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12
Nov

5ª parte (G.U. Estudiantes Universitarios) La observación desde ciudad: Júpiter.

Fichas de astronomía.

5. La observación desde ciudad: Júpiter.

En este quinto artículo, con los que EU y Optica Roma esperan difundir entre los estudiantes universitarios de Madrid algunos conceptos de astronomía, vamos a abordar la observación del planeta Júpiter.

Júpiter, el gigante gaseoso.
Júpiter es el quinto plantea desde el Sol y es el mayor del Sistema Solar. Es tan grande, que para hacernos una idea, si Júpiter estuviera vacío, cabrían en su interior más de mil Tierras. También contiene más materia que el resto de los planetas combinados. Júpiter posee 16 satélites, cuatro de ellos – Io, Europa, Ganimedes y Calisto – se conocen desde Galileo en 1610. Tiene también un sistema de anillos muy tenue y es invisible desde la Tierra. (Los anillos fueron descubiertos en 1979 por el Voyager 1.) La atmósfera es muy profunda, comprendiendo quizá al propio planeta, y es de alguna manera como el Sol. Está compuesta principalmente por hidrógeno y helio, con pequeñas cantidades de metano, amoniaco, vapor de agua y otros compuestos. A grandes profundidades la presión es tan grande que los átomos de hidrógeno se rompen liberando sus electrones de tal forma que los átomos resultantes están compuestos únicamente por protones. Esto da lugar a un estado en el que el hidrógeno se convierte en metal.


Su atmósfera
La dinámica del sistema climático de Júpiter se refleja en unas franjas de colores, nubes atmosféricas y tormentas. Los patrones de nubes cambian en horas o días. La más estable, conocida desde que se observó por vez primera con telescopio, es la gran mancha roja :  una compleja tormenta que se mueve en sentido antihorario. En su contorno exterior, el material tarda en girar entre cuatro y seis días; cerca del centro, los movimientos son menores e incluso lo hacen en direcciones aleatorias. Un montón de otras pequeñas tormentas y remolinos aparecen a lo largo de las bandas nubosas. Con un telescopio pequeño podemos apreciar al menos las dos bandas principales, y en ocasiones la gran mancha roja.
Los satélites
Hace  400 años Galileo apuntó su telescopio casero hacia los cielos y descubrió tres puntos de luz, que al principio pensó que eran estrellas, en linea recta con el planeta Júpiter. Galileo las observó detenidamente y comprobó que se movían en la dirección incorrecta. Cuatro días más tarde apareció otra estrella. Después de observar las estrellas durante varias semanas, Galileo llegó a la conclusión de que no eran estrellas sino cuerpos planetarios que orbitaban alrededor de Júpiter. Estas cuatro estrellas han llegado a ser conocidas por el nombre de satélites galileanos.
Durante los siglos posteriores se descubrieron otras 12 lunas hasta alcanzar un total de 16. Finalmente, en 1979, las naves espaciales Voyager pudieron fotografiarlas de cerca durante su travesía . De nuevo, en 1996, la exploración de estos mundos dió un gran salto adelante con el comienzo de la misión Galileo, encargado de observar una gran temporada a Júpiter y sus satélites.
Doce de las lunas de Júpiter son relativamente pequeñas y parecen haber sido capturadas más probablemente que formadas en órbita alrededor de Júpiter. Las cuatro grandes lunas Galileanas, Io, Europa, Ganimedes y Calisto, se piensa que se formaron por acrección como parte del proceso de formación del propio Júpiter.

