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Jupiter - Was kann man sehen?

Planet Jupiter mit seinen Wolkenbändern und dem Großen Roten Fleck
Planet Jupiter mit dem Großen Roten Fleck.

Jupiter, der größte Planet des Sonnensystems, ist eines der dankbarsten Beobachtungsobjekte im Sonnensystem. Er ist ein Gasriese mit einem Durchmesser von rund 142.800 km, was ungefähr dem 11-fachen des Erddurchmessers entspricht. Wasserstoff und Helium bilden seine Hauptbestandteile, wobei die Elemente in ähnlichen Anteilen wie auf der Sonne vorliegen. Der Planet dominiert auch in Bezug auf die Masse, denn er wiegt alle anderen Planeten zusammen zweimal auf. Dieser Artikel soll einen kleinen Überblick darüber geben, was es bei der Jupiterbeobachtung zu entdecken gibt.

Jupiters Bahnbewegung
Der helle Jupiter im Wintersechseck
Der helle Planet Jupiter im Wintersechseck.
Jupiters Bahn um die Sonne weist nur eine geringe Exzentrizität von e=0,0489 auf, womit sie fast kreisförmig ist. Dabei liegt sie mit 1,305° nur leicht gegen die Ekliptik geneigt. Ein kompletter Umlauf dauert knapp 12 Jahre. Von einer Opposition zur nächsten (synodischer Umlauf) vergehen rund 13 Monate, sodass die Oppositionsschleife vor dem Sternhimmel pro Saison etwa ein Sternbild weiterwandert.

Am Nachthimmel erscheint Jupiter mit -1,3 mag bis -2,7 mag stets als ein auffälliges Objekt und erreicht sogar größere Helligkeiten als jeder Stern. Jupiters Abstand zur Sonne variiert zwischen 4,95 AE im Perihel und 5,46 AE im Aphel und der zur Erde damit 3,95 AE zwischen und 4,46 AE. Seine Entfernung zur Erde ist damit zwar relativ groß, doch selbst bei einer Konjunktion erreicht er einen scheinbaren Durchmesser von mindestens 29,8“. Die geringe Bahnexzentrizität führt immerhin zu einer Variation des scheinbaren Durchmessers von 44" bei einer Aphel-Opposition bis maximal 50,1" bei einer Perihel-Opposition.
Jupiter im Teleskop
Jupiter in einem kleinen Teleskop
Bereits mit wenig Öffnung sind die Wolkenbänder sichtbar.
Mit praktisch jedem Gerät ist Jupiter ein lohnendes Ziel. Sogar ein Fernglas auf einem Stativ zeigt den Planeten ab einer Vergrößerung von 15-fach als kleine, aufgelöste Scheibe. Mit einem Teleskop ab 50 mm Öffnung lassen sich mindestens zwei Wolkenbänder erkennen und sogar die Abplattung aufgrund der schnellen Rotation wird sichtbar – der riesige Planet rotiert innerhalb von nur 10 Stunden. Je größer das Teleskop, desto feinere Details werden sichtbar. Das erste Merkmal sind die zum Äquator parallel verlaufenden Strukturen und den gesamten Planeten umgeben. Sie werden durch horizontale Winde verursacht. Die verschiedenen Helligkeiten und Farben der Wolkenbänder hängen von ihrer Temperatur und Zusammensetzung ab. Ammoniak erzeugt die dunklen Streifen, während Schwefelverbindungen die hellen Streifen bilden und die rötlichen Töne von Phosphor stammen.

Damit handelt es sich bei allen beobachtbaren Details im Grunde um Wettererscheinungen auf Jupiter. Der berühmte Große Rote Fleck (GRF) beispielsweise ist ein riesiger Antizyklon und der größte Sturm im Sonnensystem. Anders als auf der Erde löst er sich nicht nach wenigen Tagen auf, sondern kann Jahrhunderte andauern. Er wird bereits seit 1879 auf etwa 22° südlicher Breite beobachtet. Im Laufe der Zeit verändert sich aber seine Farbe zwischen Rot und einem blassen Beige.

Darüber hinaus können sogar ganze Wolkenbänder entstehen und verschwinden mit der Zeit wieder oder ändern ihre Farbe. Wegen der nur schwachen Neigung der Rotationsachse um nur 3° existiert jedoch kein jahreszeitliches Verhalten.

Für versierte Beobachter: Nomenklatur der Wolkenstrukturen

Zur Beschreibung von Strukturen in der Jupiteratmosphäre hat sich eine Nomenklatur etabliert, die sich an deren charakteristischer Struktur orientiert. Sie dient der Beschreibung von Sichtungen z.B. im Rahmen von Beobachtungsberichten.

