Jupiters Großer Roter Fleck: Größe und Wolken erkunden

Jupiters Großer Roter Fleck: Größe und Wolken erkunden

Jupiters Großer Roter Fleck ist ein Sturm in den Wolken eines Planeten ohne Boden, breiter als unsere Erde. Auf Fotos sieht man nur Wolken: cremefarbene, hellbraune und braune Bänder, weiße Ovale und den roten Wirbel. Dieses Exponat beginnt 30.000 km darüber, mit Blick auf den Fleck und einer Erde im gleichen Maßstab daneben. Von dort geht es zu den Wolkenoberseiten, zum schnellsten Wind, zu nächtlichen Blitzen und den Zyklonen am Nordpol. Anschließend lässt sich der Weg der Galileo-Sonde von 1995 durch die Wolken bis zum Ende ihres Funksignals verfolgen.

Alle Höhen beziehen sich auf das „1-bar-Niveau“. Dort entspricht der Luftdruck dem mittleren Druck auf Meereshöhe auf der Erde. Da Jupiter keine Oberfläche besitzt, dient es der Planetenforschung als Ersatz für den Meeresspiegel. Die sichtbaren Wolkenoberseiten liegen etwas höher, im Modell etwa 10 km darüber. Negative Höhen liegen darunter, innerhalb der Wolken.

Sechs Gebiete führen zu den wichtigsten Orten: zum Großen Roten Fleck, dem Jet bei 24° N, dem Nordpol, einem Gewitterband bei 47° N, dem Eintrittsort der Galileo-Sonde und dem Abendhimmel über dem Äquator. In Wolkennähe steht eine 1,7 m große Person auf einer gedachten Plattform, damit die eigene Größe vergleichbar bleibt. Ein Maßstab in der Ecke rechnet die sichtbare Strecke in hintereinander liegende Menschen um. Es gibt 23 versteckte Funde, 14 „Tatsächlich…“-Karten und 13 Aufgaben. Die Zahlen auf der Anzeige, den Karten und dieser Seite stammen von NASA, ihren Laboren und den unten aufgeführten Veröffentlichungen.

Wie groß ist der Große Rote Fleck?

Der Große Rote Fleck ist ein Antizyklon, ein Hochdruckwirbel, etwa 22° südlich des Äquators. Er dreht sich alle paar Tage einmal gegen den Uhrzeigersinn. Seine Größe wird seit mehr als einem Jahrhundert gemessen, und die Zahlen zeigen eine deutliche Entwicklung.

Die Erde hat 12.742 km Durchmesser. Ende der 1800er-Jahre hätten drei Erden nebeneinander bequem entlang des Sturms Platz gefunden. Heute bedeckt eine Erde ihn fast vollständig. Der Jahresregler zeichnet den Wirbel nach den Messungen vom späten 1800er-Jahren bis 2024 neu. Im Bereich „Größen“ zeigt dieselbe Tabelle den Vergleich mit einer, zwei und drei Erdbreiten.

Auch die Nord-Süd-Breite schrumpft, aber langsamer. Eine Studie von 2018 über mehr als 150 Jahre Messungen fand für die Längsachse etwa 0,194 Längengrade weniger pro Jahr, für die Breite etwa 0,048 Breitengrade. Für Jahre mit ausschließlich gemessener Länge berechnet die Darstellung die Breite aus diesem Verhältnis; die Karte weist darauf hin. Bei acht Hubble-Beobachtungen zwischen Dezember 2023 und März 2024 maß das rote Oval durchschnittlich etwa 13.600 mal 9900 km.

Ein schrumpfender Sturm

2014 machte NASA das Schrumpfen weithin bekannt: Hubble-Bilder zeigten den Fleck mit etwa 16.500 km in seiner damals kleinsten gemessenen Größe. Amateurastronomen hatten 2012 bemerkt, dass das Schrumpfen auf ungefähr 930 km jährlich zunahm und sich das Oval einem Kreis annäherte.

