Naprendszerünk nyolc bolygója és Nap, méretarányosan, de nem az orbitális … távolságok szempontjából. Ne feledje, hogy ez az egyetlen nyolc objektum, amely megfelel az IAU által meghatározott mind a három bolygókritériumnak, és hogy a Nap körül csak néhány fokban keringenek ugyanazon a síkon, mint egymással.
Wikimedia Commons felhasználó WP
A Naprendszer összes bolygója, törpebolygó, hold, aszteroida és még sok más közül csak egy objektum lehet a legsűrűbb. Azt gondolhatja, azon a tényen alapuló gondolkodás alapján, hogy a gravitáció egy elszabadult folyamat, amely egyre nagyobb mértékben épül önmagára, hogy minden dolog, például a Jupiter vagy akár a Nap, a legmasszívabb tárgyak sűrűbbek lennének, de ezek kevesebbek, mint a Föld sűrűségének egynegyede.
Lehet, hogy más utat választ, és úgy gondolja, hogy azok a világok is a legsűrűbbek, amelyek a legnehezebb elemek legnagyobb hányadából készülnek. Ha ez lenne a helyzet azonban a Merkúr lenne a legsűrűbb világ, és ez nem “t”. Ehelyett a Naprendszerben ismert összes nagy tárgy közül a Föld a legsűrűbb. Itt van a meglepő tudomány miért.
A Naprendszer bolygóinak összehasonlítása méret szerint. A Föld sugara csak 5% -kal nagyobb, mint … A Vénusz, de az Uránusz és a Neptunusz négyszer nagyobb, mint a világ sugara.
A Wikimedia Commons Lsmpascal
A sűrűség az egyik az anyag legegyszerűbb nem alapvető tulajdonságai, amelyeket el tud képzelni. Minden létező tárgynak, a mikroszkóppól a csillagászatiig, van egy bizonyos nyugalmi energiája: általában tömegnek nevezzük. Ezek az objektumok három dimenzióban is egy adott helyet foglalnak el: amit kötetként ismerünk. A sűrűség csak ennek a két tulajdonságnak az aránya: egy tárgy tömege elosztva a térfogatával.
Maga Naprendszerünk mintegy 4,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki, ahogyan az összes naprendszer kialakul: gáz egy csillagképző régióban, amely a saját gravitációja alatt összehúzódott és összeomlott. A közelmúltban az olyan megfigyelőközpontoknak köszönhetően, mint az ALMA (az Atacama Large Millimeter / submillimetre Array), képesek voltunk közvetlenül leképezni és elemezni az újszülött csillagok körül kialakuló protoplanetáris lemezeket. / div>
A fiatal csillag, HL Tauri körüli protoplanetáris lemez az ALMA fényképe szerint. A … lemezen lévő rések jelzik a új bolygók, míg a spektroszkópiai mérések nagy számban és sokféleségben tárják fel a szerves, széntartalmú vegyületeket.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
Néhány Az ilyen kép jellemzői feltűnőek. Láthat egy nagy, meghosszabbított lemezt egy újonnan kialakuló csillag körül: az anyagot, amely bolygókat, holdakat, aszteroidákat, külső (Kuiper-szerű) övt ad stb. lásd a lemez hiányosságait: olyan helyek, ahol már hatalmas tárgyak, például bolygók képződnek. Láthat egy színkódolt hőmérsékleti gradienst, ahol a belső régiók melegebbek, a külső régiók pedig a újra hidegebb.
De amit vizuálisan nem lehet látni egy ilyen képből, az a különböző típusú anyagok jelenléte és bősége. Míg összetett molekulák és még szerves vegyületek is megtalálhatók az ilyen rendszerekben, három fontos hatás van, amelyek mind együttesen meghatározzák, hogy a Naprendszer mely helyein mely elemek keletkeznek.
Egy protoplanetáris lemez illusztrációja, ahol a bolygók és a bolygóimálok képződnek először, és létrehoznak … “hézagokat” a lemezen. Amint a központi proto-csillag kellően felmelegszik, elkezdi fújni a legkönnyebb elemeket a környező protoplantáris rendszerekről. Egy olyan bolygó, mint a Jupiter vagy a Szaturnusz, elegendő gravitációval rendelkezik ahhoz, hogy megragadja a legkönnyebb elemeket, például a hidrogént és a héliumot, de egy kisebb tömegű világ, mint a Föld, nem.
NAOJ
Az első tényező a gravitáció, amely mindig vonzó erő. Apró részecskékből álló anyagkorongban azok, amelyek közelebb vannak a korong belsejéhez, kissé nagyobb sebességgel forognak a Naprendszer közepe körül, mint a kissé távolabbiak, ütközést okozva a részecskék között, amikor áthaladnak egy másik ebben az orbitális táncban.
