Jättiläisplaneetta , joka lyhennetään joskus yksinkertaisesti giant ilman epäselvyyttä (erityisesti jättiläistähdiksi ), on erittäin suuri planeetta . Tämä tyyppinen planeetta muodostaa yhden kahden perheen planeettojen löytyy Solar System . Toiseen perheeseen kuuluu neljä maanpäällistä planeettaa .
Nämä planeetat ovat aurinkokunnassa, neljä kaukaisinta planeettaa Aurinkoa . Näillä planeetoilla on suuri määrä satelliitteja. Heillä kaikilla on myös planeettarenkaat. He vastustavat telluuriplaneetoja , jotka koostuvat pääasiassa kivistä ja metalleista.
Vaikka perinteisesti ryhmitellä yhteen ja samaan ryhmään, tähtitieteilijät jakaa jättiläisplaneettoihin kahteen luokkaan: kaasu jättiläisplaneettoihin , jota kutsutaan myös Jovian tai joskus Jovian jättiläisplaneetat viitaten Jupiter , jotka koostuvat lähes yksinomaan alkuaineita. Kevyt ( vety ja helium ); ja jättiläisjää planeetat , joilla on myös paksu vety- ja heliumilmakehä, mutta joiden kokonaistilavuuskoostumus sisältää paljon enemmän raskaampia yhdisteitä, joita kutsutaan "jääksi". Ensimmäiseen alaryhmään kuuluvat aurinkokunnassa Jupiter ja Saturnus, jotka koostuvat noin 90% kaasusta (vety, helium), kun taas toiseen kuuluvat Uranus ja Neptune , jotka sisältävät vain koko tilavuudessaan noin 20% vetyä ja heliumia.
Kaasujättien ilmakehät koostuvat pääasiassa vedystä ja heliumista . Uraanin ja Neptunuksen ilmakehissä on merkittäviä metaanijäämiä, jotka ovat näiden planeettojen sinertävän värin syy .
Komponentti | Jupiter | Saturnus | Uranus | Neptunus | Maa |
---|---|---|---|---|---|
Vety (H 2) | 87% | 93% | 83% | 80% | 0,000055% |
Helium (hän) | 13% | 5% | 15% | 19% | 0,000524% |
Metaani (CH 4) | 0,1% | 0,2% | 2,3% | 1,5% | 0,0001745 |
Paksun ilmakehän vuoksi kaasujättien pinta on näkymätön käytetystä aallonpituudesta riippumatta. Jälkimmäisen ylemmät kerrokset, joiden paine on alle 10 baaria, ovat toisaalta suoraan havaintovälineiden ulottuvilla. Lisäksi jättiläisten ilmakehän syvyydessä vallitsevia paine- ja lämpötilaolosuhteita on vaikea (ellei mahdotonta) toistaa laboratoriossa. Jättiläisten planeettojen ytimien kemiallinen koostumus ja aineen tila johtuu siis muodostumismalleista ja teoreettisista oletuksista. Joon Eggertin ja hänen tiiminsä Lawrence Livermoren kansallisessa laboratoriossa tutkimuksessa kehitetään teoria, jonka mukaan Uranuksen ja Neptunuksen ytimet sisältävät tetraedristä kiteistä hiiltä (timanttia). Kahden suurimman planeetan (Jupiterin ja Saturnuksen) sisäistä rakennetta hallitsisivat nestemäisen ja metallisen vedyn kerrokset.