Warum er schrumpft, ist offen. Kleine einströmende Wirbel könnten verändern, wie viel Energie und Impuls der Sturm erhält. Ebenso könnten die umgebenden Jets ihn langsam zusammendrücken. Keine dieser Erklärungen steht fest; auch die Darstellung behauptet das nicht.

Die jüngsten Hubble-Beobachtungen zeigten eine weitere Veränderung. Über 90 Tage, von Dezember 2023 bis März 2024, schwankten Größe und Form regelmäßig wie bei einer Schüssel Wackelpudding. Gleichzeitig wurde die Bewegung in Längsrichtung im selben 90-Tage-Takt schneller und langsamer. Die Schwankung der Drift war seit Jahrzehnten bekannt, die Größenänderung war neu. Das Team erwartet, dass der Sturm weiter schrumpft, bis er enger zwischen die benachbarten Jets passt und vielleicht eine stabilere, rundere Form erreicht.

Beim Schrumpfen wurden seine Winde schneller. Hubbles Windkarten von 2009 bis 2020 zeigen, dass der schnelle Ring knapp innerhalb des Randes um bis zu 8 Prozent zulegte, mit mittleren Geschwindigkeiten über 640 km/h (400 mph). Die Mitte rotiert viel langsamer. Wer tief über das Zentrum fliegt, findet den ruhigen Kern als einen der versteckten Funde.

Ist es der Sturm, den Cassini sah?

Viele Bücher schreiben, der Große Rote Fleck werde seit den 1600er-Jahren beobachtet. 1665 sah Giovanni Domenico Cassini ein dunkles Oval auf ungefähr derselben Breite. Andere verfolgten diesen später „Permanenten Fleck“ genannten Wirbel bis 1713. Danach fehlen über ein Jahrhundert lang Aufzeichnungen.

Eine Studie von 2024 prüfte die alten Zeichnungen und Messungen erneut. Aus Größe und Drift folgerte sie, dass der Permanente Fleck wahrscheinlich verschwand und der heutige Große Rote Fleck erstmals 1831 gesehen wurde. Computersimulationen seiner Entstehung passten besser zu einer langen, flachen, langsamen Zirkulation zwischen den entgegengesetzten Jets nördlich und südlich davon als zum Zusammenschluss kleinerer Stürme. Falls das stimmt, drehte sich der junge Fleck langsam und beschleunigte beim Schrumpfen. Eine „Tatsächlich…“-Karte erklärt deshalb: Der Sturm ist alt, aber wahrscheinlich nicht so alt wie oft beschrieben.

Breit, aber flach

Der Große Rote Fleck ist breiter als die Erde. Wie tief reicht er? Zwei gemeinsam 2021 veröffentlichte Juno-Experimente näherten sich der Frage von unterschiedlichen Seiten.

Junos Mikrowellenradiometer blickt je nach Funkfrequenz unterschiedlich tief durch die Wolken. Es fand Wurzeln unterhalb der erwarteten Kondensationshöhen von Wasser und Ammoniak. Der Sturm hängt also mit tieferer Atmosphäre zusammen und ist nicht bloß ein Muster der obersten Wolkendecke. Das Gravitationsexperiment maß bei zwei Überflügen die winzige zusätzliche Anziehung durch die Masse des Sturms. Daraus folgt eine Obergrenze: Der Fleck liegt innerhalb der obersten 500 km der Atmosphäre.

Bei 13.600 km Breite und höchstens 500 km Tiefe ist er etwa 27-mal breiter als tief. Eine Pizza mit 27 cm Durchmesser und 1 cm Dicke hat dieselben Proportionen. Jupiters Radius beträgt 71.492 km; selbst der tiefste Sturm reicht weniger als 1 Prozent des Weges zum Zentrum.

Warum ist er rot?

