우리 태양계의 8 개 행성과 태양, 크기는 조정되지만 궤도는 … 거리가 아닙니다. 이것들은 IAU가 정한 세 가지 행성 기준을 모두 충족하는 유일한 8 개의 천체이며, 서로 같은 평면에서 불과 몇도 내에서 태양 주위를 공전한다는 점에 유의하십시오.
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태양계의 모든 행성, 왜 소행성, 달, 소행성 등 중에서 하나의 물체 만이 가장 밀도가 높을 수 있습니다. 중력은 그 자체로 점점 더 큰 수준으로 쌓이는 폭주 과정이라는 사실을 바탕으로 목성 또는 태양과 같은 모든 것의 가장 거대한 물체는 가장 밀도가 높지만 지구 밀도의 1/4입니다.
다른 경로로 가면 가장 무거운 요소로 구성된 세계도 가장 밀도가 높을 것이라고 생각할 수 있습니다. 그러나 수성은 가장 밀도가 높은 세계가 될 것이며 그렇지 않습니다. 대신 태양계에 알려진 모든 큰 물체 중에서 지구가 가장 밀도가 높습니다. 여기에 그 이유에 대한 놀라운 과학이 있습니다.
크기에 따른 태양계 행성의 비교. 지구 반경은 단지 금성보다 5 % 더 큽니다. 그러나 천왕성과 해왕성은 지구 반경의 4 배를 가지고 있습니다.
Wikimedia Commons의 Lsmpascal
밀도는 당신이 상상할 수있는 물질의 가장 단순한 비 근본적 속성. 현미경에서 천문학에 이르기까지 존재하는 모든 물체에는 고유 한 일정량의 휴지 에너지가 있습니다. 우리가 일반적으로 질량이라고 부르는 것입니다. 이러한 물체는 또한 3 차원에서 주어진 공간을 차지합니다. 밀도는 물체의 질량을 부피로 나눈이 두 속성의 비율 일뿐입니다.
우리 태양계 자체는 모든 태양계가 형성되는 방식과 같이 약 45 억년 전에 형성되었습니다. 자신의 중력에 의해 수축 및 붕괴 된 별 형성 지역의 가스. 최근에는 ALMA (Atacama Large Millimetre / submillimetre Array)와 같은 관측소 덕분에 처음으로이 갓 태어난 별 주위에 형성되는 원시 행성 원반을 직접 이미지화하고 분석 할 수있었습니다.
ALMA가 촬영 한 어린 별 HL Tauri 주변의 원시 행성 원반. 원반의 틈새는 분광 측정을 통해 많은 수의 유기 탄소 함유 화합물을 확인할 수 있습니다.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
이와 같은 이미지의 특징은 놀랍습니다. 새로 형성된 별 주위에 크고 확장 된 원반을 볼 수 있습니다.이 물질은 행성, 달, 소행성, 외부 (Kuiper와 같은) 벨트 등을 생성 할 수 있습니다. 디스크의 틈새보기 : 행성과 같은 거대한 물체가 이미 형성되고있는 위치. 내부 영역은 더 뜨겁고 외부 영역은 색으로 구분 된 온도 구배를 볼 수 있습니다. 더 차갑습니다.
그러나 이와 같은 이미지에서 시각적으로 볼 수없는 것은 다양한 유형의 재료의 존재와 풍부함입니다. 복잡한 분자와 심지어 유기 화합물까지도 이와 같은 시스템 전체에서 발견되지만, 태양계의 어느 위치에서 어떤 요소가 어떤 요소가 결과로 나타나는지 결정하기 위해 모두 함께 작용하는 세 가지 중요한 효과가 있습니다.
원반에 행성과 행성이 먼저 형성되어 원반에 “간격”이 생기는 원반의 그림. 중앙의 원시 별이 충분히 뜨거워지면 주변의 원시성 시스템에서 가장 가벼운 요소를 날려 버리기 시작합니다. 목성이나 토성과 같은 행성은 수소와 헬륨과 같은 가장 가벼운 원소를 붙잡기에 충분한 중력을 가지고 있지만 지구와 같은 저 질량 세계는 그렇지 않습니다.
NAOJ
첫 번째 요소는 항상 인력 인 중력입니다. 작은 입자로 구성된 물질의 원반에서 원반 내부에 더 가까운 물체는 멀리 떨어진 물체보다 약간 더 빠른 속도로 태양계의 중심을 중심으로 회전하여 입자가 하나를 통과 할 때 충돌을 일으 킵니다. 이 궤도 춤에서 또 다른 것입니다.
