Planet Jovian

Mengenal Planet Jovian
dan Satelitnya
T. Hidayat,
Departemen Astronomi,
Observatorium Bosscha – ITB
Planet Kebumian
(Inner planets)
Berbeda dengan:
Planet Raksasa
(Outer planets)
MENGAPA?
Kategori Planet
Secara “tradisional”, planet yang kita kenal dikelompokkan pada dua
kelas:
Pluto memiliki banyak perkecualian, sehingga tidak dimasukkan
pada salah satu kelas tersebut…Lalu bagaimana?
Perbedaan terpenting
SIFAT FISIS
PLANET DALAM
PLANET LUAR
Kecil
Besar
Batuan
Gas/es
Tipis
Tebal
Kaya-oksigen
Kaya-hidrogen
Lambat
Cepat
Bulan
Sedikit/tidak ada
Banyak
Cincin
Tidak ada
Ada
kecil/tidak ada
besar
Ukuran
Komposisi/bahan
Atmosfer
Rotasi/spin
Internal heat
Kerapatan
Kerapatan memberikan petunjuk tentang komposisi
interior planet:
•Air, ρ = 1 g/cm3
•Batuan, ρ ≈ 2,5 g/cm3
•Logam, ρ ≈ 8-10 g/cm3
Kerapatan Bumi, 5,5 g/cm3  interior batuan dan logam
Semua planet dalam memiliki kerapatan tinggi (3,9-5,5)
kecuali bulan (3,3).
Planet Raksasa kurang rapat (0,7-1,6), tidak ada
“permukaan”
Karakteristik Planet Jovian
Jupiter
Saturnus
Jarak rata-rata dari 5,2 SA
Matahari
778 juta km
9,5 SA
1430 juta km
19,2 SA
2870 juta km
30,1 SA
4500 juta km
Periode orbit
(tahun)
11,86
29,46
84,1
165
Periode Rotasi
(jam)
~ 10
~ 10
~ 17
(retrograde)
~ 16
26.7°(ada
musim)
98.0° (musim
ekstrem)
29.0° (ada
musim)
Kemiringan sumbu 3.1° (tidak ada
rotasi
musim)
Uranus
Neptunus
Massa (kg)
1,9 X 1027
317 MBumi
5,7 X 1026
94 MBumi
8,7 X 1025
15 MBumi
1,0 X 1026
17 MBumi
Jari-jari (km)
71400
11 RBumi
60270
9,4 RBumi
25600
4 RBumi
24750
3,9 RBumi
Kerapatan (g/cm3)
1,3
0,7
1,3
1,6
Percepatan
gravitasi (m/det2)
24,8
(2,5 X Bumi)
10,8
(1,07 X Bumi)
9
(0,92 X Bumi)
11,6
(1,18 X Bumi)
Temperatur
puncak-awan
125 K
(-148 °C)
95 K
(-178 °C)
60 K
(-213 °C)
60 K
(-213 °C)
Komposisi Atmosfer Jupiter
Sangat menyerupai komposisi Matahari
Misi ke Jupiter
Sirkulasi Atmosfer
Bintik merah raksasa, telah terlihat sejak 1610
Struktur Atmosfer dari Galileo Probe
•Komposisi mirip dengan
Matahari
•Struktur awan mendekati
apa yang diprediksi
•Sirkulasi “dalam”,
tidak “dangkal"
•H2O terdistribusi sangat
tidak merata
•Molekul hidrokarbon
kompleks lebih jarang dari
yang diprediksi
Satelit
• Galileo menemukan 4 bulan besar Jupiter
tahun 1610
• 12 bulan lain yang lebih kecil (batuan/es)
ditemukan 1872-1979
• 12 bulan lain yang sangat kecil (bulan luar) ditemukan
tahun 1999-2000
Saturnus
Saturnus merupakan planet ke enam dari
Matahari, mengorbit pada jarak rata-rata
9,54 satuan astronomi (1429,4 juta km).