Das weiß niemand sicher. Die Farbe liegt hoch im Sturm, im Dunst oberhalb der Hauptwolken, wo viel Sonnenlicht ankommt. Eine Laborstudie bestrahlte Ammoniak und Acetylen, zwei Gase der oberen Jupiteratmosphäre, mit ultraviolettem Licht. Es entstanden rötliche Verbindungen mit ähnlichen Farben. Das ist ein starker Kandidat, keine endgültige Antwort. Auch die Farbe ändert sich von blassem Lachsrot bis zu dunklem Ziegelrot. Seit 2014 misst Hubble eine Verdunkelung im blauen und eine Aufhellung im nahinfraroten Licht, ein Hinweis auf Veränderungen des hohen Dunstes. Die Darstellung nutzt eine Modellfarbe; die Farbkarte nennt die Studien.

Kleinere Stürme zum Finden

Der Große Rote Fleck ist nur der größte von vielen Stürmen. Der Jahresregler verändert auch die Umgebung, denn mehrere Nachbarn haben eine eigene Geschichte.

Oval BA liegt südlich davon bei etwa 33° S. Drei weiße Ovale umkreisten Jupiter jahrzehntelang, bevor sie zwischen 1998 und 2000 verschmolzen. Bis 2006 war der neue Sturm rot geworden. Erstmals ließ sich die Entstehung eines roten Flecks beobachten. Hubble fotografierte ihn; als „Red Spot Jr.“ ist er etwa halb so breit wie sein großer Nachbar. Später wurde er wieder weißlicher und dunkelte erneut nach. Vor 2000 zeigt das Modell drei weiße Ovale, nach 2005 den roten Wirbel.

Weiter südlich bei 40° S zieht eine Reihe weißer Antizyklone um den Planeten, die „Perlenkette“. Juno fotografierte 2017 acht davon. Nördlich des Äquators, direkt oberhalb des dunklen Nördlichen Äquatorbands, liegt der langlebige White Spot Z, den Juno beim 21. nahen Vorbeiflug 2019 aufnahm.

Manche Stürme sind neu. Am 31. Mai 2020 entdeckte Clyde Foster von Südafrika aus einen hellen Ausbruch im Südlichen Gemäßigten Band, der Stunden zuvor nicht zu sehen gewesen war. Zwei Tage später fotografierte Juno ihn. „Clyde's Spot“ erscheint in der Darstellung ab 2020. Auch neben dem Jet bei 24° N brechen alle paar Jahre helle Wolken hervor; ein solcher Ausbruch ist im Jetgebiet zu finden.

Kometennarben von 1994

Im Juli 1994 schlugen mehr als zwanzig Bruchstücke des Kometen Shoemaker-Levy 9 nacheinander in Jupiters Südhalbkugel ein. Dunkelbraune Wolkenflecken blieben monatelang mit kleinen Teleskopen von der Erde sichtbar. Die Narbe von Fragment G hatte ein dunkles Zentrum von 2500 km Durchmesser in einem dünnen dunklen Ring von 7500 km: größer als viele Länder, aber kleiner als die Erde. 1994 zeigt die Darstellung südlich des Großen Roten Flecks eine Reihe solcher Narben. Ihre Positionen sind modellhaft; die Größen folgen dem NASA-Bild von Fragment G.

Bänder, Zonen und Jetstreams

Aus der Ferne sieht Jupiter gestreift aus. Die hellen Streifen heißen Zonen, die dunklen Bänder. Zonen enthalten meist höhere, kältere Ammoniakeiswolken. In den Bändern blickt man in tiefere, braunere Schichten. Dazwischen verlaufen schmale Jets nach Osten oder Westen, die jahrzehntelang auf derselben Breite bleiben. Cassini, Voyager und Hubble vermaßen sie durch den Vergleich von Wolkenmerkmalen auf aufeinanderfolgenden Bildern.

Der stärkste ostwärts gerichtete Jet an den Wolkenoberseiten liegt bei etwa 24° N. Hubble maß von 2008 bis 2016 Spitzen von 144 bis 160 m/s, ungefähr 520 bis 580 km/h. Große helle Wolkenausbrüche neben ihm bremsen ihn alle paar Jahre: Nach dem Ausbruch im Oktober 2016 sank er von etwa 160 auf 144 m/s. Ein Hurrikan der Kategorie 5 beginnt auf der Erde bei 70 m/s (157 mph). Jupiters gewöhnlicher Jet ist mehr als doppelt so schnell und hört nicht auf.

