غولهای گازی: مشتری و زحل
دو غول هیدروژن-هلیوم که بر منظومه شمسی بیرونی تسلط دارند، با هستههای عمیق هیدروژن فلزی، اتمسفرهای نواری و مگنتوسفرهای عظیم.
Definition
غولهای گازی سیاراتی هستند که عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شدهاند و سطح جامدی ندارند؛ در منظومه شمسی اینها مشتری و زحل هستند.
Scope
این موضوع مشتری و زحل را پوشش میدهد: ترکیب کلی و ساختار داخلی لایهای آنها شامل ناحیه هیدروژن فلزی، منبع گرمای داخلی آنها، دینامیک اتمسفرهای نواری و طوفانهای طولانیمدت آنها، میدانهای مغناطیسی ذاتی قوی و مگنتوسفرهایشان، و حلقههای برجسته زحل. این مبحث از دادههای پرواز کناری و مداری وویجر، گالیله، کاسینی و جونو، و همچنین مطالعات آزمایشگاهی و نظری هیدروژن در فشارهای شدید بهره میبرد.
Core questions
- ساختار داخلی مشتری و زحل چگونه است و آیا آنها هستههای فشرده یا رقیق دارند؟
- چرا آنها گرمای بیشتری نسبت به آنچه از خورشید دریافت میکنند، تابش میکنند؟
- چه چیزی جتهای نواری و طوفانهای غولپیکر مانند لکه سرخ بزرگ را پایدار نگه میدارد؟
- میدانهای مغناطیسی قدرتمند و مگنتوسفرهای آنها چگونه ایجاد میشوند و با قمرهایشان تعامل میکنند؟
Key theories
- درون هیدروژن فلزی
- در فشارهای عظیم درون مشتری و زحل، هیدروژن به یک سیال فلزی رسانای الکتریکی تبدیل میشود و ناحیه دینامو را فراهم میکند که میدانهای مغناطیسی قوی آنها را تولید میکند.
- گرمای داخلی و باران هلیوم
- غولها انرژی بیشتری نسبت به آنچه جذب میکنند، ساطع میکنند که توسط انقباض گرانشی و در زحل، توسط جداسازی و فرونشست قطرات هلیوم که گرمای اضافی آزاد میکنند، تأمین میشود.
- دینامیک اتمسفری جتهای منطقهای
- چرخش سریع و شار گرمای همرفتی، اتمسفرها را به جتها و نوارهای متناوب شرقی-غربی سازماندهی میکند، که در داخل آنها گردابهایی مانند لکه سرخ بزرگ برای قرنها باقی میمانند.
Mechanisms
گرانش خودی هیدروژن و هلیوم را فشرده میکند تا زمانی که هیدروژن فلزی و رسانا شود، که یک دینامو و یک میدان مغناطیسی قوی را به حرکت در میآورد. انقباض آهسته و تمایز هلیوم گرمای داخلی را تأمین میکنند، که همراه با چرخش، همرفت نواری را در سطح به حرکت در میآورد. تعاملات مگنتوسفری با قمرها شفق قطبی و کمربندهای تابشی شدید را ایجاد میکنند.
Clinical relevance
مشتری و زحل بهترین سیارات غولپیکر مورد مطالعه هستند و به عنوان الگوهایی برای تفسیر سیارات فراخورشیدی غولپیکر عمل میکنند، در حالی که گرانش آنها تاریخچه دینامیکی کل منظومه شمسی را شکل داده است.
History
مشاهدات تلسکوپی نوارهای مشتری و لکه سرخ بزرگ به قرنها پیش بازمیگردد، اما درک مدرن از پروازهای کناری پایونیر و وویجر، مدارگرد گالیله و کاوشگر اتمسفری در مشتری، مدارگرد کاسینی در زحل، و مأموریت جونو به دست آمد، که اندازهگیریهای دقیق گرانشی و مغناطیسی آن مدلهای داخلی عمیق مشتری را بازسازی کرده است.
Debates
- ماهیت هسته مشتری
- دادههای گرانشی جونو نشان میدهد که هستهای رقیق و مبهم در پوشش مخلوط شده است، نه یک هسته سنگین با تعریف دقیق، که منجر به بازنگری در مدلهای تشکیل و داخلی شده است.
Key figures
- Andrew Ingersoll
- Tristan Guillot
- Scott Bolton
- William Hubbard
Related topics
Seminal works
- guillot2005
- ingersoll2004
- bolton2017
Frequently asked questions
- لکه سرخ بزرگ چیست؟
- این یک طوفان عظیم و طولانیمدت ضدچرخندی در اتمسفر مشتری است که از زمین بزرگتر است و حداقل برای چند قرن مشاهده تلسکوپی پابرجا بوده است.
- چرا مشتری و زحل گرمای بیشتری نسبت به آنچه دریافت میکنند، ساطع میکنند؟
- آنها هنوز به آرامی تحت گرانش خود منقبض میشوند، و در زحل، تهنشین شدن هلیوم به سمت مرکز گرمای اضافی آزاد میکند، بنابراین هر دو سیاره انرژی بیشتری نسبت به آنچه از خورشید جذب میکنند، تابش میکنند.