Jupiter est la cinquième planète du Système solaire par ordre d'éloignement au Soleil, et la plus grande par la taille et la masse devant Saturne, qui est comme elle une planète géante gazeuse. Elle est même plus volumineuse que toutes les autres planètes réunies avec son rayon moyen de 69 911 km, qui vaut environ onze fois celui de la Terre, et sa masse de 1,898 2 × 1027 kg, qui est 318 fois plus grande. Orbitant en moyenne à environ 779 millions de kilomètres du Soleil (5,2 unités astronomiques), sa période de révolution vaut un peu moins de 12 ans. La masse jovienne est par ailleurs une unité utilisée pour exprimer la masse d'objets substellaires tels que les naines brunes.
Elle a une composition similaire au Soleil, constituée principalement d'hydrogène mais aussi d'hélium pour un quart de sa masse et un dixième de son volume. Elle possède probablement un noyau rocheux composé d'éléments plus lourds mais, comme les autres planètes géantes, Jupiter n'a pas de surface solide bien définie mais plutôt un vaste manteau d'hydrogène métallique ; de petites quantités de composés tels que l'ammoniac, le méthane et l'eau sont aussi détectables. Elle connaît toujours une contraction continue de son intérieur qui génère une chaleur supérieure à celle reçue du Soleil grâce au mécanisme de Kelvin-Helmholtz. Sa rapide période de rotation estimée à 9 h 55 min implique que la planète prend la forme d'un ellipsoïde de révolution avec un renflement léger autour de l'équateur et permet de générer un important champ magnétique donnant naissance à la magnétosphère de Jupiter, la plus puissante du Système solaire. Son atmosphère extérieure est visiblement séparée en plusieurs bandes de couleurs allant du crème au brun à différentes latitudes, avec des turbulences et des tempêtes dont les vents violents atteignent 600 km/h le long de leurs frontières interactives. La Grande Tache rouge, un anticyclone géant de taille comparable à la Terre observé depuis au moins le xviie siècle, en est un exemple.
Regroupant Jupiter et les objets se trouvant dans sa sphère d'influence, le système jovien est une composante majeure du Système solaire externe. Il comprend d'abord les 79 lunes connues de Jupiter et notamment les quatre satellites galiléens — Io, Europe, Ganymède et Callisto — qui, observés pour la première fois en 1610 par Galilée au moyen de sa lunette astronomique, sont les premiers objets découverts par l'astronomie télescopique. Ganymède est notamment le plus grand satellite naturel du Système solaire, dont la taille dépasse celle de Mercure. Le système comprend aussi les anneaux de Jupiter, beaucoup plus fins que ceux de Saturne. L'influence de la planète s'étend ensuite, au-delà du système jovien, à de nombreux objets dont les astéroïdes troyens de Jupiter qui sont près de 10 000 à être stabilisés sur son orbite.
Pioneer 10 est la première sonde spatiale à survoler Jupiter en 1973. La planète est ensuite explorée à plusieurs reprises par les sondes du programme Pioneer et du programme Voyager jusqu'en 1979. La sonde Galileo est mise en orbite autour de Jupiter entre 1995 et 2003 tandis que l'orbiteur Juno fait de même en 2016 et continuera sa mission jusqu'à au moins 2025. Les cibles futures de l'exploration du système jovien comprennent notamment le probable océan subglaciaire de la lune Europe, qui pourrait abriter la vie.
Visible à l'œil nu dans le ciel nocturne et même habituellement le quatrième objet le plus brillant de la voûte céleste (après le Soleil, la Lune et Vénus), Jupiter est connue depuis la Préhistoire. Elle est officiellement nommée d'après le dieu romain Jupiter, assimilé au dieu grec Zeus, en raison de sa grande taille qui lui vaut d'être assimilée au roi des dieux par les Babyloniens, les Grecs et les Romains. Le symbole astronomique de la planète est d'ailleurs « ♃ », qui pourrait être une représentation stylisée de la foudre contrôlée par le dieu.
Jupiter est l'une des quatre planètes géantes gazeuses, étant principalement composée de gaz et dépourvue de réelle surface. C'est la plus grande planète du Système solaire, avec un diamètre équatorial de près de 143 000 km. La densité moyenne de Jupiter, 1,326 g/cm3, est la deuxième plus élevée des planètes géantes, mais reste inférieure à celles des quatre planètes telluriques
La haute atmosphère de Jupiter est composée à 93 % d'hydrogène et 7 % d'hélium en nombre d'atomes, ou à 86 % de dihydrogène et 13 % d'hélium en nombre de molécules. Les atomes d'hélium étant plus massifs que les atomes d'hydrogène, l'atmosphère est donc approximativement constituée en masse de 75 % d'hydrogène et de 24 % d'hélium, le pourcentage restant étant apporté par divers autres éléments et composés chimiques (traces de méthane, de vapeur d'eau, d'ammoniac, très petites quantités de carbone, d'éthane, de sulfure d'hydrogène, de néon, d'oxygène, d'hydrure de phosphore et de soufre). La couche la plus externe de la haute atmosphère contient des cristaux d'ammoniac.