Am Äquator weht der Wind in sichtbarer Wolkenhöhe mit etwa 250 km/h. 2023 fand das James Webb Space Telescope einen schmalen Jet 25 bis 50 km höher in der unteren Stratosphäre. Mit etwa 515 km/h ist er doppelt so schnell wie die Wolken darunter.

„Windlinien“ zeichnet bewegte Streifen auf die Wolken: orange nach Osten, blau nach Westen. Das kleine Diagramm zeigt Wind gegen Breite und einen roten Punkt am eigenen Ort. Das Profil ist ein geglättetes Modell durch die wichtigsten Hubble-Messspitzen; die Anzeige kennzeichnet es so.

Wie tief reichen die Winde?

Beim Fall der Galileo-Sonde 1995 verrieten kleine Änderungen ihrer Funkfrequenz, wie schnell der Wind sie seitwärts trieb. Unter den Wolken wurde er stärker, erreichte bei 4 bar etwa 170 m/s und blieb bis ungefähr 21 bar, dem Ende des Betriebs, so schnell. Das Wetter war keine dünne Haut.

Später maß Juno die durch die Jets verursachte Verformung von Jupiters Schwerefeld. Das 2018 veröffentlichte Ergebnis: Die Strömungen reichen etwa 3000 km tief. Dort beginnt Wasserstoff Strom zu leiten, und die Strömung wird zur gemeinsamen Rotation mit dem Planeten gebremst. Das ist sechsmal tiefer als die 500 km des Großen Roten Flecks. Zwei Karten erklären diese Ergebnisse.

Mit dem Jet treiben

Über dem Jet bei 24° N trägt „Mit dem Wind“ nach Osten. Bei 150 m/s sind das 540 km pro Stunde; 1000 km dauern knapp zwei Stunden. Der Zeitraffer beschleunigt Wolken und Drift um das 1- bis 30.000-Fache. Eine Aufgabe verlangt 1000 km Fahrt.

Die meisten Strukturen treiben mit dem Jet ihrer Breite, die Karte ist also eine Momentaufnahme. Die Positionen von Oval BA, weißen Ovalen und Gewittertürmen sind Modellpositionen. Die Karten nennen stattdessen Breiten und Daten der realen Beobachtungen.

Stürme an den Polen

Vor Junos Ankunft im Juli 2016 hatte keine Raumsonde direkt auf Jupiters Pole geblickt. Am Nordpol fand sie einen zentralen Zyklon mit acht weiteren ringsum, jeweils 4000 bis 4600 km breit. Sie liegen so dicht, dass sich ihre Spiralarme berühren. Am Südpol umgeben fünf Wirbel mit 5600 bis 7000 km Durchmesser einen zentralen. Jeder könnte ein großes Land bedecken. Die Winde erreichen etwa 350 km/h.

Die Anordnung blieb über Jahre bestehen, obwohl Fachleute Wandern, Verschmelzen oder Auflösen erwartet hatten. Im November 2019 schob sich ein kleinerer sechster Zyklon von ungefähr der Größe von Texas in den südlichen Ring und machte aus dem Fünfeck ein Sechseck. Später waren es wieder fünf. Bei den Jahren 2019 und 2020 ist der sechste Wirbel ein Fund.

Das Polgebiet zeigt Infrarotlicht bei ungefähr 5 Mikrometern, wie Junos JIRAM-Kamera es sieht. Dicke Wolken wirken dunkel, dünne leuchten durch entweichende Wärme aus tieferen Schichten. JIRAM maß Helligkeitstemperaturen von etwa 190 K (−83 °C) in den höchsten, kältesten Wolken bis 260 K (−13 °C) bei tiefstem Einblick. „Infrarot (5 µm)“ schaltet überall auf dem Planeten um.

