L’atmosphère de Jupiter est la plus importante des atmosphères des planètes du système solaire. Elle est composée principalement de dihydrogène et d'hélium ; les autres composants chimiques sont présents seulement en petite quantité, dont le méthane, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et l'eau. Ce dernier composant n'a pas été observé directement mais il se trouverait dans les profondeurs de l'atmosphère. Il y a environ trois fois plus d'oxygène, d'azote, de soufre et de gaz nobles dans l'atmosphère jovienne que dans le Soleil.
L'atmosphère de Jupiter se caractérise par l'absence de limite inférieure précise et se mélange graduellement aux fluides intérieurs de la planète. De bas en haut, les couches atmosphériques sont la troposphère, la stratosphère, la thermosphère et l'exosphère. Chaque couche a un gradient thermique caractéristique. La plus basse, la troposphère, possède un système complexe de nuages et de brumes, comprenant des couches d'ammoniac, de l'hydrosulfure d'ammonium et de l'eau. Les hauts nuages d'ammoniac visibles sur la de Jupiter sont organisés en une douzaine de bandes parallèles à l'équateur et sont bordés par des courants atmosphériques (des vents) connus sous le nom de courants-jets. Les courants n'ont pas la même couleur : les foncées sont appelés , tandis que les clairs sont appelées . Ces zones, qui sont plus froides que les bandes, correspondent à l'air ascendant, tandis que les bandes sont de l'air descendant. La couleur claire des zones serait due à la glace d'ammoniac ; toutefois ce qui donne aux bandes leurs couleurs sombres n'est pas connu. Les origines de cette structure en bandes et en courants ne sont pas très bien connues, bien que deux types de modèles existent. Les shallow models (en français ) considèrent qu'il s'agit d'un phénomène de surface qui recouvre un intérieur stable. Dans les deep models (en français ), les bandes et les courants sont les manifestations en surface de la circulation intérieure du manteau de Jupiter fait de dihydrogène.
L'atmosphère jovienne présente une grande variété de phénomènes actifs, dont l'instabilité de ses bandes, les vortex (les cyclones et anticyclones), les orages et les éclairs. Les vortex se présentent sous la forme de grandes taches rouges, blanches ou marron. Les deux plus grands sont la Grande tache rouge et Ovale BA, qui est aussi rouge. Ces deux vortex, de même que les autres sont des anticyclones. Les anticyclones plus petits tendent à être blancs. Ces vortex semblent être des structures relativement peu profondes avec une profondeur n'excédant pas les . Située dans l'hémisphère sud, la grande tache rouge est le plus grand vortex connu du système solaire. Elle est grande comme trois fois la Terre et existe depuis au moins trois cents ans. L'Ovale BA, au sud de la Grande tache rouge, est un anticyclone mesurant un tiers de la taille de la grande tache rouge ayant pris forme en l'an 2000, à la suite de la fusion de trois petits anticyclones.
Jupiter connait de puissantes tempêtes, toujours accompagnées d'éclairs. Les tempêtes sont le résultat de convection dans l'atmosphère associée à l'évaporation et à la condensation de l'eau. Elles sont le site de forts mouvements ascendants de l'air, qui mènent à la formation de nuages brillants et denses.
Structure Dans la littérature scientifique, le niveau où la pression est de 1 bar est considéré comme l'altitude zéro de Jupiter—c'est-à-dire une de Jupiter.
L'atmosphère de Jupiter se subdivise en quatre couches, qui sont par altitude croissante : la plus basse : la troposphère, la stratosphère, la thermosphère et l'exosphère. Contrairement à l'atmosphère terrestre, Jupiter n'a pas de mésosphère. Jupiter n'a pas non plus de surface solide, et la couche atmosphérique la plus basse, la troposphère, se mélange doucement dans le fluide intérieur de la planète. Ceci est dû au fait que la température et la pression sont bien au-dessus des points critiques de l'hydrogène et de l'hélium, ce qui signifie qu'il n'y a pas de frontière marquée entre les états gazeux et liquide..