Par mesures infrarouges et ultraviolettes, des traces de benzène et d'autres hydrocarbures ont également été détectées. L'intérieur de Jupiter contient des matériaux plus denses et la distribution par masse est de 71 % d'hydrogène, 24 % d'hélium et 5 % d'autres éléments.
Les proportions d'hydrogène et d'hélium dans la haute atmosphère sont proches de la composition théorique de la nébuleuse planétaire qui aurait donné naissance au Système solaire. Néanmoins, le néon n'y est détecté qu'à hauteur de vingt parties par million en termes de masse, un dixième de ce qu'on trouve dans le Soleil. L'hélium y est également en défaut, mais à un degré moindre. Cet appauvrissement pourrait résulter de la précipitation de ces éléments vers l'intérieur de la planète sous forme de pluie. Les gaz inertes lourds sont deux à trois fois plus abondants dans l'atmosphère de Jupiter que dans le Soleil.
Par spectroscopie, on pense que Saturne possède une composition similaire à Jupiter, mais qu'Uranus et Neptune sont constituées de beaucoup moins d'hydrogène et d'hélium. Cependant, aucune sonde n'ayant pénétré l'atmosphère de ces géantes gazeuses, les données d'abondance des éléments plus lourds ne sont pas connues.
Jupiter rayonne plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. La quantité de chaleur produite à l'intérieur de la planète est presque égale à celle reçue du Soleil. Le rayonnement additionnel est généré par le mécanisme de Kelvin-Helmholtz, par contraction adiabatique. Ce processus conduit la planète à rétrécir, la valeur ayant été auparavant évaluée à 2 cm chaque année, bien que cette valeur ait été réduite par d'autres calculs à environ 1 mm/an grâce à de nouveaux calculs de chaleur interne et d'albédo de Bond à partir de mesures de la sonde Cassini. Lorsque Jupiter s'est formée, elle était nettement plus chaude et son diamètre était double
Jupiter est 2,5 fois plus massive que toutes les autres planètes du Système solaire réunies, tellement massive que son barycentre avec le Soleil est situé à l'extérieur de ce dernier, à environ 1,068 rayon solaire du centre du Soleil. Par ailleurs, son diamètre est un ordre de grandeur inférieur à celui du Soleil mais 11 fois plus grand que celui de la Terre (environ 143 000 km) et on pourrait placer environ 1 322 corps de la taille de cette dernière dans le volume occupé par la géante gazeuse. En revanche, la densité de Jupiter n'est que le quart de celle de la Terre (0,240 fois, précisément) : elle n'est donc que 318 fois plus massive que cette dernière.
Si Jupiter était plus massive, son diamètre serait plus petit par compression gravitationnelle : l'intérieur de la planète serait plus comprimé par une plus grande force gravitationnelle, décroissant sa taille. Par conséquent, Jupiter posséderait le diamètre maximal d'une planète de sa composition et de son histoire. Cette masse a eu une grande influence gravitationnelle sur la formation du Système solaire : la plupart des planètes et des comètes de courte période sont situées près de Jupiter et les lacunes de Kirkwood de la ceinture d'astéroïdes lui sont dues en grande partie.
La masse de Jupiter, ou masse jovienne, est souvent utilisée comme unité pour décrire les masses d'autres objets, en particulier les planètes extrasolaires et les naines brunes. La planète a parfois été décrite comme une « étoile ratée », mais il faudrait qu'elle possède 13 fois sa masse actuelle pour démarrer la fusion du deutérium et être cataloguée comme une naine brune et 70 à 80 fois pour devenir une étoile. La plus petite naine rouge connue, en date de 2017, est 85 fois plus massive mais légèrement moins volumineuse que Jupiter (84 % de son rayon). Des exoplanètes beaucoup plus massives que Jupiter ont été découvertes. Ces planètes pourraient être des géantes gazeuses semblables à Jupiter, mais pourraient appartenir à une autre classe de planètes, celle des Jupiter chauds, parce qu'elles sont très proches de leur étoile primaire.
Jupiter montre un renflement équatorial important : le diamètre au niveau de l'équateur (142 984 km) est 6 % plus important que le diamètre au niveau des pôles (133 708 km). La plupart des planètes, y compris la Terre, possèdent ce genre d'aplatissement à des degrés divers, qui dépend de la vitesse de rotation de la planète, de sa composition interne plus ou moins solide et de la masse de son noyau. Plus un noyau est massif, moins le renflement est important, toutes choses étant égales par ailleurs.
