Gasjättar

Gasjättar  är gigantiska planeter , bestående huvudsakligen av väte och helium [1] . Planeter av denna typ har en låg densitet, en kort period av daglig rotation, och följaktligen en betydande kompression vid polerna.

I solsystemet klassas Jupiter och Saturnus som gasjättar . De är mestadels väte och helium, med tyngre grundämnen som står för 3 till 13 procent av massan [2] .

Terminologi

Termen gasjätte myntades 1952 av science fiction-författaren James Blish [3] och användes ursprungligen för att referera till alla gigantiska planeter. Även om termerna "Giant Planet" och "Gas Giant" vanligtvis anses synonyma, är den förra mer generell. Så till exempel isjättar är jätteplaneter, men inte gasjättar. Huvudskillnaden mellan dessa klasser är den kemiska sammansättningen: massfraktionen av väte och helium i gasjättar är mer än 90%, och i isjättar - 15-20%, såväl som massa - gasjättar är tyngre än is . 4] . På 1990-talet blev det känt att Uranus och Neptunus är en separat klass av jätteplaneter, huvudsakligen bestående av tyngre flyktiga ämnen (de kallas "isar"). Av denna anledning klassificeras Uranus och Neptunus ofta som separata isjättar [5] .

Gasjättar kallas ibland för "misslyckade stjärnor" för att ha den högsta massan bland planeter och liknande kemiska sammansättningar, men detta är till stor del en överdrift, eftersom den allmänt accepterade gränsen mellan planeter och bruna dvärgar är 13 MJ [6] .

Klassificering

Indelningen av gasjättar i " kall Jupiters " och " heta Jupiters " är vanlig, men det finns också ett Sudarsky-klassificeringssystem . Hon delar in gasjättarna i fem klasser, med hänsyn till temperaturen och därför den kemiska sammansättningen av de övre lagren.

Formation

Enligt hypotesen om solsystemets ursprung bildades jätteplaneterna senare än jordplaneterna . Vid denna tidpunkt hade de flesta av de eldfasta ämnena (oxider, silikater, metaller) redan fallit ur gasfasen, och de inre planeterna (från Merkurius till Mars) bildades av dem. Det finns en hypotes om den femte gasjätten , som drivs ut under bildandet av solsystemets moderna utseende till dess avlägsna utkanter (som blev den hypotetiska planeten Tyukhe eller en annan " Planet X ") eller bortom (att bli en föräldralös planet ). Den sista sådana hypotesen är hypotesen om den nionde planeten Brown och Batygin.

Egenskaper

Som redan nämnts består gasjättar huvudsakligen av väte och helium. Deras massor är ganska stora: massorna av de två gasjättarna i solsystemet , Jupiter och Saturnus, är 317 respektive 95 jordmassor. Den teoretiska övre massagränsen kommer att vara 13 M J , eftersom med en större massa kommer termonukleära reaktioner att börja ske i kärnan och föremålet kommer att övergå i klassen bruna dvärgar. Den nedre gränsen är ännu inte exakt fastställd, men borde finnas, eftersom små himlakroppar inte kan hålla en så lätt gas som väte.

Byggnad

Modeller av gasplanets inre struktur tyder på närvaron av flera lager. På ett visst djup når trycket i atmosfären på gasformiga planeter höga värden, tillräckligt för övergången av väte till flytande tillstånd. Om planeten är tillräckligt stor kan ett lager av metalliskt väte placeras ännu lägre , elektriska strömmar som genererar ett kraftfullt magnetfält på planeten, som Jupiter och Saturnus. Man tror också att gasplaneter också har en relativt liten sten- eller metallkärna.

Som mätningarna av Galileo -landaren visade växer trycket och temperaturen redan snabbt i de övre lagren av gasplaneterna. På ett djup av 130 km i Jupiters atmosfär var temperaturen cirka 145 ° C, trycket var 24 atmosfärer. Alla gasformiga planeter i solsystemet utstrålar märkbart mer värme än de tar emot från solen , på grund av frigörandet av gravitationsenergi under kompression. Modeller har föreslagits som tillåter utsläpp av extremt små mängder värme inuti Jupiter under termonukleära fusionsreaktioner , men dessa modeller har ingen observationsbekräftelse [7] .

Atmosfär

I gasplanets atmosfärer blåser kraftfulla vindar med hastigheter på upp till flera tusen kilometer i timmen (vindhastigheten vid Saturnus ekvator är 1800 km/h). Det finns permanenta atmosfäriska formationer, som är gigantiska virvelvindar : till exempel har den stora röda fläcken (flera gånger så stor som jorden) på Jupiter observerats i mer än 300 år. Det finns också mindre fläckar på Saturnus .

Satelliter

Jupiter och Saturnus har det största antalet upptäckta månar av någon planet i solsystemet. För alla gasplaneter i solsystemet är förhållandet mellan den totala massan av deras satelliter och planetens massa cirka 0,01 % (1 av 10 000). För att förklara detta faktum har modeller utvecklats för bildandet av satelliter från gas- och dammskivor med en stor mängd gas (i det här fallet finns en mekanism på plats som begränsar tillväxten av satelliter).

Exoplaneter

På grund av sin stora storlek och massa är gasjättar den lättaste av alla typer av exoplaneter att upptäcka på något sätt. Den största av dem - TrES-4 A b  - hänvisar till heta Jupiters .

Anteckningar

  1. ↑ D'Angelo, G. Formation of Giant Planets // Handbook of Exoplanets / G. D'Angelo, Lissauer, JJ. — Springer International Publishing AG, del av Springer Nature, 2018. — S. 2319–2343. — ISBN 978-3-319-55332-0 . - doi : 10.1007/978-3-319-55333-7_140 .
  2. ↑ The Interior of Jupiter, Guillot et al., i Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere , Bagenal et al., redaktörer, Cambridge University Press, 2004
  3. ↑ Historical Dictionary of Science Fiction, inlägg för gasjätten n. Arkiverad 10 mars 2022 på Wayback Machine
  4. ↑ Typer av exoplaneter . Hämtad 10 mars 2020. Arkiverad från originalet 24 juni 2011.
  5. ↑ National Aeronautics and Space Administrations webbplats, tio saker att veta om Neptune Arkiverad 3 mars 2008 på Wayback Machine
  6. ↑ Bruna dvärgar: Misslyckade stjärnor, super Jupiters .
  7. ↑ R. Oyed, WRFundamenski, GRCrips, PRSutherland, "DD Fusion in the Interior of Jupiter?", The Astrophysical Journal, 501:367-374, 1998

Länkar