Blitze, flache Blitze und Matschbälle

Voyager 1 sah 1979 Blitze auf der Nachtseite. Ihre Funksignale blieben lange rätselhaft, bis Juno Blitze bei 600 MHz registrierte, ähnlich dem Funkknistern irdischer Blitze. In den ersten acht Umläufen waren es 377 Lichtblitze, meist an den Polen, häufiger im Norden und keine nahe dem Äquator. Auf der Erde dominieren dagegen die Tropen, wo die Sonne den Boden wärmt. Jupiters Stürme nutzen innere Wärme, die offenbar nahe den Polen leichter aufsteigt.

Juno fand auch kleine Blitze hoch in den Wolken, etwa 25 km über den Wasserwolken, bei unter −88 °C. Flüssiges Wasser sollte dort nicht vorkommen. Ammoniak wirkt jedoch als Frostschutz und schmilzt hochgeschleuderte Eiskristalle zu Wasser-Ammoniak-Tropfen. Zusammenstöße von Tropfen und Eis trennen Ladungen und erzeugen „flache Blitze“ in Wolken, die auf der Erde fehlen.

Dieselben Stürme erzeugen wahrscheinlich ungewöhnlichen Hagel. „Matschbälle“ sind Wasser-Ammoniak-Schneematsch mit einer Eiskruste. Sie wachsen beim Auf und Ab im Sturm, fallen tief und nehmen Ammoniak mit. Das könnte erklären, warum Juno oben weniger Ammoniak findet als erwartet. Die Darstellung zeigt fallende Körner unter den Gewittertürmen; darunter lässt sich der Fund entdecken.

Weit über den Stürmen registrierte Junos Ultraviolettspektrograf 11 helle Blitze von wenigen Tausendstelsekunden Dauer, etwa 260 km über dem 1-bar-Niveau. Sie ähneln Sprites und Elves, die auf der Erde durch starke Blitze weit darunter ausgelöst werden. In stickstoffreicher irdischer Luft sind Sprites rot; in Jupiters Wasserstoff wären sie wohl blau oder rosa. Nachts erscheinen sie gelegentlich über dem Gewittergebiet.

Das Gewittergebiet selbst ist ein Modell mit hohen Türmen bei 47° N, die nachts und in der Dämmerung aufleuchten. Reale Jupitergewitter können Tausende Kilometer breit sein und weit über die Hauptwolken reichen. Die Größen im Exponat dienen der Sichtbarkeit, nicht der Wiedergabe gemessener Werte.

Abstieg: Was Galileo maß

Am 7. Dezember 1995 traf die fünf Monate zuvor von Galileo abgetrennte Sonde bei 6,5° N und 4,4° W mit 47,6 km/s auf die Atmosphäre. Die Stoßwelle vor ihr leuchtete heller als die Sonnenoberfläche. Nach etwa zwei Minuten und der Bremsung durch den Hitzeschild öffnete sich ein Fallschirm. NASA verzeichnet 58 Minuten nutzbarer Daten bis zum Funkabbruch. Die Sonde war 1,27 m breit und wog beim Start 339 kg.

Ihr Atmospheric Structure Instrument maß während des ganzen Abstiegs Temperatur und Druck. Unterhalb von etwa 160 km über dem 1-bar-Niveau liest die Anzeige diese im Planetary Data System archivierten Messungen, kein Modell. Einige Werte:

Am kältesten ist es oben bei etwa 0,2 bar mit rund 110 K (−163 °C). Darunter steigt die Temperatur je Kilometer um etwa 2 °C, annähernd wie bei Gas, das ohne Wärmeaustausch zusammengedrückt wird. Bei 5 bar, 54 km unter dem Bezugsniveau, wird der Gefrierpunkt überschritten. Die letzten Werte lauten 22 bar und 428 K, also 155 °C, bei −132 km. Im Bereich „Inneres“ wiederholt „Mit Galileo hinab“ den Abstieg sechzigmal schneller: Eine Minute vergeht pro Sekunde, während die Sonde am Fallschirm daneben hängt.

