Gasplanet

De fyra kända jätteplaneterna i solsystemet (från botten till toppen): Jupiter , Saturnus , Uranus och Neptunus
Massfördelning av jätteplaneterna mellan sig

En gasplanet eller gasjätte ("planetgasjätten") är en jätteplanet i astronomi , som huvudsakligen består av lätta gaser som väte och helium . Tidigare ansågs fyra planeter i solsystemet vara gasjättar: Jupiter , Saturnus , Uranus och Neptunus . Sedan 1990-talet har astronomer i allt högre grad tillämpat termen gasjätten endast på Jupiter och Saturnus, vilket klassificerar Uranus och Neptunus, som har en annan sammansättning, som isjättar .

Ofta kallas gasplaneter som Jupiterliknande eller - från latin  - joviska planeter .

Översikt

Gasplaneter har inte en fast yta. Gasen blir tätare med ökande djup när den komprimeras av ovanstående lager. Ändå kan dessa planeter ha en solid kärna - och enligt kärnaggregeringshypotesen är en sådan kärna till och med nödvändig för deras bildning. Men majoriteten av planetmassan består av lätta gaser, som i det inre på grund av högt tryck och låg temperatur i flytande eller fast aggregat är närvarande.

I solsystemet finns fyra jätteplaneter, inklusive två gasjättar, Jupiter och Saturnus . Till skillnad från de mindre, markbundna planeterna gjorda av sten och metaller, har alla jätteplaneter i solsystemet ett mer eller mindre uttalat ringsystem och många satelliter .

Bristen på en synlig, fast yta gör det svårt att specificera radier eller diametrar på gasplaneter. På grund av den kontinuerligt ökande densiteten inåt kan man beräkna höjden vid vilken gastrycket är lika högt som lufttrycket som råder på jordytan (vid havsnivå 1  atm eller 1013  mbar ). Det du ser när du tittar på Jupiter eller Saturn är utan undantag de översta molnstrukturerna i deras atmosfär.

Bälte och zoner

Alla fyra jätteplaneter i vårt solsystem roterar relativt snabbt. Detta gör att vindkonstruktioner bryts upp i öst-väst-band eller remsor. Dessa band är mycket märkbara på Jupiter, mer subtila på Neptunus och Saturnus, men knappast detekterbara på Uranus.

Band som är synliga i den joviska atmosfären är materialströmmar medurs . De är uppdelade i zoner och bälten som kretsar runt planeten parallellt med ekvatorn :

Dessa strukturer är ungefär jämförbara med hög- och lågtrycksceller i markbunden atmosfär, även om de skiljer sig avsevärt från dem. Till skillnad från små lokala celler i trycksystem sträcker sig banden längs breddgraden över hela planeten (latitud). Detta verkar bero på den snabba rotationen, som är mycket högre än jordens, och den underliggande symmetrin på planeten: det finns trots allt inga landmassor eller berg som kan sakta ner de snabba vindarna.

Men det finns också mindre, lokala strukturer, som fläckar i olika storlekar och färger. Den mest märkbara funktionen hos Jupiter är den stora röda fläcken , som har funnits i minst 300 år. Dessa strukturer representerar enorma stormar. Åskväder förekommer på några av dessa platser : Astronomer har observerat blixtar vid ett antal av dessa "fläckar" .

konstruktion

Schematisk struktur för Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus (från vänster till höger) jämfört med jordens storlek (ovan).

I solsystemet har planetgaserna Jupiter och Saturnus en tjock atmosfär , som huvudsakligen består av väte och helium , men som också innehåller spår av andra ämnen som ammoniak . Det mesta av vätet är dock i flytande form, vilket också utgör huvuddelen av dessa planeter. De djupare skikten av flytande väte är ofta under så mycket tryck att de får metalliska egenskaper. Metallväte är bara stabilt under ett sådant extremt tryck. Beräkningar tyder på att stenigt material från kärnan löses i metallväte och därför har kärnan i större gasplaneter inte heller en fast yta.

