin Maassa tai vähintään yhtä voimakkaita kuin Maan voimakkaimmat salamat. Ukkosten syntymekanismi on sama kuin Maassa, eli ylöspäin nouseva lämmin kostea ilma tiivistyy rakeiksi, mutta ilman lämpö on peräisin Jupiterin sisältä eikä Auringosta niin kuin Maan kohdalla. Ukkoset syntyvät vesipilvissä, joissa syntyy toisiinsa hankaavia rakeita ja jääneulasia, jotka varautuvat törmäyksissä eri tavoin.. Vesipilvet voivat nousta ammoniakkipilvien yläpuolelle. Ukkospilven alaosassa on vetinen osa, kun taas yläosan alasimessa on ammoniakkikiteitä. Ukkospilven ammoniakkipilvi nousee 25 kilometriä ympäristön pilvien ylle, mutta vesipilviosa ulottuu 50 kilometriä pilvipinnan alle..

Jotkut myrskyt muistuttavan Maan mesomittakaavan konvektiivisia järjestelmiä. Myrskyt kasvavat jopa 1 000 kilometrin läpimittaisiksi muutamassa päivässä. Jotkut ukkoset ovat 80 kilometriä korkeita ja jopa 4 000 kilometriä leveitä. Salamointi tapahtunee enimmäkseen 3-4 barin painepinnalla ja vaatii vesihöyryä 1-2 g/m3.

Jupiterin pilvivyöhykkeet 

Vyöt ja raidat vuorottelevat kaventuen 50 leveysasteelle. Joskus napa-alueilla havaitaan SSSTB, SSSTZ ja NNNTB sekä NNNTZ. SEB ja NEB ovat leveitä tummia vyöhykkeitä päiväntasaajan suunnassa. Jupiterin Suuren punaisen pilkun lyhenne on GRS (engl. Great Red Spot). Suuri punainen pilkku on eteläisessä trooppisessa vyöhykkeessä (STrZ) oleva eteläisen ekvaattorivyön (SEB) sisään ulottuva pullistuma. Se on korkeapaineen vyöhyke. Sen ympärillä näkyy usein tumma reunus (engl. Great Red Spot Hollow (GRH)). Vöiden ja Suuren punaisen pilkun tummuus vaihtelee vuosittain. Eteläisessä lauhkean alueen vyössä (STB) näkyi aiemmin kolme pitkäikäistä ovaalia FA, BC ja DE, mutta nämä yhtyivät 2000-luvulla yhdeksi punertavaksi ovaaliksi BA.

Jupiterin pyörähdysjärjestelmät 

Systeemi I:n ja II:n ero on viiden Jupiterin pyörähdyksen jälkeen 15 pituusastetta. Eteläisellä pallonpuoliskolla, jolla Suuri punainen pilkku sijaitsee, tuulet puhaltavat tummien vöiden eteläreunalla länteen ja pohjoisreunalla itään.

Jupiterin pilvien yksityiskohtia
Jupiterin pilvissä on monia yksityiskohtia, jotka näkyvät hyvin keskikokoisilla harrastajakaukoputkillakin.

Pyörimisen mukaan määritelty etureuna, keskus ja takareuna
Esimerkiksi Suuressa punaisessa pilkussa ovat kohdat GRSp, GRSc, GRSf: punaisen pilkun etureuna, pilkun keskus ja pilkun jälkireuna. 
Sekä tummia että vaaleita yksityiskohtia
Oval (ovaali): vaalealla soikiolla tumma reunus, hyvin tavallinen EZ:ssä.
Spot (pilkku): vaalealla ohut tumma reunus
Nodule (pieni pilkku): vaalealla ohut tumma reunus
Streak/rod (tikku): vyön tai vyöhykkeen sisässä oleva vaakasuora tummentuma/vaalentuma, tavallinen NEB:n pohjoisreunalla
Red bar/rod punainen, vaakasuora tikku vaaleassa vyöhykkeessä
Section (tummentuma/vaalentuma, tummassa vyössä)

Tummia
Knot: tumma paksumpi alue vyössä
Condensation (tiivistymä): hyvin tumma piste vyön reunassa
Rod/bar: vaakasuora pitkulainen kondensaatio, tumma viiva 
Elongated condensation (pitkä tiivistymä)
Festoon (silta): kapea kaareva silta, joka yhdistää kaksi vyötä, usein EZ, eteläinen NEB
Hook festoon (koukkumainen silta): koukkumainen kapea silta, ei yhdistä vöitä
Loop festoon, Garland (silta): vaaleaan vyöhykkeeseen ulottuva tumma kaari, joka sulkee sisäänsä vaaleaa aluetta, alkaa ja päättyy samaan vyöhön
Projection (nykerö): tumma alue vyöhykkeen reunassa
Veil, shading (varjostuma): vyöhykkeen pystysuora tummentuma
Column (pylväs): vyöhykkeen kapea pystysuora tummentuma, joka ulottuu suureen osaan pilkun leveyttä tai koko pilkun leveydelle, on sama kuin diffuusi, leveämpi kuin festoon
Projection: kaareva tumma paksu pystysuora alue vyöhykkeessä.
Vaaleita
Nodule (pieni pilkku): pieni vaalea piste, esiintyy napa-alueilla NEB:ssä ja SEB:ssä
Patch: vaalea, epäsäännöllisen muotoinen alue, nähdään EZ:ssä ja napa-alueilla.
Rift (halkeama) : vaakasuora kapea tilapäinen vyöhyke, näitä usein SEB:ssä.
Plume (töyhtö): tummien alueiden ympäröimä vino, vaalea kaareva kartio vyössä.
Bay (tasku): vyössä oleva kaareva "kuoppamainen" vaalentuma (puolisoikio vyön reunassa), esimerkiksi Suuren punaisen pilkun syvennys RSH.
Notch (kolo): vyössä oleva kuoppamainen vaalentuma, jolla on tumma reunus
Gap (katkos): vyön leveä vaalea katkos, jakaa vyön kahteen osaan
Rift (halkeama)

Katso myös 
Jupiterin suuri punainen pilkku
Jupiterin pieni punainen pilkku

Lähteet

Aiheesta muualla 

Jupiter - Introduction
Jovian Nomenclature
Nomenclature of Jovian Features Paul Morow
Jupiter: a giant primitive planet
Galileo Image Gallery: Jupiter Northern and Southern Latitudes and Equatorial Belt Zone
Class 17 - Giant Planets 1
Class 18 - Giant Planets 2
Class 19 - Giant Planets 3
Jupiter 

Jupiter