الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري

يتولد الجزء الأكبر من المجال المغناطيسي لكوكب المشتري، كما هو الحال في الأرض ، بواسطة دينامو داخلي مدعوم بدوران سائل موصل في نواته الخارجية . ولكن بينما تتكون نواة الأرض من الحديد والنيكل المنصهرين ، تتكون نواة المشتري من الهيدروجين المعدني . ^{[ 3 ]} وكما هو الحال في الأرض، فإن المجال المغناطيسي للمشتري هو في الغالب ثنائي القطب ، حيث يقع القطب الشمالي والجنوبي عند طرفي محور مغناطيسي واحد. ^{[ 2 ]} على كوكب المشتري، يقع القطب الشمالي لثنائي القطب (حيث تشير خطوط المجال المغناطيسي شعاعيًا إلى الخارج) في نصف الكرة الشمالي للكوكب، بينما يقع القطب الجنوبي في نصف الكرة الجنوبي. وهذا عكس ما هو عليه الحال على الأرض. ^{[ 11 ]} يحتوي مجال المشتري أيضًا على مكونات رباعية الأقطاب وثمانية الأقطاب وما فوق، على الرغم من أن قوتها أقل من عُشر قوة مكون ثنائي القطب. ^{[ 2 ]}

يميل ثنائي القطب بزاوية 10 درجات تقريبًا عن محور دوران كوكب المشتري، وهي زاوية مشابهة لزاوية ميل محور دوران الأرض (11.3 درجة). ^{[ 1 ] [ 2 ]} تبلغ شدة مجاله الاستوائي حوالي 417.0 ميكروتسلا (4.170 غاوس )، ^{[ 12 ]} وهو ما يعادل عزمًا مغناطيسيًا لثنائي القطب يبلغ حوالي 2.83 × 10²⁰ ^{تسلا.م³ .} وهذا يجعل المجال المغناطيسي للمشتري أقوى بحوالي 20 مرة من المجال المغناطيسي للأرض، وعزمه المغناطيسي أكبر بحوالي 20,000 مرة. ^{[ 13 ] [ 14 ] [} ملاحظة ^{1 ]} يدور المجال المغناطيسي للمشتري بنفس سرعة دوران المنطقة أسفل غلافه الجوي، بفترة تبلغ 9 ساعات و55 دقيقة. لم تُلاحظ أي تغييرات في قوة أو بنية المجال المغناطيسي لكوكب المشتري منذ القياسات الأولى التي أجرتها المركبة الفضائية بايونير في منتصف سبعينيات القرن الماضي وحتى عام ٢٠١٩. ويُظهر تحليل بيانات المركبة الفضائية جونو تغيراً طفيفاً ولكنه قابل للقياس في المجال المغناطيسي للكوكب مقارنةً بما رُصد خلال فترة بايونير. ^{[ ١٥ ] [ ١٦ ]} وعلى وجه الخصوص، يمتلك المشتري منطقة ذات مجال مغناطيسي غير ثنائي القطب قوي، تُعرف باسم "البقعة الزرقاء العظيمة"، بالقرب من خط الاستواء. وقد يكون هذا مشابهاً تقريباً لشذوذ جنوب المحيط الأطلسي للأرض . وتُظهر هذه المنطقة دلائل على تغيرات علمانية كبيرة . ^{[ ١٧ ]}        

يمنع المجال المغناطيسي الداخلي لكوكب المشتري الرياح الشمسية ، وهي عبارة عن سيل من الجسيمات المتأينة المنبعثة من الشمس ، من التفاعل المباشر مع غلافه الجوي ، بل يحوّل مسارها بعيدًا عن الكوكب، مما يُنشئ فعليًا تجويفًا في تدفق الرياح الشمسية، يُسمى الغلاف المغناطيسي، ويتكون من بلازما مختلفة عن بلازما الرياح الشمسية. ^{[ 6 ]} الغلاف المغناطيسي للمشتري ضخمٌ جدًا لدرجة أن الشمس وهالتها المرئية ستتسع داخله مع وجود مساحة إضافية. ^{[ 18 ]} لو أمكن رؤيته من الأرض، لظهر أكبر بخمس مرات من القمر المكتمل في السماء على الرغم من كونه أبعد بنحو 1700 مرة. ^{[ 18 ]}

كما هو الحال مع الغلاف المغناطيسي للأرض، يُطلق على الحد الفاصل بين بلازما الرياح الشمسية الأكثر كثافة وبرودة، والبلازما الأكثر سخونة والأقل كثافة داخل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري، اسم _الغلاف المغناطيسي . ^{[ 6 ]} تتراوح المسافة من الغلاف المغناطيسي إلى مركز الكوكب بين 45 و100 ضعف نصف _{قطر المشتري} (حيث RJ = 71,492 كم هو نصف قطر المشتري) عند النقطة تحت الشمسية - وهي النقطة غير الثابتة على السطح التي تبدو عندها الشمس فوق رأس الراصد مباشرة. ^{[ 6 ]} يعتمد موقع الغلاف المغناطيسي على الضغط الذي تُمارسه الرياح الشمسية، والذي بدوره يعتمد على النشاط الشمسي . ^{[ 19 ]} أمام الغلاف المغناطيسي (على مسافة تتراوح بين 80 و130 ضعف _{نصف قطر المشتري} من مركز الكوكب) تقع الصدمة القوسية ، وهي اضطراب يشبه أثر الرياح الشمسية ناتج عن اصطدامها بالغلاف المغناطيسي. ^{[ 20 ] [ 21 ]} تسمى المنطقة الواقعة بين موجة الصدمة الأمامية والغلاف المغناطيسي بالغلاف المغناطيسي . ^{[ 6 ]}  

