Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с Газовых гигантов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для группы см Газовые гиганты (группа) .
Сатурн в момент равноденствия, сфотографированный Кассини в августе 2009 года.

Газовый гигант является гигантская планета состоит в основном из водорода и гелия . [1] Газовые гиганты иногда называют несостоявшимися звездами, потому что они содержат те же основные элементы, что и звезда . Юпитер и Сатурн - газовые гиганты Солнечной системы . Термин «газовый гигант» изначально был синонимом «планета-гигант», но в 1990-х годах стало известно, что Уран и Нептунна самом деле представляют собой отдельный класс гигантских планет, состоящих в основном из более тяжелых летучих веществ (которые называются «льдами»). По этой причине Уран и Нептун теперь часто относят к отдельной категории ледяных гигантов . [2]

Юпитер и Сатурн состоят в основном из водорода и гелия, а более тяжелые элементы составляют от 3 до 13 процентов массы. [3] Считается, что они состоят из внешнего слоя молекулярного водорода, окружающего слой жидкого металлического водорода , с, вероятно, расплавленным каменным ядром. Самая удаленная часть их водородной атмосферы характеризуется многими слоями видимых облаков, которые в основном состоят из воды и аммиака. Слой металлического водорода составляет основную часть каждой планеты и называется «металлическим», потому что очень большое давление превращает водород в электрический проводник. Считается, что ядра газовых гигантов состоят из более тяжелых элементов при таких высоких температурах (20000 K) и давление на то, что их свойства плохо изучены. [3]

Обсуждаются определяющие различия между коричневым карликом с очень малой массой (который может иметь массу примерно в 13 раз больше массы Юпитера [4] ) и газовым гигантом. [5] Одна школа мысли основана на образовании; другой - о физике интерьера. [5] Часть дебатов касается того, должны ли «коричневые карлики» по определению испытывать ядерный синтез в какой-то момент своей истории.

Терминология [ править ]

Термин « газовый гигант» был придуман в 1952 году писателем-фантастом Джеймсом Блишом [6] и первоначально использовался для обозначения всех планет-гигантов . Это, возможно, неправильное название, потому что в большей части объема всех планет-гигантов давление настолько велико, что материя не находится в газообразной форме. [7] За исключением твердых тел в ядре и верхних слоях атмосферы, все вещества находятся выше критической точки , где нет различия между жидкостями и газами. [8] Тем не менее, этот термин прижился, потому что ученые-планетологи обычно используют «порода», «газ» и «лед» в качестве сокращений для классов элементов и соединений, обычно встречающихся в качестве планетных составляющих, независимо от того, в какой фазе может появиться материя. во внешней Солнечной системе водород и гелий называются «газами»; вода, метан и аммиак как «льды»; силикаты и металлы как «горные породы». Поскольку Уран и Нептун в основном состоят из льда, а не газа, их все чаще называют ледяными гигантами, и они отделены от газовых гигантов.

Классификация [ править ]

Основная статья: Классификация Сударского газового гиганта

Газовые гиганты теоретически можно разделить на пять различных классов в соответствии с их смоделированными физическими свойствами атмосферы и, следовательно, их внешним видом: облака аммиака (I), водяные облака (II), безоблачные (III), щелочно-металлические облака (IV), и силикатные облака (V). Юпитер и Сатурн относятся к классу I. Горячие юпитеры относятся к классу IV или V.

Внесолнечный [ править ]

Впечатление художника от образования газового гиганта вокруг звезды HD 100546

Гиганты холодного газа [ править ]

Холодный обогащенный водородом газовый гигант более массивной , чем Юпитер , но меньше , чем примерно 500  M ⊕ ( 1,6  М J ) будет лишь немногим больше по объему , чем Юпитер. [9] Для масс выше 500  M ⊕ , сила тяжести будет вызывать планета сокращаться (см вырожденного вещества ). [9]

Нагрев Кельвина – Гельмгольца может заставить газового гиганта излучать больше энергии, чем он получает от своей звезды-хозяина. [10] [11]

Газовые карлики [ править ]

Основная статья: Газовый карлик

Хотя слова «газ» и «гигант» часто объединяют, водородные планеты не обязательно должны быть такими большими, как известные газовые гиганты из Солнечной системы. Однако меньшие газовые планеты и планеты, расположенные ближе к своей звезде, будут терять атмосферную массу быстрее из-за гидродинамического ускользания, чем более крупные планеты и планеты дальше. [12] [13]

Газовый карлик можно определить как планету со скалистым ядром, которое накопило толстую оболочку из водорода, гелия и других летучих веществ, в результате чего общий радиус составляет от 1,7 до 3,9 земных радиусов. [14] [15]

Самая маленькая из известных внесолнечных планет, которая, вероятно, является «газовой планетой», - это Kepler-138d , которая имеет ту же массу, что и Земля, но на 60% больше и, следовательно, имеет плотность, которая указывает на толстую газовую оболочку. [16]

Газовая планета с малой массой все еще может иметь радиус, напоминающий радиус газового гиганта, если у нее правильная температура. [17]

