Jüpiter’in Atmosferi ve Fırtınalı Bulut Katmanları

Jüpiter’in atmosferi, Güneş Sistemi’ndeki gezegenler arasında en sert koşulların olduğu, aynı zamanda en karmaşık olayların gerçekleştiği atmosfer yapılarından biridir.

Jüpiter, gaz devleri arasında atmosferi en ayrıntılı analiz edilmiş gezegendir. Bunda Dünya’dan yapılan gözlemler, ISO Kızılötesi Uzay Gözlem Evi ve Satürn‘e giderken Jüpiter yakınlarından geçen Cassini sondası yanında, en büyük miktardaki bilgi Jüpiter atmosferine bırakılan Galileo Sondası’ndan gelmiştir. Şu anda Jüpiter yörüngesinde olan Juno uzay aracı da gezegenin atmosferini detaylıca incelemeyi sürdürüyor.

Jüpiter’in atmosferi, dış kısımlarda 90% hidrojen ve 10% helyumdan oluşur. Atmosferin derinlerine inildikçe oran 75% hidrojen, 24% helyum ve 1% diğer elementler olarak bu oran değişir. Jüpiterin atmosferinin nerede başladığı, gezegenin tümünün gazdan oluşması sebebiyle çok belirgin değildir.

Bu nedenle atmosferin, basıncın yaklaşık 1-10 bar arası (1 bar = Dünya yüzeyinde ki basınç) olduğu seviyeden başladığı genel kabul görmektedir (Neptün, Uranüs, Satürn gibi tüm gaz devi gezegenlerin atmosfer başlangıcı böyle belirlenir). Burası “yüzey” kabul edildiğinde, atmosfer 5.000 kilometre yüksekliğindedir ve sırayla troposfer, stratosfer, termosfer ve eksofer katmanlarından oluşur.

Bulut sistemlerinin büyük çoğunluğu troposferde bulunur. En üst katmanı (0.6 – 0.9 bar arası)amonyak buzu bulutları oluştururken alt katmanları (1 – 2 bar) kalın amonyum hidrosülfat ve amonyum sülfat bulutları oluşturmaktadır. 3 – 7 bar aralığında ise su bazlı bulutları vardır. Bu su bulutları en kalın bulut katmanını olarak atmosfer dinamikleri üzerindede en büyük etkiye sahiptir. Troposferin üst katmanlarında ve stratosferde bulunan daha ince buz tabakaları ise Güneş rüzgarları ile etkileşen metanın oluşturduğu çeşitli hidrokarbon ve hidrazin bulutlarıdır.

Termosfer katmanının basıncı 1 mikrobardan daha düşüktür ve gezegenin uzay ile sınırını oluşturur. Burası ultraviyole Güneş radyasyonuna ve manyetosferden gelen yüklü parçacıklara maruz kalıp, ışıldamalar, x-ışını yayılımı ve auroralar gibi birçok ilginç fenomene ev sahipliği yapar.

Atmosfer Çizgileri, Renkleri, Kuşakları ve Atmosfer Jetleri

Jüpiter’in atmosferi, değişken tonlarda renklere sahip atmosferik kuşaklarla kaplıdır. Bu kuşaklardaki ton farkı, bulutların şeffaflık oranından gelir. Genellikle amonyak konsantrasyonunun daha fazla olduğu kalın bölgeler açık tonlu kuşakları oluştursa da, bölgeler arasındaki yoğun ve keskin renk farklılıklarının tam mekanizması henüz bilinmiyor.

Bu kuşaklar, “jet” denen, saatte 360 kilometre ile esen atmosferik akım bölgeleri ile birbirinden ayrılır. Jetlerin dönüş yönüne göre kuşaklarda ve bölgelerde siklon ve antisiklon (dünyadaki kasırgalara gibi) yönlerine sahip yapılar oluşmaktadır.

2003 yılının eylül ayında Jüpiter’in atmosferine ölüm dalışı yaptırılan Galileo sondası, 22 bar basınca kadar çalışır halde kalırken, rüzgar hızının derinlere inildikçe arttığını ardından sabit kaldığını bildirmişti. Jüpiter’in böyle ayrışık bölgeleri ilk başta nasıl kazandığı henüz kesinleşmese de, şu anda işleyen mekanizma Dünya’daki Hadley hücreleri denen, ekvatorda yükselen ve tropik bölgelerde çöken hava akımları ile benzer yapılardadır.

Genel kanıya göre çeşitli bölgelerde hava amonyak ile zenginleşince yükselerek genişler ve soğur, böylece yüksek ve kalın bulutlar oluşur. Kuşaklarda ise hava çökerek ısınır ve amonyak bulutları buharlaşarak daha derinlerde bulunan karanlık bulutları açığa çıkarır.

Büyük Kırmızı Leke ve Fırtınalar

Jüpiter’in atmosferi yüzlerce girdap (vortex/anafor) benzeri yapıya ev sahipliği yapmaktadır. Bunlar gezegenin dönüş yönünde hareket eden (kuzey yarıkürede saat yönünün tersinde ve güney yarıkürede saat yönünde) siklonlar ve aksi yönde hareket eden anti-siklonlar şeklindedir. Dünya’dakinin aksine, Jüpiter’dekilerin %90’ı anti-siklondur. Bu anti-siklonlar arasında en ünlüleri hepimizin bildiği Büyük Kırmızı Leke (GRB) ve daha az bilinen Küçük Kırmızı Leke’dir (Oval BA). Bu yapılar farklı yönlerde esen jet rüzgarlarından kaynaklanmaktadır.

Ünlü büyük kırmızı lekenin varlığı 1665’teki Galileo’nun gözlemlerinden beri bilinmektedir. Kuzey ve güneyinde kalan jet rüzgarları sebebiyle bulunduğu enlemlerdeki yerini korumaktadır. Boyutları doğudan-batıya 24.000 km – 40.000 km arasında değişirken, kuzeyden-güneye 12.000 km – 14.000 km arasında değişmektedir. Yani bu fırtınanın içine 2-3 Dünya rahatlıkla sığabilir. Kızılötesi veriler, büyük kırmızı lekenin gezegenin geri kalanından daha soğuk olduğunu gösteriyor. Bu bölgenin sınırlarındaki rüzgarlar saatte 430 km’ye kadar çıkabilir.

Hazırlayan: Berkan Alptekin

İleri okuma ve kaynaklar:
• Jüpiter: Güneş Sistemi’nin Devi
• Jüpiter’in Devasa Manyetik Alanı
• Jüpiter’in Büyük Kırmızı Lekesi
En üstteki kapak fotoğrafı telif: Juno Uzay Aracı, NASA/JPL