Raksasa Gas: Jupiter dan Saturnus

Dua raksasa hidrogen-helium yang mendominasi Tata Surya bagian luar, dengan interior hidrogen-logam yang dalam, atmosfer bergaris, dan magnetosfer yang sangat besar.

Definition

Raksasa gas adalah planet yang sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium tanpa permukaan padat; di Tata Surya, ini adalah Jupiter dan Saturnus.

Scope

Topik ini mencakup Jupiter dan Saturnus: komposisi massal dan interior berlapisnya termasuk wilayah hidrogen-logam, sumber panas internalnya, dinamika atmosfer bergaris dan badai yang berumur panjang, medan magnet intrinsik dan magnetosfernya yang kuat, serta cincin Saturnus yang menonjol. Ini didasarkan pada data lintasan terbang dan pengorbit dari Voyager, Galileo, Cassini, dan Juno, serta studi laboratorium dan teoretis tentang hidrogen pada tekanan ekstrem.

Core questions

• Bagaimana struktur internal Jupiter dan Saturnus, dan apakah mereka memiliki inti yang padat atau encer?
• Mengapa mereka memancarkan lebih banyak panas daripada yang mereka terima dari Matahari?
• Apa yang mempertahankan jet bergaris dan badai raksasa mereka seperti Bintik Merah Besar?
• Bagaimana medan magnet dan magnetosfer mereka yang kuat muncul dan berinteraksi dengan bulan-bulan mereka?

Key theories

Interior hidrogen-logam

Pada tekanan yang sangat besar di dalam Jupiter dan Saturnus, hidrogen menjadi fluida logam yang menghantarkan listrik, menyediakan wilayah dinamo yang menghasilkan medan magnet kuat mereka.

Panas internal dan hujan helium

Raksasa memancarkan lebih banyak energi daripada yang mereka serap, didorong oleh kontraksi gravitasi dan, di Saturnus, oleh pemisahan dan tenggelamnya tetesan helium yang melepaskan panas tambahan.

Dinamika atmosfer jet zonal

Rotasi cepat dan fluks panas konvektif mengatur atmosfer menjadi jet dan sabuk timur-barat yang bergantian, di mana pusaran seperti Bintik Merah Besar bertahan selama berabad-abad.

Mechanisms

Gravitasi diri menekan hidrogen dan helium hingga hidrogen menjadi logam dan konduktif, mendorong dinamo dan medan magnet yang kuat. Kontraksi lambat dan diferensiasi helium memasok panas internal, yang bersama dengan rotasi menggerakkan konveksi bergaris di permukaan. Interaksi magnetosfer dengan bulan menghasilkan aurora dan sabuk radiasi yang intens.

Clinical relevance

Jupiter dan Saturnus adalah planet raksasa yang paling banyak dipelajari dan berfungsi sebagai templat untuk menafsirkan eksoplanet raksasa, sementara gravitasinya membentuk sejarah dinamis seluruh Tata Surya.

History

Pengamatan teleskopik sabuk Jupiter dan Bintik Merah Besar telah ada selama berabad-abad, tetapi pemahaman modern berasal dari lintasan terbang Pioneer dan Voyager, pengorbit Galileo dan probe atmosfer di Jupiter, pengorbit Cassini di Saturnus, dan misi Juno, yang pengukuran gravitasi dan magnetiknya yang tepat telah membentuk kembali model interior dalam Jupiter.

Debates

Sifat inti Jupiter

Data gravitasi Juno menunjukkan inti yang encer dan kabur bercampur ke dalam selubung daripada inti berat yang terdefinisi tajam, mendorong revisi model pembentukan dan interior.

Key figures

• Andrew Ingersoll
• Tristan Guillot
• Scott Bolton
• William Hubbard

Seminal works

• guillot2005
• ingersoll2004
• bolton2017

Frequently asked questions

Apa itu Bintik Merah Besar?

Ini adalah badai antisiklon raksasa yang berumur panjang di atmosfer Jupiter, lebih lebar dari Bumi, yang telah bertahan setidaknya selama beberapa abad pengamatan teleskopik.

Mengapa Jupiter dan Saturnus mengeluarkan lebih banyak panas daripada yang mereka terima?

Mereka masih perlahan berkontraksi di bawah gravitasi mereka sendiri, dan di Saturnus pengendapan helium menuju pusat melepaskan panas ekstra, sehingga kedua planet memancarkan lebih banyak energi daripada yang mereka serap dari Matahari.