Puisque la limite inférieure de l'atmosphère ne peut être définie, le niveau de pression de 10 bars, à une altitude de avec une température de 340 K, est considéré communément comme la base de la troposphère.
thumb|center|400px|Structure verticale de l'atmosphère de Jupiter. La pression baisse avec l'altitude. Le niveau noté − est la profondeur maximale atteinte par la sonde atmosphérique Galileo.
AltitudePressionTempératureCommentaireBase conventionnelle de la troposphèreNuages probables de glace d'eauNuages probables de glace d'hydrosulfure d'ammonium ou de sulfure d'ammoniumNuages visibles de glace d'ammoniacAltitude zéro conventionnelle de JupiterAltitude approximative de la tropopause
La variation verticale de température dans l'atmosphère jovienne suit le même comportement que l'atmosphère terrestre (cf. ci-dessous pour des précisions couches par couches).
Troposphère La troposphère de Jupiter possède une structure nuageuse complexe. Les nuages visibles, situés dans la région où l'écart de pression va de 0,7 à 1,0 bar, sont faits de glace d'ammoniac. En dessous de ces nuages de glace d'ammoniac, des nuages composés d'hydrosulfure d'ammonium ou de sulfure d'ammonium (entre 1,5–3 bar) et d'eau (3–7 bar) existent probablement.. Il n'y a pas de nuages de méthane car la température est trop élevée pour qu'il se condense. Les nuages de vapeur d'eau constituent la couche nuageuse la plus dense et ont une influence importante sur les dynamiques régissant l'atmosphère. C'est une conséquence de l'énergie de condensation de l'eau et de l'abondance de cette dernière par rapport à l'ammoniac et au sulfure d'hydrogène (l'oxygène est plus abondant que l'azote et le soufre).. Plusieurs couches brumeuses troposphériques (à 0,2 bar) et stratosphériques (à 10 mbar) se trouvent sous les couches principales de nuages.. La dernière est composée d'hydrocarbure aromatique polycyclique ou d'hydrazine fortement condensé, qui sont générés dans la haute stratosphère (1–100 μbar) à partir du méthane sous l'influence de radiations solaires ultraviolettes (UV)..
La température de la troposphère diminue avec l'altitude jusqu'à la tropopause, qui est la frontière entre la troposphère et la stratosphère. Sur Jupiter, la tropopause se trouve approximativement au-dessus des nuages visibles, où la pression et la température sont de 0,1 bar et 110 K.
Stratosphère Dans la stratosphère, l'abondance relative du méthane par rapport au dihydrogène est de 10−4 , tandis que l'abondance des autres hydrocarbures légers, comme l'éthane et l'acétylène, par rapport au dihydrogène est de 10−6 .
Dans la stratosphère, la température s'élève à 200 K à la transition avec la thermosphère, à une altitude et pression d'environ et 1 μbar..
Thermosphère 250px|right|thumb|Aurore polaire vu par le télescope spatial Hubble en ultraviolet. La thermosphère de Jupiter se trouve à une pression inférieure à 1 μbar et présente des phénomènes de lumière du ciel nocturne, des aurores polaires et des émissions de rayon X.. Au sein de celle-ci se trouvent les couches où la densité d'électrons et d'ions augmente et forme l'ionosphère. Les hautes températures de la thermosphère (800–1000 K) n'ont pas encore été expliquées.; les modèles existants ne les prédisaient pas plus hautes que 400 K. Ceci peut être causé par l'absorption de haut niveau de radiations solaires (UV ou rayons X), en chauffant les particules chargées de la magnétosphère jovienne, ou par dissipation des ondes de gravité vers le haut.. La thermosphère et l'exosphère, aux pôles et aux basses, émettent des rayons X, qui furent observés pour la première fois par l'Einstein Observatory en 1983.. Les particules énergétiques venant de la magnétosphère de Jupiter créent des aurores brillantes, qui entourent les pôles. Contrairement à leurs analogues terrestres, qui apparaissent seulement lors d'orages magnétiques, les aurores joviennes sont des éléments permanents de l'atmosphère de la planète. La thermosphère de Jupiter a été le premier lieu hors de la Terre où des cations de trihydrogène (H3+) ont été découverts. Cet ion produit de fortes émissions au milieu de la partie infrarouge du spectre lumineux, dans les longueurs d'onde comprises entre 3 et 5 μm, et est l'élément principal qui diminue la température de la thermosphère.