Drei Wolkendecken und die übersehene Schicht

Das Standardmodell berechnet aus Kondensationstemperaturen drei Hauptschichten. Oben liegt bei etwa 0,5 bis 0,7 bar Ammoniakeis, die weiße Wolke im irdischen Teleskop. Die mittlere Schicht bei 1,5 bis 2,2 bar besteht aus Ammoniumhydrogensulfid, einer Verbindung aus Ammoniak und Schwefelwasserstoff, in Hellbraun und Braun. Die tiefste bei 5 bis 7 bar enthält Wasser, oben Eis, unten Tropfen, und liefert die großen Gewitter. Aus Galileos Druck-Höhen-Profil folgt für diese Schicht eine Tiefe von 54 bis 69 km unter dem 1-bar-Niveau.

Im Gebiet „Unter den Wolken“ umgeben diese drei modellhaften Schichten den Abstieg. Beim Durchqueren wird es kurz weiß; die Anzeige nennt die jeweilige Schicht.

Die Sonde sah diesen sauberen Stapel nicht. Ihr Nephelometer fand nur den dünnen unteren Ammoniakrand zwischen 0,46 und 0,55 bar, eine mäßige Schicht von 0,76 bis 1,34 bar passend zu Ammoniumhydrogensulfid und keine dicke Wasserwolke. Auch das Massenspektrometer fand viel weniger Wasser als erwartet. Bodenbeobachtungen zeigten den Grund: Sie fiel in einen 5-Mikrometer-Hotspot am Rand des Nördlichen Äquatorbands, etwa 900 km innerhalb seiner Südgrenze. Hotspots gehören zu den klarsten, trockensten Orten auf Jupiter. Das Ergebnis beschreibt also eher Hotspots als den ganzen Planeten; die Karte zum trockenen Gebiet erklärt es.

Wie Juno unter die Wolken sieht

Kameras sehen nur die Wolkenoberseiten. Juno nutzt sechs Kanäle eines Mikrowellenradiometers, denn längere Wellen kommen aus größeren Tiefen. Zusammen reichen sie von den Wolken bis Hunderte Kilometer hinab. Die 2017 veröffentlichten ersten Überflüge zeigten ungleich verteiltes Ammoniak: ammoniakreiche aufsteigende Luft am Äquator und trockenere Luft an vielen anderen Orten bis weit unter die Wolken. Die Suche nach dem fehlenden Ammoniak führte zu den Ideen der Matschbälle und flachen Blitze.

Die Gravitationsmessung verfolgt winzige Geschwindigkeitsänderungen per Funk zur Erde. Sie verrieten Jettiefe, flache Basis des Großen Roten Flecks und verdünnten Kern. Das Magnetometer fand nahe dem Äquator ein starkes isoliertes Magnetfeldgebiet, den „Großen Blauen Fleck“, den tiefe Winde langsam nach Osten und Westen ziehen. Auf Wolkenbildern ist er unsichtbar, im Exponat erscheint er nur auf einer Karte.

Es gibt keinen Boden

Der Abstieg endet 132 km unter dem 1-bar-Niveau, wo Galileos Daten enden. Das sind nur etwa 0,2 Prozent des Weges zum Zentrum. Darunter wartet nichts Festes. Das Gas wird heißer und dichter; Tausende Kilometer tief leitet stark komprimierter Wasserstoff wie Metall. Junos Schwerefeldmessungen passen am besten zu einem „verdünnten“ Kern, bei dem schwere Elemente einen großen Teil des Inneren durchsetzen statt eine kleine Felskugel zu bilden. Die Tiefen stammen aus Modellen, nicht direkten Messungen; „Inneres“ zeigt sie maßstäblich entlang des Radius mit diesem Hinweis.

Ein Planet ohne Landeplatz, weil es keinen Ort zum Stehen gibt: Das ist für viele der erste Fund unter den „Tatsächlich…“-Karten.