Ahol már valamivel nagyobb részecskék képződtek, vagy ahol a kisebb részecskék összetapadtak, hogy nagyobbakat alkossanak, a gravitációs erő kissé nagyobbá válik, mivel egy túl sűrű régióval rendelkező részleg előnyösen egyre több A környező tömeg. Ezer-millió és tízmillió év alatt ez bolygók elszabadult kialakulásához vezet, bármelyik helyen a leggyorsabban egy helyen gyűlik össze a legnagyobb tömeg.
A protoplanetáris lemez sematikus ábrája, amely a Korom és a Fagy vonalakat mutatja.Egy olyan csillag esetében, mint a Nap, a … becslések szerint a Fagyvonal a kezdeti Föld-Nap távolság háromszorosára esik, míg a Koromvonal lényegesen mélyebbre esik. Ezeknek a vonalaknak a pontos helye a Naprendszerünk múltjában: nehezen meghatározható.
A NASA / JPL-Caltech, Invader Xan annonációi
A második tényező a központi csillag hőmérséklete, ahogyan az elő – molekuláris felhőként születik proto-csillagként, hosszú élettartama teljes értékű csillagként. A csillaghoz legközelebb eső belső régióban csak a legnehezebb elemek maradhatnak életben, mivel minden más túl könnyű, az erős hő és a sugárzás robbantja szét. A legtöbb belső bolygó csak fémekből készül.
Ezen kívül van egy fagyvonal (amelynek belső része nem illékony, de azon túl is illékony?), Ahol mind földi bolygóink kialakultak Bár ezek a vonalak érdekesek, azt is megtanítja nekünk, hogy a naprendszerben képződő anyaggradiensek vannak: a legnehezebb elemek a központi csillaghoz legközelebb eső legnagyobb arányban találhatók, míg a nehezebb elemek kevésbé bőségesen messzebb.
A naprendszerek általánosságban kialakulóban az illékony anyagok elpárolognak, a bolygók anyagot gyűjtenek, … a planetesimálok összeolvadnak vagy gravitációsan kölcsönhatásba lépnek és kilökik a testeket, és a pályák stabil konfigurációkba vándorolnak. A gázóriás bolygók gravitációs szempontból dominálhatják Naprendszerünk dinamikáját, de amennyire tudjuk, a belső, sziklás bolygókon zajlik minden érdekes biokémia. Más naprendszerekben a történet nagyban eltérhet attól függően, hogy hol a különféle bolygók és holdak vándorolnak fel.
A Wikimedia Commons AstroMark felhasználó
És a harmadik és egyben utolsó elem, hogy bonyolult gravitációs tánc zajlik idővel. A bolygók vándorolnak. A csillagok felmelegednek, és az jégeket eltávolítják, ahol korábban megengedték nekik. Azok a bolygók, amelyek a csillagunk körül a korábbi szakaszokban keringhettek, kilökődhetnek, a Napba lőhetnek, vagy összeütközhetnek és / vagy összeolvadhatnak más világokkal.
És ha túl közel kerül a naprendszerét rögzítő csillaghoz, a csillag légkörének külső rétegei elegendő súrlódást biztosíthatnak ahhoz, hogy a pályája destabilizálódjon, és a központi csillagba sodródjon. maga. A mai Naprendszerünket tekintve, 4,5 milliárd évvel az egész kialakulása után, nagyon sok mindent meg tudunk állapítani arról, hogy milyen dolgoknak kellett lenniük a korai szakaszban. Összeállíthatunk egy általános képet arról, hogy mi történt a mai dolgok megalkotása érdekében.
Illusztráció arról, hogy milyen lehet egy szinesztia. : egy felfújt gyűrű, amely körülvesz egy bolygót … nagy energiájú, nagy szögmomentumú ütközés után. Most azt gondolják, hogy a Holdunkat a Földdel való korai ütközés hozta létre, amely ilyen jelenséget teremtett.
Sarah Stewart / UC Davis / NASA
De mindannyian távoztak a túlélők. Amit látunk, egy általános mintát követ, amely nagyon összhangban áll azzal az elképzeléssel, hogy nyolc bolygónk nagyjából abban a sorrendben alakult ki, amilyenben ma vannak: a Merkúr mint a legbelső világ, amelyet a Vénusz, a Föld, a Mars követ, az aszteroida öv, majd a négy gázóriás, saját holdrendszerrel, a Kuiper-övvel és végül az Oort-felhővel.
Ha minden pusztán az őket alkotó elemekre épülne, a Merkúr lenne a legsűrűbb bolygó. A Merkúrban nagyobb az olyan elemek aránya, amelyek magasabbak a periódusos rendszerben, mint a Naprendszer bármely más ismert világa. Még azok az aszteroidák sem, amelyeknek az illékony jégei elfőttek, nem olyan sűrűek, mint a Merkúr önmagában. .