Ainsi, il est possible d'en tirer des enseignements sur la structure interne de Jupiter. Les trajectoires des sondes Voyager 1 et 2 ont été analysées, le renflement provoquant des déviations spécifiques des trajectoires. La caractérisation précise du renflement, ainsi que les données connues concernant la masse et le volume de Jupiter, montrent que cette planète doit posséder un noyau dense et massif, de l'ordre de 12 masses terrestres
Les connaissances sur la composition planétaire de Jupiter sont relativement spéculatives et ne reposent que sur des mesures indirectes. Selon l'un des modèles proposés, Jupiter ne posséderait aucune surface solide, la densité et la pression augmentant progressivement vers le centre de la planète. Selon une autre hypothèse, Jupiter pourrait être composée d'un noyau rocheux (silicates et fer) comparativement petit (mais néanmoins de taille comparable à celle de la Terre, et de dix à quinze fois la masse de celle-ci), entouré d'hydrogène en phase métallique qui occupe 78 % du rayon de la planète. Cet état serait liquide, à la manière du mercure. Il est dénommé ainsi car la pression est telle que les atomes d'hydrogène s'ionisent, formant un matériau conducteur. Cet hydrogène métallique serait lui-même entouré d'hydrogène liquide, à son tour entouré d'une fine couche d'hydrogène gazeux. Ainsi, Jupiter serait en fait une planète essentiellement liquide.
Des expériences ayant montré que l'hydrogène ne change pas de phase brusquement (il se trouve bien au-delà du point critique), il n'y aurait pas de délimitation claire entre ces différentes phases, ni même de surface à proprement parler. Quelques centaines de kilomètres en dessous de la plus haute atmosphère, la pression provoquerait une condensation progressive de l'hydrogène sous forme d'un brouillard de plus en plus dense, qui formerait finalement une mer d'hydrogène liquide. Entre 14 000 et 60 000 km de profondeur, l'hydrogène liquide céderait la place à l'hydrogène métallique de façon similaire. Des gouttelettes de démixtion, plus riches en hélium et néon se précipiteraient vers le bas à travers ces couches, appauvrissant ainsi la haute atmosphère en ces éléments. Cette immiscibilité, prévue théoriquement depuis les années 1970 et vérifiée expérimentalement en 2021, devrait affecter une épaisseur d'environ 15 % du rayon jovien. Elle pourrait expliquer le déficit de l'atmosphère jovienne en hélium et en néon, et l'excès de luminosité de Saturne.
Les énormes pressions générées par Jupiter entraînent les températures élevées à l'intérieur de la planète, par un phénomène de compression gravitationnelle (mécanisme de Kelvin-Helmholtz) qui se poursuit encore de nos jours, par une contraction résiduelle de la planète.
Des résultats de 1997 du Laboratoire national de Lawrence Livermore indiquent qu'à l'intérieur de Jupiter, la transition de phase à l'hydrogène métallique se fait à une pression de 140 GPa (1,4 Mbar) et une température de 3 000 K. La température à la frontière du noyau serait de l'ordre de 15 000 K et la pression à l'intérieur d'environ 3 000 à 4 500 GPa (30−45 Mbar), tandis que la température et la pression au centre de Jupiter seraient de l'ordre de 70 000 K et 70 Mbar, soit plus de dix fois plus chaudes que la surface du Soleil.
La faible inclinaison de l'axe de Jupiter fait que ses pôles reçoivent bien moins d'énergie du Soleil que sa région équatoriale. Ceci causerait d'énormes mouvements de convection à l'intérieur des couches liquides et serait ainsi responsable des forts mouvements des nuages dans son atmosphère.
En mesurant précisément le champ gravitationnel de Jupiter, la sonde Juno a montré la présence d'éléments plus lourds que l'hélium répartis dans les couches internes entre le centre et la moitié du rayon de la planète, ce qui entre en contradiction avec les modèles de formation des planètes géantes. Ce phénomène pourrait s'expliquer par un ancien impact entre Jupiter et un astre d'une masse égale à environ dix fois celle de la Terre
L'atmosphère jovienne comporte trois couches de nuages distinctes :
la plus externe serait formée de nuages de glace d'ammoniac ;
la suivante, de nuages d'hydrogénosulfure d'ammonium (NH4HS) ;
la dernière de nuages d'eau et de glace.
La combinaison des nuages d'eau et de la chaleur provenant de l'intérieur de la planète est propice à la formation d'orages. La foudre engendrée est jusqu'à 1 000 fois plus puissante que celle observée sur la Terre.
L'atmosphère externe de Jupiter subit une rotation différentielle, remarquée pour la première fois par Giovanni Domenico Cassini en 1690, qui a aussi estimé sa période de rotation. La rotation de l'atmosphère polaire de Jupiter est d'environ 5 minutes plus longue que celle de l'atmosphère à la ligne équatoriale. De plus, des bancs de nuages circulent le long de certaines latitudes en direction opposée des vents dominants. Des vents d'une vitesse de 360 km/h y sont commun. Ce système éolien serait causé par la chaleur interne de la planète. Les interactions entre ces systèmes circulatoires créent des orages et des turbulences locales, telles la Grande Tache rouge, un large ovale de près de 12 000 km sur 25 000 km d'une grande stabilité, puisque déjà observé avec certitude depuis au moins 1831 et possiblement depuis 1665. D'autres taches plus petites ont été observées depuis le xxe siècle.