Io. ( I )
Io (entre los aficionados se numera como “I” ) es la menos común (al menos por ahora)  de las lunas de nuestro sistema solar. La actividad volcánica de Io fue el mayor descubrimiento inesperado en el sistema joviano por las Voyager, ya que observaron sobre Io la erupción simultánea de nueve volcanes. Los penachos de los volcanes se extienden más allá de los 300 kilómetros  sobre la superficie, con materiales expulsados a velocidades cercanas al kilómetro por segundo.
Los volcanes de Io son debidos aparentemente al calentamiento del satélite por efecto de marea de Júpiter. Io ve perturbada su órbita por Europa y Ganimedes, dos grandes satélites cercanos, para volver de nuevo a su órbita regular empujado por Júpiter. Esta competencia produce una deformación mareal de la superficie de Io que alcanza los 100 metros
La temperatura en la superficie de Io ronda los -143° C ; sin embargo, una gran macha caliente asociada con algún fenómeno volcánico alcanza los 17° C . Los científicos creen que esta mancha podría ser un lago de lava, aunque la temperatura indica que su superficie no está derretida. Este fenómeno es similar a lo que ocurre con los lagos de lava en la Tierra.
El contenido de Io es material rocoso con un bajo contenido de hierro. Io está situado dentro del intenso cinturón de radiación formado por los electrones e iones atrapados en el campo magnético de Júpiter. A medida que la magnetosfera rota con Júpiter, envuelve a Io y arrastra consigo casi 100 kilogramos de material por segundo. El material forma un toroide, una nube en forma de rosquilla que brilla con luz ultravioleta. Los iones pesados del toro se desplazan hacia el exterior, y su empuje da lugar a que la magnetosfera Joviana duplique su tamaño esperado. Algunos de los compuestos de azufre e iones de oxigeno más energéticos caen a lo largo del campo magnético sobre la atmósfera del planeta, dando lugar a auroras.
Io actúa como un generador eléctrico a medida que se desplaza en el interior del campo magnético de Júpiter, desarrollando una diferencia de potencial de 400,000 voltios en el ecuador y generando una corriente eléctrica de 3 millones de amperios que fluye a lo largo del campo magnético hacia la ionosfera del planeta.

Europa ( II )
Europa es  diferente a Ganimedes y Calisto en las cortezas altamente craterizadas de éstos, mientras que  Europa prácticamente no tiene cráteres así como casi no tiene relieves verticales. Existe la posibilidad de que Europa pueda estar activa en su interior debido a un calentamiento de marea a un nivel de una décima o menos que Io. Los modelos del interior de Europa muestran que bajo una delgada corteza de 5 km de hielo de agua, Europa puede tener océanos con 50 km  de profundidad o más. Las marcas visibles de Europa podrían ser el resultado de una expansión global donde la corteza se podría haber fracturado, llenado con agua y congelado.

Ganimedes ( III )
Ganimedes es la más grande de las lunas de Júpiter y de nuestro sistema solar, con un diámetro de 5,262 km (nuestra Luna tiene 3476 km., siendo la cuarta en tamaño ). Si Ganimedes orbitase alrededor del sol en vez de hacerlo alrededor de Júpiter podría ser clasificado como un planeta. Al igual que Calisto,  Ganimedes está compuesto probablemente de un núcleo rocoso con un manto de agua/hielo y una corteza de roca y hielo. Su baja densidad de 1.94 gm/cm3, indica que el núcleo ocupa cerca del 50% del diámetro del satélite. El manto de Ganimedes está compuesto probablemente de hielo y silicatos, y su corteza es una gruesa capa de agua congelada. Ganimedes no tiene atmósfera conocida, pero recientemente el Telescopio Espacial Hubble ha detectado ozono en su superficie. La cantidad de ozono es pequeña comparada con la de la Tierra. Se produce a medida que partículas cargadas atrapadas por el campo magnético de Júpiter se precipitan sobre la superficie de Ganimedes. Cuando estas partículas cargadas penetran la corteza helada, rompen las moléculas de agua produciendo ozono. Este proceso químico parece apuntar que Ganimedes posee una tenue atmósfera de oxigeno como la detectada en Europa.
Ganimedes tiene una compleja historia geológica. Tiene montañas, valles, cráteres y ríos de lava. Estando la superficie moteada por regiones iluminadas y oscuras. En las regiones oscuras presenta un gran número de cráteres lo que indica un origen antiguo. Las regiones claras muestran un tipo diferente de terreno - esta surcado por cordilleras y depresiones. Estos rasgos componen patrones complejos que tienen varios cientos de metros de altura y se prolongan por miles de kilómetros. Las zonas estriadas son posiblemente más recientes que las zonas oscuras llenas de cráteres y se formaron por la tensión creada por los procesos tectónicos globales. La razón real es desconocida; sin embargo, parece haber tenido lugar una extensión de la corteza lo que produjo su rotura y separación.