على الجانب المقابل من الكوكب، تعمل الرياح الشمسية على شد خطوط المجال المغناطيسي لكوكب المشتري لتكوين ذيل مغناطيسي طويل، يمتد أحيانًا إلى ما وراء مدار زحل . ^{[ 22 ]} يشبه تركيب الذيل المغناطيسي للمشتري تركيب ذيل الأرض. فهو يتكون من فصين (المناطق الزرقاء في الشكل)، حيث يشير المجال المغناطيسي في الفص الجنوبي نحو المشتري، بينما يشير المجال المغناطيسي في الفص الشمالي بعيدًا عنه. ويفصل بين الفصين طبقة رقيقة من البلازما تُسمى صفيحة تيار الذيل (الطبقة البرتقالية في المنتصف). ^{[ 22 ]}

يُحافظ على شكل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري، الموصوف أعلاه، بواسطة تيار الصفيحة المحايدة (المعروف أيضًا بتيار ذيل الغلاف المغناطيسي)، الذي يتدفق مع دوران المشتري عبر صفيحة البلازما الذيلية ، وتيارات الذيل، التي تتدفق عكس دوران المشتري عند الحد الخارجي لذيل الغلاف المغناطيسي، وتيارات الغلاف المغناطيسي (أو تيارات تشابمان-فيرارو)، التي تتدفق عكس الدوران على طول الغلاف المغناطيسي النهاري. ^{[ 11 ]} تُنشئ هذه التيارات المجال المغناطيسي الذي يُلغي المجال الداخلي خارج الغلاف المغناطيسي. ^{[ 22 ]} كما أنها تتفاعل بشكل كبير مع الرياح الشمسية. ^{[ 11 ]}

ينقسم الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري تقليديًا إلى ثلاثة أجزاء: الغلاف المغناطيسي الداخلي، والغلاف المغناطيسي الأوسط، والغلاف المغناطيسي الخارجي. يقع الغلاف المغناطيسي الداخلي على مسافات أقل من 10 أضعاف نصف _قطر كوكب المشتري (RJ). ويبقى المجال المغناطيسي داخله ثنائي القطب تقريبًا، نظرًا لضآلة مساهمات التيارات المتدفقة في صفيحة البلازما الاستوائية للغلاف المغناطيسي. أما في الغلاف المغناطيسي الأوسط (بين 10 و40 ضعف نصف قطر _{كوكب المشتري} ) والغلاف المغناطيسي الخارجي (أبعد من 40 ضعف نصف _{قطر كوكب المشتري} )، فلا يكون المجال المغناطيسي ثنائي القطب، ويتأثر بشدة بتفاعله مع صفيحة البلازما (انظر القرص المغناطيسي أدناه). ^{[ 6 ]}   

على الرغم من أن شكل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري يشبه إلى حد كبير شكل الغلاف المغناطيسي للأرض، إلا أن بنيته تختلف اختلافًا كبيرًا بالقرب من الكوكب. ^{[ 19 ]} يُعد قمر المشتري النشط بركانيًا، آيو ، مصدرًا قويًا للبلازما بحد ذاته، حيث يزود الغلاف المغناطيسي للمشتري بما يصل إلى 1000  كيلوغرام من المواد الجديدة كل ثانية. ^{[ 7 ]} تُطلق الانفجارات البركانية القوية على آيو كميات هائلة من ثاني أكسيد الكبريت ، والذي يتفكك جزء كبير منه إلى ذرات ويتأين بفعل اصطدامات الإلكترونات ، وبدرجة أقل بفعل الأشعة فوق البنفسجية الشمسية ، مما ينتج أيونات الكبريت والأكسجين . وتؤدي المزيد من اصطدامات الإلكترونات إلى زيادة حالة الشحنة، مما ينتج عنه بلازما من S ⁺ و O ⁺ وS2 ⁺ وO2 ⁺ وS3 ⁺ . ^{[ 23 ]} تُشكل هذه البلازما حلقة بلازما آيو : وهي حلقة سميكة وباردة نسبيًا من البلازما تُحيط بكوكب المشتري، وتقع بالقرب من مدار آيو. ^{[ 7 ]} تبلغ درجة حرارة البلازما داخل الحلقة 10-100 إلكترون فولت (100,000-1,000,000 كلفن)، وهي أقل بكثير من درجة حرارة الجسيمات في أحزمة الإشعاع - 10 كيلو إلكترون فولت (100 مليون كلفن). تُجبر البلازما في الحلقة على الدوران بالتزامن مع كوكب المشتري، مما يعني أنهما يشتركان في نفس فترة الدوران. ^{[ 24 ]} تُغير حلقة آيو بشكل جذري ديناميكيات الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. ^{[ 25 ]}     