La couche la plus externe de l'atmosphère de Jupiter contient des cristaux de glace d'ammoniac. Les couleurs observées dans les nuages proviendraient des éléments présents en quantité infime dans l'atmosphère, sans que les détails soient là non plus connus. Les zones de nuages varient d'année en année en termes de largeur, couleur et intensité, mais sont toutefois assez stables pour que les astronomes leur assignent des noms.
D'après une étude américaine de 2013, dirigée par Mona Delitsky du California Speciality Engineering et Kevin Baines de l'Université du Wisconsin à Madison, des diamants se formeraient dans l'atmosphère de Jupiter et de Saturne à partir du méthane atmosphérique. Cette étude rejoint toutes celles suggérant la production hypothétique de diamants dans les planètes gazeuses massives mais, leur observation étant absente, elles restent purement théoriques. En 2017 de nouvelles expériences simulant les conditions présumées régner 10 000 km sous la surface d'Uranus et de Neptune viennent conforter ce modèle en produisant des diamants de taille nanométrique. Ces température et pression extrêmes ne peuvent pas être maintenues plus d'une nanoseconde en laboratoire, mais elles sont atteintes dans les profondeurs de Neptune ou d'Uranus, où des nanodiamants pourraient se former
La Grande Tache rouge est une tempête anticyclonique persistante située à 22° au sud de l'équateur de Jupiter. Son existence est connue depuis au moins 1831 et peut-être depuis 1665. Des modèles mathématiques suggèrent que la tempête est stable, et est une caractéristique permanente de la planète. Elle est suffisamment grande pour être visible au travers de télescopes depuis la Terre.
La Grande Tache rouge présente une forme ovale, de 24 à 40 000 km de long sur 12 000 km de large, suffisamment grande pour contenir deux ou trois planètes de la taille de la Terre. L'altitude maximale de la tempête est située à environ 8 km au-dessus du sommet des nuages environnants. Elle tourne sur elle-même dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, avec une période d'environ 6 jours ; les vents soufflent à plus de 400 km/h sur ses bords
Des tempêtes de ce genre ne sont pas inhabituelles dans l'atmosphère des géantes gazeuses. Jupiter possède également des ovales blancs et bruns de plus petite taille. Les ovales blancs sont plutôt constitués de nuages relativement froids à l'intérieur de la haute atmosphère. Les ovales bruns sont plus chauds et situés à l'intérieur de la couche nuageuse habituelle. De telles tempêtes peuvent exister pendant des heures ou des siècles.
La Grande Tache rouge est entourée d'un ensemble complexe d'ondes de turbulence qui peuvent donner naissance à un ou plusieurs petits anticyclones satellites. Restant à une distance stable de l'équateur, elle possède une période de rotation propre, légèrement différente du reste de l'atmosphère avoisinante, parfois plus lente, d'autres fois plus rapide : depuis l'époque où elle est connue, elle a fait plusieurs fois le tour de Jupiter par rapport à son environnement proche.
En l'an 2000, une autre tache s'est formée dans l'hémisphère sud, similaire en apparence à la Grande Tache rouge, mais plus petite. Elle a été créée par la fusion de plusieurs tempêtes ovales blanches plus petites (observées pour la première fois en 1938). La tache résultante, nommée Oval BA et surnommée Red Spot Junior (Petite Tache rouge en anglais, par rapport à la grande appelée Great Red Spot), a depuis accru son intensité et est passée du blanc au rouge
Jupiter possède un champ magnétique, 14 fois plus puissant que celui de la Terre, allant de 4,2 G à l'équateur à 10 à 14 G aux pôles, ce qui en fait le plus intense du Système solaire (à l'exception des taches solaires). Les données transmises par la sonde Juno font état d'un champ magnétique global de 7,776 G, soit près de deux fois plus intense que le champ précédemment estimé. Il proviendrait des mouvements de la couche très conductive d'hydrogène métallique qui, par sa rotation rapide (Jupiter fait un tour sur elle-même en moins de dix heures), agit comme une immense dynamo. La magnétosphère de la planète correspond à la région où le champ magnétique de Jupiter est prépondérant sur toute autre force.
La magnétosphère possède une forme globale semblable à une goutte d'eau très distendue. La partie incurvée fait toujours face au Soleil et dévie le vent solaire, provoquant un arc de choc à environ 75 rayons de la planète (3 millions de km). À l'opposé de Jupiter et du Soleil, une immense magnéto-queue s'étend par-delà l'orbite de Saturne, sur une distance de 650 millions de km, soit presque la distance entre Jupiter et le Soleil. Vu de la Terre, la magnétosphère apparaît cinq fois plus grande que la pleine Lune, malgré la distance. La magnétosphère est entourée d'une magnétopause, située sur le bord interne d'une magnétogaine où le champ magnétique de la planète décroît et se désorganise. Les quatre lunes principales de Jupiter sont à l'intérieur de la magnétosphère et donc protégées des vents solaires
La magnétosphère de Jupiter est à l'origine de deux structures spectaculaires : le tore de plasma de Io, et le tube de flux de Io. Le différentiel de vitesse entre le champ magnétique en rotation rapide de Jupiter (un tour en 10 heures environ) et la rotation plus lente de Io autour de Jupiter (un tour en 40 heures) arrache de l’atmosphère de Io (ainsi que d'Europe, dans une moindre mesure) environ une tonne d'ions de soufre et d'oxygène par seconde et accélère ces ions à grande vitesse, de sorte qu'ils effectuent également un tour de Jupiter en dix heures. Ces ions forment un gigantesque tore autour de Jupiter, dont le diamètre équivaut au diamètre de Jupiter elle-même. L'interaction du tore avec Io génère une différence de potentiel de 400 000 volts avec la surface de Jupiter, produisant un puissant courant de plusieurs millions d'ampères qui circule entre Io et les pôles de Jupiter, formant un tube de flux suivant les lignes de champ magnétique.
