Güneş Sistemimizin Ötesinde “ Donma çizgisi ” – su, amonyak ve metan gibi uçucu maddelerin donmaya başladığı bölge – dört büyük gezegen bulunur. Bu gezegenler - Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün - büyüklük, kütle ve bileşim açısından farklılık gösterseler de, hepsi, kendilerinin büyük ölçüde farklı olmasına neden olan belirli özellikleri paylaşırlar. karasal gezegenler iç Güneş Sisteminde bulunur.
Resmi olarak gaz (ve/veya buz) devleri olarak adlandırılan bu dünyalar aynı zamanda “Jovian gezegenleri” adıyla da anılır. Gaz devi ve dev gezegen gibi terimlerle birbirinin yerine kullanılan ad, esasen “Jüpiter benzeri” olan dünyaları tanımlar. Ve Güneş Sistemi böyle dört gezegen içerirken, ekstra güneş araştırmaları yüzlerce Jovian gezegeni keşfetti ve bu şimdiye kadar…
Tanım:
Jovian terimi, dünyanın en büyüğü olan Jüpiter'den türetilmiştir. Dış Gezegenler ve teleskopla ilk gözlemlenen – tarafından 1610 yılında Galileo Galilei . Adını tanrıların Roma kralı Jüpiter veya Jove'den alan Jovian sıfatı, Jüpiter ile ilişkili herhangi bir anlama gelir; ve uzantı olarak, Jüpiter benzeri bir gezegen.
Güneş Sisteminin dev gezegenleri (aka. Jovianlar). Kredi bilgileri: spiff.rit.edu
Güneş Sistemi içinde dört Jovian gezegeni var - Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün. Bu nedenle Jovian olarak adlandırılan bir gezegen, öncelikle hidrojen ve helyum gazından ve değişen derecelerde daha ağır elementlerden oluşan bir gaz devidir. Büyük uydu sistemlerine ek olarak, bu gezegenlerin her birinin kendi uyduları vardır. halka sistemleri ilave olarak.
Gaz devlerinin bir diğer ortak özelliği, en azından karasal gezegenlerle karşılaştırıldığında, bir yüzeylerinin olmamasıdır. Her durumda, bilim adamları bir gaz devinin 'yüzeyini' (sıcaklıkları ve hava basıncını tanımlamak adına), atmosfer basıncının bir barı (Dünya'da deniz seviyesinde bulunan basınç) aştığı bölge olarak tanımlarlar.
Yapı ve Kompozisyon:
Her durumda, Güneş Sistemimizin gaz devleri esas olarak hidrojen ve helyumdan oluşur ve geri kalanı daha ağır elementler tarafından alınır. Bu elementler, bir sıvı (veya metalik) hidrojen veya uçucu elementler tabakasını çevreleyen bir moleküler hidrojen ve helyum dış tabakası ile kayalık bir bileşime sahip muhtemel bir erimiş çekirdek arasında farklılaşan bir yapıya karşılık gelir.
Yapıları ve bileşimlerindeki farklılıklar nedeniyle, dört gaz devi genellikle farklılaşır; Jüpiter ve Satürn “gaz devleri” olarak sınıflandırılırken, Uranüs ve Neptün “buz devleri” olarak sınıflandırılır. Bunun nedeni, Neptün ve Uranüs'ün içlerinde daha yüksek konsantrasyonlarda metan ve oksijen, karbon, nitrojen ve kükürt gibi daha ağır elementler bulunmasıdır.
Katı ve gazlı zarflarla kaplanmış kayalık çekirdekleri gösteren dev gezegenlerin iç modelleri. Kredi: NASA/JPL
Karasal gezegenlerin tam tersine, gaz devlerinin yoğunluğu suyunkinden biraz daha fazladır (1 g/cm³). Bunun tek istisnası, ortalama yoğunluğun aslında sudan (0,687 g/cm2) daha düşük olduğu Satürn'dür.3). Her durumda, sıcaklık ve basınç, çekirdeğe yaklaştıkça önemli ölçüde artar.
Hava şartları:
Yapıları ve bileşimleri gibi, dört gaz/buz devinin de atmosferleri ve hava durumu modelleri oldukça benzerdir. Birincil fark, atmosferlerin Güneş'ten uzaklaştıkça giderek soğumasıdır. Sonuç olarak, her Jovian gezegeni, gazların sıvı ve katı hallere yoğunlaşabilmesi için rakımları sıcaklıklarına göre belirlenen farklı bulut katmanlarına sahiptir.