Calisto ( IV )
Calisto es la segunda luna, en tamaño, de Júpiter, y la tercera más grande del sistema solar. Con un tamaño similar al de Mercurio. Su órbita se sitúa justo en el cinturón de radiación de Jupiter. Calisto se encuentra muy craterizado, con edades estimadas de hasta cuatro mil millones de años, poco menos que la edad estimada de formación del sistema solar.
Calisto apenas tiene montañas, posiblemente debido a la naturaleza helada de su superficie. Los cráteres de impacto con anillos concéntricos asociados son prácticamente las únicas formas que se pueden observar sobre Calisto (no con telescopio de aficionado, desde luego). Valhalla es la mayor cuenca de impacto, con una región central de unos 600 kms. de diámetro , extendiéndose los anillos hasta 3000 kms. Calisto tiene la densidad más baja de los cuatro satélites galileanos (1.86 grs/cm3) Bajo una corteza de unos 200 km., se cree existe un océano salado de unos 10 km. de profundidad. Hacia el interior, Calisto va cambiando la composición mezcla de roca e hielo), hacia una mayor proporción de roca a medida que es mayor la profundidad. Los meteoritos que han “agujereado” la superficie han hecho que aflore agua a la superficie, que congelada forma líneas brillantes sobre la superficie. No tiene atmósfera.

La observación visual de Jupiter.
Como hemos mencionado anteriormente, Júpiter se puede observar con un telescopio pequeño, y ya apreciaremos al menos dos bandas en su superficie, así como las cuatro lunas descritas. Con unos prismáticos de unos 7 aumentos, si los mantenemos firmemente agarrados o sobre un soporte rígido, podremos apreciar una bolita luminosa, y en linea , los satélites. Con un refractor de solo 6 cm. de diámetro, Júpiter está claramente achatado por los polos, debido a su rápida rotación, y veremos las dos bandas principales, a veces (depende de nuestra pericia observando, de las turbulencias atmosféricas y de la calidad general del equipo óptico) podremos observar algunas más, así como la gran mancha roja. De unos años acá, la mancha roja tiene una tonalidad más pálida, por lo que a veces resulta más complicada de observar.(fig. 1)

 


Figura 1(fig. 1: Foto de alta resolución de la gran mancha roja, obtenida mediante mosaico, por la NASA )
Esta mancha es un inmenso anticiclón en el hemisferio Sur del planeta.Para identificar las zonas atmosféricas mas importantes podemos usar un diagrama de Júpiter mostrando la ubicación de los principales cinturones y zonas atmosféricas., con la notación utilizada por los aficionados (fig.2)

Figura 2
(fig.2.: nomenclatura de las regiones principales de Júpiter )

En cuanto a la ubicación de la mancha roja, no siempre es visible a causa de la rotación del planeta, por lo que deberíamos consultar efemérides o bien utilizar algún programa de simulación que nos indique la posición o visibilidad. Júpiter posee básicamente dos tipos de características: las oscuras (cinturones) y las brillantes (zonas). La cantidad de detalles observables depende del instrumental utilizado  y las condiciones del cielo en ese momento (seeing).

