Jupiter ist mit einem Äquatordurchmesser von 142.976 Kilometern der größte Planet des Sonnensystems. Mit einer durchschnittlichen Entfernung von 778 Millionen Kilometern ist er von der Sonne aus gesehen der fünfte Planet. Er ist nach dem römischen Hauptgott Jupiter benannt.
Der Planet hat – wie Saturn, Uranus und Neptun – keine feste Oberfläche. Die schon im kleinen Fernrohr sichtbaren, fast parallelen Streifen sind farbige Wolkenbänder. Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zählt Jupiter zu den Gasplaneten. Diese „Gasriesen“ bilden im Sonnensystem die Gruppe der äußeren Planeten; sie werden auch als jupiterähnliche (jovianische) Planeten bezeichnet. In dieser Gruppe ist Jupiter der innerste Planet; er läuft jenseits des Asteroidengürtels um die Sonne.
Bis 1980 kannte man 16 Monde, darunter 6 mit nur etwa 20 km Durchmesser. Die Voyager-Raumsonden der 1980er Jahre entdeckten über 40 weitere Satelliten. Zurzeit sind Monde bekannt. Die vier größten sogenannten Galileischen Monde Ganymed, Kallisto, Io und Europa haben Durchmesser zwischen 5262 und 3122 km und wurden bereits 1610 entdeckt.
Jupiter ist das dritthellste Objekt des Nachthimmels nach Mond und Venus; nur selten kann Mars geringfügig heller sein. In Babylonien galt er wegen seines goldgelben Lichts als Königsstern (siehe auch Stern von Betlehem). Sein astronomisches Symbol ist ♃.
Umlaufbahn und Rotation Umlaufbahn Jupiter läuft auf einer annähernd kreisförmigen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,0489 um die Sonne. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, liegt bei 4,95 AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 5,46 AE. Seine Umlaufbahn ist mit 1,305° leicht gegen die Ekliptik geneigt. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Jupiter 11 Jahre, 315 Tage und 3 Stunden.
Wegen seiner geringen Bahnneigung (1,3°) bewegt sich Jupiter immer nahe der Ekliptik. Die fast genau 12-jährige Umlaufzeit bedeutet, dass er sich jedes Jahr im Tierkreis um ein Sternbild weiterbewegt und seine beste Sichtbarkeit (Opposition) jährlich um einen Monat später eintritt.
Jupiter hat eine wichtige Funktion im Sonnensystem. Da er 2,47-mal so schwer ist wie alle anderen Planeten zusammen, bildet er eine wesentliche Komponente des Massengleichgewichtes im Sonnensystem. Jupiter und Saturn vereinen über 90 Prozent der Masse aller Planeten auf sich. Der dominierende Gasriese stabilisiert durch seine Masse den Asteroidengürtel. Ohne Jupiter würde statistisch gesehen alle 100.000 Jahre ein Asteroid aus dem Asteroidengürtel die Erde treffen und Leben dadurch vermutlich unmöglich machen. Die Existenz eines jupiterähnlichen Planeten in einem Sonnensystem könnte darum Voraussetzung für Leben auf einem dem Stern näheren Planeten sein; jedoch teilen nicht alle Astronomen diese Ansicht.
Des Weiteren befinden sich auf der Bahn des Jupiters Trojaner, die den Planeten auf den Lagrange-Punkten L4 und L5 begleiten.
mini|links|Die Abplattung des Jupiters zeigt sich im Vergleich zum Umriss (rote Linie) einer Kugel. Falschfarbenaufnahme des Hubble Space Telescope.
Rotation Jupiter ist im Sonnensystem der Planet, der sich am schnellsten um seine Achse dreht. Seine Rotationsperiode beträgt knapp zehn Stunden, was aufgrund der Fliehkräfte zu einer Abflachung des Jupiters an den Polen führt. Außerdem rotiert Jupiter als Gasplanet nicht wie ein starrer Körper, sondern seine (visuell beobachtbare) Oberfläche befindet sich in differentieller Rotation. Die Äquatorregionen benötigen 9 h 50 min 30 s und die Polregionen 9 h 55 min 41 s. Die Äquatorregionen werden als System I und die Polregionen als System II bezeichnet. Seine Rotationsachse ist dabei nur gering um 3,13° gegen die Normale seiner Umlaufbahn um die Sonne geneigt. Jupiter hat somit im Gegensatz zu anderen Planeten keine ausgeprägten Jahreszeiten. Die Präzessionsperiode der Rotationsachse liegt Modellrechnungen zufolge in einer Größenordnung von 500.000 Jahren.
