Obří planeta - Giant planet

Čtyři obří planetové objekty Jupiter a Saturn ( plynní obři ) Uran a Neptun ( ledoví obři ) Zobrazeno v pořadí od Slunce a ve skutečné barvě . Velikosti nejsou v měřítku.

Čtyři obří planety sluneční soustavy proti Slunci v měřítku

Relativní hmotnosti obřích planet vnější sluneční soustavy

Tyto obří planety představují pestrou typ planety, mnohem větší než Země. Obvykle jsou složeny převážně z materiálů s nízkým bodem varu ( plyny nebo ledy), nikoli z hornin nebo jiných pevných látek, ale mohou existovat i masivní pevné planety . Ve sluneční soustavě jsou známy čtyři obří planety : Jupiter , Saturn , Uran a Neptun . Bylo identifikováno mnoho extrasolárních obřích planet obíhajících kolem jiných hvězd .

Obří planety se také někdy nazývají jovianské planety , podle Jupitera („Jove“ je jiné jméno pro římského boha „ Jupiter “). Někdy jsou také známí jako plynové obři . Mnoho astronomů však nyní používá druhý termín pouze pro Jupiter a Saturn a klasifikuje Uran a Neptun, které mají různé složení, jako ledové obry . Oba názvy jsou potenciálně zavádějící: všechny obří planety se skládají především z tekutin nad jejich kritickými body , kde neexistují odlišné plynné a kapalné fáze. Hlavními složkami jsou vodík a helium v případě Jupitera a Saturnu a voda , čpavek a metan v případě Uranu a Neptunu.

Diskutuje se o definičních rozdílech mezi velmi nízkým masovým hnědým trpaslíkem a plynovým obrem ( ~ 13  M _J ). Jedna myšlenková škola je založena na formaci; druhý, o fyzice interiéru. Část debaty se týká toho, zda „hnědí trpaslíci“ museli podle definice v určitém okamžiku své historie zažít jadernou fúzi .

Terminologie

Termín plynný obr vytvořil v roce 1952 spisovatel sci -fi James Blish a původně se jím označovaly všechny obří planety. Pravděpodobně jde o nesprávné pojmenování, protože ve většině objemu těchto planet je tlak tak vysoký, že hmota není v plynné formě. Kromě horních vrstev atmosféry je veškerá hmota pravděpodobně za kritickým bodem , kde není rozdíl mezi kapalinami a plyny. Tekutá planeta by byl přesnější termín. Jupiter má také blízko svého středu kovový vodík , ale velká část jeho objemu je vodík, helium a stopy dalších plynů nad jejich kritickými body. Pozorovatelná atmosféra všech těchto planet (při optické hloubce menší než jednotková ) je ve srovnání s jejich poloměry dosti tenká a do centra se rozprostírá snad jen jedno procento. Pozorovatelné části jsou tedy plynné (na rozdíl od Marsu a Země, které mají plynné atmosféry, přes které je vidět kůra).

Docela zavádějící termín se ujal, protože planetární vědci obvykle používají horninu , plyn a led jako zkratky pro třídy prvků a sloučenin, které se běžně vyskytují jako planetární složky, bez ohledu na fázi hmoty . Ve vnější sluneční soustavě jsou vodík a helium označovány jako plyny ; voda, metan a čpavek jako led ; a křemičitany a kovy jako hornina . Když jsou hluboké planetové interiéry považována, nemusí být daleko říci, že tím, že led astronomické střední kyslíku a uhlíku , a horniny se střední křemíku , a plyn se střední vodík a hélium. Mnoho způsobů, kterými se Uran a Neptun liší od Jupitera a Saturnu, vedlo některé k tomu, že používali tento termín pouze pro planety podobné těm posledním dvěma. S ohledem na tuto terminologii začali někteří astronomové označovat Uran a Neptun jako ledové obry, aby naznačili převahu ledů (v tekuté formě) v jejich vnitřním složení.

Alternativní termín jovianská planeta označuje římského boha Jupitera - jehož genitivní forma je Jovis , tedy Jovian - a měl naznačovat, že všechny tyto planety byly podobné Jupiteru.