NPR   -  III - North Polar region
NNTZ  -  II  - North North Temperate Zone
NNTB  -  II  - North North Temperate Belt
NTZ   -  II  - North Temperate Zone
NTB   -  II  - North Temperate Belt
NTrZ  -  II  - North Tropical Zone
NTrZB -  II  - North Tropical Zone Band *
NEB   -  II  - North Equatorial Belt
NEBZ  -  I   - North Equatorial Belt Zone *
EZ    -  I   - Equatorial Zone
EB    -  I   - Equatorial Band *
SEB   -  I   - South Equatorial Belt
SEBZ  -  II  - South Equatorial Belt Zone *
GRS   -  II  - Great Red Spot
STrZ  -  II  - South Tropical Zone
STB   -  II  - South Temperate Belt
STZ   -  II  - South Temperate Zone
SSTB  -  II  - South South Temperate Belt
SSTZ  -  II  - South South Temperate Zone
SSSTZ -  II  - South South South Temperate Zone
SPR   -  III - South Polar region
(* no siempre observable)
Las características más visibles de Júpiter son NPR, SPR, NEB y SEB.
Con telescopios pequeños usualmente son visibles las zonas EZ, NEB, SEB, NPR, y SRP. En buenas condiciones pueden observarse las zonas NTB, STB, NTZy STZ. Con telescopios más grandes comienzan a verse zonas como EB, NNTB, SSTB, NEZ, SEZ, NTZ y STZ.
El período de rotación no es igual para todas las partes visibles del planeta, ya que los detalles observables de Júpiter no se comportan como un cuerpo sólido.
Características atmosféricas de Júpiter.
 Festones (festoons): formación oscura que se extiende a través de las zonas y conecta dos cinturones. Si se reconecta con la misma zona se denomina bucle de festón (loop festoon) o guirnalda (garland). El color de estas formaciones es azul o gris. Si no se conecta con un cinturón se lo denomina gancho (hook). Cuando son anchos, difusos y verticales se los llama columnas (columns). Usualmente son vistos en EZ y a lo largo del límite sur de NEB. Se ven bien con telescopios de unos 80 o 90 mm. en adelante.

  • Bahías (bay): zonas grandes que parecen faltar en los bordes de los cinturones. Comunes en NEB y en el borde sur de SEB. Las bahías pequeñas se las denomina muescas (notches).
  • Condensaciones (condensation): pequeñas manchas oscuras y redondeadas que suelen encontrarse en los cinturones. Si son muy elongadas se las denomina bastones (rods). Estas son comunes al norte y dentro de NEB, y suelen ser de color rojizo.
  • Hendiduras (rift): línea larga y fina que se extiende horizontalmente a lo largo del interior de un cinturón. La zona SEB puede ser dividida por una característica de este tipo.
  • Nódulos (nodule): zonas brillantes, pequeñas y redondeadas. Observables en NEB, SEB y las regiones polares.
  • Nudos (knots): secciones oscuras y brumosas de un cinturón.
  • Óvalos (ovals): áreas brillantes y coloridas, de aspecto redondeado y tamaño medio o grande. Pueden verse tanto en las zonas brillantes como oscuras. Muy comunes en EZ. los óvalos pequeños son llamados manchas blancas. La Gran Mancha Roja (GRS) es un ejemplo de un óvalo muy grande.
  • Parches (patch): zonas blanquecinas, grandes e irregulares. Observables en EZ y las regiones polares.
  • Proyecciones (proyection): prominencia oscura en el borde de un cinturón.
  • Raya (streak): se trata de un nódulo muy elongado.
  • Velo o Sombra (veil o shading): Lo opuesto a un parche. Es una zona grande, algo oscura. Observables en zonas o en las regiones polares.

Debe notarse que el disco de Júpiter esta claramente achatado en los polos, es un efecto natural de la rotación de un planeta gaseoso y alcanza un 7 %. El tiempo de observación óptimo de Júpiter es bastante ámplio, pero en los días mas próximos a la oposición el tamaño y el brillo son máximos. Debe observarse también la diferencia entre los brillos de las lunas.
Filtros para observar Júpiter

  • Amarillo (12) : Incrementa el contraste entre las zonas mas azules del planeta.
  • Naranja (21) : Aumenta el detalle en las zonas polares y en los cinturones del planeta (reduce las emisiones en el azul/verde).
  • Azul (38A, 80A) : Incrementa el detalle en la Gran Mancha Roja. Es un filtro muy utilizado en la observación de Júpiter (retiene fuertemente el naranja/rojo). Aumenta el contraste en los cinturones rojos del planeta.