Physikalische Eigenschaften mini|hochkant=1.1|Größen- und Temperaturvergleich zwischen der Sonne, Gliese 229 A + B, Teide 1 und Jupiter mini|Jupiter im Größenvergleich zu anderen Himmelskörpern (Bild 2, ganz rechts, sowie Bild 3, ganz links, neben Wolf 359) Jupiter ist der massereichste Planet im Sonnensystem. Er ist etwa 2,5-mal so massereich wie alle anderen sieben Planeten zusammen. Er ist der einzige Planet des Sonnensystems, dessen gemeinsamer Schwerpunkt mit der Sonne mit etwa 1,068 Sonnenradien leicht außerhalb der Sonne liegt. Jupiters Masse entspricht 318 Erdmassen beziehungsweise dem 1048sten Teil der Sonnenmasse.
Jupiter ist nicht nur der massereichste, sondern mit einem Durchmesser von etwa 143.000 Kilometern auch der größte Planet des Sonnensystems. Sein Durchmesser entspricht rund elfmal dem der Erde beziehungsweise einem Zehntel des Sonnendurchmessers. Wie alle Gasriesen hat er mit 1,326 g/cm³ eine geringere mittlere Dichte als erdähnliche Planeten.
Er weist eine relativ starke Abplattung auf. Der scheinbare Winkeldurchmesser beträgt je nach Erdentfernung 32 bis 48″. In einer Wolkenschicht südlich des Äquators befindet sich der größte Wirbelsturm des Sonnensystems, der Große Rote Fleck (GRF), der schon vor 300 Jahren beobachtet werden konnte. Des Weiteren besitzt Jupiter ein kleines Ringsystem und bekannte Monde, von denen die vier größten, die Galileischen Monde Ganymed, Kallisto, Europa und Io, auch mit kleinen Fernrohren wahrgenommen werden können. Auch die bis zu fünf Äquatorstreifen können mit einfachen Fernrohren beobachtet werden.
Jupiter besitzt fast die Maximalausdehnung eines „kalten“, aus Wasserstoff bestehenden Körpers. Auch wenn er die 10-fache Masse hätte, wäre sein Volumen nicht wesentlich größer, sondern das Gas würde sich stärker verdichten. „Kalt“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in dem Himmelskörper kein Wasserstoff zu Helium fusioniert und ihn zu einem Stern aufheizt. Bei etwa 13-facher Jupitermasse beginnt die Klasse der Braunen Zwerge. In Braunen Zwergen, die eine Sonderstellung zwischen Planeten und Sternen einnehmen, finden bereits erste Kernfusionsprozesse statt, aber noch kein Wasserstoffbrennen. Ab ungefähr 70 Jupitermassen beginnt das Wasserstoffbrennen und damit die Klasse der kleinsten Sterne, der Roten Zwerge. Die Übergänge zwischen Sternen, Braunen Zwergen und Planeten sind fließend.
Insgesamt ähnelt Jupiters Zusammensetzung der Gasscheibe, aus der sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren die Sonne entwickelt hat. Es lassen sich Ähnlichkeiten im Aufbau zu Saturn erkennen, wobei Saturn einen geringeren Anteil an Helium hat.
Die Temperatur beträgt bei einem Druck der Gasschicht von 100 kPa (1 bar, dies wird bei Gasplaneten allgemein als Nullniveau, d. h. „Oberfläche“, definiert) 165 K (−108 °C) und bei 10 kPa (0,1 bar) Druck 112 K (−161 °C). Das Nullniveau liegt am Jupiteräquator durchschnittlich bei 71.492 km.Keneth R. Lang: The Cambridge Guide to the Solar System – Second Edition Cambridge University Press, 2011, ISBN 978-0-521-19857-8, S. 34.
Aufbau Jupiter hat keine feste Oberfläche und keine klar begrenzte Atmosphäre. Fast der ganze Planet besteht aus Gasen, und die Gashülle geht ohne Phasenübergang mit zunehmender Tiefe in überkritischen Zustand über.
Äußere Gasschichten mini|400px|Zonen, Gürtel und Wirbelstürme in Jupiters Außenschichten (Zylinderprojektion)
Von außen zeigt sich Jupiter in verschiedenfarbigen Bändern und Wirbeln von Wolken, in Weiß-, Rot-, Orange-, Braun-, Gelb- und teilweise auch Blautönen. Die Wolken (Aerosole) enthalten Kristalle aus gefrorenem Ammoniak sowie möglicherweise Ammoniumhydrogensulfid und befinden sich in der Tropopause des Gasriesen.
