В случае, если в его истории построения мира нужен газовый титан

В последние годы мы обнаружили экзопланеты, которые бросают вызов нашим традиционным представлениям о том, как устроены планеты. WASP-17b в два раза шире Юпитера, но вдвое меньше, вероятно, из-за его орбитальной близости к солнцу.

Сатурн сам по себе очень запутанный. Он уступает Юпитеру по диаметру и массе. Несмотря на это, Сатурн — самая легкая планета в Солнечной системе, всего 0,687 грамма на кубический сантиметр. Его атмосфера состоит на 75% из водорода и на 25% из гелия — могло ли это сыграть роль в определении рекордной плотности Сатурна?

Таким образом, если какой-то строитель миров создаст альтернативный Юпитер возрастом пять миллиардов лет, который в 11 раз больше по массе (во многом как HD 106906 b), но легче по плотности и все еще находится на орбите в 483,8 миллиона миль от Солнца, будет ли общая структура быть реально здоровым? Поможет ли суперюпитер с атмосферой, состоящей из 75% водорода и 25% гелия, уменьшить свою плотность до уровня ниже плотности обычного Юпитера?

Ответы (1)

Википедия говорит:

Таким образом, атмосфера Юпитера состоит примерно из 75% водорода и 24% гелия по массе, а оставшийся один процент массы состоит из других элементов. Внутренняя часть содержит более плотные материалы, так что распределение составляет примерно 71% водорода, 24% гелия и 5% других элементов по массе.

Обратите внимание на использование сравнения «по массе» , что означает, что даже в этих результатах водород имеет только вес 1 по сравнению с гелием. ≈ 4 (в зависимости от изотопа).

Для более рассеянного газового гиганта вам нужно что-то, выталкивающее газ, чтобы гидростатическое равновесие достигалось немного дальше.

Теперь, чтобы сделать это, мы можем обратиться к паре различных уравнений.

г п г г знак равно − р г знак равно − 4 г р 2 π г 3
Где мы уравновешиваем силу от давления газа ( п ) с силой тяжести на высоте г .

Мы можем связать давление и плотность через объем и уравнение идеального газа, учитывая р знак равно М В знак равно ν мю В ∴ В знак равно ν мю р и п В знак равно ν р Т так что:

п мю знак равно р р Т
Где мю атомный вес нашего газа. Теперь мы можем собрать все это вместе:
г п г г знак равно − 4 г π г 3 ( мю п р Т ) 2

Однако сейчас мы зашли в тупик. У нас нет фиксированной температуры и фиксированного состава планеты. Однако у вас есть свобода выбора.

  • Вы можете решить, что ваше ядро ​​все еще горячее, благодаря радиоактивному распаду, столкновениям, возможно, какому-то искусственному источнику. Несмотря на это, если есть достаточный источник тепла, вы можете накачать своего газового гиганта довольно сильно.

  • Вы можете немного поиграть со своей плотностью.

  • У вас может быть несколько орбитальных лун, вытягивающих атмосферу (хотя это будет нестабильно).

У вас есть свобода решать, какой из них вы хотели бы. Если вы хотите написать рассказ, я сомневаюсь, что ваши читатели захотят какого-либо особенно глубокого анализа того, как работает планета, поэтому, если вы пойдете гораздо дальше, если вы не особо этого хотите, они будут перемалывать цифры ради этого.

TLDR: более высокие температуры могут противостоять более высокой плотности. Дальнейшее установление гидростатического равновесия может быть связано с повышением температуры (и, следовательно, давления газа).

Это на самом деле вещь: en.wikipedia.org/wiki/Hot_Jupiter
@Zxu Эта ссылка спорна, потому что в системах Горячего Юпитера нет каменистых планет.
Дальше, как ближе к поверхности?
Как и дальше от поверхности. г в точке равновесия будет радиус вашей планеты.
Так дальнейшее гидростатическое равновесие увеличивает или уменьшает радиус?
Точно, как воздушный шар - чем больше вы надуваете, тем больше он становится, чем меньше вы делаете, тем меньше он становится. Надувая воздушный шар, вы увеличиваете ν (количество газа внутри) в п В знак равно ν р Т уравнение, то газ расширяется до тех пор, пока резина воздушного шара не сможет уравновесить давление. На нашем Юпитере мы повышаем температуру, затем планета расширяется, пока не достигнет точки, в которой гравитация может уравновесить давление газа.
@JohnWDailey В статье есть раздел, который прямо называется «Планеты земной группы в системах с горячими юпитерами».
В связи с этим возникает другой вопрос: как далеко в атмосфере нашего Юпитера находится гидростатическое равновесие?
@JohnWDailey Гидростатическое равновесие должно соблюдаться во всем теле, пренебрегая небольшими возмущениями. В противном случае по всей планете происходили бы значительные движения газа вверх или вниз, возникали бы радиальные пульсации. Это явно не так, хотя есть небольшие локальные эффекты.
В случае, если в его истории построения мира нужен газовый титан
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v