osm planet naší Sluneční Soustavy a Slunce, měřítko co do velikosti, ale nikoli z hlediska orbital… vzdálenost. Všimněte si, že se jedná o pouhých osm objektů, které splňují všechna tři planetární kritéria stanovená IAU, a že obíhají kolem Slunce v několika stupních stejné roviny jako jeden druhého.,
uživatel Wikimedia Commons WP
ze všech planet, trpasličích planet, měsíců, asteroidů a dalších ve sluneční soustavě může být nejhustší pouze jeden objekt. Možná si myslíte, na základě skutečnosti, že gravitace je na útěku proces, který jen navazuje na sebe ve větší a větší míře, že masivní objekty ze všech věcí, jako je Jupiter nebo dokonce i Slunce bude nejhustší, ale jsou méně než čtvrtina hustota Země.,
můžete jít jinou cestou, a myslí si, že světy, které jsou vyrobeny z největší podíl těžkých prvků by bylo nejhustší, taky. Pokud by tomu tak bylo, nicméně, Rtuť by být nejhustší světě, a to není. Místo toho, všechny velké objekty, které jsou známé ve Sluneční Soustavě, Země je nejhustší ze všech. Zde je překvapující věda o tom, proč.
srovnání planet ve sluneční soustavě podle velikosti. Poloměr Země je jen o 5% větší než… Venuše, ale Uran a Neptun mají čtyřnásobek poloměru našeho světa.,
Lsmpascal Wikimedia Commons
Hustota je jedním z nejjednodušších non-základních vlastností hmoty můžete představit. Každý objekt, který existuje, od mikroskopického po astronomický, má určité množství energie v klidu, které je pro něj vlastní: to, co běžně nazýváme hmotou. Tyto objekty také zabírají dané množství prostoru ve třech rozměrech: to, co známe jako objem. Hustota je pouze poměr těchto dvou vlastností: hmotnost objektu dělená jeho objemem.
samotná naše Sluneční soustava vznikla asi 4.,Před 5 miliardami let se tvoří všechny sluneční soustavy: z oblaku plynu v oblasti tvořící hvězdy, která se stahovala a zhroutila pod vlastní gravitací. V poslední době, díky observatoří, jako například ALMA (Atacama Large Milimetr/submillimetre Pole), jsme byli schopni přímo obraz a analyzovat protoplanetární disky, které tvoří kolem těchto novorozené hvězdy poprvé.
protoplanetární disk kolem mladé hvězdy, HL Tauri, jak fotografoval ALMA. Mezery v…, disk indikuje přítomnost nových planet, zatímco spektroskopická měření odhalují velké množství a rozmanitost organických sloučenin obsahujících uhlík.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
některé funkce takového obrazu jsou nápadné. Můžete vidět velké, rozšířené disk kolem nově tvořící star: materiál, které vyvolávají planety, měsíce, asteroidy, vnější (Kuiperově) pásu, atd. Na disku můžete vidět mezery: místa, kde se již vytvářejí masivní objekty, jako jsou planety., Můžete vidět barevně označený teplotní gradient, kde jsou vnitřní oblasti teplejší a vnější oblasti jsou chladnější.
ale to, co nemůžete vizuálně vidět z obrázku, jako je tento, je přítomnost a hojnost různých typů materiálů. Zatímco složité molekuly a dokonce i organické sloučeniny se vyskytují v celé systémy, jako je tato, tam jsou tři důležité účinky, které všichni pracovat společně, aby určit, které prvky skončit ve kterých místech ve Sluneční Soustavě, že výsledky.,
ilustrace protoplanetárního disku, kde se nejprve vytvoří planety a planetky… „mezery“ na disku, když to dělají. Jakmile se centrální proto-star dostatečně zahřeje, začne foukat nejlehčí prvky z okolních protoplantárních systémů. Planeta jako Jupiter nebo Saturn má dostatek gravitace, aby se držela nejlehčích prvků, jako je vodík a helium, ale svět s nižší hmotností, jako je země, ne.
NAOJ
prvním faktorem je gravitace, která je vždy atraktivní silou., V disku hmoty tvoří malé částice, ty, které jsou blíže k interiéru disk se bude točit kolem sluneční soustavy center na mírně vyšší rychlosti, než ty, trochu dál, což způsobuje kolize mezi částicemi, jak se kolem sebe v tomto orbital dance.
