Jupiter (planète)

Jupiter est la cinquième planète du Système solaire par ordre d'éloignement au Soleil, et la plus grande par la taille et la masse devant Saturne, qui est comme elle une planète géante gazeuse. Elle est même plus volumineuse que toutes les autres planètes réunies, par son rayon moyen de , qui vaut environ onze fois celui de la Terre ; sa masse de est elle plus grande. Elle décrit une orbite à de kilomètres du Soleil () en moyenne, sur une période de révolution d'un peu moins de . La masse jovienne est par ailleurs une unité utilisée pour exprimer la masse d'objets substellaires tels que les naines brunes.

Elle a une composition similaire au Soleil, constituée principalement d'hydrogène mais aussi d'hélium pour un quart de sa masse et un dixième de son volume. Elle possède probablement un noyau rocheux composé d'éléments plus lourds mais, comme les autres planètes géantes, Jupiter n'a pas de surface solide bien définie mais plutôt un vaste manteau d'hydrogène métallique ; de petites quantités de composés tels que l'ammoniac, le méthane et l'eau sont aussi détectables. Elle connaît toujours une contraction continue de son intérieur qui génère une chaleur supérieure à celle reçue du Soleil grâce au mécanisme de Kelvin-Helmholtz. Sa rapide période de rotation estimée à implique que la planète prend la forme d'un ellipsoïde de révolution avec un renflement léger autour de l'équateur et permet de générer un important champ magnétique donnant naissance à la magnétosphère de Jupiter, la plus puissante du Système solaire. Son atmosphère extérieure est visiblement séparée en plusieurs bandes de couleurs allant du crème au brun à différentes latitudes, avec des turbulences et des tempêtes dont les vents violents atteignent le long de leurs frontières interactives. La Grande Tache rouge, un anticyclone géant de taille comparable à la Terre observé depuis au moins le , en est un exemple.

Regroupant Jupiter et les objets se trouvant dans sa sphère d'influence, le système jovien est une composante majeure du Système solaire externe. Il comprend d'abord les connues de Jupiter et notamment les quatre satellites galiléens — Io, Europe, Ganymède et Callisto — qui, observés pour la première fois en 1610 par Galilée au moyen de sa lunette astronomique, sont les premiers objets découverts par l'astronomie télescopique. Ganymède est notamment le plus grand satellite naturel du Système solaire, dont la taille dépasse celle de Mercure. Le système comprend aussi les anneaux de Jupiter, beaucoup plus fins que ceux de Saturne. L'influence de la planète s'étend ensuite, au-delà du système jovien, à de nombreux objets dont les astéroïdes troyens de Jupiter qui sont près de à être stabilisés sur son orbite.

Pioneer 10 est la première sonde spatiale à survoler Jupiter en 1973. La planète est ensuite explorée à plusieurs reprises par les sondes du programme Pioneer et du programme Voyager jusqu'en 1979. La sonde Galileo est mise en orbite autour de Jupiter entre 1995 et 2003 tandis que l'orbiteur Juno fait de même en 2016 et continuera sa mission jusqu'à au moins 2025. Les cibles futures de l'exploration du système jovien comprennent notamment le probable océan subglaciaire de la lune Europe, qui pourrait abriter la vie.

Visible à l'œil nu dans le ciel nocturne et même habituellement le quatrième objet le plus brillant de la voûte céleste (après le Soleil, la Lune et Vénus), Jupiter est connue depuis la Préhistoire. Elle est nommée d'après le dieu romain Jupiter (maître des autres dieux), en raison de sa grande luminosité. Le symbole astronomique de la planète est « ♃ », peut-être une représentation stylisée du foudre du dieu.

Caractéristiques physiques vignette|redresse=1.5|Jupiter vue par le télescope James Webb. Cette image composite provient de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de l'observatoire. La lumière infrarouge étant invisible pour l'œil humain, elle a été cartographiée sur le spectre visible, les plus grandes longueurs d'onde apparaissent plus rouges et les plus courtes plus bleues. Cette vue générale donne à voir les aurores polaires, dans un filtre cartographié en couleurs plus rouges, qui met également en évidence la lumière réfléchie par les nuages inférieurs et les brumes supérieures. Un autre filtre, cartographié en jaune et vert, montre les brumes tourbillonnant autour des pôles. Un troisième filtre, cartographié en bleu, met en évidence la lumière réfléchie par un nuage principal plus profond. La Grande Tache rouge et d'autres nuages apparaissentt en blanc car ils reflètent beaucoup de lumière solaire. Heidi Hammel, scientifique interdisciplinaire de James Webb pour les observations du système solaire.. En revanche, les rubans sombres au nord de la région équatoriale sont peu couverts de nuages. Jupiter est l'une des quatre planètes géantes gazeuses, étant principalement composée de gaz et dépourvue de réelle surface. C'est la plus grande planète du Système solaire, avec un diamètre équatorial de près de . La densité moyenne de Jupiter, , est la deuxième plus élevée des planètes géantes, mais reste inférieure à celles des quatre planètes telluriques.

Composition chimique La haute atmosphère de Jupiter est composée à 93 % d'hydrogène et 7 % d'hélium en nombre d'atomes, ou à 86 % de dihydrogène et 13 % d'hélium en nombre de molécules. Les atomes d'hélium étant plus massifs que les atomes d'hydrogène, l'atmosphère est donc approximativement constituée en masse de 75 % d'hydrogène et de 24 % d'hélium, le pourcentage restant étant apporté par divers autres éléments et composés chimiques (traces de méthane, de vapeur d'eau, d'ammoniac, très petites quantités de carbone, d'éthane, de sulfure d'hydrogène, de néon, d'oxygène, d'hydrure de phosphore et de soufre). La couche la plus externe de la haute atmosphère contient des cristaux d'ammoniac . ..