Kısacası, Satürn herhangi bir yükseklikte Jüpiter'den daha soğuk olduğu için, bulut katmanları atmosferinin daha derinlerinde oluşur. Uranüs ve Neptün, daha da düşük sıcaklıkları nedeniyle, çok soğuk troposferlerinde yoğunlaştırılmış metanı tutabilirken Jüpiter ve Satürn tutamaz.
Bu metanın varlığı, Uranüs ve Neptün'e puslu mavi rengini veren şeydir; burada Jüpiter, hidrojenin birbirine karışması nedeniyle turuncu-beyazdır (ki bu kırmızı bir görünüm verir), fosfor, kükürt ve hidrokarbonların yükselmesi ise verir. benekli yamalar alanları ve amonyak kristalleri beyaz bantlar oluşturur.
Jüpiter ve Satürn, benzer bileşimleri ve atmosferleri nedeniyle benzer görünümlere sahiptir. Kredi: NASA/GSFC
Jüpiter'in atmosferi, artan irtifaya göre dört katmana ayrılır: troposfer, stratosfer, termosfer ve ekzosfer. Sıcaklık ve basınç derinlikle artar, bu da üst atmosfere benekli görünümünü vermek için UV radyasyonu ile etkileşime giren fosfor, kükürt ve hidrokarbonları taşıyan yükselen konveksiyon hücrelerinin ortaya çıkmasına neden olur.
Satürn'ün atmosferi kompozisyon olarak Jüpiter'inkine benzer. Bu nedenle, bantları çok daha soluk ve ekvator yakınında çok daha geniş olmasına rağmen (soluk altın rengiyle sonuçlanır) benzer şekilde renklidir. Jüpiter'in bulut katmanlarında olduğu gibi, derinlik ve basınca göre bileşimleri değişen üst ve alt katmanlara ayrılırlar. Her iki gezegende de aşağıdakilerden oluşan bulutlar vardır: amonyak kristalleri olası ince bir tabaka ile üst atmosferlerinde su bulutları onların altında yatan.
Uranüs'ün atmosferi üç bölüme ayrılabilir - en içteki stratosfer, troposfer ve dış termosfer. Troposfer en yoğun katmandır ve aynı zamanda güneş sistemindeki en soğuk . Troposfer içinde, üstte metan bulutları, amonyum hidrosülfit bulutları, amonyak ve hidrojen sülfür bulutları ve en düşük basınçta su bulutları bulunan bulut katmanları bulunur.
Sonraki etan dumanı, asetilen ve metan içeren stratosferdir ve bu puslar atmosferin bu katmanını ısıtmaya yardımcı olur. Burada sıcaklıklar, büyük ölçüde güneş radyasyonu nedeniyle önemli ölçüde artar. En dıştaki katman (termosfer ve korona) 800-850 (577 °C/1.070 °F) üniform bir sıcaklığa sahiptir, ancak bilim adamları bunun nedeni konusunda emin değillerdir.
Uranüs ve Neptün, Güneş Sisteminin buz devi gezegenleri. Kredi: Wikipedia Commons
Bu, Uranüs'ün kendi termosferinde alışılmadık derecede yüksek sıcaklıklara maruz kalan Neptün ile paylaştığı bir şeydir (yaklaşık 750 K (476,85 °C/890 °F). Uranüs gibi, Neptün de Güneş'ten bu ısının üretilmesi için çok uzaktadır). ultraviyole radyasyonun absorpsiyonu, bu da başka bir ısıtma mekanizmasının dahil olduğu anlamına gelir.
Neptün'ün atmosferi de ağırlıklı olarak hidrojen ve az miktarda metan içeren helyumdur. Neptün'ünki daha koyu ve daha canlı olsa da, metan varlığı Neptün'e mavi rengini veren şeyin bir parçasıdır. Atmosferi iki ana bölgeye ayrılabilir: alt troposfer (sıcaklıkların yükseklikle azaldığı yer) ve stratosfer (yükseklik ile sıcaklıkların arttığı yer).
Alt stratosferin, metan ile UV radyasyonu etkileşiminin sonucu olan ve böylece Neptün'ün atmosferik pusunu üreten etan ve etin gibi hidrokarbonları içerdiğine inanılıyor. Stratosfer, Neptün'ün stratosferinin Uranüs'ünkinden daha sıcak olmasından sorumlu olan eser miktarda karbon monoksit ve hidrojen siyanür de barındırır.