Parameter fisis:
Diameter = 120.660 km, bandingkan dengan Bumi (12.756 km)
Massa = 569 × 1024 kg (95 kali lebih masif dari Bumi)
Periode rotasi = 10 jam 40 menit
Cincin Saturnus
Dari citra dengan warna semu, cincin
Saturnus jelas menampakkan variasi
komposisi kimia. Ukuran partikel dalam
cincin berkisar mulai beberapa
mikrometer sampai beberapa puluh meter.
Saturnus
Saturnus merupakan planet terbesar ke dua di Tata Surya.
Struktur interiornya mirip dengan Jupiter
Memiliki 30 satelit.
Titan merupakan satelit terbesar, yang memiliki atmosfer tebal,
kaya nitrogen.
Saturnus juga memiliki magnetosfer
yang ekstensif. Medan magnet Saturnus
merupakan pelindung terhadap
planetnya, cincin, maupun satelit-satelitnya
dari angin Matahari. Medan magnet
ini hampir berimpit dengan sumbu
rotasinya (berbeda dengan Bumi
yang termiringkan sebesar 11,4°).
Sistem Saturnus
Urutan cincin dan satelit, mulai dari yang terdekat dengan Saturnus:
Saturn
Cincin-D
Cincin-C
Cincin-B
Cassini Division
Cincin-A
Encke Division
Pan
Atlas
Prometheus
Pandora
Cincin-F
Epimetheus
Janus
Cincin-G
Mimas
Cincin-E
Enceladus
Tethys
Telesto
Calypso
Dione
Helene
Rhea
Titan
Hyperion
Iapetus
Phoebe
Satelit baru
Saturnus dibandingkan dengan sistem
Bumi-Bulan
Jika kita letakkan Saturnus dan cincin utamanya (tidak termasuk Cincin-E)
di antara Bumi dan Bulan, maka Saturnus akan muat!
Jarak Bumi-Bulan: 384.000 km
Diameter Saturnus dan
sistem cincin = 170.000 km
Sistem cincin di sini tidak termasuk Cincin-E.
Atmosfer Saturnus
Kandungan utama atmosfer Saturnus:
Hidrogen (94%)
Helium (6%)
Juga terdapat sejumlah kecil ammonia, methane, ethane, phosphine, acetylene,
methylacetylene, dan propane.
Apa yang membuat atmosfer bagian atas
Saturnus tampak memiliki pita
berwarna-warni?
---es kristal ammonia
Angin kencang di Saturnus
Saturnus diketahui memiliki angin yang sangat kencang,
kedua setelah Neptunus.
Kecepatan angin hampir sama antara lintang utara dan selatan.
Angin di ekuator: bertiup ke arah timur dengan kecepatan 500 m/s (1800 km/jam).
Seberapa cepat?
•Pesawat jet terbang dengan kecepatan rata-rata
700 km/jam.
•Angin badai terkuat (cyclone) bertiup dengan
kecepatan 350 km/jam.
•Badai tsunami bergerak dengan kecepatan
880 km/jam.
•Kecepatan suara adalah 1000 km/jam pada ketinggian 10 km.
Misi Ruang Angkasa
Komposisi Atmosfer
Mirip dengan Jupiter, tapi dengan H2O lebih sedikit, C-H lebih
banyak
Satelit
• Huygens menemukan Titan, satelit terbesar Saturnus
(r = 2575 km) tahun1655
• 17 bulan lain yang lebih kecil (batuan/es) ditemukan
antara: 1671-1990
• 12 bulan lain yang sangat kecil ditemukan tahun 2000
Satelit Es (Icy Satellites)
Mekanika orbital dari satelit Saturnus sangat kompleks. Sebagian mengorbit
dalam cincin. Ada yang bersifat “co-orbital”, yaitu dua satelit berada pada
jarak yang sama dari Saturnus.
Sebagian lagi merupakan satelit
penggembala, dan sebagian lagi
merupakan satelit Lagrange.
