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Los antiguos lo conocían bien y supieron bautizarlo con el nombre del padre de los dioses. No en vano, es el mayor de los planetas, con una masa 318 veces superior a la de la Tierra, y el tamaño suficiente para contener 1300 veces el globo terráqueo. Del total de la masa extrasolar del sistema solar, más del 70% está en este planeta. Sin embargo la densidad del gigante es sólo 1.13 veces mayor que la del agua: se refleja aquí que su composición sea tan distinta de la de la Tierra; es un planeta más gaseoso que terrestre.

Visto al telescopio aparece como un disco achatado, cruzado por franjas rojas y naranjas, que muestran señales de turbulencia. La observación del movimiento de ciertas características atmosféricas, como su gran mancha roja, revela la rápida rotación del planeta, la más rápida del sistema solar, esta es la razón del achatamiento, su diámetro ecuatorial es 8600 Km mayor que el polar.

En 1955 se detectó un brusco aumento de emisión radio procedente de Júpiter, y años después de una radiación sincrotrón constante de longitudes de onda más corta. Como la radiación sincrotrón, se debe a partículas cargadas moviéndose a alta velocidad en un campo magnético, se sugirió que Júpiter debía atrapar electrones (e-) en su propio campo magnético, idea cuya certeza se comprobó en diciembre de 1973, al pasar junto a Júpiter la sonda Pioneer 10. El campo magnético, cinco veces más potente que el terrestre, es también el más intenso del sistema planetario; al atravesar los cinturones de radiación, la sonda Pioneer 10 se vio expuesta a niveles de radiación 400 veces superiores a la dosis letal en humanos.

Antes de las exploraciones de los Pioneer y Voyager, la espectroscopia daba a entender que su atmósfera contenía (CH4), amoníaco (NH3), e hidrógeno (H2). Hoy en día se cree que se compone de un 90% de hidrógeno (H2) y 10% de helio (He), calculado este último sobre la determinación de pesos moleculares. Esa composición química es sospechosamente similar a la del Sol. Se ha apreciado de hecho que, si Júpiter tuviese 50 veces su masa actual, podrían haberse iniciado las reacciones de fusión y nuestro sistema sería binario.

Las nubes que forman su atmósfera se condensan en tres niveles básicos, cada uno a distinta temperatura y diferente composición química, lo que determina su color. Encima a 140 K de temperatura, hay nubes blancas, compuestas de amoníaco sólido (NH3(s)); las nubes siguientes, a 230 K se tiñen de marrón, los niveles inferiores son tan profundos que la atmósfera superior dispersa su luz y los convierte en azules, del mismo modo que el cielo se ve azul de dia.

La gran mancha roja (GMR), es el rasgo más característico de Júpiter. Este fenómeno de 40000Km × 13000Km se trata de una gran formación meteorológica de altas presiones. Su color rojo se debe probablemente al fósforo (P), producido al disociarse por la luz solar, la fosfina (PH3(s)) formada fuera de ésta.

La gran mancha roja y unos pequeños óvalos blancos están en zonas en las que el viento sopla en direcciones opuestas, hasta 500 Km/h. Las zonas adyacentes tienen diferencias de velocidad hasta de 650 Km/h. Esas zonas se correlacionan con la posición de las bandas coloreadas y mantienen una latitud más o menos fija. Las manchas giran por el efecto de la acción mecánica existente entre los fluyos de viento, movimiento similar al de los rodillos que giran bajo una carga que se mueve.

Las observaciones desde la Tierra han ayudado a determinarla, al dar los valores de su tamaño, forma y masa. En cambio, las de los satélites artificiales han permitido hallar la masa gaseosa en relación con la de su núcleo sólido. Esos satélites responden a la atracción gravitatoria de todo el planeta. El achatamiento de su globo, debido a su gran velocidad de rotación, se traduce en un efecto de torsión, que hace que toda la órbita del satélite efectúe un movimiento retrógrado (precesión) en torno a júpiter. A partir de la precesión, los astrónomos han calculado el gravitatorio invisible de todo el planeta. La masa se calcula a partir de las órbitas retrógradas de los satélites artificiales y del grado visible de achatamiento del planeta.

Las observaciones han revelado otro punto importante de su estructura interna: Júpiter emite el doble de calor que el que recibe del Sol. Se atribuye a la convección la transmisión del calor interno a sus capas superficiales. Los modelos teóricos demuestran que la mayor parte del planeta está compuesta de hidrógeno metálico (H2), y sólo una pequeña parte superior de su volumen son gases. Desplazándonos hacia dentro del planeta el hidrógeno metálico (H2) se vuelve líquido (H2(l)) al subir la temperatura de 160 K a 10000 K a 20000 Km de profundidad. Y continúa ascendiendo hasta los 20000 K a 60000 Km, en la capa exterior del núcleo de silicatos.

La fuente del intenso campo magnético de Júpiter es tal vez una dinamo interna alimentada por su rápido giro y sus regiones termoconductoras de alta temperatura. El campo de Júpiter está opuesto al de la Tierra, allí una brújula señalaría al sur cuando en la Tierra lo haría al norte. Su potente campo magnético, combinado con la debilidad del viento solar cercano, dota a este planeta de una gigantesca magnetosfera con una "cola" que alcanza la distancia a Saturno.

La región exterior de la magnetosfera, influida por la presión del plasma y las fuerzas centrífugas causadas por la rotación, tiene forma de disco. Los satélites galileanos, especialmente Ío, están muy inmersos en este campo. Además Ío parece estar erosionado por las interacciones con las partículas de su propia alta energía, lo cual constituye además la fuente del plasma que ahueca la magnetosfera.

Antes de las expediciones de los Voyager se conocían 13 satélites en órbita. Desde el más interior, Amaltea, a sólo 180000 Km de Júpiter, al más exterior; Sínope, que a 24 millones de Km del planeta, tarda 758 días en completar una órbita.

Las sondas espaciales descubrieron tres satélites más cerca de Júpiter, pero uno de los más sorprendentes descubrimientos, realizados por la Voyager I fue la detección de un debil anillo alrededor del planeta, dividido en tres bandas. Júpiter es el planeta con anillos más cercano a la Tierra.

Compuesto por partículas microscópicas y situado entre 1.7 y 1.8 veces el radio de Júpiter, el anillo principal tiene un espesor de 30 Km y esta contenido en un halo mucho más grueso. Parece existir además, una tenue estructura laminar que llega desde el anillo principal hasta las capas superiores de la atmósfera. Un sistema de anillos como el de Júpiter necesita del aporte de material nuevo, pues pierde partículas constantemente.

Se cree que en la parte interior hay una población de cuerpos como pedruscos, que al romperse suministran material al anillo. Se han detectado dos satélites, semejantes a grandes pedruscos en órbita, justo en los extremos de este. Podrían ejercer un efecto gravitatorio en las partículas que mantendría la estructura del sistema.

El origen del anillo podría residir en la desintegración de un satélite, cuya órbita lo acercó a Júpiter hasta hacerle entrar en el límite de Roche. Cuando uno de estos gira más abajo del límite de Roche sufre una fuerza dinámica por parte del planeta, superior a la fuerza centrípeta que lo mantiene aglutinado. Los satélites se desintegran si acortan esa distancia orbital, y el material existente en esa región nunca puede formar un satélite, puediendo ser los anillos los restos de una acreción fallida de material primigenio. Los astrónomos han comprobado que, todos los anillos de Júpiter estan dentro de este límite.