Niiden yli lentäneiden avaruuskoettimien toimittamien tietojen ansiosta on mahdollista rekonstruoida (käyttäen monimutkaisia matemaattisia malleja) jättiläisplaneettojen sisäinen lämpötila ja paineolosuhteet. Jättiläisten rakennemalli perustuu vain teorioihin, koska emme tiedä, mitä tapahtuu alle 150 km: n syvyyden alapuolella, rajalla, jolla mikään avaruuskoetin ei ole koskaan tunkeutunut ja havainnut syvempiä kerroksia (erityisesti Jupiterin, planeetan, jota pidetään sen luokan malli). Laboratoriotesteistä ja todennäköisimmistä hypoteeseista planetologit ovat keksineet äärimmäisiä lukuja. Katsomme esimerkiksi, että Jupiterin keskustassa paine saavuttaa 70 miljoonaa baaria 20000 K lämpötilassa, kun taas sen pinta ei ylitä −160 ° C tasoilla, joissa paine asetetaan 1 bar: iin ( näkyviä pilviä). Galileo-koettimen ilmakehän laskeutumismoduuli, ainoa kone, joka on tullut suoraan kaasujätin (tässä tapauksessa Jupiter) ilmakehään, oli laskenut vain 150 km korkeimpien pilvien alla ja pystynyt tallentamaan 153 ° C alle 22 tässä syvyydessä, minkä jälkeen sen signaali menetettiin. Vuonna 2016 Jupiterin alueelle saapunut Juno-koetin jatkaa havaintojaan vuoteen 2021 asti saadakseen lisätietoja sen ilmakehästä, sen alapuolelta sekä planeetan ja siten muiden saman tyyppisten planeettojen alkuperästä. .
Ekvaattorisäde kaasun jättiläisiä vaihtelee noin 4 maanpäällisen säteet pienin (Uranus ja Neptune) yli 10 maanpäällisen säteet (Jupiter). Niiden tiheys on suuruusluokkaa vettä ( 1000 kg / m 3 ), hyvin matalampi kuin maan planeettojen (4000 - 5000 kg / m 3 ). Niiden massa toisaalta voi olla hyvin tärkeä, 15-315 maanpäällisen massat (≈ 10 25 -10 27 kg), planeetat aurinkokunnan . Näiden fyysisten erojen lisäksi jättiläisten erityispiirre maanpäällisiin planeetoihin on heidän kiertokautensa , paljon nopeammin. Tähtivuorokauden on noin 10 tuntia Jupiter, Saturnus ja Uranus ja 15-16 tuntia Neptune. Nämä nopeudet aiheuttavat paljon voimakkaamman tasaantumisen pylväillä kuin maanpäällisten planeettojen tapauksessa (ilmiö, jota korostavat planeettojen kaasumainen koostumus). Nojalla säilymisen periaatetta impulssimomentti , tähtitieteilijät olettaa, että tämä ominaisuus liittyy vähäinen supistuminen (väheneminen säde ) planeettojen yli ajan .
Aurinkokunnan neljä jättiläisplaneettaa tuottavat voimakkaita magneettikenttiä niiden metallisen ytimen nopean pyörimisnopeuden vuoksi . Kokoukseen magnetosfäärit kanssa aurinkotuuli tuottaa aurora australis Borealis on napojen planeettoja.
Kun löytö Voyager 2 koetin renkaista Jupiter ja Neptune , käy ilmi, että kaikki kaasu planeettoja Solar System on planeettojen renkaat . Sormusten moninaisuus, Jupiterille melkein havaitsematon ja Saturnuksen kannalta hyvin laaja, ei salli niiden olevan kaasuplaneettojen yleisiä ominaisuuksia. Niiden muodostuminen liittyy jättiläisten planeettojen vuorovesi-vaikutuksiin . Niiden suuri massa estää satelliitteja pysymästä alle raja-arvon (tunnetaan nimellä Roche-raja ) tuhoutumatta. Lisäksi Rochen rajan alapuolella pöly ja jää eivät voi synnyttää satelliittia lisääntymisen avulla , ne ovat välttämättä hajallaan samankeskisiä renkaita pitkin planeetan ekvatoriaalitasossa.