Woraus die Luft besteht

Galileo nahm direkte Gasproben. Das Heliumexperiment fand nach Teilchenzahl 13,6 Prozent Helium; fast der gesamte Rest ist Wasserstoff. Das Massenspektrometer maß Methan, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Wasser sowie einige stärker als erwartet angereicherte Edelgase. Die farbgebenden Wolken bestehen aus einem winzigen Rest: Ammoniak, Ammoniumhydrogensulfid und Wasser machen zusammen weit weniger als ein Prozent aus.

Jupiter erzeugt eigene Wärme

Jupiter ist fünfmal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Pro Quadratmeter kommen etwa 50 W Sonnenleistung an, gegenüber 1361 auf der Erde. Trotzdem ist er wärmer als allein durch Sonnenlicht erklärbar. 2018 veröffentlichte Cassini-Messungen zeigen, dass er ungefähr die Hälfte des Sonnenlichts reflektiert und etwa 7,5 W innere Wärme pro Quadratmeter abgibt. Insgesamt strahlt er ungefähr 2,2-mal so viel Energie ab, wie er von der Sonne absorbiert. Restwärme der Entstehung und langsame Kontraktion treiben die Stürme und begünstigen Blitze in hohen Breiten. Infrarot zeigt, wo Wärme entweicht.

Polarlicht und Ios Fußabdruck

Jupiter hat das hellste Polarlicht des Sonnensystems. Geladene Teilchen strömen entlang des Magnetfelds in die obere Atmosphäre der magnetischen Pole. Hubbles UV-Bilder zeigen mehr als die tausendfache Helligkeit irdischer Polarlichter. Das meiste liegt im unsichtbaren Ultraviolett und Infrarot; die Vorhänge im Modell sind deshalb Falschfarben. Juno kartierte die Hauptovale und „Fußabdrücke“ von Io, Europa und Ganymede: helle Stellen, an denen die verbindenden Ströme die Atmosphäre erreichen. Ios Schweif bleibt etwa drei Stunden bestehen, nachdem die magnetische Verbindung weitergewandert ist.

Das Modell zeigt Polarlicht einige Hundert Kilometer über den Wolken auf Ovalen wenige Grad vom Pol entfernt. Mit „Polarlicht“ und einem Nachtflug über den Nordpol lässt sich Ios Fußabdruck finden.

Der Himmel von den Wolkenoberseiten

Vier große Monde stehen maßstabsgetreu am äquatorialen Abendhimmel. Io mit 3643 km Durchmesser und 421.800 km Abstand vom Zentrum spannt 0,60° auf, etwas mehr als der Mond von der Erde mit 0,52°. Ganymede ist mit 5262 km der größte Mond des Sonnensystems, aber 1.070.400 km entfernt. Daher sieht er nicht größer aus als Europa: Beide messen etwa 0,30°. Callisto außen misst 0,15°. Das erklärt die Aufgabe zum größten Mond am Himmel.

Auch kleine Monde sind da. Amalthea, eine rötliche Kartoffelform von ungefähr 250 km Länge, umkreist Jupiter nur 181.400 km vom Zentrum entfernt und erscheint als winziger roter Punkt. Der schwache Hauptring liegt bei 123.000 bis 128.940 km, mit einem noch schwächeren inneren Halo und zarten äußeren Ringen. Am Äquator verläuft die Ringebene über dem Kopf, als dünne helle Linie durch den Zenit.

Die Sonne ist klein und schwach: etwa 0,10°, ein Fünftel der irdischen Größe, mit ungefähr 1/27 der Beleuchtung. Ein Tag dauert 9 Stunden 55 Minuten. „Uhr laufen lassen“ spielt einen Jupitertag pro Minute. Die Erde erscheint als blauweißer Punkt. Wegen ihrer viel kleineren Bahn entfernt sie sich nie mehr als 11° von der Sonne und ist nur kurz nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang in der Dämmerung zu sehen.