Bänder und Zonen
Die Nomenklatur folgt den markanten dunklen "Wolkenbändern" und den hellen "Zonen", die parallel zu Jupiters Äquator um den gesamten Planet verlaufen, wobei ihre Benennung am Äquator beginnt. Es fällt auf, dass Zonen und Bänder am Äquator die größte Ausdehnung in der Breite aufweisen und sie zu den Polen hin schmaler werden.


Helle ZonenDunkle Bänder
NPRNorth Polar Region
N3TZNorth North North Temperate Zone N3TBNorth North North Temperate Belt
NNTZNorth North Temperate ZoneNNTBNorth North Temperate Belt
NTZNorth Temperate ZoneNTBNorth Temperate Belt
NTrZNorth Tropical Zone
NEBNorth Equatorial Belt
EZEquatorial Zone (north)
EBEquatorial Belt
EZEquatorial Zone (south)
SEBSouth Equatorial Belt
STrZSouth Tropical Zone
STZSouth Temperate ZoneSTBSouth Temperate Belt
SSTZSouth South Temperate ZoneSSTBSouth South Temperate Belt
S3TZSouth South South Temperate ZoneS3TBSouth South South Temperate Belt
SPRSouth Polar Region

NEB und SEB sind selbst in kleinen Teleskopen leicht zu sehen. Bei den schmaleren Bändern ist die Sichtung etwas schwieriger. Zeitlich ist die unten dargestellte Struktur recht stabil, wobei Farbveränderungen auftreten und einzelne Bänder zeitweise unsichtbar werden können. Zum Beispiel wird immer wieder das Verschwinden und Wiederauftauchen des SEB beobachtet, was auf Bildern der Jahre 2009 bis 2011 zu sehen ist.
Teilbereiche der Zonen und Bänder
Sollen Teilbereiche eines Bands oder einer Zone beschrieben werden, gibt es dafür noch einige zusätzliche Schreibweisen. Außerdem hat der Große Rote Fleck eigene Kürzel.

KürzelBedeutung KürzelBedeutung
XXX(N)Nordbereich einer Region XXXsSüdrand der Region
XXX(C)Zentralbereich einer Region RS/GRSRed Spot (Großer Roter Fleck, GRF)
XXX(S)Südbereich einer Region RSHRed Spot Hollow (helle Bucht um GRF)
XXXnNordrand der Region

Rotationssysteme
Annäherungssequenz der Raumsonde Voyager (NASA) auf Wikipedia
Annäherungssequenz der Raumsonde Voyager (NASA). Deutlich erkennt man die Relativgeschwindigkeiten der Zonen und Bänder.
Aufgrund seiner gasförmigen Natur rotiert Jupiter nicht als starrer Körper, sondern verschiedene Wolkenbänder bewegen sich mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit. Dementsprechend gibt es nicht nur einen Zentralmeridian. Sie sind in Jahrbüchern oder Planetariumsprogrammen zu finden. Sollen für ein Objekt quantitative Ortsangaben gegeben werden, ist beim Längengrad daher immer das entsprechende Rotationssystem zu nennen. Heute werden drei Systeme verwendet, wobei in der Praxis nur die Systeme I und II relevant sind. Das System I der äquatornahen Strukturen (ca. +10° bis -10° Breite) rotiert 36,6°/Stunde und ist damit um rund 0,3°/Stunde schneller als die übrigen Bereiche, welche System II zugeordnet werden. wandert auch der Längengrad am Äquator schneller. Der Zentralmeridian (ZM) wird folglich in verschiedenen Breitenbereichen aus unterschiedlichen Längengraden gebildet.
Natürlich sind auch diese beiden Systeme nicht völlig starr und es gibt einige Unterströmungen, die sich relativ zum Rest langsamer oder schneller bewegen. Weiterhin weisen einzelne Wolkenstrukturen, die im nächsten Abschnitt thematisiert werden auch Eigenbewegungen auf. Hier können Amateurastronomen tätig werden und zu einer möglichst lückenlosen Überwachung der Aktivitäten in der Jupiteratmosphäre beitragen. Eine Auswertung von Jupiteraufnahmen gelingt zum Beispiel sehr leicht mit dem Programm WinJUPOS.

SystemRotationsdauerBemerkung
I9 h 50,5 mGilt für die Äquatorzone EZ und den Südrand des NTBs.
II9 h 55,7 mAlle anderen Zonen und Bänder.
III9 h 55,5 mRotationszeit der Magnetosphäre. Für Amateurastronomen uninteressant, da nur mit Radioteleskopen beobachtbar.

