Plynové obři

Plynní obři  jsou obří planety , skládající se převážně z vodíku a helia [1] . Planety tohoto typu mají nízkou hustotu, krátkou dobu denní rotace a v důsledku toho výraznou kompresi na pólech.

Ve sluneční soustavě jsou Jupiter a Saturn klasifikovány jako plynní obři . Jsou to většinou vodík a helium, přičemž těžší prvky tvoří 3 až 13 procent hmotnosti [2] .

Terminologie

Termín plynný obr byl vytvořen v roce 1952 spisovatelem sci-fi Jamesem Blishem [3] a původně se používal pro označení všech obřích planet. Ačkoli jsou termíny "Giant Planet" a "Gas Giant" obvykle považovány za synonyma, první z nich je obecnější. Takže například ledoví obři jsou obří planety, ale ne plynní obři. Hlavním rozdílem mezi těmito třídami je chemické složení: hmotnostní zlomek vodíku a helia u plynných obrů je více než 90% a u ledových obrů - 15-20%, stejně jako hmotnost - plynní obři jsou těžší než ledové [ 4] . V 90. letech 20. století vešlo ve známost, že Uran a Neptun jsou samostatnou třídou obřích planet, skládajících se převážně z těžších těkavých látek (říká se jim „ledy“). Z tohoto důvodu jsou Uran a Neptun často klasifikovány jako samostatné ledové obry [5] .

Plynní obři jsou někdy označováni jako „neúspěšné hvězdy“, protože mají nejvyšší hmotnost mezi planetami a podobným chemickým složením, ale to je do značné míry přehnané, protože obecně přijímaná hranice mezi planetami a hnědými trpaslíky je 13 MJ [6] .

Klasifikace

Rozdělení plynných obrů na „ studené Jupitery “ a „ horké Jupitery “ je běžné, ale existuje také Sudarského klasifikační systém . Ta rozděluje plynné obry do pěti tříd, přičemž bere v úvahu teplotu, a tedy i chemické složení horních vrstev.

Formace

Podle hypotézy o původu Sluneční soustavy vznikly obří planety později než pozemské planety . V této době již většina žáruvzdorných látek (oxidy, silikáty, kovy) vypadla z plynné fáze a z nich vznikly vnitřní planety (od Merkuru po Mars). Existuje hypotéza o pátém plynném obrovi , vytlačeném během formování moderního vzhledu sluneční soustavy na její vzdálené okraje (kterým se stala hypotetická planeta Tyukhe nebo další " planeta X ") nebo dále (stávající se osiřelou planetou ). Poslední takovou hypotézou je hypotéza o deváté planetě Brown a Batygin.

Charakteristika

Jak již bylo zmíněno, plynní obři jsou složeni převážně z vodíku a helia. Jejich hmotnosti jsou poměrně velké: hmotnosti dvou plynných obrů sluneční soustavy , Jupitera a Saturnu, jsou 317 a 95 hmotností Země. Teoretická horní hranice hmotnosti bude 13 M J , jelikož s větší hmotností začnou v jádře probíhat termonukleární reakce a objekt přejde do třídy hnědých trpaslíků. Spodní hranice ještě nebyla přesně stanovena, ale měla by existovat, protože malá nebeská tělesa nejsou schopna pojmout tak lehký plyn jako vodík.

Budova

Modely vnitřní struktury plynných planet naznačují přítomnost několika vrstev. V určité hloubce dosahuje tlak v atmosférách plynných planet vysokých hodnot, dostatečných pro přechod vodíku do kapalného skupenství. Pokud je planeta dostatečně velká, pak může být vrstva kovového vodíku umístěna ještě níže , elektrické proudy, ve kterých generují silné magnetické pole planety, jako je Jupiter a Saturn. Také se věří, že plynné planety mají také relativně malé kamenné nebo kovové jádro.

Jak ukázala měření přistávacího modulu Galileo , tlak a teplota již rychle rostou v horních vrstvách plynných planet. V hloubce 130 km v atmosféře Jupiteru byla teplota asi 145 °C, tlak 24 atmosfér. Všechny plynné planety ve sluneční soustavě vyzařují znatelně více tepla, než přijímají od Slunce , a to v důsledku uvolňování gravitační energie během stlačování. Byly navrženy modely, které umožňují uvolňování extrémně malého množství tepla uvnitř Jupiteru během termonukleárních fúzních reakcí , ale tyto modely nemají potvrzení z pozorování [7] .

Atmosféra

V atmosférách plynných planet vanou silné větry rychlostí až několik tisíc kilometrů za hodinu (rychlost větru na rovníku Saturnu je 1800 km/h). Existují stálé atmosférické útvary, což jsou obří víry : například Velká rudá skvrna (několikrát větší než Země) na Jupiteru byla pozorována již více než 300 let. Na Saturnu jsou i menší skvrny .

Satelity

Jupiter a Saturn mají největší počet objevených měsíců ze všech planet ve sluneční soustavě. Pro všechny plynné planety sluneční soustavy je poměr celkové hmotnosti jejich satelitů k hmotnosti planety asi 0,01 % (1 z 10 000). Pro vysvětlení této skutečnosti byly vyvinuty modely pro tvorbu satelitů z plynových a prachových disků s velkým množstvím plynu (v tomto případě je na místě mechanismus, který omezuje růst satelitů).

Exoplanety

Vzhledem k jejich velké velikosti a hmotnosti jsou plynní obři ze všech typů exoplanet nejsnáze detekovatelní jakýmikoli prostředky. Největší z nich - TrES-4 A b  - odkazuje na horké Jupitery .

Poznámky

  1. ↑ D'Angelo, G. Formation of Giant Planets // Handbook of Exoplanets / G. D'Angelo, Lissauer, JJ. — Springer International Publishing AG, součást Springer Nature, 2018. — S. 2319–2343. — ISBN 978-3-319-55332-0 . - doi : 10.1007/978-3-319-55333-7_140 .
  2. ↑ Interiér Jupitera, Guillot et al., v Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere , Bagenal et al., editoři, Cambridge University Press, 2004
  3. ↑ Historický slovník sci-fi, heslo pro plynového obra č. Archivováno 10. března 2022 na Wayback Machine
  4. ↑ Typy exoplanet . Získáno 10. března 2020. Archivováno z originálu dne 24. června 2011.
  5. ↑ Webová stránka Národního úřadu pro letectví a vesmír, Deset věcí, které byste měli vědět o Neptunu , archivováno 3. března 2008 na Wayback Machine
  6. ↑ Hnědí trpaslíci: Neúspěšné hvězdy, super Jupitery .
  7. ↑ R. Oyed, WRFundamenski, GRCrips, PRSutherland, „DD Fusion in the Interior of Jupiter?“, The Astrophysical Journal, 501:367-374, 1998

Odkazy