약간 더 큰 입자가 이미 형성되었거나 작은 입자가 서로 붙어 더 큰 입자를 형성하는 경우, 과밀도 영역이 우선적으로 점점 더 많이 끌리기 때문에 중력이 약간 더 커집니다. 수천에서 수백만에서 수천만 년에 걸쳐 이것은 한 위치에서 가장 빠른 속도로 가장 많은 질량을 축적하는 행성의 폭주로 이어질 것입니다.
그을음과 서리 라인을 보여주는 원시 행성 원반의 개략도.태양과 같은 별의 경우 … 추정치는 초기 지구-태양 거리의 약 3 배에 서리 선을 배치하는 반면 매연 선은 훨씬 더 먼 곳에 있습니다. 우리 태양계의 과거에서이 선들의 정확한 위치는 다음과 같습니다. 확인하기 어렵습니다.
NASA / JPL-Caltech, Invader Xan의 주석
두 번째 요소는 중심 별이 이전부터 진화 할 때의 온도입니다. -분자 구름으로 탄생 한 단계를 거쳐 원형 별이되어 본격적인 별로서의 장수명. 별에 가장 가까운 내륙 지역에서는 모든 것이 너무 가볍기 때문에 가장 무거운 원소 만이 살아남을 수있다. 그것은 강렬한 열과 복사에 의해 폭발합니다. 가장 안쪽에있는 행성은 금속만으로 만들어 질 것입니다.
그 밖에 서리 선 (그 내부에는 휘발성 얼음이 없지만 그 너머에는 휘발성 얼음이 있음)이 있습니다. 여기에는 지구 행성이 모두 형성되었습니다. 이 선들은 흥미롭지 만, “태양계에서 형성되는 물질의 구배가 있습니다. 가장 무거운 요소는 중심 별에 가장 가까운 가장 높은 비율에서 발견되는 반면 무거운 요소는 더 적습니다.” 태양계가 일반적으로 진화함에 따라 휘발성 물질이 증발하고 행성이 물질을 축적하고 … 행성이 합쳐 지거나 중력 적으로 상호 작용하고 물체를 방출하고 궤도는 안정적인 구성으로 이동합니다. 가스 거대 행성은 중력 적으로 우리 태양계의 역학을 지배 할 수 있지만, 내부의 암석 행성은 우리가 아는 한 모든 흥미로운 생화학이 일어나는 곳입니다. 다른 태양계에서는 이야기가 어디에 있는지에 따라 크게 다를 수 있습니다. 다양한 행성과 달이 이동합니다.
Wikimedia Commons 사용자 AstroMark
그리고 세 번째이자 마지막 요소는 복잡한 중력 춤이 발생한다는 것입니다. 시간이 지남에 따라 행성이 이동합니다. 별이 뜨거워지고 이전에 허용되었던 곳에서 얼음이 벗겨집니다. 초기 단계에서 우리 별을 공전했을 수있는 행성이 방출되거나 태양에 쏘거나 충돌 및 / 또는 병합 될 수 있습니다. 태양계를 고정하는 별에 너무 가까워지면 별 대기의 바깥층이 궤도를 불안정하게 만들고 중심 별을 향해 나선형으로 돌게 할 수있는 충분한 마찰을 제공 할 수 있습니다. 그 자체. 모든 것이 형성된 후 45 억년이 지난 오늘날 우리의 태양계를 보면, 초기 단계의 상황이 어땠을 지에 대해 엄청나게 많은 결론을 내릴 수 있습니다. 우리는 오늘날의 사물을 만들기 위해 일어난 일에 대한 일반적인 그림을 모을 수 있습니다.
시네스 티아의 모습을 보여주는 그림 : 행성을 둘러싸고있는 부풀어 오른 고리 … 고 에너지, 큰 각운동량 충격 이후. 이제 우리 달은 지구와의 초기 충돌로 인해 그러한 현상을 일으킨 것으로 생각됩니다.
Sarah Stewart / UC Davis / NASA
그러나 우리 모두 남은 것은 생존자입니다. 우리가 보는 것은 우리 여덟 개의 행성이 오늘날의 대략적인 순서로 형성되었다는 생각과 매우 일치하는 일반적인 패턴을 따릅니다. 수성은 가장 안쪽 세계로, 금성, 지구, 화성, 소행성대, 그리고 각각 자체 달 시스템, Kuiper 벨트, 그리고 마침내 Oort 구름을 가진 4 개의 가스 거인.
모든 것이 순전히 그들을 구성하는 요소에 기반을 두었다면 수성은 가장 밀도가 높은 행성이 될 것입니다. 수은은 태양계의 다른 알려진 세계에 비해 주기율표에서 더 높은 비율의 원소를 가지고 있습니다. 휘발성 얼음이 끓어 오르는 소행성조차도 수성이 원소만을 기반으로하는 것만 큼 밀도가 낮습니다. 금성은 # 2, 지구는 # 3, 화성, 일부 소행성, 목성의 가장 안쪽 달 : Io .