Kecuali 2 satelit, semua bulan
Saturnus berotasi secara sinkron,
yaitu selalu menunjukkan
sisi yang sama (seperti Bulan
kita).
Uranus
Planet pertama yang ditemukan melalui teleskop, oleh
William Herschel tahun 1781
• Disk Uranus membentang hanya sekitar 2” sampai 4”
• Uranus tampak agak kebiruan dan relatif “hambar”
(kurang ciri yang menonjol), dengan teleskop landas
bumi.
• Ciri-ciri atmosfer Uranus lebih halus dibandingkan
dengan Jupiter atau Saturnus. Awan dan badai kadang
terjadi
Misi Ruang Angkasa
Hanya pernah dikunjungi satu kali, oleh Voyager 2
Belum ada rencana misi berikutnya…
Komposisi atmosfer Uranus
Juga sangat menyerupai komposisi matahari
Rasio H2/He
hampir identik
dengan di Matahari
Lebih banyak He
dan CH4 daripada
di Jupiter dan
Saturnus
Berarti atmosfer
Uranus masih
“well-mixed”
Interior Uranus
Kerapatan total sedikit lebih
tinggi, kelimpahan helium
yang lebih tinggi, temperatur
dan tekanan internal yang
lebih rendah, berakibat
bahwa Uranus dan Neptunus
memiliki struktur interior
yang sangat berbeda dengan
Jupiter dan Saturnus.
“Es” dan “batuan” lebih
banyak di kedua planet ini
“Es” berarti
bahan-bahan
volatiles seperti
CH4, NH3, H2O
“Batuan”
berarti mineral
silikat seperti di
planet
kebumian
Musim yang aneh
• Uranus, karena
kemiringan sumbu
rotasinya, tampak seperti
“menggelinding” dalam
orbitnya
• mungkin ini faktor lain
yang mempengaruhi
perbedaan Uranus
dengan planet Jovian
lainnya
• Apa yang menyebabkan
kemiringan ini? Belum
diketahui…
~2007
~2028
~1986
Step 21 tahun
Cincin Uranus
• Uranus memiliki sistem
9 cincin “utama” gelap
• Cincin ini juga dikelilingi oleh
sabuk debu halus
fine-grained dust
• Ditemukan tahun 1977
• terbentuk dari bahan organikdan es?
Satelit
• Uranus mempunyai 5 satelit "reguler" besar,
ditemukan oleh pengamatan teleskop
antara 1787-1948
semua relatif gelap dan berbahan es
• 10 bulan yang lebih kecil ditemukan oleh Voyager 2
• 6 yang lebih kecil lagi ditemukan antara 1997-1999
Neptunus
Ditemukan tahun
1846 melalui
prediksi
perhitungan
mekanika, oleh J.
J. Le Verrier, J.
Adams, J. G.
Galle, H. L.
d’Arrest
• Disk Neptunus hanya sekitar 2”
– perlu teleskop untuk melihatnya
– cukup menantang untuk melihat detail Neptunus
• Neptune juga tampak agak kebiruan
• Ciri-ciri atmosfer Neptunus:
– lebih halus daripada Jupiter atau Saturnus
– tapi lebih kelihatan daripada Uranus, lebih banyak
awan dan badai
Misi Ruang Angkasa
Hanya pernah dikunjungi satu kali, oleh Voyager 2
Belum ada rencana misi berikutnya…
Komposisi atmosfer Neptunus
Juga sangat menyerupai komposisi matahari
Rasio H2/He
mendekati nilai di
Matahari
Lebih banyak He
daripada di Jupiter
dan Saturnus,
tetapi dengan
CH4 hampir sama.
Atmosfer
Neptunus berbeda
dengan Uranus,
mengapa?
Satelit
• 1 satelit besar, Triton
– juga ditemukan tahun 1846
– seukuran dengan bulan Bumi
– tetapi mengorbit berlawanan dengan arah rotasi Neptunus…
– mempunyai atmosfer dan geyser aktif di permukaannya!