Hava desenleri:
Dünya gibi, Jüpiter deneyimleri auroralar kuzey ve güney kutuplarına yakındır. Ancak Jüpiter'de auroral aktivite çok daha yoğundur ve nadiren durur. Bunlar Jüpiter'in yoğun radyasyonunun, manyetik alanının ve Jüpiter'in iyonosferiyle reaksiyona giren Io'nun yanardağlarından gelen bol miktarda materyalin sonucudur.
1979'da Voyager 1 tarafından çekilen Büyük Kırmızı Nokta'nın Bjorn Jonsson tarafından yeniden işlenmiş görüntüsü inanılmaz bir ayrıntı zenginliğini ortaya koyuyor. Kredi: NASA/JPL
Jüpiter de deneyimler şiddetli hava desenleri . Bölgesel jetlerde 100 m/s (360 km/sa) olan rüzgar hızları yaygındır ve 620 kph'ye (385 mph) kadar ulaşabilir. Fırtınalar saatler içinde oluşur ve bir gecede binlerce km çapında olabilir. Bir fırtına, Büyük Kırmızı Nokta , en azından 1600'lerin sonlarından beri azgın.
Fırtına tarihi boyunca küçüldü ve genişledi; ancak 2012'de Dev Kırmızı Nokta'nın sonunda kaybolabilir . Jüpiter ayrıca periyodik olarak parlamalar yaşar. atmosferinde yıldırım Burada Dünya'da gözlemlenenlerden bin kat daha güçlü olabilen.
Satürn'ün atmosferi benzerdir, arada sırada uzun ömürlü ovaller sergiler ve bu birkaç bin kilometre genişliğinde olabilir. İyi bir örnek, Büyük Beyaz Nokta (aka. Büyük Beyaz Oval), her 30 Dünya yılında bir meydana gelen benzersiz ama kısa ömürlü bir fenomen. 2010'dan beri, büyük bir beyaz bulut grubu, Kuzey Elektrostatik Bozulma Satürn'ü sardığı gözlemlendi ve 2020'de bir başkasının takip ettiğine inanılıyor.
Satürn'deki rüzgarlar, ölçülen yüksekliğe 500 m/s (1800 km/s) ulaşan Güneş Sistemi gezegenleri arasında en hızlı ikinci rüzgardır. Satürn'ün kuzey ve güney kutupları da fırtınalı hava belirtileri gösterdi. Kuzey kutbunda bu, bir kalıcı altıgen dalga paterni yaklaşık 13.800 km (8.600 mi) uzunluğunda ve 10h 39m 24s'lik bir periyotla dönüyor.
Satürn, kuzey kutup altıgenini ve merkezi girdabını gösteren bu doğal renkli görüntüde güzel çizgili bir süs oluşturuyor. Kredi: NASA/JPL-Caltech/Uzay Bilimleri Enstitüsü
Güney kutbu girdabı görünüşe göre bir jet akımı şeklini alıyor, ancak altıgen duran bir dalga değil. Bu fırtınaların saatte 550 km'lik rüzgar ürettiği tahmin ediliyor, büyüklük olarak Dünya ile karşılaştırılabilir ve milyarlarca yıldır devam ettiğine inanılıyor. 2006 yılında Cassini uzay sondası kasırga benzeri bir fırtına gözlemledim bu açıkça tanımlanmış bir göze sahipti. Bu tür fırtınalar Dünya'dan başka hiçbir gezegende, hatta Jüpiter'de bile gözlemlenmemişti.
Uranüs'ün hava durumu, sistemlerin gezegenin etrafında dönen ve üst atmosfere yükselen iç ısı tarafından yönlendirilen bantlara ayrıldığı benzer bir model izliyor. Uranüs'teki rüzgarlar 900 km/sa (560 mph) hıza ulaşabilir ve 2012'de Hubble Uzay Teleskobu tarafından tespit edilene benzer devasa fırtınalar yaratır. Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktasına benzer şekilde, bu ' Karanlık nokta 1.700 kilometreye 3.000 kilometre (1.100 mil 1.900 mil) ölçülen dev bir bulut girdabıydı.
Neptün katı bir cisim olmadığı için, geniş ekvator bölgesi gezegenin manyetik alanından daha yavaş dönerken (18 saate karşı 16,1 saat) atmosferi farklı bir dönüşe uğrar. Buna karşılık, dönüş süresinin 12 saat olduğu kutup bölgeleri için bunun tersi geçerlidir. Bu farklı dönüş, Güneş Sistemindeki herhangi bir gezegenin en belirgin olanıdır ve güçlü enlem rüzgar kesmesi ve şiddetli fırtınalarla sonuçlanır.