Kde o něco větší částice mají již vytvořeny, nebo tam, kde menší částice držet dohromady, aby vytvořily větší gravitační síla se stává o něco větší, jako s overdense regionu přednostně přitahuje více a více z okolní hmoty., Přes tisíce až miliony až desítky milionů let, to povede k útěku formování planet na která místa se stalo narůstat nejvíce hmoty na jednom místě nejrychlejší.
schéma protoplanetárního disku, zobrazující čáry sazí a mrazu. Pro hvězdu jako slunce,… odhady uvádějí Mrazovou čáru někde kolem trojnásobku počáteční vzdálenosti Země-Slunce,zatímco saze jsou výrazně dále. Přesné umístění těchto linek v minulosti naší sluneční soustavy je těžké určit.,
NASA / JPL-Caltech, annonations tím, že Útočník Xan
druhý faktor je teplota centrální hvězdy, jak se bude vyvíjet od jeho pre-narození se jako molekulární mraky přes jeho fáze jako proto-star na jeho dlouhý život jako plnohodnotnou hvězdou. Ve vnitřní oblasti nejblíže ke hvězdě mohou přežít pouze ty nejtěžší prvky ze všech, protože všechno ostatní je příliš lehké, že je odpáleno intenzivním teplem a zářením. Nejvnitřnější planety budou vyrobeny pouze z kovů.,
Mimo to, že tam je mráz řádek (bez těkavých ices vnitra, které ale s těkavými ices za to), kde naše terestrické planety všechny vytvořené uvnitř mrazu linii. Zatímco tyto linky jsou zajímavé, to nás také učí, že tam je přechod z materiálu, který se tvoří ve sluneční soustavě: nejtěžší prvky se nacházejí v nejvyšším poměru nejblíže k centrální hvězdy, zatímco těžší prvky jsou méně hojné dál.
jak se solární systémy vyvíjejí obecně, odpařují se těkavé materiály, planety získávají hmotu,…, planetesimály sloučit dohromady nebo gravitačně interagují a vysunutí těla a obíhá migrovat do stabilní konfigurace. Plynové obří planety mohou gravitačně dominovat dynamice naší sluneční soustavy, ale vnitřní, skalnaté planety jsou místem, kde se děje veškerá zajímavá biochemie, pokud víme. V jiných solárních systémech, příběh může být diametrálně odlišný, v závislosti na tom, kam se různé planety a měsíce stěhují.,
uživatel Wikimedia Commons AstroMark
a třetí a poslední prvek je, že existuje složitý gravitační tanec, který se odehrává v průběhu času. Planety migrují. Hvězdy se zahřívají a ledovce se svlékají tam, kde byly povoleny jednou předtím. Planety, které mohly obíhat naši hvězdu v dřívějších fázích, mohou být vyhozeny, vystřeleny do slunce nebo spuštěny do kolize a/nebo sloučení s jinými světy.,
A pokud se dostanete příliš blízko k hvězdě, kotvení vaší sluneční soustavy, vnější vrstvy hvězdy, atmosféry může poskytnout dostatek tření způsobí, že vaše oběžné dráze destabilizovat, točící se do centrální hvězda sama o sobě. Při pohledu na naši Sluneční Soustavu dnes, 4,5 miliard let poté, co celá věc vznikla, můžeme konstatovat, hodně věcí o tom, co to muselo být jako v časných stádiích. Můžeme dát dohromady obecný obraz o tom, co se stalo k vytvoření věci, jak jsou dnes.,
ilustrace toho, jak by synestie mohla vypadat: nafouknutý prsten, který obklopuje planetu… v návaznosti na vysokoenergetický, velký dopad momentu hybnosti. Nyní se předpokládá, že náš Měsíc byl tvořen časnou kolizí se zemí, která vytvořila takový jev.
Sarah Stewart / UC Davis / NASA
ale vše, co nám zbylo, jsou přeživší., To, co vidíme, sleduje obecný vzor, který je velmi konzistentní s myšlenkou, že naše osm planet tvořil zhruba v pořadí, jsou v dnes: Rtuť jako nejvnitřnější svět, následuje Venuše, Země, Mars, asteroidy, pak čtyři plynní obři, každý s jejich vlastní lunární systém, Kuiperova pásu, a na poslední Oortův oblak.