• 1 satelit berukuran menengah, Nereid
– Orbit Nereid sangat lonjong (e=0.75)
• 6 bulan yang lebih kecil ditemukan oleh Voyager 2
• Belum ditemukan satelit irregular…mengapa?
Cincin Neptunus
- 4 cincin utama
- 3 cincin sempit, 1 diffuse
- Semuanya sangat gelap
• Ditemukan dari Bumi melalui okultasi bintang
• Pernah dianggap “busur”, bukan cincin lengkap
• Terbuat dari bahan organik dan es?
Struktur
Atmosfer
Satelit-satelit
Terdapat:
•6 satelit besar,
•12 berukuran sedang,
•serta lebih dari 70 satelit kecil
di Tata Surya.
Sebagian besar darinya memiliki permukaan yang
kompleks dan bahkan sejarah atmosfer.
Sifat-sifat utama:
• Perbedaan penting
dalam kerapatan,
komposisi, dan sifat
orbit.
• Io memiliki gunung
berapi!
• Europa mempunyai
lautan?
• Titan memiliki
Atmosfer tebal!
• Triton memiliki
Atmosfer tipis (sangat
mirip Pluto?)
• Banyak
Satelit es yang lain…
24
23
16
Satelit
Juga terdapat keragaman perbedaan mencolok…
Dan berbagai pertanyaan lain…
Contoh: Io dan Bulan
Vulkanik, sulfur….
mati secara
geologis, batuan gelap
Satelit Galilean
(1610)
• Io
Gunung berapi yang aktif!
• Europa
Lautan bawah-permukaan?
• Ganymede
Tectonisme skala-besar
• Callisto
Permukaan yang dibombardir
Lanskap Io yang menakjubkan:
Kaldera vulkanik dengan kedalaman
beberapa km
Danau dengan sulfur cair
Pegunungan yang bukan gunung
berapi
Aliran lava sampai ratusan km,
dengan T > 1000-1500 OC
Angin vulkanik
Bulan yang tertutup es
Flat!
Kerak pecah menjadi
plate yang bergerak
Terdapat endapan di
antara plates
Lautan bawahpermukaan?
Permukaan es dengan
daerah terang dan gelap
Lebih banyak kawah
daripada Europa (lebih
tua)
Tapi banyak kawah yang
terdegradasi atau
“diperhalus”
Jaringan patahan
tektonik ekstensif
Permukaan yang
sangat berkawah
Endapan es terang
Lapisan “serbuk”
gelap dengan
komposisi yang
belum dikenal
Titan
Titan memiliki atmosfer tebal, terdiri dari:
Nitrogen ~ 95%
Metana ~ 5%
berbagai senyawa hidrokarbon lainnya serta nitril.
Jarak dari Saturnus = 1.222.000 km
Periode Orbit = 15,94 hari
Diameter = 5150 km - 40% diameter Bumi, tetapi lebih besar daripada
Merkurius dan Pluto
Temperatur permukaan = 95 Kelvin (-178° C)
Kabut Titan…
(Highlights dari Cassini 2005)
Akhirnya, Permukaan Titan…
Huygens…
Mendarat
Sungai…
Danau…
Satelit Uranus
5 satelit ukurang-sedang,
Semua es, semua agak gelap,
dan semua berkawah…
namun ada petunjuk aktivitas
permukaan, tektonisme, dll…
Triton: satu-satunya satelit
besar Neptunus
• Ukuran dan kerapatan hampir sama dengan Pluto
– Triton: R = 1350 km; ρ = 2,08 g/cm3
– Pluto: R = 1140 km; ρ = 2,07 g/cm3
• orbit retrograde dan sangat miring
–Triton merupakan “Pluto yang terperangkap"?
• permukaan terang: albedo = 0.7 to 0.8
• Temperatur permukaan ~35K (-391°F)
• Atmosfer tipis! Yekanan = 0.01 mbar
• Sedikit kawah: permukaan masih “muda”…
• Voyager menemukan geyser aktif!
– “volcanoes” es dan volatile
Terima kasih…!