A Naprendszer különböző testeinek sűrűsége. Vegye figyelembe a sűrűség és a távolságot a Naptól, a Triton és a Plútó hasonlóságát, valamint azt, hogy a Jupiter műholdjai, az Io-tól a Callisto-ig, milyen sűrűséggel változnak.
Karim Khaidarov
De nem csak egy világ nyersanyag-összetétele határozza meg a sűrűségét. Itt van a gravitációs tömörítés kérdése is, amely nagyobb hatással van a nagyobb tömegű világokra. vannak. Erről sokat tanultunk a saját Naprendszerünkön túli bolygók tanulmányozásával, miközben megtanítottak minket az exobolygók különböző kategóriáira. Ez lehetővé tette számunkra, hogy arra következtessünk, milyen fizikai folyamatok játszódnak le, amelyek a megfigyelt világokhoz vezetnek.
Ha két földtömeg alatt vagy, akkor sziklás, földi jellegű leszel bolygó, a nagyobb tömegű bolygók nagyobb gravitációs kompresszióval rendelkeznek.E fölött elkezdesz lógni az anyag gázos burkolatán, amely „felfújja” a világot, és a tömegével felfelé haladva hatalmasat csökkenti a sűrűségét, és megmagyarázza, miért a Szaturnusz a legkevésbé sűrű bolygó. Egy másik küszöb felett a gravitációs tömörítés ismét átveszi a vezetést; A Szaturnusz a Jupiter fizikai méretének 85% -a, de a tömegnek csak egyharmada. És egy újabb küszöbön túl, a magfúzió meggyullad, és egy leendő bolygót csillaggá alakít.
A legjobb bizonyítékokon alapuló osztályozási séma a bolygókat sziklásnak, … Neptun-szerűnek, Jupiter-szerűnek vagy csillagszerűnek kell minősíteni. Ne feledje, hogy az a “vonal”, amelyet a bolygók követnek, amíg el nem érik a ~ 2 Föld tömegét, mindig az ábra többi világa alatt marad, amikor folytatja az extrapolációt.
Chen és Kipping, 2016, a https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf
Ha lenne egy olyan világunk, mint a Jupiter, amely elég közel lenne a Naphoz, annak légköre elszakadna, és feltárna egy magot, amely minden bizonnyal legyen sűrűbb, mint napjaink Naprendszerének bármely bolygója. A legsűrűbb, legnehezebb elemek mindig a magig süllyednek a bolygóképződés során, és a gravitáció azt a magot még sűrűbbé préseli, mint egyébként lett volna. De a hátsó udvarunkon nincs ilyen világ.
Ehelyett csak egy viszonylag nehéz sziklás, földi bolygónk van: a Föld, Naprendszerünk legnehezebb világa, nagy gázburkolat nélkül. a saját gravitációjának ereje, a Föld néhány százalékkal összenyomódik, mint amilyen sűrűsége ennyi tömeg nélkül lett volna. A különbség elegendő ahhoz, hogy legyőzze azt a tényt, hogy összességében könnyebb elemekből áll, mint a Merkúr (valahol 2-5%), hogy kb. 2% -kal sűrűbb legyen, mint a Merkúr.
Legjobb tudásunk szerint és a legjobb mérésekkel rendelkezésünkre állítottuk, hogy … A Föld a Naprendszer összes legsűrűbb bolygója: körülbelül 2% -kal sűrűbb, mint a Merkúr, és körülbelül 5% -kal sűrűbb, mint a Vénusz. Egyetlen másik bolygó, hold vagy akár aszteroida sem közeledik.
NASA
Ha az elemek, amelyekből készültek, voltak az egyetlen mérőszám, amely a sűrűség szempontjából fontos volt, akkor A Merkúr kétségtelenül a Naprendszer legsűrűbb bolygója lenne. Alacsony sűrűségű óceán vagy légkör nélkül, és a periódusos rendszer nehezebb elemeiből (átlagosan), mint a szomszédságunk bármely más tárgya, a torta kerülne. És mégis a Naptól háromszor olyan távolságra lévő, könnyebb anyagokból készült és jelentős atmoszférájú Föld 2% -kal nagyobb sűrűséggel nyikorog előre.
A magyarázat? A Földnek van annyi tömege, hogy a gravitáció miatti összenyomódása jelentős: majdnem olyan jelentős, mint amennyit elérhet, mielőtt elkezdené lógni egy nagy, illékony gázburkolaton. A Föld közelebb van ehhez a határhoz, mint bármi más a Naprendszerünkben, és a viszonylag sűrű összetételének és a hatalmas öngravitációnak a kombinációja, mivel “18-szor olyan masszívak vagyunk, mint a Merkúr, önmagunkba helyeznek bennünket, mint a Napunk legsűrűbb tárgyát. Rendszer.