Ce phénomène produit une puissance de l'ordre de 2,5 térawatt.La situation d'Io, à l'intérieur d'une des plus intenses ceintures de rayonnement de Jupiter, a interdit un survol prolongé du satellite par la sonde Galileo qui a dû se contenter de 6 survols rapides de la lune galiléenne entre 1999 et 2002, en se gardant de pénétrer au sein du tore de particules englobant l'orbite du satellite, particules qui auraient été fatales au fonctionnement de la sonde.
Des particules d'hydrogène de l'atmosphère jovienne sont également capturées dans la magnétosphère. Les électrons de la magnétosphère provoquent un intense rayonnement radio dans une large gamme de fréquence (de quelques kilohertz à 40 MHz). Lorsque la trajectoire de la Terre intercepte ce cône d'émissions radio, celles-ci dépassent les émissions radio en provenance du Soleil.
La magnétosphère jovienne permet la formation d'impressionnantes aurores polaires. Les lignes de champ magnétique entraînent des particules à très haute énergie vers les régions polaires de Jupiter. L'intensité du champ magnétique est 10 fois supérieure à celui de la Terre et en transporte 20 000 fois l'énergie.
Jupiter est très probablement la plus ancienne planète du Système solaire. Les modèles actuels au sujet de la formation du Système solaire suggèrent que Jupiter s'est formé au niveau ou au-delà de la ligne des glaces, c'est-à-dire à une distance du proto-Soleil où la température est suffisamment froide pour que des substances volatiles comme l'eau se condensent en solides. En conséquence, le noyau planétaire a dû se former avant que la nébuleuse solaire ne commence à se dissiper, après environ 10 millions d'années. Les modèles de formation suggèrent que Jupiter a atteint 20 fois la masse terrestre en moins d'un million d'années. La masse en orbite crée un vide dans le disque, puis augmente lentement jusqu'à 50 masses terrestres en 3 à 4 millions d'années.
Selon l'hypothèse du Grand Tack, Jupiter aurait commencé à se former à une distance d'environ 3,5 UA. Au fur et à mesure que la jeune planète accrète de la masse, l'interaction avec le disque de gaz orbitant autour du Soleil et les résonances orbitales avec Saturne la font migrer vers l'intérieur, ce qui aurait perturbé les orbites de ce que l'on pense être des proto-planètes orbitant plus près du Soleil et provoqué des collisions destructrices entre elles. Saturne aurait ensuite commencé à migrer également vers l'intérieur, beaucoup plus rapidement que Jupiter, ce qui aurait conduit les deux planètes à se verrouiller dans une résonance de mouvement moyen 3:2 à environ 1,5 UA. Cela aurait ensuite modifié la direction de la migration en s'éloignant du Soleil jusqu'à près de leurs orbites actuelles. Ces migrations se seraient produites sur une période de 800 000 ans environ 3 millions d'années après la formation de la planète. Ce départ aurait permis la formation des planètes intérieures à partir des décombres, y compris la Terre.
Cependant, les échelles de temps de formation des planètes terrestres résultant de l'hypothèse du Grand Tack semblent incompatibles avec la composition terrestre mesurée. De plus, la probabilité que la migration vers l'extérieur se soit réellement produite dans la nébuleuse solaire est très faible. Certains autres modèles prédisent par ailleurs la formation d'analogues de Jupiter dont les propriétés sont proches de celles de la planète à l'époque actuelle. La formation de Jupiter aurait également pu avoir lieu à une distance beaucoup plus grande, comme 18 UA. Saturne, Uranus et Neptune se seraient formées encore plus loin que Jupiter, et Saturne aurait également migré vers l'intérieur
La distance moyenne entre Jupiter et le Soleil est de 778 300 000 km (environ 5,2 fois la distance moyenne entre la Terre et le Soleil) et la planète boucle une orbite en 11,86 ans. L'orbite de Jupiter est inclinée de 1,31° par rapport à celle de la Terre. Du fait d'une excentricité de 0,048, la distance entre Jupiter et le Soleil varie de 75 000 000 km entre le périhélie et l'aphélie.Jupiter était au périhélie le 17 mars 2011 et à l'aphélie le 17 février 2017
L'inclinaison de l'axe de Jupiter est relativement faible : seulement 3,13°. En conséquence, la planète n'a pas de changements saisonniers significatifs.