نتيجةً لعدة عمليات - يُعدّ الانتشار وعدم استقرار التبادل الآليتين الرئيسيتين للهروب - يتسرب البلازما ببطء بعيدًا عن كوكب المشتري. ^{[ 24 ]} ومع ابتعاد البلازما عن الكوكب، تزداد سرعة التيارات الشعاعية المتدفقة داخلها تدريجيًا، مما يحافظ على الدوران المتزامن. ^{[ 6 ]} تُعدّ هذه التيارات الشعاعية أيضًا مصدرًا للمركبة السمتية للمجال المغناطيسي، والتي تنحني نتيجةً لذلك عكس اتجاه الدوران. ^{[ 26 ]} ينخفض ​​عدد جسيمات البلازما من حوالي 2000  سم⁻³ في حلقة آيو إلى حوالي 0.2 سم⁻³ على مسافة 35 ضعف نصف _{قطر المشتري} . ^{[ 27 ]} في الغلاف المغناطيسي الأوسط، على مسافات أكبر من 10 أضعاف نصف _{قطر المشتري} ^من كوكب المشتري، ينهار الدوران المتزامن تدريجيًا وتبدأ البلازما بالدوران ببطء أكبر من دوران الكوكب ^{. [ 6 ]} في نهاية المطاف، عند مسافات تزيد عن 40 ضعف نصف _{قطر كوكب المشتري} (في الغلاف المغناطيسي الخارجي)، لا يعود هذا البلازما محصورًا بالمجال المغناطيسي، ويغادر الغلاف المغناطيسي عبر ذيله. ^{[ 28 ]} ومع تحرك البلازما الباردة والكثيفة نحو الخارج، تحل محلها بلازما ساخنة ومنخفضة الكثافة، تصل درجة حرارتها إلى 20 كيلو إلكترون فولت (200 مليون كلفن) أو أعلى، قادمة من الغلاف المغناطيسي الخارجي. ^{[ 27 ]} وقد يُشكل جزء من هذا البلازما، الذي يسخن بشكل أديباتي أثناء اقترابه من كوكب المشتري، ^{[ 29 ]} أحزمة الإشعاع في الغلاف المغناطيسي الداخلي لكوكب المشتري. ^{[ 7 ]}       

بينما يتخذ المجال المغناطيسي للأرض شكل قطرة دمعة تقريبًا، فإن مجال المشتري أكثر تسطحًا، ويشبه القرص إلى حد كبير، ويتذبذب دوريًا حول محوره. ^{[ 30 ]} وتتمثل الأسباب الرئيسية لهذا الشكل القرصي في قوة الطرد المركزي الناتجة عن البلازما الدوارة بالتزامن مع دوران الأرض، والضغط الحراري للبلازما الساخنة، وكلاهما يعمل على تمديد خطوط المجال المغناطيسي للمشتري ، مُشكلاً بنية مسطحة تشبه الفطيرة، تُعرف باسم القرص المغناطيسي، على مسافات تزيد عن 20 ضعف نصف قطر المشتري ( _RJ) من الكوكب. ^{[ 6 ] [ 31 ]} يحتوي القرص المغناطيسي على طبقة رقيقة من التيار في المستوى الأوسط، ^{[ 23 ]} بالقرب من خط الاستواء المغناطيسي تقريبًا . وتشير خطوط المجال المغناطيسي بعيدًا عن المشتري فوق هذه الطبقة ونحو المشتري أسفلها. ^{[ 19 ]} ويؤدي حمل البلازما من قمر آيو إلى توسع كبير في حجم الغلاف المغناطيسي للمشتري، لأن القرص المغناطيسي يُولّد ضغطًا داخليًا إضافيًا يُوازن ضغط الرياح الشمسية. ^{[ 20 ]} في غياب قمر آيو، لن تتجاوز المسافة من الكوكب إلى الغلاف المغناطيسي عند النقطة تحت الشمسية 42 R _J ، بينما تبلغ في الواقع 75 R _J في المتوسط. ^{[ 6 ]}   

يُحافظ على شكل المجال المغناطيسي للقرص المغناطيسي بواسطة تيار حلقي سمتي (ليس مماثلاً للتيار الحلقي للأرض)، والذي يتدفق مع الدوران عبر طبقة البلازما الاستوائية. ^{[ 32 ]} تُولّد قوة لورنتز الناتجة عن تفاعل هذا التيار مع المجال المغناطيسي للكوكب قوة جاذبة مركزية ، تمنع البلازما الدوارة من الهروب من الكوكب. يُقدّر إجمالي التيار الحلقي في طبقة التيار الاستوائية بما يتراوح بين 90 و160  مليون أمبير . ^{[ 6 ] [ 26 ]}