Objekty dostatečně velké k zahájení fúze deuteria (nad 13 hmotností Jupitera pro sluneční složení) se nazývají hnědí trpaslíci a zaujímají hmotnostní rozsah mezi hmotností velkých obřích planet a hvězd s nejnižší hmotností . Cutoff 13-Jupiter-mass ( M _J ) je spíše pravidlem než něčím s přesným fyzickým významem. Větší předměty spálí většinu jejich deuteria a menší spálí jen málo a hodnota 13 M _J je někde mezi nimi. Množství spáleného deuteria závisí nejen na hmotnosti, ale také na složení planety, zejména na množství přítomného helia a deuteria. Exoplanet Encyklopedie obsahuje objekty až 60 hmotností Jupiteru a Exoplanet Data Explorer až 24 hmotností Jupiteru.  

Popis

Tyto výřezy ilustrují interiérové ​​modely obřích planet. Jupiter je zobrazen se skalnatým jádrem překrytým hlubokou vrstvou kovového vodíku .

Obří planeta je obrovská planeta a má hustou atmosféru vodíku a hélia . Mohou mít husté roztavené jádro skalnatých prvků, nebo se jádro může úplně rozpustit a rozptýlit po celé planetě, pokud je planeta dostatečně horká. Na „tradičních“ obřích planetách, jako jsou Jupiter a Saturn (plynní obři), tvoří vodík a helium většinu hmoty planety, zatímco tvoří pouze vnější obal na Uranu a Neptunu , které jsou místo toho většinou složeny z vody , amoniaku , a metanu, a proto se stále častěji označují jako „ ledoví obři “.

Extrasolární obří planety, které obíhají velmi blízko svých hvězd, jsou exoplanety, které lze nejsnáze detekovat. Říká se jim horké Jupitery a horké Neptuny, protože mají velmi vysoké povrchové teploty. Horké Jupitery byly až do příchodu vesmírných teleskopů nejběžnější známou formou exoplanety, a to díky relativní snadnosti jejich detekce pomocí pozemních přístrojů.

O obřích planetách se běžně říká, že postrádají pevné povrchy, ale je přesnější říci, že jim úplně chybí povrchy, protože plyny, které je tvoří, se s rostoucí vzdáleností od středů planet jednoduše ztenčují a tenčí a nakonec se stávají nerozeznatelnými od meziplanetárního média. Přistání na obří planetě proto může, ale nemusí být možné, v závislosti na velikosti a složení jejího jádra.

Podtypy

Plynové obry

Saturnův severní polární vír

Plynové obry se skládají převážně z vodíku a hélia. Plynní obři sluneční soustavy, Jupiter a Saturn , mají těžší prvky, které tvoří 3 až 13 procent jejich hmotnosti. Předpokládá se, že plynové obry sestávají z vnější vrstvy molekulárního vodíku , obklopující vrstvu tekutého kovového vodíku , s pravděpodobným roztaveným jádrem se skalnatým složením.

Nejvzdálenější část vodíkové atmosféry Jupitera a Saturnu má mnoho vrstev viditelných mraků, které jsou většinou složeny z vody a čpavku. Vrstva kovového vodíku tvoří většinu každé planety a je označována jako „kovová“, protože velmi vysoký tlak mění vodík na elektrický vodič. Předpokládá se, že jádro sestává z těžších prvků při tak vysokých teplotách (20 000 K) a tlacích, že jejich vlastnosti jsou špatně pochopeny.

Ledoví obři

Ledoví obři mají zřetelně odlišné vnitřní složení od plynných obrů. Ledoví obři Sluneční soustavy, Uran a Neptun , mají atmosféru bohatou na vodík, která sahá od vrcholů mraků až na zhruba 80% (Uran) nebo 85% (Neptun) jejich poloměru. Pod tím jsou převážně „ledové“, tj. Skládají se převážně z vody, metanu a amoniaku. Existuje také nějaká hornina a plyn, ale různé poměry led – kámen – plyn mohou napodobovat čistý led, takže přesné poměry nejsou známy.

Uran a Neptun mají velmi mlhavé atmosférické vrstvy s malým množstvím metanu, které jim dodávají akvamarínové barvy; světle modrá, respektive ultramarínová. Oba mají magnetická pole, která jsou ostře nakloněna k jejich osám otáčení.

Na rozdíl od ostatních obřích planet má Uran extrémní náklon, který způsobuje, že jeho roční období jsou velmi výrazná. Obě planety mají také další jemné, ale důležité rozdíly. Uran má více vodíku a hélia než Neptun, přestože je celkově méně hmotný. Neptun je proto hustší a má mnohem více vnitřního tepla a aktivnější atmosféru. Model z Nice ve skutečnosti naznačuje, že se Neptun formoval blíže ke Slunci než Uran, a proto by měl mít více těžkých prvků.