La rotation de Jupiter est la plus rapide du Système solaire : la planète effectue une rotation sur son axe en un peu moins de 10 h ; cette rotation produit une accélération centrifuge à l'équateur, y conduisant à une accélération nette de 23,12 m/s2 (la gravité de surface à l'équateur est de 24,79 m/s2). La planète a ainsi une forme oblate, renflée à l'équateur et aplatie aux pôles, un effet facilement perceptible depuis la Terre à l'aide d'un télescope amateur. Le diamètre équatorial est 9 275 km plus long que le diamètre polaire.
Jupiter n'étant pas un corps solide, sa haute atmosphère subit un processus de rotation différentielle. La rotation de la haute atmosphère jovienne est environ 5 minutes plus longue aux pôles qu'à l'équateur. En conséquence, trois systèmes sont utilisés comme référentiel, particulièrement pour tracer les mouvements de caractéristiques atmosphériques. Le premier système concerne les latitudes entre 10° N et 10° S, le plus court, avec une période de 9 h 50 min 30 s. Le deuxième système s'applique aux latitudes au nord et au sud de cette bande, d'une période de 9 h 55 min 40,6 s. Le troisième système fut initialement défini par les radio-astronomes et correspond à la rotation de la magnétosphère de la planète : sa période est la période « officielle », 9 h 55 min 30 s.
En 2021, 79 satellites naturels de Jupiter sont confirmés, 50 parmi eux étant nommés et les 29 autres ayant une désignation provisoire. C'est le deuxième plus grand nombre de satellites naturels autour d'une planète du Système solaire, après les 82 satellites naturels de Saturne. Quatre sont de très grands satellites, connus depuis plusieurs siècles, et regroupés sous la dénomination de « lunes galiléennes » : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Les autres satellites sont nettement plus petits et tous irréguliers :12 font plus de 10 km de diamètre, 26 entre 3 et 10 km de diamètre et 24 autres entre 1 et 2 km de diamètre.
Parmi les lunes de Jupiter, huit sont des satellites réguliers avec des orbites progrades et presque circulaires qui ne sont pas très inclinées par rapport au plan équatorial de Jupiter. Quatre d'entre eux sont les satellites galiléens tandis que les autres satellites réguliers sont beaucoup plus petits et plus proches de Jupiter, servant de sources pour la poussière qui compose les anneaux de Jupiter. Le reste des lunes de Jupiter sont des satellites irréguliers dont les orbites progrades ou rétrogrades sont beaucoup plus éloignées de Jupiter et présentent des inclinaisons et des excentricités élevées. Ces lunes ont probablement été capturées par Jupiter.
Les 16 principaux satellites sont nommés d'après les conquêtes amoureuses de Zeus, l'équivalent grec du dieu romain Jupiter.
Les satellites galiléens, ou lunes galiléennes, sont les quatre plus grands satellites naturels de Jupiter. Par ordre d'éloignement à la planète, il s'agit de Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ils sont observés pour la première fois par Galilée en janvier 1610 grâce à l'amélioration de sa lunette astronomique et leur découverte est publiée dans Sidereus nuncius en mars 1610. Ils sont alors les premiers satellites naturels découverts en orbite autour d'une autre planète que la Terre, ceci remettant grandement en cause le modèle géocentrique défendu par de nombreux astronomes de l'époque et prouvant l'existence d'objets célestes invisibles à l'œil nu.
Si Galilée les nomme initialement Medicea Sidera (en français : « étoiles médicéennes ») en l'honneur de la maison de Médicis, les noms qui entrent dans la postérité sont ceux choisis par Simon Marius — qui revendiquait par ailleurs la paternité de la découverte des lunes — d'après une suggestion de Johannes Kepler. Ces dénominations correspondent à des personnages de la mythologie grecque, maîtresses et amants de Zeus (Jupiter dans la mythologie romaine), soit respectivement Io, une prêtresse d'Héra et fille d'Inachos ; Europe, fille d'Agénor ; Ganymède, échanson des dieux ; et Callisto, une nymphe d'Artémis.
Ces satellites sont parmi les plus grands objets du Système solaire à l'exception du Soleil et des huit planètes, tous étant plus grands que les planètes naines. En particulier, Ganymède est avec ses 5 262 km de diamètre la lune la plus grande et la plus massive du Système solaire, dépassant en taille la planète Mercure. Callisto, 4 821 km de diamètre, est à peu de chose près aussi grand que Mercure. Io et Europe ont une taille similaire à celle de la Lune. Représentant 99,997 % de la masse en orbite autour de Jupiter, elles restent les seules lunes connues de la planète pendant près de trois siècles jusqu'à la découverte en 1892 de la cinquième plus grande, Amalthée, dont le diamètre est bien plus faible avec 262 km pour sa plus grande dimension. Ce sont également les seules lunes de Jupiter suffisamment massives pour être sphériques.