يُعد دوران كوكب المشتري المحرك الرئيسي لغلافه المغناطيسي. ^{[ 33 ]} في هذا الصدد، يُشبه المشتري جهازًا يُسمى مولدًا أحادي القطب . فعندما يدور المشتري، تتحرك طبقة الأيونوسفير الخاصة به بالنسبة للمجال المغناطيسي ثنائي القطب للكوكب. ولأن العزم المغناطيسي ثنائي القطب يشير إلى اتجاه الدوران، ^{[ 11 ]} فإن قوة لورنتز ، التي تنشأ نتيجة لهذه الحركة، تدفع الإلكترونات سالبة الشحنة نحو القطبين، بينما تُدفع الأيونات موجبة الشحنة نحو خط الاستواء. ^{[ 34 ]} ونتيجة لذلك، تُصبح القطبين سالبة الشحنة، وتُصبح المناطق الأقرب إلى خط الاستواء موجبة الشحنة. ولأن الغلاف المغناطيسي للمشتري مليء ببلازما عالية التوصيل، فإن الدائرة الكهربائية تكون مغلقة من خلاله. ^{[ 34 ]} ويتدفق تيار يُسمى التيار المستمر ^{[ ملاحظة 2 ]} على طول خطوط المجال المغناطيسي من طبقة الأيونوسفير إلى صفيحة البلازما الاستوائية. ثم يتدفق هذا التيار شعاعيًا بعيدًا عن الكوكب داخل طبقة البلازما الاستوائية، ويعود في النهاية إلى الغلاف الأيوني للكوكب من الأطراف الخارجية للغلاف المغناطيسي على طول خطوط المجال المتصلة بالقطبين. تُسمى التيارات التي تتدفق على طول خطوط المجال المغناطيسي عمومًا بالتيارات المحاذية للمجال أو تيارات بيركلاند . ^{[ 26 ]} يتفاعل التيار الشعاعي مع المجال المغناطيسي للكوكب، وتُسرّع قوة لورنتز الناتجة بلازما الغلاف المغناطيسي في اتجاه دوران الكوكب. هذه هي الآلية الرئيسية التي تحافظ على دوران البلازما المتزامن في الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. ^{[ 34 ]}

يكون التيار المتدفق من الغلاف الأيوني إلى صفيحة البلازما قويًا بشكل خاص عندما يدور الجزء المقابل من صفيحة البلازما أبطأ من دوران الكوكب. ^{[ 34 ]} وكما ذُكر سابقًا، ينهار التزامن الدوراني في المنطقة الواقعة بين 20 و40 ضعف نصف قطر المشتري ( RJ ₎ . تتوافق هذه المنطقة مع القرص المغناطيسي، حيث يكون المجال المغناطيسي شديد التمدد. ^{[ 35 ]} ينشأ التيار المباشر القوي المتدفق إلى القرص المغناطيسي في نطاق عرضي محدود جدًا يبلغ حوالي 16 ± 1 درجة من الأقطاب المغناطيسية للمشتري. تتوافق هذه المناطق الدائرية الضيقة مع المناطق البيضاوية الرئيسية للشفق القطبي للمشتري . (انظر أدناه.) ^{[ 36 ]} يدخل التيار العائد المتدفق من الغلاف المغناطيسي الخارجي، الذي يقع على بُعد يزيد عن 50 ضعف نصف قطر المشتري ( RJ _)، إلى الغلاف الأيوني للمشتري بالقرب من القطبين، مُغلقًا الدائرة الكهربائية. يُقدّر إجمالي التيار القطري في الغلاف المغناطيسي للمشتري بما يتراوح بين 60 و140 مليون أمبير. ^{[ 26 ] [ 34 ]}   

يؤدي تسارع البلازما إلى الدوران المتزامن إلى نقل الطاقة من دوران كوكب المشتري إلى الطاقة الحركية للبلازما. ^{[ 6 ] [ 25 ]} وبهذا المعنى، فإن الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري يستمد طاقته من دوران الكوكب، بينما يستمد الغلاف المغناطيسي للأرض طاقته بشكل رئيسي من الرياح الشمسية. ^{[ 25 ]}

تتمثل المشكلة الرئيسية في فهم ديناميكيات الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري في انتقال البلازما الباردة الثقيلة من حلقة إيو عند مسافة 6 أضعاف نصف _{قطر المشتري} إلى الغلاف المغناطيسي الخارجي على مسافات تزيد عن 50 ضعف نصف _{قطر المشتري} . ^{[ 35 ]} لا تزال الآلية الدقيقة لهذه العملية غير معروفة، ولكن يُفترض أنها تحدث نتيجة لانتشار البلازما بسبب عدم استقرار التبادل. وتشبه هذه العملية عدم استقرار رايلي-تايلور في الديناميكا المائية . ^{[ 24 ]} في حالة الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري، تلعب قوة الطرد المركزي دور الجاذبية؛ فالسائل الثقيل هو بلازما إيو الباردة والكثيفة (أي المتعلقة بإيو )، والسائل الخفيف هو البلازما الساخنة والأقل كثافة بكثير من الغلاف المغناطيسي الخارجي. ^{[ 24 ]} يؤدي عدم الاستقرار إلى تبادل بين الأجزاء الخارجية والداخلية للغلاف المغناطيسي لأنابيب التدفق المملوءة بالبلازما. تتحرك أنابيب التدفق الفارغة الطافية باتجاه الكوكب، بينما تدفع الأنابيب الثقيلة المليئة ببلازما الأيونات بعيدًا عن كوكب المشتري. ^{[ 24 ]} يُعد هذا التبادل لأنابيب التدفق شكلاً من أشكال الاضطراب المغناطيسي . ^{[ 37 ]}  