Par mesures infrarouges et ultraviolettes, des traces de benzène et d'autres hydrocarbures ont également été détectées .. L'intérieur de Jupiter contient des matériaux plus denses et la distribution par masse est de 71 % d'hydrogène, 24 % d'hélium et 5 % d'autres éléments.

Les proportions d'hydrogène et d'hélium dans la haute atmosphère sont proches de la composition théorique de la nébuleuse protosolaire qui aurait donné naissance au Système solaire. Néanmoins, le néon n'y est détecté qu'à hauteur de vingt parties par million en termes de masse, un dixième de ce qu'on trouve dans le Soleil .. L'hélium y est également en défaut, mais à un degré moindre. Cet appauvrissement pourrait résulter de la précipitation de ces éléments vers l'intérieur de la planète sous forme de pluie.... Les gaz inertes lourds sont deux à trois fois plus abondants dans l'atmosphère de Jupiter que dans le Soleil.

Par spectroscopie, on pense que Saturne possède une composition similaire à Jupiter, mais qu'Uranus et Neptune sont constituées de beaucoup moins d'hydrogène et d'hélium.. Cependant, aucune sonde n'ayant pénétré l'atmosphère de ces géantes gazeuses, les données d'abondance des éléments plus lourds ne sont pas connues.

Masse et dimensions vignette|gauche|En haut à droite, Jupiter a un diamètre dix fois plus petit (×0,10045) que celui du Soleil ; en bas à gauche, Jupiter a un diamètre onze fois plus grand (×10,9733) que celui de la Terre.

Jupiter est plus massive que toutes les autres planètes du Système solaire réunies, tellement massive que son barycentre avec le Soleil est situé à l'extérieur de ce dernier, à environ du centre du Soleil. Par ailleurs, son diamètre est inférieur à celui du Soleil mais plus grand que celui de la Terre (environ ), on pourrait donc placer environ de la taille de cette dernière dans le volume occupé par la géante gazeuse. En revanche, la densité de Jupiter n'est que le quart de celle de la Terre (, précisément) : elle n'est donc que plus massive que cette dernière...

Si Jupiter était plus massive, son diamètre serait plus petit par compression gravitationnelle : l'intérieur de la planète serait plus comprimé par une plus grande force gravitationnelle, décroissant sa taille. Par conséquent, Jupiter posséderait le diamètre maximal d'une planète de sa composition et de son histoire. Cette masse a eu une grande influence gravitationnelle sur la formation du Système solaire : la plupart des planètes et des comètes de courte période sont situées près de Jupiter et les lacunes de Kirkwood de la ceinture d'astéroïdes lui sont dues en grande partie...

La masse de Jupiter, ou masse jovienne, est souvent utilisée comme unité pour décrire les masses d'autres objets, en particulier les planètes extrasolaires et les naines brunes. La planète a parfois été décrite comme une « étoile ratée », mais il faudrait qu'elle possède sa masse actuelle pour démarrer la fusion du deutérium et être cataloguée comme une naine brune et 70 à pour devenir une étoile.. La plus petite naine rouge connue, en date de 2017, est plus massive mais légèrement moins volumineuse que Jupiter (84 % de son rayon).. Des exoplanètes beaucoup plus massives que Jupiter ont été découvertes.. Ces planètes pourraient être des géantes gazeuses semblables à Jupiter, mais pourraient appartenir à une autre classe de planètes, celle des Jupiter chauds, parce qu'elles sont très proches de leur étoile primaire.

Jupiter rayonne plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. La quantité de chaleur produite à l'intérieur de la planète est presque égale à celle reçue du Soleil.. Le rayonnement additionnel est généré par le mécanisme de Kelvin-Helmholtz, par contraction adiabatique. Ce processus conduit la planète à rétrécir, la valeur ayant été auparavant évaluée à chaque année, bien que cette valeur ait été réduite par d'autres calculs à environ /an grâce à de nouveaux calculs de chaleur interne et d'albédo de Bond à partir de mesures de la sonde Cassini , second edition, 2009, . . Lorsque Jupiter s'est formée, elle était nettement plus chaude et son diamètre était double. ..

Renflement équatorial Jupiter montre un renflement équatorial important : le diamètre au niveau de () est 6 % plus important que le diamètre au niveau des pôles (). La plupart des planètes, y compris la Terre, possèdent ce genre d'aplatissement à des degrés divers, qui dépend de la vitesse de rotation de la planète, de sa composition interne plus ou moins solide et de la masse de son noyau. Plus un noyau est massif, moins le renflement est important, toutes choses étant égales par ailleurs.

Ainsi, il est possible d'en tirer des enseignements sur la structure interne de Jupiter. Les trajectoires des sondes Voyager 1 et 2 ont été analysées, le renflement provoquant des déviations spécifiques des trajectoires. La caractérisation précise du renflement, ainsi que les données connues concernant la masse et le volume de Jupiter, montrent que cette planète doit posséder un noyau dense et massif, de l'ordre de terrestresR. Lang, , Cambridge University Press, 2011, ..

Structure interne vignette|Modèle en coupe de l'intérieur de Jupiter. Un noyau rocheux est entouré d'hydrogène métallique.