Die Bänder verlaufen auf verschiedenen Breitengraden in Ost-West-Richtung um den Planeten. Die helleren Bänder werden Zonen genannt, die dunkleren Gürtel. Die Zonen sind kühler als die Gürtel, dichter, und enthalten aufsteigende Gase. Man nimmt an, dass ihre helle Farbe von Ammoniakeis stammt. Die Ursache für die dunkle Färbung der Gürtel ist bislang unsicher, man nimmt aber an, dass sie Phosphor, Schwefel und möglicherweise Kohlenwasserstoffe enthalten.
Die Zonen und Gürtel bewegen sich, bezogen auf das Jupiterinnere, dessen Rotation man anhand seines Magnetfelds kennt, mit verschiedenen relativen Strömungsgeschwindigkeiten („zonaler Fluss“) in Ost- und in Westrichtung. Sie werden von Streifen mit hoher Windgeschwindigkeit (etwa 300 km/h) begrenzt, die Jets genannt werden. In Ostrichtung strömende Jets befinden sich an den Übergängen von Zonen zu Gürteln (vom Äquator aus betrachtet), während westwärts gerichtete Jets an den Übergängen von Gürteln zu Zonen zu finden sind. An den Jets entstehen Turbulenzen und Wirbelstürme. In der Nähe der Pole Jupiters verschwindet der „zonale Fluss“ und hier gibt es auch keine ausgeprägten Bandstrukturen.
Die Wolkendecke Jupiters ist etwa 50 km dick und besteht aus mindestens zwei Schichten: einer dichten unteren Schicht und einer dünneren oberen. Es könnte auch eine dünne Schicht von Wasserwolken unter der Ammoniakwolkenschicht geben, da man Blitze in den Außenschichten beobachtet. Die Blitze werden durch die Polarität des Wassers verursacht, durch die sich elektrische Ladungen trennen können. Diese elektrischen Entladungen auf dem Jupiter können tausend Mal stärker sein als Blitze auf der Erde.
Jupiters Außenbereich enthält Oxide sowie Schwefelwasserstoff und andere Sulfide. Das Ammoniak kann in tiefer liegenden Schichten mit Schwefelwasserstoff auch zu Rauchwolken aus Ammoniumsulfid reagieren.
Periodische Farb- und Wolkenveränderungen der Sturmbänder des Jupiter Alle vier bis fünf Jahre treten periodische Veränderungen der Farbe und Infrarothelligkeit der auffälligen Sturmbänder des Jupiter auf. Eine mögliche Ursache hierfür wird tief im Inneren des Gasriesen angenommen, die in Verbindung mit dem Magnetdynamo des Jupiter steht. Gemäß den Daten der NASA-Raumsonde Juno und Modellsimulationen werden zyklische Schwingungen im Magnetdynamo des Jupiter als mögliche Störung des Wärmetransports zur Oberfläche und damit auch der Sturmbänder angenommen. Diese Schwingungen, auch Torsions-Oszillationen genannt, existieren tief unter der Jupiteroberfläche, wo Helium und Wasserstoff unter dem enormen Druck leitfähig werden und die Strömungen in diesem Umfeld wie ein Magnetdynamo wirken können. Die Halbperiode dieser magnetischen Schwankungen liegt bei 4,6 bis 4,7 Jahren und korrespondiert mit den Intervallen der Veränderungen der Streifen und der Infrarot-Abstrahlung des Jupiter. Es wird vermutet, dass Konvektionsströme, die Wärme aus dem tiefen Inneren zur sichtbaren Troposphäre transportieren, durch die schraubenartigen Oszillationen gestört werden könnten.
Obere Schichten Hauptbestandteile (in Stoffmenge bzw. Anzahl der Atome) des Außenbereichs sind Wasserstoff (89,8 ± 2 Vol.-%) und Helium (10,2 ± 2 Vol.-%) sowie in geringerer Menge Methan (0,3 ± 0,2 Vol.-%) und Ammoniak (260 ± Vol.-ppm). Da ein Heliumatom etwa die doppelte Masse eines Wasserstoffmoleküls besitzt, ist der Massenanteil des Heliums entsprechend höher: Die Massenverteilung entspricht daher etwa 75 % Wasserstoff, 24 % Helium und 1 % anderen Elementen. Des Weiteren wurden Spuren von chemischen Verbindungen der Elemente Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel und vielen anderen Elementen gefunden, auch Edelgase wie Neon wurden gefunden.
Innerer Aufbau mini|hochkant=0.8|links|Schematischer Schnitt zur Darstellung des inneren Aufbaus Da die Temperatur des Wasserstoffs des Planeten oberhalb der kritischen Temperatur liegt, befindet dieser sich im überkritischen Zustand, so dass mit zunehmender Tiefe zwar der Druck zunimmt, der Aggregatzustand sich jedoch nicht ändert. Daher kann auch keine Oberfläche als Grenzfläche definiert werden.