Kaasumaisten planeettojen suuri massa mahdollistaa myös niiden satelliittien suuren määrän ja monipuolisuuden huomioon ottamisen . Jotkut näistä ovat asteroideja tai transneptunisia esineitä, jotka on vangittu planeettojen painovoimakentän |
Määrä | Jupiter | Saturnus | Uranus | Neptunus |
---|---|---|---|---|
Renkaat | 3 | 7 | 13 | 5 |
Satelliitit | 79 | 82 | 29 | 14 |
Kaasuplaneettojen muodostumismekanismi eroaa vähän maanpäällisten planeettojen mekanismista. Ne olisivat muodostuneet pölyn ja jään kertymisestä alkusumusta . Konstituutioero johtuu siitä, että lähellä aurinkoa monet kemialliset alkuaineet höyrystyvät ja että jäljellä on vain metalleja ja silikaattikiviä, joista tulee Tellurin planeettojen ainesosia. Ottaen huomioon, että protosolaarisen levyn koostumus on kosmisen runsauden mukainen, näitä elementtejä on vähiten (vety on hallitseva alkuaine, jossa on 75% kokonaismassasta, 23% heliumissa). Suuremmalla etäisyydellä Auringosta paljon suurempi määrä alkuaineita voi jäädä kiinteään tilaan (erityisesti hiili ja happi), ja ne toimivat tiilinä planeettasimulaatioiden muodostumiselle, jotka ovat massiivisempia kuin sisäisen järjestelmän. Saavuttamisen jälkeen kriittisen koon (arviolta 8-10 maamassojen ), planeetat pystyvät säilyttämään niiden painovoimakentässä eniten haihtuvat ja eniten elementtejä ensiarvoisen sumu ( vety ja helium ).
Kuten edellisessä kappaleessa todetaan, yleensä uskotaan, että kaasujättiä muodostuu merkittävälle etäisyydelle tähdestään . Kertymäkiekko tähtien eivät tiheä tarpeeksi, jotta muodostavat tällaisia massiivisia planeetat niiden lähellä.
Löytö kaasujättiläisen-tyyppinen eksoplaneettojen hyvin lähellä tähti loppupuolella 1990 pakotti tutkijoita muuttaa tätä teoriaa. Kuuma Jupiters , tietylle kaasujättiläisen , on myös muodostettu hyvän matkan päässä niiden tähteä; myöhemmin he lähestyivät sitä ilmiöllä, jota kutsutaan planeettamuutoksi . Tämä teoria auttaa selittämään sellaisten jättiläisten planeettojen olemassaoloa, joiden kiertorajat ovat lyhyitä kuin 3 tai 4 päivää (vertailun vuoksi maapallon kiertorata on yksi vuosi). Läheisyydessä niiden tähden aiheuttaa lämpötila niiden ilmapiiri on nousta yli 1000 ° C , mikä joskus johtaa väkivaltainen ilmiöitä (joka voi mennä niin pitkälle kuin osittaisen haihduttamisen ja tähti n Exosphere kuin Osiriksen. ).
Siitä huolimatta huhtikuussa 2004 tehty vahvistus planeettojen olemassaolosta Jupiterin massasta, jonka kiertoradat ovat yhden päivän suuruisia, avaa jälleen ongelman: kuinka tällaiset hyvin kuumiksi Jupiteriksi kastetut tähdet voivat selviytyä tällaisissa olosuhteissa?
Lisäksi löytö,., Haastaa muuttoliiketeorian (katso alla) 2. tammikuuta 2008jonka Max-Planck-instituutin for Solar System Research (Heidelberg Saksassa), nuoren planeetan muodostumassa circumstellar levy on TW Hydrae , tähti alle 10 miljoonaa vuotias, että se rajoittuu ainakin 0,04 astronominen yksikkö tai 25 kertaa vähemmän kuin maapallon ja Auringon välinen etäisyys . Tämän Jupiteria kymmenen kertaa massiivisemman kaasumaisen planeetan tutkimuksen pitäisi auttaa meitä ymmärtämään paremmin planeettojen muodostumista. Se on ensimmäinen planeetta, joka havaitaan alle 100 miljoonan vuoden ikäisen tähden ympärillä.
Läsnäolo kaasujättiläisiä on planeettojen järjestelmässä on suuria vaikutuksia kehittymisestä järjestelmän. Erityisesti se mahdollistaa kaikkien planeettojen kiertoradan vakauttamisen (niiden lukumäärän mukaan). Nice malli - nimetty observatorion Côte d'Azur vuonna Nizza - lähtee siitä, että jättiläisplaneetat olivat jälleen suljetussa kuin nykyään. Planeettasarjalevyn ja planeettojen välinen gravitaatiovaikutus johtaa siihen, että aurinko lähestyy Jupiteria ja Saturnus, Uranus ja Neptune siirtyvät pois. Tämä planeettojen hidas muuttoliike suosi levyn epävakautta ja olisi aiheuttanut sisäisten planeettojen suuren myöhäisen pommituksen (LHB: Late Heavy Bombardment ).