تم تأكيد هذه الصورة الافتراضية للغاية لتبادل أنابيب التدفق جزئيًا بواسطة مركبة غاليليو الفضائية ، التي رصدت مناطق ذات كثافة بلازما منخفضة بشكل حاد وزيادة في قوة المجال المغناطيسي في الغلاف المغناطيسي الداخلي. ^{[ 24 ]} قد تتوافق هذه الفراغات مع أنابيب التدفق شبه الفارغة القادمة من الغلاف المغناطيسي الخارجي. في الغلاف المغناطيسي الأوسط، رصدت غاليليو ما يُسمى بأحداث الحقن، والتي تحدث عندما تصطدم البلازما الساخنة القادمة من الغلاف المغناطيسي الخارجي بالقرص المغناطيسي، مما يؤدي إلى زيادة تدفق الجسيمات النشطة وتقوية المجال المغناطيسي. ^{[ 39 ]} لا توجد حتى الآن آلية معروفة لتفسير انتقال البلازما الباردة إلى الخارج.

عندما تصل أنابيب التدفق المحملة ببلازما أيونية باردة إلى الغلاف المغناطيسي الخارجي، فإنها تخضع لعملية إعادة اتصال تفصل المجال المغناطيسي عن البلازما. ^{[ 35 ]} يعود المجال المغناطيسي إلى الغلاف المغناطيسي الداخلي على شكل أنابيب تدفق مملوءة ببلازما ساخنة وأقل كثافة، بينما تُقذف البلازما على الأرجح إلى أسفل ذيل الغلاف المغناطيسي على شكل بلازمويدات - وهي كتل كبيرة من البلازما. قد تتوافق عمليات إعادة الاتصال هذه مع أحداث إعادة التشكيل العالمية التي رصدتها مركبة غاليليو الفضائية، والتي كانت تحدث بانتظام كل يومين إلى ثلاثة أيام. ^{[ 40 ]} عادةً ما تتضمن أحداث إعادة التشكيل تغيرات سريعة وفوضوية في شدة المجال المغناطيسي واتجاهه، بالإضافة إلى تغيرات مفاجئة في حركة البلازما، التي غالبًا ما تتوقف عن الدوران المشترك وتبدأ بالتدفق إلى الخارج. وقد لوحظت هذه الأحداث بشكل رئيسي في قطاع الفجر من الغلاف المغناطيسي الليلي. ^{[ 40 ]} تُسمى البلازما المتدفقة أسفل الذيل على طول خطوط المجال المفتوحة بالرياح الكوكبية. ^{[ 23 ] [ 41 ]}

تُشابه أحداث إعادة الاتصال العواصف المغناطيسية الفرعية في الغلاف المغناطيسي للأرض. ^{[ 35 ]} ويبدو أن الاختلاف يكمن في مصادر الطاقة الخاصة بكل منهما: ففي العواصف المغناطيسية الفرعية الأرضية، يتم تخزين طاقة الرياح الشمسية في ذيل الغلاف المغناطيسي، ثم إطلاقها من خلال حدث إعادة اتصال في صفيحة التيار المحايد للذيل. ويؤدي هذا الأخير أيضًا إلى تكوين بلازمويد يتحرك أسفل الذيل. ^{[ 42 ]} في المقابل، في الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري، تُخزن الطاقة الدورانية في القرص المغناطيسي وتُطلق عند انفصال بلازمويد عنه. ^{[ 40 ]}

بينما تعتمد ديناميكيات الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري بشكل أساسي على مصادر الطاقة الداخلية، فمن المحتمل أن يكون للرياح الشمسية دورٌ أيضًا، ^{[ 43 ]} لا سيما كمصدر للبروتونات عالية الطاقة . ^{[ ملاحظة 3 ] [ 7 ]} يُظهر تركيب الغلاف المغناطيسي الخارجي بعض سمات الغلاف المغناطيسي المُحرك بالرياح الشمسية، بما في ذلك تباينٌ ملحوظ بين الفجر والغسق. ^{[ 26 ]} على وجه الخصوص، تنحني خطوط المجال المغناطيسي في قطاع الغسق في الاتجاه المعاكس لتلك الموجودة في قطاع الفجر. ^{[ 26 ]} بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الغلاف المغناطيسي عند الفجر على خطوط مجال مفتوحة تتصل بذيل الغلاف المغناطيسي، بينما تكون خطوط المجال مغلقة في الغلاف المغناطيسي عند الغسق. ^{[ 22 ]} تشير كل هذه الملاحظات إلى أن عملية إعادة الاتصال المغناطيسي المدفوعة بالرياح الشمسية، والمعروفة على الأرض بدورة دونجي ، قد تحدث أيضًا في الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. ^{[ 35 ] [ 43 ]}