태양계에있는 다양한 물체의 밀도. 태양으로부터의 밀도와 거리의 관계, 트리톤과 명왕성의 유사성, 이오에서 칼리스토까지 목성의 위성조차 밀도가 엄청나게 다양하다는 점에 유의하십시오.
Karim Khaidarov
그러나 밀도를 결정하는 것은 세계의 원료 구성 만이 아닙니다. 질량이 클수록 세계에 더 큰 영향을 미치는 중력 압축 문제도 있습니다. 아르. 이것은 우리가 태양계 너머의 행성을 연구함으로써 우리가 많이 배웠던 것입니다. 그들은 우리에게 외계 행성의 다른 범주가 무엇인지 가르쳐주었습니다. 이를 통해 우리가 관찰하는 세계로 이어지는 물리적 과정이 어떤 역할을하고 있는지 추론 할 수 있습니다.
만약 당신이 “지구 질량 두 개 이하에 있다면, 당신”은 바위가 많고 지상파와 비슷할 것입니다. 더 큰 질량의 행성이 더 많은 중력 압축을 경험하는 행성.그 위에, 당신은 물질의 기체 봉투에 매달리기 시작합니다.이 물질은 당신의 세계를 “부풀려”뿜어 내고 질량이 증가함에 따라 밀도를 엄청나게 떨어 뜨려 토성이 가장 밀도가 낮은 행성 인 이유를 설명합니다. 또 다른 임계 값 이상에서는 중력 압축이 다시 선두를 차지합니다. 토성은 목성의 물리적 크기의 85 %이지만 질량의 1/3에 불과합니다. 그리고 또 다른 임계 값을 넘어서 핵융합이 점화되어 행성이 될 별이 될 것입니다.
최상의 증거 기반 분류 체계 행성은 암석, … 해왕성, 목성 또는 별과 같은 것으로 분류하는 것입니다. 행성이 ~ 2 개의 지구 질량에 도달 할 때까지 따르는 “선”은 항상 외삽을 계속할 때 차트의 다른 모든 세계 아래에 유지됩니다.
Chen and Kipping, 2016, via https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf
우리에게 태양에 충분히 가까운 목성과 같은 세계가 있다면 그 대기는 제거되어 확실히 핵이 드러날 것입니다. 오늘날 우리 태양계의 어떤 행성보다 밀도가 높습니다. 가장 밀도가 높고 무거운 원소는 행성 형성 중에 항상 코어로 가라 앉고, 중력은 그 코어를 압축하여 그렇지 않은 경우보다 훨씬 더 밀도가 높습니다. 그러나 우리 뒷마당에는 그런 세계가 없습니다.
대신에 상대적으로 무거운 암석이있는 지상 행성 인 지구가 있습니다. 지구는 큰 가스 봉투가없는 태양계에서 가장 무거운 세계입니다. 자체 중력의 힘인 지구는 질량이 많지 않은 밀도보다 몇 퍼센트 압축됩니다. 그 차이는 수성보다 전체적으로 더 가벼운 요소로 만들어 졌다는 사실을 극복하기에 충분합니다. 2-5 %) 전체적으로 수은보다 약 2 % 더 조밀하게 만듭니다.
우리가 아는 한 최선의 측정으로 우리의 처분에 따라 우리는 결정했습니다 … 지구는 태양계에서 가장 밀도가 높은 행성입니다. 수성보다 약 2 % 밀도가 높고 금성보다 밀도가 약 5 % 높습니다. 다른 행성, 달, 심지어 소행성도 가까이 다가 오지 않습니다.
NASA
만들어진 요소가 밀도에 중요한 지표 였다면 수성은 의심 할 여지없이 태양계에서 가장 밀도가 높은 행성이 될 것입니다. 밀도가 낮은 바다 나 대기가없고 주기율표에서 (평균적으로) 우리 이웃의 다른 어떤 물체보다 무거운 원소로 만들어지면 케이크를 먹을 것입니다. 그러나 지구는 태양에서 거의 3 배 거리에 있으며, 더 가벼운 재료와 상당한 대기로 만들어져 2 % 더 높은 밀도로 앞을 삐걱 거리고 있습니다.
설명? 지구는 중력으로 인한 자체 압축이 중요 할 정도로 질량이 충분합니다. 크고 휘발성 가스 봉투에 매달리기 전에 얻을 수있는 것과 거의 같습니다. 지구는 우리 태양계의 다른 어떤 것보다 그 한계에 더 가깝고, 상대적으로 밀도가 높은 구성과 거대한 자기 중력의 조합은 우리가 수성보다 18 배나 무겁기 때문에 우리를 태양에서 가장 밀도가 높은 물체로 만듭니다 시스템.