Büyük Dar Noktasını (sol üstte), Scooter'ı (ortada) ve Küçük Karanlık Noktayı (sağ altta) gösteren Voyager 2 görüntülerinin yeniden yapılandırılması. Kredi: NASA/JPL
İlk tespit edilen, 13.000 x 6.600 km boyutlarında ve Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktasına benzeyen devasa bir antisiklonik fırtınaydı. Olarak bilinir Büyük Karanlık Nokta , bu fırtına beş sonra (2 Kasım 1994) Hubble Uzay Teleskobu tarafından arandığında fark edilmedi. Bunun yerine, gezegenin kuzey yarım küresinde görünüşe çok benzeyen yeni bir fırtına bulundu, bu da bu fırtınaların Jüpiter'inkinden daha kısa bir ömre sahip olduğunu düşündürdü.
ötegezegenler:
Mevcut yöntemlerimizin getirdiği sınırlamalar nedeniyle, çoğu ötegezegenler gibi anketler tarafından şimdiye kadar keşfedildi Kepler uzay gözlemevi Güneş Sisteminin dev gezegenleriyle karşılaştırılabilir boyuttadır. Bu büyük gezegenlerin Jüpiter ile diğer dev gezegenlerden daha fazla ortak noktası olduğu düşünüldüğünden, “Jovian Gezegeni” terimi birçok kişi tarafından onları tanımlamak için kullanılmıştır.
Kütlesi Jüpiter'den daha büyük olan bu gezegenlerin çoğu, gökbilimciler tarafından 'Süper Jüpiter' olarak da adlandırılmıştır. Bu tür gezegenler, gezegenler ve gezegenler arasındaki sınırda bulunur. kahverengi cüce yıldızlar , Evrenimizde var olduğu bilinen en küçük yıldızlar. Jüpiter'den 80 kat daha büyük olabilirler, ancak daha güçlü yerçekimleri malzemeyi daha yoğun, daha kompakt bir küre haline getirdiğinden, boyut olarak hala karşılaştırılabilir.
Sanatçının “Sıcak Jüpiter” ötegezegeni HD 149026b konsepti. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Ana yıldızlarından uzak yörüngelere sahip olan Süper Jüpiterlere “Soğuk Jüpiter”, yakın yörüngelere sahip olanlara “Sıcak Jüpiter” denir. Şaşırtıcı sayıda Sıcak Jüpiter, gezegenlerinin etkisinden dolayı ana yıldızların salınımını ölçen Radyal Hız yöntemini kullanarak tespit etmenin özellikle kolay olması nedeniyle, ötegezegen araştırmalarında gözlemlenmiştir.
Geçmişte gökbilimciler, Jüpiter benzeri gezegenlerin yalnızca bir yıldız sisteminin dış erişimlerinde oluşabileceğine inanıyorlardı. Ancak, son zamanlarda yıldızlarına yakın yörüngede dönen Jüpiter boyutunda birçok gezegenin keşfi bu konuda şüphe uyandırdı. Güneş Sistemimizin ötesindeki Jovianların keşfi sayesinde, gökbilimciler gezegen oluşumu modellerimizi yeniden düşünmeye zorlanabilirler.
Galileo Jüpiter'i teleskopuyla ilk kez gözlemlediğinden beri, Jovian gezegenleri bizim için sonsuz bir hayranlık kaynağı oldu. Ve yüzyıllarca süren araştırma ve ilerlemeye rağmen, onlar hakkında hala bilmediğimiz birçok şey var. Jüpiter'i keşfetmek için son çabamız, Juno Misyonu , oldukça ilginç buluntular üretmesi bekleniyor. Bizi o lanet Jovianları anlamaya bir adım daha yaklaştıracaklarını umuyoruz!
Universe Today'de gaz devleri hakkında birçok ilginç makale yazdık. Burada Güneş Sistemi Rehberi , Dış Gezegenler , Bir Gaz Devinin İçinde Ne Var? , ve Hangi Gezegenlerin Halkaları Vardır?
Daha fazla bilgi için NASA'nın Güneş Sistemi Keşfi sayfası ve Science Daily’s Jüpiter gezegenleri .
Astronomy Cast'in Jovian gezegenlerinde bir dizi bölümü var. 56. Bölüm Jüpiter .