Fenómenos de los satélites
Es muy común que los satélites pasen tanto por delante como por detrás de Júpiter, así como la sombra de los mismos se proyecte sobre la atmósfera del planeta. Cuando un satélite pasa por detrás, se dice que es ocultado por Júpiter (ocultación), cuando pasa por delante se dice que transita sobre el disco de Júpiter (tránsito). También se da el caso de aproximaciones visuales entre satélites, así como eclipses de unos a otros. Para prever todos los fenómenos, debemos usar software de simulación o consultar las revistas de astronomía, donde nos indican los fenómenos mutuos, en las secciones de efemérides. En España podemos consultar “Astronomia” ( http://www.astronomia-e.com )  y  “Espacio” (http://www.grupov.es/administrador/asp/home_revista.asp?id_revista=14)  Una de las mejores a nivel mundial es “Sky & Telescope” ( http://www.skyandtelescope.com ).

Dibujando Júpiter.
Es una práctica común dibujar los detalles de los planteas que observamos. Mejora nuestra capacidad de observación y nos permite guardar un registro de lo observado. Necesitamos una superficie rígida, lápices (negros ) de diferente dureza, y una plantilla muda donde encajar los detalles (puede confeccionarse a partir de la mostrada en fig. 2).Una vez hecho el dibujo, podemos repasarlo más tarde, y darle algo de color si lo deseamos.

Figura 3(ejemplo de dibujo a lápiz de Júpiter)


La fotografía de Júpiter.
La fotografía de Júpiter es uno de los retos de los aficionados. Necesitamos, además de un telescopio motorizado, una cámara digital  o mejor aún, una webcam modificada ,o dedicada a la astronomía, que se comercializan ya modificadas convenientemente (fig. 2).
En estas fechas, precisamente, Júpiter se encuentra visible y muy brillante si miramos hacia el sur. Es tan brillante y llamativo que no tiene pérdida encontrarlo.

Figura 4(fig. 2 : Webcam adaptada  a telescopio astronómico)

Con este sistema podemos obtener bellas imágenes como las que acompañamos:

Figura 5

Júpiter, la noche del 23/10/2011, obtenida por Adolfo Bernalte (Optica Roma) , desde Madrid, con telescopio de 12 cm. , en B/N, sin filtros
Fotos y composición de mosaicos obtenidos por Patricio Domínguez Alonso, miembro del Observatorio Tres Juncos (Castellar de Santiago, Ciudad Real). Estas fotos están realizadas a través de un telescopio Celestron de 35,5 cm., y mediante el uso de filtro de Metano y de infrarojo.

Figura 6



Figura 7

Figura 8

El uso de filtros nos permitirá apreciar mucho mayor detalle. Para cada foto final se han empleado más de 1.000 fotogramas, que se combinan mediante un programa bastante apreciado entre los aficionados y del cual hablamos en un número anterior ( Registax : http://www.astronomie.be/registax )

En el próximo número hablaremos de Saturno.




Juan Ignacio Marín es el Responsable de Astronomía de Optica Roma (www.opticaroma.com). Esta empresa, todo un referente en material astronómico en España desde hace 40 años, ha dedicado importantes recursos a la divulgación y formación en astronomía para sus clientes, siendo la única que posee un Aula de Formación donde en los últimos cuatro años unas dos mil personas han asistido a cursillos de manejo de telescopios, astrofotografía, seminarios y presentaciones de libros, entre otras actividades.
Para cualquier consulta sobre esta sección podéis dirigiros al autor: Esta dirección electrónica esta protegida contra spam bots. Necesita activar JavaScript para visualizarla

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