Pokud by vše vycházelo čistě z prvků, které je tvoří, byla by Merkur nejhustší planetou. Rtuť má vyšší podíl prvků, které jsou vyšší v periodické tabulce ve srovnání s jakýmkoli jiným známým světem ve sluneční soustavě., Dokonce ani asteroidy, které měly své těkavé ledy, nejsou tak husté, jako je rtuť založena pouze na prvcích. Venuše je #2, Země je #3, následuje Mars, některé asteroidy, a pak Jupiterův nejvnitřnější měsíc: Io.
hustoty různých těles ve sluneční soustavě. Všimněte si vztahu mezi hustotou a vzdáleností… od Slunce se podobnost Tritonu s Plutem a jak se i satelity Jupitera, od Io po Callisto, liší hustotou tak ohromně.,
Karim Khaidarov
ale není to jen surovinové složení světa, které určuje jeho hustotu. Existuje také otázka gravitační komprese, která má větší vliv na světy, čím větší jsou jejich hmoty. To je něco, o čem jsme se hodně naučili studiem planet mimo naši vlastní sluneční soustavu, protože nás naučili, jaké jsou různé kategorie exoplanet. To nám umožnilo odvodit, jaké fyzické procesy jsou ve hře, které vedou ke světům, které pozorujeme.,
Pokud jste níže o dvě masy Země, budeš rocky, pozemní-jako planety, s větší hmotnost planety zažívá větší gravitační komprese. Nad tím začnete viset na plynné obálce hmoty, která „rozdrtí“ váš svět a ohromně klesá jeho hustota, když jdete do hmoty, což vysvětluje, proč je Saturn nejméně hustou planetou. Nad jiným prahem se gravitační komprese opět ujímá vedení; Saturn je 85% fyzické velikosti Jupitera, ale pouze jedna třetina hmotnosti., A za jiným prahem se jaderná fúze zapálí a přemění rádoby planetu na hvězdu.
nejlepší klasifikační schéma planet založené na důkazech je kategorizovat je jako Skalnaté,… Neptun-like, Jupiter-like nebo hvězdný-like. Všimněte si, že „čára“, kterou planety sledují, dokud nedosáhnou ~2 zemské masy, zůstává vždy pod všemi ostatními světy v grafu, když budete pokračovat v extrapolaci.,
Chen a Kipping, 2016, přes https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf
Pokud bychom měli na světě rádi, že Jupiter byl dost blízko, na Slunci, jeho atmosféra by byla pryč, odhalil jádro, které by jistě být hustší než kterákoli z planet v naší Sluneční Soustavě. Nejhustší, nejtěžší prvky vždy klesají k jádru během formování planety a gravitace komprimuje, že jádro je ještě hustší, než by tomu bylo jinak. Ale žádný takový svět na našem dvorku nemáme.,
Místo toho, jen máme poměrně těžký rocky, terestrické planety: Země, nejtěžší světová v naší Sluneční Soustavě bez velké plynné obálky. Díky síle vlastní gravitace je země stlačena o několik procent nad tím, jaká by její hustota byla bez tolik hmoty. Rozdíl je dostatečný k překonání skutečnosti, že je vyroben z lehčích prvků celkově než rtuť (někde mezi 2-5%), takže je asi o 2% hustší než rtuť celkově.,
podle našich nejlepších znalostí as nejlepšími měřeními, která máme k dispozici, jsme to určili… Země je nejhustší planeta ze všech ve sluneční soustavě: asi 2% hustší než Merkur a asi 5% hustší než Venuše. Žádná jiná planeta, měsíc ani asteroid se nepřiblíží.
NASA
Pokud prvky, které byly vyrobeny ze byla jediná metrika, která záleží na hustotě, pak Rtuť bude nejhustší planetou ve Sluneční Soustavě, a to bez pochyb., Bez low-density oceánu nebo atmosféry, a je vyroben z těžších prvků periodické tabulky (v průměru) než jakýkoli jiný objekt, v našem sousedství, trvalo by to dort. A přesto země, téměř třikrát tak vzdálená od Slunce, vyrobená z lehčích materiálů a se značnou atmosférou, píská dopředu s 2% větší hustotou.
vysvětlení? Země má dostatek hmoty, že její vlastní komprese v důsledku gravitace je významná: téměř tak významná, jak se můžete dostat, než začnete viset na velké, těkavé obálce plynů., Země je blíž k hranici, než cokoliv jiného v naší Sluneční Soustavě, a kombinace jeho relativně husté složení a jeho obrovské self-gravitace, jako jsme 18 krát hmotnější než Merkur, nás staví sám jako největší objekt v naší Sluneční Soustavě.