Gasgiganter

Gasgiganter  er gigantiske planeter , der hovedsageligt består af brint og helium [1] . Planeter af denne type har en lav tæthed, en kort periode med daglig rotation og som følge heraf en betydelig kompression ved polerne.

I solsystemet er Jupiter og Saturn klassificeret som gasgiganter . De er for det meste brint og helium, hvor tungere grundstoffer tegner sig for 3 til 13 procent af massen [2] .

Terminologi

Udtrykket gasgigant blev opfundet i 1952 af science fiction-forfatteren James Blish [3] og blev oprindeligt brugt til at henvise til alle gigantiske planeter. Selvom udtrykkene "Giant Planet" og "Gas Giant" normalt betragtes som synonyme, er førstnævnte mere generel. Så for eksempel isgiganter er kæmpeplaneter, men ikke gasgiganter. Hovedforskellen mellem disse klasser er den kemiske sammensætning: massefraktionen af ​​brint og helium i gasgiganter er mere end 90%, og i isgiganter - 15-20%, såvel som masse - er gasgiganter tungere end is [ 4] . I 1990'erne blev det kendt, at Uranus og Neptun er en separat klasse af kæmpeplaneter, der hovedsageligt består af tungere flygtige stoffer (de kaldes "is"). Af denne grund klassificeres Uranus og Neptun ofte som separate isgiganter [5] .

Gasgiganter omtales nogle gange som "mislykkede stjerner" for at have den højeste masse blandt planeter og lignende kemiske sammensætninger, men dette er stort set en overdrivelse, da den generelt accepterede grænse mellem planeter og brune dværge er 13 MJ [6] .

Klassifikation

Opdelingen af ​​gasgiganter i " kolde Jupitere " og " varme Jupitere " er almindelig, men der er også et Sudarsky-klassifikationssystem . Hun opdeler gasgiganterne i fem klasser under hensyntagen til temperaturen og derfor den kemiske sammensætning af de øverste lag.

Formation

Ifølge hypotesen om solsystemets oprindelse blev de gigantiske planeter dannet senere end de terrestriske planeter . På dette tidspunkt var de fleste af de ildfaste stoffer (oxider, silikater, metaller) allerede faldet ud af gasfasen, og de indre planeter (fra Merkur til Mars) blev dannet af dem. Der er en hypotese om den femte gaskæmpe , skubbet ud under dannelsen af ​​det moderne udseende af solsystemet til dets fjerne udkanter (som blev den hypotetiske planet Tyukhe eller en anden " Planet X ") eller videre (ved at blive en forældreløs planet ). Den sidste sådan hypotese er hypotesen om den niende planet Brown og Batygin.

Karakteristika

Som allerede nævnt består gasgiganter hovedsageligt af brint og helium. Deres masser er ret store: Masserne af de to gasgiganter i solsystemet , Jupiter og Saturn, er henholdsvis 317 og 95 jordmasser. Den teoretiske øvre massegrænse vil være 13 M J , da der med en større masse vil begynde at finde termonukleære reaktioner sted i kernen og objektet vil gå over i klassen af ​​brune dværge. Den nedre grænse er endnu ikke præcist fastlagt, men burde eksistere, da små himmellegemer ikke er i stand til at rumme så let en gas som brint.

Bygning

Modeller af den indre struktur af gasplaneter antyder tilstedeværelsen af ​​flere lag. Ved en vis dybde når trykket i atmosfæren af ​​gasformige planeter høje værdier, tilstrækkelige til overgangen af ​​brint til en flydende tilstand. Hvis planeten er stor nok, kan et lag af metallisk brint placeres endnu lavere , elektriske strømme, hvori der genereres et kraftigt magnetfelt på planeten, som Jupiter og Saturn. Det menes også, at gasplaneter også har en relativt lille sten- eller metalkerne.

Som målingerne af Galileo -landeren viste , vokser trykket og temperaturen allerede hurtigt i de øverste lag af gasplaneterne. I en dybde på 130 km i Jupiters atmosfære var temperaturen omkring 145 ° C, trykket var 24 atmosfærer. Alle gasformige planeter i solsystemet udstråler mærkbart mere varme, end de modtager fra Solen , på grund af frigivelsen af ​​gravitationsenergi under kompression. Der er blevet foreslået modeller, der tillader frigivelse af ekstremt små mængder varme inde i Jupiter under termonukleære fusionsreaktioner , men disse modeller har ikke observationsbekræftelse [7] .

Atmosfære

I gasplaneternes atmosfærer blæser kraftige vinde med hastigheder på op til flere tusinde kilometer i timen (vindhastigheden ved Saturns ækvator er 1800 km/t). Der er permanente atmosfæriske formationer, som er gigantiske hvirvelvinde : for eksempel er den store røde plet (flere gange jordens størrelse) på Jupiter blevet observeret i mere end 300 år. Der er også mindre pletter på Saturn .

Satellitter

Jupiter og Saturn har det største antal opdagede måner af nogen planet i solsystemet. For alle gasplaneterne i solsystemet er forholdet mellem den samlede masse af deres satellitter og planetens masse omkring 0,01% (1 ud af 10.000). For at forklare dette faktum er der udviklet modeller til dannelse af satellitter fra gas- og støvskiver med en stor mængde gas (i dette tilfælde er der en mekanisme på plads, der begrænser væksten af ​​satellitter).

Exoplaneter

På grund af deres store størrelse og masse er gasgiganter den nemmeste af alle typer exoplaneter at opdage på nogen måde. Den største af dem - TrES-4 A b  - refererer til varme Jupitere .

Noter

  1. ↑ D'Angelo, G. Formation of Giant Planets // Handbook of Exoplanets / G. D'Angelo, Lissauer, JJ. — Springer International Publishing AG, en del af 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., redaktører, Cambridge University Press, 2004
  3. ↑ Historical Dictionary of Science Fiction, indslag for gasgiganten n. Arkiveret 10. marts 2022 på Wayback Machine
  4. ↑ Typer af exoplaneter . Hentet 10. marts 2020. Arkiveret fra originalen 24. juni 2011.
  5. ↑ National Aeronautics and Space Administration hjemmeside, Ti ting at vide om Neptun Arkiveret 3. marts 2008 på Wayback Machine
  6. ↑ Brune dværge: Mislykkede stjerner, super Jupiters .
  7. ↑ R. Oyed, WRFundamenski, GRCrips, PRSutherland, "DD Fusion in the Interior of Jupiter?", The Astrophysical Journal, 501:367-374, 1998

Links