Nomenklatur der feineren Details
Abgesehen von den bisher beschriebenen großräumigen Strukturen, lassen sich mit etwas Übung feinere Details wie Wolkenwirbel entdecken. Durch die differentielle Rotation Jupiters kommt es in den Übergangsgebieten zwischen verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten zu Turbulenzen und sichtbaren Veränderungen. Aufeinanderfolgende Beobachtungsnächte sind wegen der unregelmäßigen Veränderungen daher besonders spannend.
Folgende Nomenklatur hat sich hier etabliert, wobei viele Darstellungen Zeichnungen und derzeit nur manche Fotos (mit Pfeilen) sind. Bei Fotos kann per mouseover zur gezeichneten Version gewechselt werden.

Dunkle Strukturen
D-BARD-COL
D-DISTD-FEST
D-PROJD-SDER
D-SECTD-SPOT
D-STRKD-VEIL
Helle Strukturen
W-AREAW-BAY
W-GAPW-NICK
W-OVALW-RIFT
W-SECTW-SPOT
W-SPTRW-STRK

Auch hier ist es natürlich wieder möglich, Beobachtungen innerhalb ausgedehnter Objekte zu verorten, zusätzlich aber auch ihre Sichtbarkeit einzuordnen. Dies geschieht, indem einem der oben gelisteten Kürzel bis zu drei Präfixe hinzugefügt werden.

1. PräfixBedeutung 2. PräfixBedeutung 3. PräfixBedeutung
WHelle Struktur cMitte 1Auffallend
DDunkle Struktur pvorangehend 2Gut erkennbar
fnachfolgend 3Schwierig oder sehr klein
nNordbereich
sSüdbereich

Charakteristika einzelner Bereiche

Polregionen NPR und SPR
In Relation zu den anderen Bereichen haben die Polregionen für Amateurbeobachter am wenigsten interessante Details zu bieten. NPR und SPR wirken vergleichsweise dunkel, und arm an Farbe und Struktur. Auf detaillierten Fotos erscheinen sie willkürlich gefleckt und das Auftreten von Wirbelstürmen und anderen Objekten folgt keiner erkennbaren Ordnung.

Jupiters Polregionen NPR und SPR
Die Pole selbst sind für uns aufgrund der geringen Achsneigung Jupiters nicht beobachtbar. Und erst seit die Sonde Juno bei Jupiter angekommen ist, erfahren wir mehr über die Vorgänge dort – ein Blick in das Bildarchiv der Sonde lohnt sich!
Temperierte Regionen
Spannend wird es für Beobachter in den temperierten hellen Zonen und rotbraunen Bändern, deren Anzahl, Form und Farbe sich immer wieder ändert. Die relativ schmalen und manchmal schwierig zu beobachtenden Wolkenbänder haben relativ kurze Lebensdauern und verschwinden nicht selten teilweise oder ganz für längere Zeit.
Im folgenden Bildbeispiel ist das N3TB am prominentesten, das NNTB nur schwach definiert und das NTB mit dunkelgrauen Strukturen angedeutet.

Jupiters nördlicher temperierter Bereich.
In den temperierten Breiten sind außerdem meistens eine Vielzahl an größeren und kleineren Stürmen on Form von weißen Ovalen (W-OVAL). Die hellen Zonen (z.B. NTZ und SPZ) zeigen gelegentlich dunkle Stellen (D-VEIL), aber generell sind die dunklen Bänder hier etwas interessanter.

Jupiter mit dem WO-BA-Sturm am 3.9.2011
Jupiter mit dem WO-BA-Sturm am 3.9.2011.
Bemerkenswert ist ein größerer Sturm in der STZ, der als "WO-BA" oder "Oval BA" bezeichnet wird und schon viele Jahre aktiv ist. Ursprünglich waren es drei weiße Ovale, die selbst schon lange beobachtet wurden und sich mit der Zeit annäherten, bis sie im Jahr 2000 zum Oval BA verschmolzen. Die Farbe des Sturms ist auch nicht mehr Weiß, sondern sie nähert sich immer mehr dem Großen Roten Fleck an. Daher wird der Sturm auch inzwischen als "Red Jr." bezeichnet. Er ist inzwischen auch immerhin halb so groß wie das "Original". Mit den beiden Beispielbildern rechts und unten ist die farbliche Entwicklung denke ich erkennbar.


Tropische Regionen
Der wahrscheinlich spannendste Bereich sind die tropischen Regionen mit NTrZ und STrZ, sowie den beiden Hauptbändern NEB und SEB. Dabei sind die Bänder jedoch aktiver als die Zonen. Es gibt eine Vielzahl an dunklen (z.B. D-BAR oder D-SPOT) und hellen Strukturen (z.B. W-STRK oder W-BAY). Von den Bändern ausgehend kommt es immer wieder zu dunklen Objekten, die in die Zonen hinein ragen (D-PROJ).