لا يزال مدى تأثير الرياح الشمسية على ديناميكيات الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري غير معروف؛ ^{[ 44 ]} ومع ذلك، قد يكون تأثيرها قويًا بشكل خاص في أوقات النشاط الشمسي المرتفع. ^{[ 45 ]} تُظهر انبعاثات الراديو الشفقية، ^{[ 4 ]} والانبعاثات الضوئية والأشعة السينية، ^{[ 46 ]} بالإضافة إلى انبعاثات السنكروترون من أحزمة الإشعاع، ارتباطات مع ضغط الرياح الشمسية، مما يشير إلى أن الرياح الشمسية قد تُحرك دوران البلازما أو تُعدل العمليات الداخلية في الغلاف المغناطيسي. ^{[ 40 ]}

يُظهر كوكب المشتري شفقًا ساطعًا ومستمرًا حول قطبيه. وعلى عكس شفق الأرض، الذي يكون عابرًا ولا يظهر إلا في أوقات النشاط الشمسي المتزايد، فإن شفق المشتري دائم، على الرغم من أن شدته تتفاوت من يوم لآخر. ويتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: الأشكال البيضاوية الرئيسية، وهي عبارة عن  تضاريس دائرية ضيقة (أقل من 1000 كيلومتر في العرض) ساطعة، تقع على بعد 16 درجة تقريبًا من القطبين المغناطيسيين؛ ^{[ 47 ]} وبقع الشفق على الأقمار، والتي تتوافق مع آثار خطوط المجال المغناطيسي التي تربط غلاف المشتري الأيوني بغلاف أكبر أقماره؛ والانبعاثات القطبية العابرة الواقعة داخل الأشكال البيضاوية الرئيسية (قد يكون وصف المجال الإهليلجي أدق). ^{[ 47 ] [ 48 ]} وقد تم رصد انبعاثات الشفق في جميع أجزاء الطيف الكهرومغناطيسي تقريبًا، من موجات الراديو إلى الأشعة السينية (حتى 3  كيلو إلكترون فولت). تُلاحظ هذه الظاهرة في أغلب الأحيان في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (طول الموجة 3-4  ميكرومتر و7-14  ميكرومتر) ونطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة (طول الموجة 120-180  نانومتر). ^{[ 9 ]}

تُشكّل الأشكال البيضاوية الرئيسية الجزء الأكبر من الشفق القطبي لكوكب المشتري. تتميز هذه الأشكال بثبات نسبي في الشكل والمكان، ^{[ 48 ]} إلا أن شدتها تتأثر بشدة بضغط الرياح الشمسية؛ فكلما زادت قوة الرياح الشمسية، ضعف الشفق القطبي. ^{[ 49 ]} وكما ذُكر سابقًا، تُحافظ التدفقات القوية للإلكترونات، الناتجة عن انخفاضات الجهد الكهربائي بين بلازما القرص المغناطيسي وغلاف أيون المشتري، على هذه الأشكال البيضاوية الرئيسية. ^{[ 50 ]} تحمل هذه الإلكترونات تيارات متوازية مع المجال المغناطيسي ، مما يُحافظ على دوران البلازما في القرص المغناطيسي. ^{[ 35 ]} تنشأ انخفاضات الجهد لأن البلازما المتناثرة خارج الصفيحة الاستوائية لا تستطيع حمل تيار ذي قوة محدودة دون التسبب في عدم استقرار أو انخفاضات في الجهد. ^{[ 36 ]} تمتلك الإلكترونات المتساقطة طاقة تتراوح بين 10 و100  كيلو إلكترون فولت، وتخترق أعماق غلاف المشتري الجوي، حيث تُؤيّن وتُثير جزيئات الهيدروجين مُسببةً انبعاث الأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 51 ]} يبلغ إجمالي الطاقة الداخلة إلى طبقة الأيونوسفير من 10 إلى 100 تيراواط . ^{[ 52 ]} إضافةً إلى ذلك، تعمل التيارات المتدفقة في طبقة الأيونوسفير على تسخينها من خلال عملية تُعرف باسم تسخين جول . هذا التسخين، الذي يُنتج طاقة تصل إلى 300 تيراواط، مسؤول عن الإشعاع تحت الأحمر القوي المنبعث من الشفق القطبي لكوكب المشتري، وجزئيًا عن تسخين الغلاف الحراري لكوكب المشتري. ^{[ 53 ]}  