Zieht Io zwischen Sonne und Jupiter hindurch, läuft sein schwarzer Schatten etwa in Ios Breite über die Wolken. Darin wäre die Sonne vollständig verfinstert, weil Io ungefähr sechsmal breiter als die Sonne erscheint. Der letzte Rundgangschritt zeigt das aus 60.000 km Höhe.

Sie auf Jupiter

Jupiter hat 318 Erdmassen, doch das Gewicht würde nicht auf das 318-Fache steigen. In Wolkenhöhe ist man auch 11-mal weiter vom Zentrum entfernt; die Schwerkraft nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. NASA nennt am 1-bar-Niveau 23,12 m/s² am Äquator, wo die schnelle Rotation etwas nach außen drückt, und 27,01 m/s² an den Polen, gegenüber 9,82 m/s² auf der Erde. Eine Waage mit 60 kg auf der Erde würde am Äquator etwa 141 kg und an den Polen 165 kg anzeigen.

„Sie“ berechnet das für eigene Größe, Gewicht und aktuelle Breite. Mit dem Geburtstag folgen Alter in Jupiterjahren, erlebte Jupitertage und nächster Jupitergeburtstag; ein Jupiterjahr entspricht 11,86 Erdenjahren. Außerdem wird der aktuelle Fleck in hintereinander liegenden eigenen Körperlängen gemessen. Keine Eingabe verlässt den Browser.

Juno

NASA-Sonde Juno erreichte Jupiter am 4. Juli 2016 und folgt seitdem langen Schleifen über die Pole. Bei der größten Annäherung fliegt sie schnell etwa 4200 km über den Wolken vorbei, dann wieder weit hinaus. Drei Solarpaneele reichen ungefähr 20 m vom Körper. Mikrowellenradiometer, Gravitationsexperiment, JIRAM, UV-Spektrograf und JunoCam liefern viele Inhalte dieses Exponats. Im Modell kreuzt Juno alle zwei Minuten das Jetgebiet bei etwa 4200 km; weiter oben lässt sich ein bewegter Lichtpunkt suchen.

Wie das Modell funktioniert und wo es abweicht

Der Planet wird um den Betrachter gezeichnet. Ein an Jupiters Krümmung angepasstes Gitter folgt dem Punkt darunter, fein in der Nähe und gröber am Horizont. Der Planet dreht sich unter einem, sodass man im Szenenzentrum bleibt. So lassen sich die ganze Scheibe aus 150.000 km und einzelne Wolken aus wenigen Kilometern Entfernung zeigen. Eine auf der Grafikkarte erzeugte Karte liefert Farben für Bänder, Jets, den jahresabhängigen Roten Fleck, weiße Ovale, Hotspots und Polarzyklone. Nahe Wolkendetails erhalten Sonnenlicht passend zur Ortszeit.

Vereinfachungen und erfundene Darstellungen werden auf der Anzeige oder einer Karte erklärt.

• Das Windprofil verbindet gemessene Jetspitzen glatt; es ist kein durchgehend gemessenes Profil aller Breiten.
• Wolkenfarben, Höhen und einzelne Formen sind modellhaft. Die tieferen Wolkenhöhen folgen einem Kondensationsmodell, Druck und Temperatur Galileo-Messungen.
• Positionen treibender Strukturen, darunter Oval BA, Perlenkette, White Spot Z, Clyde's Spot, Hotspots und Gewittertürme, sind modellhaft. Breiten und Beobachtungsdaten sind real.
• Jupiter ist eine Kugel mit 71.492 km Radius. Tatsächlich ist er abgeplattet, mit 66.854 km Polradius.
• Das Polarlicht hat eine Modellhöhe und Falschfarben.
• Der Himmel von den Wolkenoberseiten wurde nie fotografiert; Blau darüber und beigefarbener Horizontdunst sind Schätzungen.
• Person und Plattform dienen nur dem Maßstab. Menschen könnten nirgends überleben: wenig Sauerstoff, starke Strahlung sowie tödliche Kälte oben und Hitze unten.