Masivní pevné planety

Mohou existovat také masivní pevné planety .

Pevné planety až tisíce hmot Země mohou být schopné tvořit kolem hmotných hvězd (hvězdy typu B a O ; 5–120 hmot Slunce), kde by protoplanetární disk obsahoval dostatek těžkých prvků. Tyto hvězdy mají také vysoké UV záření a větry, které by mohly fotoevaporovat plyn v disku a zanechat jen těžké prvky. Pro srovnání, hmotnost Neptunu se rovná 17 hmotám Země, Jupiter má 318 hmotností Země a limit 13 hmotností Jupitera použitý v pracovní definici exoplanety IAU se rovná přibližně 4000 hmotám Země.

Super-obláčky

Super-listového je druh exoplanet s hmotností jen několikrát větší než Země je však poloměr větší než Neptun , což jí dává velmi nízkou průměrnou hustotu . Jsou chladnější a méně masivní než nafouknuté horké Jupitery s nízkou hustotou .

Nejvíce příklady extrémní známé jsou tři planety kolem Kepler-51 , které jsou všechny Jupiter -sized ale s hustotou nižší než 0,1 g / cm ³ .

Extrasolární obří planety

Umělcova koncepce 79 Ceti b , první extrasolární obří planety nalezené s minimální hmotností menší než Saturn.

Porovnání velikostí planet dané hmotnosti s různým složením

Vzhledem k omezeným technikám, které jsou v současné době k detekci exoplanet k dispozici , má mnoho z těch, které byly dosud nalezeny, velikost ve sluneční soustavě spojená s obřími planetami. Protože se předpokládá, že tyto velké planety sdílejí více společného s Jupiterem než s ostatními obřími planetami, někteří tvrdili, že „jovianská planeta“ je pro ně přesnější termín. Mnoho z exoplanet je mnohem blíže svým mateřským hvězdám, a proto je mnohem teplejší než obří planety ve sluneční soustavě, což umožňuje, že některé z těchto planet jsou typem, který není ve sluneční soustavě pozorován. Vzhledem k relativnímu množství prvků ve vesmíru (přibližně 98% vodíku a helia) by bylo překvapivé najít převážně skalnatou planetu hmotnější než Jupiter. Na druhé straně modely formování planetárního systému naznačovaly, že by se obřím planetám bránilo ve vytváření co nejblíže jejich hvězdám, jak bylo pozorováno na oběžné dráze mnoho extrasolárních obřích planet.

Atmosféry

Pásy pozorované v atmosféře Jupitera jsou způsobeny protisměrnými proudy materiálu nazývanými zóny a pásy, obklopující planetu rovnoběžně s jejím rovníkem. Zóny jsou lehčí pásy a nacházejí se ve vyšších nadmořských výškách v atmosféře. Mají vnitřní aktualizovaný proud a jsou vysokotlakými oblastmi. Pásy jsou tmavší pásy, jsou nižší v atmosféře a mají vnitřní sestupný tah. Jsou to oblasti s nízkým tlakem. Tyto struktury jsou poněkud analogické s vysokotlakými a nízkotlakými články v zemské atmosféře, ale mají velmi odlišnou strukturu-zeměpisné šířky, které obíhají celou planetu, na rozdíl od malých uzavřených tlakových buněk. Zdá se, že je to důsledek rychlé rotace a základní symetrie planety. Neexistují žádné oceány ani pevniny, které by způsobovaly lokální ohřev a rychlost rotace je mnohem vyšší než na Zemi.

Existují také menší struktury: skvrny různých velikostí a barev. Na Jupiteru je z těchto funkcí nejnápadnější Velká červená skvrna , která existuje již nejméně 300 let. Tyto struktury jsou obrovské bouře. Některá taková místa jsou také hromy.

Viz také

Reference

Bibliografie

• SPACE.com: Q&A: The IAU's Proposed Planet Definition, 16. srpna 2006, 2:00 ET
• Zprávy BBC: Otázky a odpovědi Návrh nových planet Středa 16. srpna 2006, 13:36 GMT 14:36 ​​Spojené království

externí odkazy

• SPACE.com: Otázky a odpovědi: Definice planety navrhovaná IAU 16. srpna 2006 2:00 ET
• Zprávy BBC: Otázky a odpovědi Návrh nových planet Středa 16. srpna 2006, 13:36 GMT 14:36 ​​Spojené království
• Plynní obři ve sci -fi: [1]
• Epizoda „Obři“ v televizním pořadu The Science Channel Planety