Dans la thermosphère, la température augmente avec l'altitude atteignant jusqu'à 1000 K à près de (la pression y est de 1 nbar).
Exosphère Comme avec la Terre, la couche atmosphérique supérieure, l'exosphère, n'a pas de limite supérieure bien définie.. La densité décroit lentement jusqu'au milieu interplanétaire approximativement km au-dessus de la ..
Composition La composition de l'atmosphère de Jupiter est semblable à la composition de la planète comme un tout. L'atmosphère jovienne est la mieux connue de celles des géantes gazeuses, parce qu'elle a été directement observée par la sonde atmosphérique Galileo quand celle-ci est entrée dans l'atmosphère de la planète, le . Les autres sources d'information sur la composition atmosphérique de Jupiter sont l’Infrared Space Observatory (ISO), les orbiteurs Galileo et Cassini., et les observations à partir de la Terre..
Les deux constituants principaux de l'atmosphère jovienne sont le dihydrogène () et l'hélium. L'abondance de l'hélium est de relativement au dihydrogène par nombre de molécules, et son pourcentage massique est de , ce qui est légèrement inférieur à la valeur primordiale du système solaire. La raison de cette sous-abondance n'est pas comprise, mais, étant plus dense que l'hydrogène, un peu d'hélium peut s'être condensé dans le cœur de Jupiter. L'atmosphère contient plusieurs composants simples tel que l'eau, le méthane (CH4), le sulfure d'hydrogène (H2S), l'ammoniac (NH3) et la phosphine (PH3). Leur abondance dans la troposphère profonde (en dessous de la zone des 10 bar) implique que l'atmosphère de Jupiter est enrichie en éléments tel que le carbone, l'azote, le soufre et probablement l'oxygène par un facteur de 2–4 comparable à la valeur solairePlusieurs explications de la surabondance de carbone, d'oxygène, d'azote et d'autres éléments ont été proposées. La principale est que Jupiter a capturé un grand nombre de planétésimaux durant les dernières étapes de son accrétion.. Les gaz nobles que sont l'argon, le krypton et le xénon semblent être relativement enrichis, tandis que le néon est plus rare. Les autres composants chimiques tels que la trihydrure d'arsenic (AsH3) et le germane (GeH4) ne sont présents que sous forme de traces. La haute atmosphère de Jupiter contient de petites quantités d'hydrocarbures tels que l'éthane, l'acétylène, et le diacétylène, qui forme du méthane sous l'influence des ultraviolets solaires et charge les particules venant de la magnétosphère de Jupiter. Le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et l'eau présents dans la haute atmosphère sont probablement originaires des crashs de comètes sur la planète, telle que la comète Shoemaker-Levy 9. L'eau ne peut pas venir de la troposphère, parce que le froid de la tropopause agit comme un piège, empêchant l'eau de monter dans la stratosphère.
Les mesures effectuées depuis la Terre et les vaisseaux ont permis d'améliorer la connaissance des ratios isotopiques dans l'atmosphère de Jupiter. À partir de , la valeur acceptée pour l'abondance du deutérium est , qui représente probablement la valeur primordiale de la nébuleuse solaire qui donna naissance au système solaire. Le ratio d'isotopes d'azote dans l'atmosphère jovienne, N à N, est de 2,3, un tiers plus bas que celui de l'atmosphère terrestre (3,5).
Abondance des éléments relativement à l'hydrogènesur Jupiter et le SoleilÉlémentSoleilJupiter/Soleil He/H 0,0975 0,807 ± 0,02 Ne/H 1,23 0,10 ± 0,01 Ar/H 3,62 2,5 ± 0,5 Kr/H 1,61 2,7 ± 0,5 Xe/H 1,68 2,6 ± 0,5 C/H 3,62 2,9 ± 0,5 N/H 1,12 3,6 ± 0,5 (8 bar)