Jupiter est l'une des quatre planètes géantes du Système solaire, et c'est la plus grosse. La masse de cet astre est plus de 300 fois supérieure à celle de la Terre. En son centre se niche un noyau rocheux d'une taille équivalente à celle de notre planète. Mais Jupiter est, pour l'essentiel, une immense boule d'hydrogène. Jupiter possède un environnement spatial dominé par un champ magnétique gigantesque, une population nombreuse de satellites naturels et un système d'anneaux discret. Ces trois composantes interagissent étroitement et forment un ensemble dynamique qui influence une vaste région de l'espace autour de la planète. Les particules piégées par la magnétosphère de Jupiter influencent les surfaces des satellites, et les impacts sur les petites lunes fournissent continuellement la matière des anneaux.

Dans les régions internes de Jupiter, où règnent des pressions et des températures excessivement élevées, l'hydrogène se présente à l'état liquide et forme un océan  profond de plusieurs milliers de kilomètres. Une très épaisse atmosphère où se superposent plusieurs couches de nuages enveloppe cet océan. La rotation très rapide de Jupiter y provoque l'étalement de ses nuages le long de bandes parallèles à l'équateur, où alternent région claires et sombres. Les premières sont habituellement qualifiées de zones. On a montré en 2004 que ce zonage de l'atmosphère jovienne reposait sur les mêmes principes (flux turbulent) que ceux qui organisent la dispositions des courants océaniques sur la Terre. Une découverte que pourrait avoir des répercussions sur la compréhension de la climatologie de notre planète.

L'atmosphère de Jupiter peut également former d'immenses tempêtes. Elles se apparaissent sous la forme de vastes taches, généralement blanchâtres, parfois brunes, appelées des ovales, et qui peuvent persister des mois ou des années. Elles correspondent à des remontées de matière depuis les profondeurs de l'atmosphère jovienne. Parfois ces tempêtes se rattrapent, et fusionnent. C'est ce qui est arrivé, par exemple, en 1998, à deux ovales clairs dont l'évolution était suivie depuis un demi-siècle.
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Région de la Grande Tache rouge de Jupiter.

La plus connue de ces perturbations est cependant assez différente, par son aspect, des précédentes. Il s'agit d'une gigantesque structure nuageuse tourbillonnaire, correspondant à une tempête anticyclonique, et qui est appelée la Grande Tache rouge. D'un diamètre de 30 000 kilomètres, celle-ci existe depuis au moins 300 ans, mais ne cesse de rapetisser : sa superficie s'est réduite des deux tiers depuis 150 ans.

L'origine de la coloration très marquée de cette Grande Tache rouge reste à élucider. Mais elle est généralement attribuée à la présence de molécules, pour la plupart organiques. De façon générale, la variété des couleurs observées dans l'atmosphère de Jupiter, où dominent les bruns, le jaune, le roux, et le bleu-vert, traduisent une chimie complexe et encore mal connue, malgré les progrès notables qu'on permis d'accomplir ces dernières années le télescope spatial infrarouge Iso, ou la sonde d'exploration in situ Galileo.

Cette enveloppe magnétique piège d'énormes quantités de particules chargées, principalement des électrons et des ions. Les niveaux de radiation qui en résultent sont extrêmement élevés et représentent un danger majeur pour les sondes spatiales. Les missions Galileo, Juno et les futures missions européennes et américaines ont dû être spécialement conçues pour résister à cet environnement hostile.

Une caractéristique remarquable de la magnétosphère jovienne est qu'elle est alimentée en grande partie par le satellite Io. Ce dernier, très actif sur le plan volcanique, émet continuellement du soufre, de l'oxygène et d'autres gaz qui sont ionisés puis capturés par le champ magnétique de Jupiter. Ces particules forment un tore de plasma entourant l'orbite d'Io et contribuent à l'alimentation permanente de la magnétosphère.

Les interactions entre le champ magnétique et les particules énergétiques provoquent de spectaculaires aurores polaires aux pôles de Jupiter. Beaucoup plus puissantes que celles observées sur Terre, elles sont visibles dans l'ultraviolet, l'infrarouge et parfois dans le domaine visible. 

Satellites.
Le système de satellites de Jupiter est le plus riche du Système solaire après celui de Saturne. Plus de quatre-vingt-dix lunes y ont été découvertes. Elles présentent des tailles, des compositions et des origines très variées. Certaines sont probablement des corps capturés, tandis que d'autres se sont formées en même temps que la planète à partir du disque de gaz et de poussières qui l'entourait.

Les satellites galiléens.
Les quatre plus grands satellites, découverts en 1610 par Galilée, sont appelés... satellites galiléens. Ils constituent à eux seuls un véritable système planétaire miniature.

• Io, le plus proche des quatre, est le corps volcanique le plus actif connu. Les forces de marée exercées par Jupiter et les autres satellites galiléens provoquent des déformations internes qui entretiennent une activité géologique intense. Des centaines de volcans y projettent régulièrement des matériaux à plusieurs centaines de kilomètres d'altitude.

• Europe possède une surface glacée relativement jeune parcourue de nombreuses fractures. Sous cette croûte de glace se trouverait un vaste océan d'eau liquide maintenu à l'état fluide par les effets de marée. Cet environnement fait d'Europe l'un des principaux candidats à la recherche d'une éventuelle vie extraterrestre microbienne.

• Ganymède est le plus grand satellite du Système solaire; son diamètre dépasse même celui de la planète Mercure. Il possède un champ magnétique propre, phénomène unique parmi les lunes connues. Sa structure interne semble différenciée, avec un noyau métallique, un manteau rocheux et plusieurs couches d'eau et de glace.

• Callisto, le plus externe des satellites galiléens, présente une surface très ancienne et fortement cratérisée. Son évolution géologique a été plus limitée que celle des autres grandes lunes. Des indices suggèrent néanmoins l'existence possible d'un océan souterrain profond.

Les autres satellites.
Autour de ces quatre grands satellites gravitent de nombreuses lunes plus petites. Certaines, comme Amalthée, Thébé, Métis ou Adrastée, orbitent près de la planète et participent à l'alimentation des anneaux par l'émission de poussières produites lors des impacts météoritiques. D'autres, situées beaucoup plus loin, suivent souvent des orbites très inclinées ou rétrogrades, signe probable d'une origine par capture gravitationnelle.

La planète possède par ailleurs des accompagnateurs : deux groupes de troyens circulent sur la même orbite qu'elle, à quoi il convient d'ajouter une famille de comètes (les comètes joviennes), dont les orbites sont fortement perturbées par Jupiter, et dont faisait partie Shoemaker-Levy-9 satellisée, puis absorbée par la planète géante.

Anneaux.
Le système d'anneaux de Jupiter fut découvert en 1979 par la sonde Voyager 1. Contrairement aux anneaux brillants et étendus de Saturne, ceux de Jupiter sont très ténus et difficiles à observer depuis la Terre. Ils sont essentiellement constitués de fines particules de poussière plutôt que de gros blocs de glace.

L'anneau principal est relativement étroit et se situe à proximité immédiate de la planète. Il est alimenté par les débris provenant des petites lunes Métis et Adrastée. De part et d'autre de cet anneau principal se trouvent des structures plus diffuses appelées halos, créées sous l'influence des forces électromagnétiques de la magnétosphère.

Plus loin s'étendent deux anneaux externes très larges et peu denses, associés aux satellites Amalthée et Thébé. Les poussières éjectées de la surface de ces lunes par les impacts de micrométéorites se dispersent progressivement et entretiennent ces anneaux diffus.