См. Также [ править ]

  • Список гравитационно закругленных объектов Солнечной системы
  • Список типов планет
  • Горячий Юпитер
  • Ледяной гигант

Ссылки [ править ]

  1. ^ D'Angelo, G .; Лиссауэр, Дж. Дж. (2018). «Формирование планет-гигантов». В Диг Х., Бельмонте Дж. (Ред.). Справочник экзопланет . Springer International Publishing AG, часть Springer Nature. С. 2319–2343. arXiv : 1806.05649 . Bibcode : 2018haex.bookE.140D . DOI : 10.1007 / 978-3-319-55333-7_140 . ISBN 978-3-319-55332-0. S2CID  116913980 .
  2. ^ Веб-сайт Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, Десять фактов , которые нужно знать о Нептуне
  3. ^ a b Внутреннее пространство Юпитера, Гийо и др., в Юпитер: планета, спутники и магнитосфера , Багенал и др., редакторы, Cambridge University Press, 2004
  4. ^ Боденхаймер, Питер; Д'Анджело, Дженнаро; Лиссауэр, Джек Дж .; Фортни, Джонатан Дж .; Сомон, Дидье (2013). «Горение дейтерия на массивных планетах-гигантах и ​​маломассивных коричневых карликах, образованных в результате аккреции ядер». Астрофизический журнал . 770 (2): 120. arXiv : 1305.0980 . Bibcode : 2013ApJ ... 770..120B . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 770/2/120 . S2CID 118553341 . 
  5. ^ a b Бургассер, AJ (июнь 2008 г.). «Коричневые карлики: несостоявшиеся звезды, суперюпитеры» (PDF) . Физика сегодня . Архивировано из оригинального (PDF) 8 мая 2013 года . Проверено 11 января +2016 .
  6. ^ Цитаты из научной фантастики, Ссылки на газовый гигант n.
  7. ^ D'Angelo, G .; Durisen, RH; Лиссауэр, Дж. Дж. (2011). «Формирование планеты-гиганта» . В С. Сигере. (ред.). Экзопланеты . Университет Аризоны Press, Тусон, Аризона. С. 319–346. arXiv : 1006,5486 . Bibcode : 2010exop.book..319D .
  8. ^ D'Angelo, G .; Weidenschilling, SJ; Лиссауэр, JJ; Боденхаймер, П. (2021). «Рост Юпитера: образование дисков из газа и твердых тел и эволюция до современной эпохи». Икар . 355 : 114087. arXiv : 2009.05575 . Bibcode : 2021Icar..35514087D . DOI : 10.1016 / j.icarus.2020.114087 .
  9. ^ a b Seager, S .; Kuchner, M .; Хиер-Маджумдер, Калифорния; Милитцер, Б. (2007). «Соотношения массы и радиуса для твердых экзопланет». Астрофизический журнал . 669 (2): 1279–1297. arXiv : 0707.2895 . Bibcode : 2007ApJ ... 669.1279S . DOI : 10,1086 / 521346 . S2CID 8369390 . 
  10. ^ Patrick GJ Irwin (2003). Планеты-гиганты нашей Солнечной системы: атмосфера, состав и структура . Springer. ISBN 978-3-540-00681-7.
  11. ^ «Класс 12 - планеты-гиганты - тепло и образование» . 3750 - Планеты, луны и кольца . Колорадский университет, Боулдер. 2004 . Проверено 13 марта 2008 .
  12. ^ Фэн Тянь; Мультяшный, Оуэн Б.; Павлов, Александр А .; Де Стерк, Х. (10 марта 2005 г.). «Трансзвуковой гидродинамический выход водорода из внесолнечных планетных атмосфер». Астрофизический журнал . 621 (2): 1049–1060. Bibcode : 2005ApJ ... 621.1049T . CiteSeerX 10.1.1.122.9085 . DOI : 10.1086 / 427204 . 
  13. ^ Масс-радиусные соотношения для экзопланет , Дамиан C. Swift, Джон Эггерт, Дэмиен Г. Хикс, Себастьян Амель, Кайл Caspersen, Эрик Schwegler, и Гилберт У. Коллинз
  14. ^ Три режима внесолнечных планет, выведенные из металличности родительских звезд , Buchhave et al.
  15. ^ D'Angelo, G .; Боденхаймер, П. (2016). "Модели формирования планет Кеплер-11 in situ и ex situ". Астрофизический журнал . 1606 (1): в печати. arXiv : 1606.08088 . Bibcode : 2016ApJ ... 828 ... 33D . DOI : 10,3847 / 0004-637X / 828/1/33 . S2CID 119203398 . 
  16. Перейти ↑ Cowen, Ron (2014). «Экзопланета земной массы - не двойник Земли» . Природа . DOI : 10.1038 / nature.2014.14477 . S2CID 124963676 . 
  17. ^ * Соотношения масса-радиус для газообразных планет с очень малой массой , Константин Батыгин , Дэвид Дж. Стивенсон, 18 апреля 2013 г.