وُجد أن البقع تتوافق مع أقمار غاليليو: آيو، وأوروبا ، وجانيميد [ ^{54 ] ،} بالإضافة إلى كاليستو . وتتشكل هذه البقع نتيجة تفاعل دوران البلازما مع الأقمار، مما يؤدي إلى تباطؤه في جوارها. وتعود ألمع بقعة إلى آيو، الذي يُعد المصدر الرئيسي للبلازما في الغلاف المغناطيسي (انظر أعلاه). ويُعتقد أن بقعة الشفق القطبي الأيوني مرتبطة بتيارات ألفين المتدفقة من الغلاف الأيوني للمشتري إلى الغلاف الأيوني الأيوني. أما بقعة أوروبا فهي مشابهة، ولكنها أقل سطوعًا بكثير، نظرًا لغلافتها الجوية الأقل كثافة، ولأنها مصدر أضعف للبلازما. وينتج غلاف أوروبا الجوي عن تبخر جليد الماء من سطحها، وليس عن النشاط البركاني الذي يُنتج غلاف آيو الجوي. ^{[ 55 ]} يمتلك جانيميد مجالًا مغناطيسيًا داخليًا وغلافًا مغناطيسيًا خاصًا به. وينتج عن تفاعل هذا الغلاف المغناطيسي مع غلاف المشتري المغناطيسي تيارات ناتجة عن إعادة الاتصال المغناطيسي . ومن المحتمل أن تكون بقعة الشفق القطبي المرتبطة بكاليستو مشابهة لتلك الموجودة على أوروبا. ^{[ 56 ] [ 57 ]} عادةً، تلامس خطوط المجال المغناطيسي المتصلة بكاليستو غلاف جو المشتري بالقرب من أو على طول المنطقة البيضاوية الرئيسية للشفق القطبي، مما يجعل من الصعب رصد بقعة كاليستو الشفقية. في سبتمبر 2025، أكد العلماء القائمون على مركبة جونو الفضائية وجود أثر كاليستو على شفق المشتري القطبي بعد تحليل مكثف للبيانات التي جمعتها جونو في سبتمبر 2019. وقد حدث هذا الرصد خلال فترة اجتاحت فيها تيارات شمسية هائلة الغلاف المغناطيسي للمشتري، مما كشف مؤقتًا عن أثر كاليستو الشفقي الخافت. ^{[ 58 ]}

تظهر أقواس وبقع ساطعة بشكل متقطع داخل الأشكال البيضاوية الرئيسية. يُعتقد أن هذه الظواهر العابرة مرتبطة بالتفاعل مع الرياح الشمسية أو ديناميكيات الغلاف المغناطيسي الخارجي. ^{[ 48 ]} يُعتقد أن خطوط المجال المغناطيسي في هذه المنطقة مفتوحة أو أنها تمتد على ذيل الغلاف المغناطيسي. ^{[ 48 ]} تُلاحظ الأشكال البيضاوية الثانوية أحيانًا داخل الشكل البيضاوي الرئيسي، وقد تكون مرتبطة بالحدود الفاصلة بين خطوط المجال المغناطيسي المفتوحة والمغلقة أو بالنتوءات القطبية . [ ^{59 ] قد} تكون انبعاثات الشفق القطبي مشابهة لتلك التي تُلاحظ حول قطبي الأرض: إذ تظهر عندما تتسارع الإلكترونات نحو الكوكب بفعل انخفاضات الجهد، أثناء إعادة اتصال المجال المغناطيسي الشمسي بالمجال المغناطيسي للكوكب. ^{[ 35 ]} تُصدر المناطق داخل الأشكال البيضاوية الرئيسية معظم أشعة إكس الشفقية. يتكون طيف إشعاع الأشعة السينية الشفقية من خطوط طيفية للأكسجين والكبريت عاليي التأين، والتي يُحتمل ظهورها عند ترسب أيونات الكبريت والأكسجين عالية الطاقة (مئات الكيلو إلكترون فولت) في الغلاف الجوي القطبي لكوكب المشتري. ولا يزال مصدر هذا الترسب مجهولاً، لكن هذا يتعارض مع النظرية القائلة بأن خطوط المجال المغناطيسي هذه مفتوحة وتتصل بالرياح الشمسية. ^{[ 46 ]}

يُعدّ كوكب المشتري مصدرًا قويًا للموجات الراديوية في نطاقات طيفية تمتد من عدة كيلوهرتز إلى عشرات الميغاهرتز . تُسمى الموجات الراديوية ذات الترددات الأقل من 0.3  ميغاهرتز تقريبًا (وبالتالي أطوال موجية أطول من كيلومتر واحد ) بالإشعاع الكيلومتري المشتري أو KOM. أما تلك ذات الترددات في نطاق 0.3-3 ميغاهرتز (بأطوال موجية تتراوح بين 100 و1000 متر) فتُسمى الإشعاع الهيكتومتري أو HOM، بينما تُعرف الانبعاثات في نطاق 3-40 ميغاهرتز (بأطوال موجية تتراوح بين 10 و100 متر) بالإشعاع الديكامتري أو DAM. كان هذا الإشعاع الأخير أول ما رُصد من الأرض، وساعدت دورته التي تبلغ حوالي 10 ساعات في تحديد مصدره من كوكب المشتري. يُطلق على أقوى جزء من الانبعاثات الديكامترية، والمرتبط بقمر آيو ونظام تيار آيو-المشتري، اسم Io-DAM. ^{[ 60 ] [ ملاحظة 4 ]}     