Die nördliche und südliche tropische Region auf Jupiter.
Die Besonderheit der südlichen tropischen Region ist eindeutig der Große Rote Fleck, der weiter unten noch einmal thematisiert wird. Sein Einfluss über Turbulenzen ist weitreichend. Es sieht ein Wenig aus, als zöge er unruhiges "Kielwasser" hinter sich her. Hier sind besonders schnell Veränderungen feststellbar.
Äquatoriale Zone
Im Äquatorbereich findet sich schließlich eine helle Zone, die von etwa -10° bis +10° Breite reicht. Hier dreht sich etwas schneller als der Rest in Jupiters Atmosphäre - sie gehört zum Rotationssystem I. Die wohl häufigste Erscheinung sind hier dunkle längliche Strukturen, die als „Girlanden“ (D-FEST) bezeichnet werden und von NEB oder SEB ausgehen.

Die äquatoriale Zone auf Jupiter.
Der Große Rote Fleck
Turbulenzen im Schlepptau des Großen Roten Flecks
Turbulenzen im Schlepptau des Großen Roten Flecks.
Bei diesem Überblick darf der Große Rote Fleck (GRF) natürlich nicht fehlen. Der größte Wirbelsturm des Sonnensystems bietet Platz für zwei Erden und war schon aktiv, als Jupiter das erste Mal vor etwa 300 Jahren durch ein Fernrohr betrachtet wurde. Er liegt bei rund 22° südlicher Breite und überlappt so mit dem SEB und der STrZ, wobei sein Längengrad langsam driftet. Der GRF ist also ein äußerst stabiles und langlebiges Gebilde. Die deutlichsten beobachtbaren Veränderungen betreffen seine Helligkeit und Farbe. Das Farbspektrum reicht dabei von bräunlich über rot-orange und blass Beige bis hin zu fast weiß. Dadurch variiert der Kontrast zur Umgebung erheblich, was wiederum seine Beobachtung mal mehr mal weniger schwierig macht. Die Anforderungen an die Auflösung erfüllt bei einer Ausdehnung von rund 11“ x 4,5“ jedenfalls jedes Einsteiger-Teleskop.
Nicht nur der GRF verändert sich, sondern auch seine Umgebung spielt eine große Rolle. 2010 war er z.B. ein relativ leichtes Beobachtungsobjekt, da das ihn normalerweise umgebende SEB völlig verschwunden war.

Der GRF 2010 und 2011.
Wann der GRF sichtbar ist, kann in Planetariumsprogrammen und auf Webseiten wie Calsky.de nachgeschaut werden.
Weiße Ovale
Abgesehen vom GRF gibt es in der Regel noch viele andere Sturmsysteme zu entdecken. Diese treten als weiße Ovale zwischen zwei gegenläufigen (bzw. unterschiedlich schnellen) Strömungen in Erscheinung, erreichten bislang aber nie die Größe des GRF. Weiterhin können sie einige Jahrzehnte überdauern. Das derzeit schönste Beispiel ist das Oval BA, das weiter oben vorgestellt wurde.

Stürme auf Jupiter: GRF, Oval BA und weiße Ovale.

Filter für die visuelle Beobachtung

Hier noch ein Hinweis, denn bei der visuellen Beobachtung ist es sinnvoll mit Farbfiltern zur Kontraststeigerung zu arbeiten. Farbunterschiede zwischen Bändern und Zonen könne so genutzt werden. Die folgenden Filter haben sich als gewinnbringend erwiesen:

Die galiläischen Monde

Jupiter mit Io und Ganymed.
Jupiter alleine hat schon viel für Beobachter zu bieten, doch es gibt noch einen Bonus. Vier der vielen Monde sind auf verschiedene Arten interessant: die galiläischen Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto. Was es bei den Monden zu entdecken gibt:



Einige Daten zu den Monden:

Mond Magnitude Radius Albedo Umlaufzeit Bahnradius in Jupiterdurchmesser*
Io5,03643 km61%1,76 Tage1,96
Europa5,33121 km64%3,55 Tage4,72
Ganymed4,65268 km43%7,16 Tage7,54
Kallisto5,74820 km20%16,69 Tage13,26

*Anmerkung: Der angegebene Abstand von Jupiter in Jupiterdurchmesser wird aufgrund der Perspektive natürlich nur bei einer größten östlichen oder westlichen Elongation erreicht.

Zu den sichtbaren Monden gesellen sich noch jede Menge kleinere Körper – gelegentlich werden neue entdeckt, die aber jenseits der Möglichkeiten von Hobby-Astronomen liegen. Der aktuelle Stand der bekannten Monde ist zum Beispiel auf den The Nine Planets-Seiten von Bill Arnett einsehbar.

Zusammenfassung

Jupiter und seine Monde sind sehr spannend und es gibt viel zu sehen. Zum Schluss all die interessanten Punkte noch einmal zusammengefasst:

Jupiter-Atmosphäre
Mondsystem


[Artikel vom 14.03.2018]