Par ailleurs, les trois lunes intérieures, Io, Europe et Ganymède, sont le seul exemple connu de résonance de Laplace : les trois corps sont en résonance orbitale 4:2:1. Ainsi, quand Ganymède tourne une fois autour de Jupiter, Europe tourne exactement deux fois et Io quatre fois. En conséquence, les orbites de ces lunes sont déformées elliptiquement, chacune d'elles recevant en chaque point de son orbite une de la part des deux autres. En revanche, les forces de marées de Jupiter tendent à rendre leurs orbites circulaires. Ces deux forces déforment chacune de ces trois lunes quand elles s'approchent de la planète, provoquant un réchauffement de leur noyau. En particulier, Io présente une activité volcanique intense et Europe un remodelage constant de sa surface.
Avant la mission Voyager, les lunes de Jupiter étaient parfaitement classées en quatre groupes de quatre, sur la base de leurs éléments orbitaux. Depuis lors, les découvertes de nouvelles lunes de petite taille sont venues contredire cette classification. On considère maintenant qu'il existe six groupes principaux, certains groupes étant plus particularisés que d'autres.Une subdivision de base consiste à regrouper les huit satellites intérieurs, de tailles très diverses mais possédant des orbites circulaires très faiblement inclinées par rapport à l'équateur de Jupiter, et dont la recherche pense qu'ils se sont formés en même temps que la géante gazeuse. Cet ensemble peut être subdivisé en deux sous-groupes :
le groupe interne n'a été découvert que par la mission Voyager, à l'exception d'Amalthée. Tous ces satellites ont un diamètre de moins de 200 km et orbitent à moins de 200 000 km du centre de Jupiter, sur des orbites à peine inclinées, moins d'un demi-degré. Il s'agit du groupe d'Amalthée, lequel se compose de Métis, Adrastée, Amalthée et Thébé ;
les quatre satellites galiléens ont été découverts par Galilée en 1610. Ils sont parmi les plus grosses lunes du Système solaire. Ils orbitent entre 400 000 km et 2 000 000 km : Io, Europe, Ganymède et Callisto.
Les autres lunes forment un ensemble d'objets irréguliers placés sur des orbites elliptiques et inclinées, probablement des astéroïdes ou des fragments d'astéroïdes capturés. Il est possible de distinguer quatre groupes, sur la base d'éléments orbitaux similaires, dont la recherche pense que les éléments partagent une origine commune, peut-être un objet plus grand qui s'est fragmenté :
la petite lune Thémisto forme un groupe à elle seule ;
le groupe d'Himalia, découvert au xxe siècle avant les sondes Voyager, comprend cinq lunes de 170 km de diamètre ou moins, orbitant entre 11 000 000 et 13 000 000 km sur des orbites inclinées de 26° à 29° : Léda, Himalia, Lysithéa, Élara et S/2000 J 11 ;
la petite lune Carpo forme un autre groupe isolé, aux caractéristiques intermédiaires entre le groupe d'Himalia et celui de Pasiphaé ;
trois groupes externes, sur des orbites rétrogrades. Les plus gros satellites sont Ananké, Carmé, Pasiphaé et Sinopé, mais beaucoup de lunes minuscules ont été découvertes récemment dans cette zone. En mai 2007, 48 représentants sont connus :
le groupe d'Ananké, aux limites indistinctes, orbitant vers 21 276 000 km suivant une inclinaison de 149°,
le groupe de Carmé, un groupe assez distinct situé vers 23 404 000 km avec une inclinaison de 165°,
le groupe de Pasiphaé, un groupe dispersé et assez lâche regroupant toutes les autres lunes. Il présente des satellites de 60 km de diamètre ou moins, orbitant entre 17 000 000 km et 30 000 000 km sur des orbites rétrogrades inclinées de 145° à 165°.
Jupiter possède plusieurs anneaux planétaires, très fins, composés de particules de poussières continuellement arrachées aux lunes les plus proches de la planète lors de micro-impacts météoriques du fait de l'intense champ gravitationnel de la planète. Ces anneaux sont en fait tellement fins et sombres qu'ils ne furent découverts que lorsque la sonde Voyager 1 s'approcha de la planète en 1979. Du plus près au plus lointain du centre de la planète, les anneaux sont regroupés en trois grandes sections :
le halo : entre 92 000 km et 122 500 km du centre de la planète ; le halo est un anneau en forme de tore, élargi par le champ magnétique de Jupiter ;
l'anneau principal : entre 122 500 km et 128 940 km du centre de Jupiter et épais de seulement 30 km ; il est probablement composé de poussières provenant des satellites Adrastée et Métis ;
l'anneau gossamer : entre 128 940 km et 280 000 km du centre. Avant 181 350 km, il est constitué de poussières provenant d'Amalthée. Après, elles proviennent de Thébé. Cet anneau est très peu dense (gossamer signifie « gaze » en anglais), nettement plus épais que le précédent (plusieurs milliers de kilomètres) et s'évanouit progressivement dans le milieu interplanétaire.
Ces anneaux sont constitués de poussières et non de glace comme c'est le cas des anneaux de Saturne. Ils sont également extrêmement sombres, avec un albédo de l'ordre de 0,05.