يُعتقد أن معظم هذه الانبعاثات ناتجة عن آلية تُسمى "عدم استقرار الميزر السيكلوتروني"، والتي تتطور بالقرب من المناطق الشفقية. تتساقط الإلكترونات المتحركة بالتوازي مع المجال المغناطيسي في الغلاف الجوي، بينما تنعكس الإلكترونات ذات السرعة العمودية الكافية بفعل المجال المغناطيسي المتقارب . ينتج عن ذلك توزيع سرعة غير مستقر . يُولّد هذا التوزيع تلقائيًا موجات راديوية بتردد السيكلوترون الإلكتروني المحلي . من المحتمل أن تكون الإلكترونات المشاركة في توليد الموجات الراديوية هي تلك التي تحمل تيارات من قطبي الكوكب إلى القرص المغناطيسي. ^{[ 61 ]} يتغير شدة الانبعاثات الراديوية لكوكب المشتري عادةً بسلاسة مع مرور الوقت. ومع ذلك، توجد دفعات قصيرة وقوية (دفعات S) من الانبعاثات تتراكب على التغيرات التدريجية، ويمكنها أن تتفوق على جميع المكونات الأخرى. تبلغ القدرة الإجمالية المنبعثة من مكون DAM حوالي 100  جيجاواط، بينما تبلغ قدرة جميع مكونات HOM/KOM الأخرى حوالي 10  جيجاواط. بالمقارنة، تبلغ الطاقة الإجمالية لانبعاثات الراديو من الأرض حوالي 0.1  جيجاواط. ^{[ 60 ]}

تتأثر انبعاثات كوكب المشتري الراديوية والجسيمية بشكل كبير بدورانه، مما يجعله أشبه ما يكون بالنجم النابض . ^{[ 62 ]} من المحتمل أن يكون هذا التغير الدوري مرتبطًا بعدم التناظر في الغلاف المغناطيسي للمشتري، والناجم عن ميل العزم المغناطيسي بالنسبة لمحور الدوران، بالإضافة إلى الشذوذات المغناطيسية في خطوط العرض العليا . وتتشابه الفيزياء التي تحكم انبعاثات المشتري الراديوية مع تلك الخاصة بالنجوم النابضة الراديوية، ولا يختلفان إلا في الحجم، ويمكن اعتبار المشتري نجمًا نابضًا راديويًا صغيرًا جدًا أيضًا. ^{[ 62 ]} علاوة على ذلك، تعتمد انبعاثات المشتري الراديوية بشكل كبير على ضغط الرياح الشمسية، وبالتالي على النشاط الشمسي . ^{[ 60 ]}

إضافةً إلى الإشعاع ذي الأطوال الموجية الطويلة نسبيًا، يُصدر كوكب المشتري أيضًا إشعاعًا سنكروترونيًا (يُعرف أيضًا باسم إشعاع المشتري الديسيمتري أو إشعاع DIM) بترددات تتراوح بين 0.1 و15  جيجاهرتز (طول موجي من 3  أمتار إلى 2  سنتيمتر). ^{[ 63 ]} تنبعث هذه الإشعاعات من إلكترونات نسبية محصورة في أحزمة الإشعاع الداخلية للكوكب. تتراوح طاقة الإلكترونات المساهمة في إشعاع DIM بين 0.1 و100  ميجا إلكترون فولت، ^{[ 64 ]} بينما يأتي الجزء الأكبر من المساهمة من الإلكترونات ذات الطاقة التي تتراوح بين 1 و20  ميجا إلكترون فولت. ^{[ 8 ]} هذا الإشعاع مفهوم جيدًا، وقد استُخدم منذ بداية ستينيات القرن الماضي لدراسة بنية المجال المغناطيسي للكوكب وأحزمة الإشعاع. ^{[ 65 ]} تنشأ الجسيمات في أحزمة الإشعاع من الغلاف المغناطيسي الخارجي، وتتسارع تسارعًا أديباتيًا عند انتقالها إلى الغلاف المغناطيسي الداخلي. ^{[ 29 ]} ومع ذلك، يتطلب هذا وجود مجموعة مصدرية من الإلكترونات ذات الطاقة العالية إلى حد ما (>> 1  كيلو إلكترون فولت)، وأصل هذه المجموعة غير مفهوم جيدًا.

يُطلق الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري تيارات من الإلكترونات والأيونات عالية الطاقة (تصل طاقتها إلى عشرات الميغا إلكترون فولت )، والتي تصل إلى مدار الأرض. ^{[ 66 ]} تتميز هذه التيارات بتركيزها العالي وتتغير بتغير فترة دوران الكوكب، تمامًا مثل الانبعاثات الراديوية. وفي هذا الجانب أيضًا، يُظهر كوكب المشتري تشابهًا مع النجم النابض. ^{[ 62 ]}