L’interno

Le quantità osservate con cui gli astronomi possono lavorare sono la temperatura e la pressione atmosferica, la massa, il raggio, la forma, la velocità di rotazione, il bilancio termico e le perturbazioni delle orbite satellitari e delle traiettorie dei veicoli spaziali. Da questi si può calcolare l’ellitticità-o deviazione da una sfera perfetta-del pianeta e la sua partenza da una forma ellissoidale. Queste ultime quantità possono anche essere previste utilizzando descrizioni teoriche, o modelli, per la distribuzione interna del materiale., Tali modelli possono quindi essere testati dal loro accordo con le osservazioni.

La difficoltà di base nella costruzione di un modello che descriva adeguatamente le condizioni interne di Giove è l’assenza di ampi dati di laboratorio sulle proprietà dell’idrogeno e dell’elio a pressioni e temperature che esisterebbero vicino al centro di questo pianeta gigante. La temperatura centrale è stimata essere vicina a 25.000 K (44.500 °F, 24.700 °C), per essere coerente con una fonte interna di calore che consente a Giove di irradiare circa il doppio dell’energia che riceve dal Sole., La pressione centrale è nell’intervallo di 50-100 milioni di atmosfere (circa 50-100 megabar). A tali pressioni tremende l’idrogeno dovrebbe essere in uno stato metallico.

Nonostante i problemi posti nello stabilire le proprietà della materia in queste condizioni estreme, la precisione dei modelli è migliorata costantemente. Forse la conclusione iniziale più significativa da questi studi è stata la consapevolezza che Giove non può essere composto interamente da idrogeno; se lo fosse, dovrebbe essere considerevolmente più grande di quanto non sia per spiegare la sua massa., D’altra parte, l’idrogeno deve predominare, costituendo almeno il 70% del pianeta in massa, indipendentemente dalla forma—gas, liquido o solido. La sonda Galileo ha misurato una percentuale di elio del 24% in massa nell’atmosfera superiore di Giove, rispetto al 28% previsto se l’atmosfera avesse la stessa composizione della nebulosa solare originale., Poiché il pianeta nel suo insieme dovrebbe avere quella composizione originale, gli astronomi hanno concluso che un certo elio che era disciolto nell’idrogeno fluido all’interno del pianeta è precipitato fuori soluzione e affondato verso il centro del pianeta, lasciando l’atmosfera esaurita di questo gas. Evidentemente ha preso gran parte del neon con esso. Questa precipitazione persiste mentre il pianeta continua a raffreddarsi. I modelli attuali concordano su una transizione dall’idrogeno molecolare a quello metallico a circa un quarto della distanza verso il centro di Giove., Va sottolineato che non si tratta di una transizione tra un liquido e un solido, ma piuttosto tra due fluidi con proprietà elettriche diverse. Nello stato metallico gli elettroni non sono più legati ai loro nuclei, dando così all’idrogeno la conduttività di un metallo. Nessuna superficie solida esiste in nessuno di questi modelli, sebbene la maggior parte (ma non tutti) modelli incorporino un nucleo denso con un raggio di 0,03–0,1 quello di Giove (0,33–1,1 il raggio della Terra).

La fonte di calore interno non è stata completamente risolta., La spiegazione attualmente favorita invoca una combinazione del rilascio graduale di calore primordiale lasciato dalla formazione del pianeta e la liberazione di energia termica dalla precipitazione di goccioline di elio nell’interno profondo del pianeta, come è noto anche che si verifica su Saturno. La minore abbondanza di elio nell’atmosfera di Giove rispetto al Sole (vedi tabella) supporta quest’ultima deduzione., Il primo processo è semplicemente la fase di raffreddamento del “collasso” originale che ha convertito l’energia potenziale in energia termica nel momento in cui il pianeta ha accumulato il suo complemento di gas nebuloso solare (vedi sotto Origine del sistema gioviano).