Isjättarna i solsystemet Uranus och Neptun består endast av en relativt liten andel väte och helium, nämligen mestadels vatten ( is ), ammoniak och metan .

Skapande modeller

Två modeller med olika tillvägagångssätt tävlar om att förklara bildandet av gasplaneter.

  • Enligt modellen för kärnaggregeringshypotesen i den protoplanetära skivan av gas och damm som roterar runt den unga centrala stjärnan bildar kollisioner av planetesimaler först och främst kondens från de fasta, dvs. steniga och metalliska komponenter, från vilka kärnorna i jätten planeter uppstår. Dessa drar till sig den omgivande gasen först när de har bildats.
  • Enligt den andra modellen, skivinstabilitetshypotesen , bildas lokala instabiliteter i ackretionsskivan , vars gas och damm kollapsar under sin egen attraktion från en viss masskoncentration. I denna process sjunker de fasta och därför tyngre komponenterna i molnstrukturen, som blir mer kondenserad, ner i mitten och bildar kärnan i den framväxande gasplaneten.

I modellen för skivinstabilitet uppstår relativt mindre planetkärnor än i fallet med kärnaggregering, som i exemplen på Jupiter och Saturnus har betydligt mindre än tio jordmassor .

Exoplaneter och dvärgstjärnor

Många av de exoplaneter som har upptäckts nära andra stjärnor de senaste åren verkar också vara gasjättar. Dessa exoplaneter skiljer sig emellertid ofta från gasjättarna i vårt solsystem. Över cirka 13 gånger Jupiters massa, vilket motsvarar 1,2% av solmassan , börjar de första kärnfusionsprocesserna redan på grund av den stora värmen och det enorma trycket inuti . Dessa är i huvudsak

  • den deuterium fusion , i vilken från 13 Jupiter massorna en deuterium nucleus och en proton merge till helium -3, och
  • den litium fusion , från ca 65 Jupiter massor eller kärntemperaturer över två miljoner Kelvin när litium -7 med en proton reagerar.

Himmelskroppar över 13 Jupiter-massor (M J ) är ännu inte stjärnor utan så kallade bruna dvärgar . Väte-heliumfusion sker ännu inte i dem, som bara börjar vid cirka 75 massor av Jupiter och är den huvudsakliga energikällan för en normal stjärna. Enligt den nyare definitionen av bruna dvärgar genom fusionsprocesser är den övre gränsen för en planet 13 Jupiter-massor. Om en gasjätte har en massa över 13 M J börjar gasbollen - till skillnad från en planet - att frigöra fusionsenergi och kallas en brun dvärg upp till cirka 70 M J (7% av solmassan), men, till skillnad från en stjärna, kan starta sammandragningsprocessen. ännu inte stabiliseras av denna energi. Endast mer massiva himlakroppar är faktiskt stjärnor.

Det finns också "vagabondplaneter" eller objekt av planetmassa som inte tillhör något stjärnsystem, ligger under massan av bruna dvärgar och liknar således gasplaneter. De subbruna dvärgarna är ett liknande fenomen, skillnaden beror främst på temperaturen och möjligen ursprungshistorien.

Se även

webb-länkar

Commons : Gasplanet  - Samling av bilder, videor och ljudfiler
Wiktionary: Gasplanet  - förklaringar av betydelser, ordets ursprung, synonymer, översättningar

Individuella bevis

  1. ↑ Jonathan I. Lunine: atmosfärer av Uranus och Neptunus . I: Årlig översyn av astronomi och astrofysik . 31, september 1993, s. 217-263. bibcode : 1993ARA & A..31..217L . doi : 10.1146 / annurev.aa.31.090193.001245 .
  2. ↑ als.info : Steniga stenar i gasjättar kan lösas upp i väte ( Memento från 14 februari 2012 i Internetarkivet ) 22 december 2011
  3. ↑ Astronomie-heute.de: Saturnus kärna roterar snabbare än förväntat den 10 september 2007