Il existe également un anneau externe extrêmement ténu et distant qui tourne autour de Jupiter en sens rétrograde. Son origine est incertaine mais pourrait provenir de poussière interplanétaire capturée
Avec celle du Soleil, l'influence gravitationnelle de Jupiter a modelé le Système solaire. Les orbites de la plupart des planètes sont plus proches du plan orbital de Jupiter que du plan équatorial du Soleil (Mercure est la seule qui fasse exception). Les lacunes de Kirkwood dans la ceinture d'astéroïdes sont probablement dues à Jupiter et il est possible que la planète soit responsable du grand bombardement tardif que les planètes internes ont connu à un moment de leur histoire.
La majorité des comètes de courte période possèdent un demi-grand axe plus petit que celui de Jupiter. On suppose que ces comètes se sont formées dans la ceinture de Kuiper au-delà de l'orbite de Neptune. Lors d'approches de Jupiter, leur orbite aurait été perturbée vers une période plus courte, puis rendue circulaire par interaction gravitationnelle régulière du Soleil et de Jupiter. Par ailleurs, Jupiter est la planète qui reçoit le plus fréquemment des impacts cométaires. C'est en grande partie dû à son puits gravitationnel, ce qui lui vaut le surnom « d'aspirateur du Système solaire ». L'idée répandue selon laquelle Jupiter "protège" de cette manière les autres planètes est cependant très discutable, dans la mesure où sa force gravitationnelle dévie aussi des objets vers les planètes qu'elle serait censée protéger
En plus de ses lunes, le champ gravitationnel de Jupiter maintient un grand nombre d'astéroïdes situés aux alentours des points de Lagrange L4 et L5 de l'orbite de Jupiter. Il s'agit de petits corps célestes qui ont la même orbite mais sont situés à 60° en avance ou en retard par rapport à Jupiter. Connus sous le nom d'astéroïdes troyens, le premier d'entre eux (588) Achille a été découvert en 1906 par Max Wolf ; depuis, des centaines d'autres troyens ont été découverts, le plus grand étant (624) Hector.
À l'œil nu, Jupiter a l'aspect d'un astre blanc très brillant, puisque son albédo élevé lui confère un éclat de magnitude de −2,7 en moyenne à l'opposition, avec un maximum de −2,94. Son diamètre apparent varie de 29,8 à 50,1 secondes d'arc tandis que sa distance à la Terre varie de 968,1 à 588,5 millions de kilomètres. Le fait que sa lumière ne scintille pas indique qu'il s'agit d'une planète. Jupiter est plus brillant que toutes les étoiles et a un aspect similaire à celui de Vénus ; cependant celle-ci ne se voit que quelque temps avant le lever du Soleil ou quelque temps après son coucher et est l'astre le plus éclatant du ciel après le Soleil et la Lune.
La planète est souvent considérée comme intéressante à observer du fait qu'elle dévoile nombre de détails dans une petite lunette. Comme l'a fait Galilée en 1610, on peut découvrir quatre petits points blancs qui sont les satellites galiléens. Du fait qu'ils tournent tous assez vite autour de la planète, il est aisé de suivre leurs révolutions : on constate que, d'une nuit à l'autre, Io fait presque un tour complet. On peut les voir passer dans l'ombre de la planète puis réapparaître.
C'est en observant ce mouvement que Roëmer a montré que la lumière voyageait à une vitesse finie. On peut aussi observer la structure des couches gazeuses supérieures de la planète géante, visibles avec un télescope de 60 mm.
Un télescope de 25 cm permet d'observer la Grande Tache rouge (il est aussi possible de l'observer dans une petite lunette de 60 mm si les conditions de turbulence atmosphérique sont bonnes) et un télescope de 50 cm, bien que moins accessible pour les amateurs, permet d'en découvrir davantage de nuances.
Le meilleur moment pour observer Jupiter est quand elle est à l'opposition. Jupiter a atteint le périhélie en mars 2001 ; l'opposition de septembre 2010 était donc favorable à son observation. Grâce à sa rapide rotation, toute la surface de Jupiter est observable en 5 h.
Un astéroïde (ou une comète) s’est écrasé sur la surface de la planète, en produisant un flash lumineux, qui a été repéré par Dan Petersen de Racine, dans le Wisconsin (USA) et filmé par George Hall, de Dallas, à 11:35:30, temps universel, le 10 septembre 2012, et un autre le 13 septembre 2021, à 22h39 T.U., qui a également été filmé.
C’est la huitième fois depuis l'an 2000 que l’on voit un objet s'écraser sur Jupiter en plus de celui de la comète Shoemaker-Levy 9, en 1994
Avec un simple récepteur radio d'ondes courtes dans la bande des 13 mètres, et avec comme antenne un fil électrique de 3,5 mètres ou, mieux encore, avec une antenne-dipôle horizontale de deux éléments de 3,5 mètres, il est simple d'intercepter le bruit radio-électromagnétique de la planète Jupiter en AM, sur la fréquence de 21,86 MHz, donnant le bruit de petites vagues rapides écoutées sur haut-parleur.La radioastronomie poussée de Jupiter est réalisée avec du matériel professionnel de réception, dans les bandes radios dédiées
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