"Джуно" прилетел к Юпитеру

[T^Im]

Спасибо за познавательный рисунок из статьи. Это что то фантастическое, в хорошем смысле слова. Правда сложно поверить в гелиевый дождь - неужели там с глубиной все охлаждается до меньше 5K? (т.к. выше этой критической температура гелия уже не будет никаких капель, только сверхкритический флюид)

[LeMay]

Спасибо за познавательный рисунок из статьи. Это что то фантастическое, в хорошем смысле слова. Правда сложно поверить в гелиевый дождь - неужели там с глубиной все охлаждается до меньше 5K? (т.к. выше этой критической температура гелия уже не будет никаких капель, только сверхкритический флюид)

  Спасибо вам. В 2010 году вышла такая статья:
  Гелиевый дождь в жидком водороде: cтранный климат на Юпитере
  Модель Юпитера там была чуть проще:
 

[Крупин]

На Юпитере не только дефицит гелия, но и дефицит неона и кислорода.
https://lenta.ru/news/2010/03/23/neon/

Комментарий модератора

Крупин, раздел не предназначен для художественных текстов. Они и ссылки на них удалены.

[Golossvyshe]

Каким образом на Юпитере может идти гелиевый дождь, если Т кр. у гелия всего 5,25 К?

[Крупин]

Каким образом на Юпитере может идти гелиевый дождь, если Т кр. у гелия всего 5,25 К?

Идёт (якобы) под давлением на глубине, и неон растворяет и дождём в ядро уносит...
Вообще, гелиевый дождь ещё в прошлом веке придумали для объяснения острого дефицита гелия на Сатурне. Но некоторый дефицит обнаружился и на Юпитере, а кроме того и дефицит неона. Тогда "растворили" неон в гелии.

[Golossvyshe]

Каким образом на Юпитере может идти гелиевый дождь, если Т кр. у гелия всего 5,25 К?

Идёт (якобы) под давлением, и неон растворяет и дождём в ядро уносит...

Мнение великого арифметика Милитцера я знаю. Возможно, это он не подозревает о наличии у веществ критической температуры?

И вообще, можно ли считать доказательствами кампутерные спекуляции и инсинуации?

p.s. Кстати, наличие металлического водорода в ядре Юпитера тоже ещё не доказано.

Мощное магнитное поле может объясняться "гидромагнитным динамо" в плазме.
Которая и составляет ядро Юпитера.

[T^Im]

Из статьи в ПопМеханике есть ссылка на англ. пресс релиз, из которого после небольшой магии можно достать текст оригинальной статьи Sequestration of Noble Gases in Giant Planet Interiors где есть любопытная картинка (см. вложение), из которой можно понять, что гелиевый "дождь" на Юпитере происходит при температурах 7 000 K и 3 000 000 атмосфер. 

Естественно, бытовое деление на "жидкость-газ" в таких экстремальных условиях уже не совсем работает, и даже более продвинутое понятие - "сверхкритический флюид" - тоже.

Попробую пересказать вкратце свое видение того, что описано в статье.
Одна из загадок атмосферы Юпитера (и Сатурна) - откуда в ней по сравнению с Солнцем (и протопланетарной туманности) недостаток гелия и неона, но нет недостатка более тяжелых инертных газов (так, концентрация аргона в 1,6 раз больше, чем на Солнце). Ведь чисто теоретически должно быть ровно наоборот: легкие элементы сверху, тяжелые - снизу. Ранее были догадки о "вымывании неона гелиевым дождем", что и подтвердило и проведенное моделирование (достаточно "нормальное"). Его результаты даже при интерпретации с точки зрения школьной химии-физики выглядят логично, убедительно и достаточно просто.

При таких высоких температурах водород уже существенно ионизируется (разваливается на протон и электрон), а гелий - нет.

Атомы гелия плохо взаимодействуют с протонами (т.к. электронная оболочка маленькая и близко к ядру - "вдавить" в нее протон сложно - отталкиваются одноименно заряженные ядра, а электронов в гелии мало) и поэтому гелий при таком давлении "выдавливается" из водорода с образованием более плотной (т.к. He тяжелее водорода) гелиевой фазы (см. синюю область на графике P-T во вложении), которая "тонет" по закону Архимеда (те самые "капли") "унося" при этом растворенным в себе следующий по периоду инертный газ - неон (он тоже не очень взаимодействует с протонами), которого как и гелия в атмосфере Юпитера явный недостаток.

А вот атомы более тяжелых инертных газов уже лучше взаимодействуют с протонами (т.к. имеют большие богатые электронами "рыхлые" оболочки, в которые хорошо с выделением энергии "вдавливаются сумасшедшим давлением" положительно заряженные протоны), поэтому они, "растворяются" и концентрируются в водороде, а не в гелии. Что дает избыток в атмосфере Юпитера следующего по таблице инертного газа - аргона.

И конечно "жидкий водород" из заголовка статьи ПопМеханики - это явные домыслы.

[Golossvyshe]

Попробую пересказать вкратце свое видение того, что описано в статье.
Одна из загадок атмосферы Юпитера (и Сатурна) - откуда в ней по сравнению с Солнцем (и протопланетарной туманности) недостаток гелия и неона, но нет недостатка более тяжелых инертных газов (так, концентрация аргона в 1,6 раз больше, чем на Солнце). Ведь чисто теоретически должно быть ровно наоборот: легкие элементы сверху, тяжелые - снизу. Ранее были догадки о "вымывании неона гелиевым дождем", что и подтвердило и проведенное моделирование (достаточно "нормальное"). Его результаты даже при интерпретации с точки зрения школьной химии-физики выглядят логично, убедительно и достаточно просто.

Разве?

Вообще-то с точки зрения школьной физики вещество при 7000 К является плазмой. Поведение коей при таких давлениях предсказывать, скажем так мягко, излишне самонадеянно.
И из того, что гелий там имеет меньшую степень ионизации, нежели водород, вовсе не самоочевидно, что на Юпитере идут гелиевые дожди.

В который раз наблюдается одна и та же схема: создаётся некая матмодель, не поддающаяся экспериментальной проверке, и если эта модель сносно описывает наблюдающуюся картину (или хотя бы часть картины), она признаётся истинной. "По соглашению сторон", тскзть, а вовсе не экспериментальной проверки.

Причём матмодели раз от раза становятся всё кудрявей.

Ладно...
Ждём, когда джентльмены откроют у Юпитера каменное ядро.

[mo]

А как иначе? Пока нет экспериментальных опровержений, теория жива. Если есть две-три теории, описывающие один феномен, то экспериментами зачёркиваем некоторые из них. Я думал это и называется "наука". Нет?

[Крупин]

Ждём, когда джентльмены откроют у Юпитера каменное ядро.

В "каменном яре" ничего смешного нет. Это просто краткое обозначение. Никто вовсе не говорит, что там в буквальном смысле камень. Имеется в виду, был ли там "камень", когда планета формировалась.
По наиболее раскрученному планетезимальному сценарию вначале песок, металл лёд мягко склеивались в твёрдую планетку, которая далее обрастала газами водородом и гелием. Камень, лёд, металл естественно в исходном виде не сохранились, а переплавились, поджались под давлением. Но о прежнем составе можно судить по распределению плотности (от радиуса). Её невозможно было бы определить, если бы Юпитер не вращался и имел сферически-симметричное распределение. Но из-за вращения юпитер эллипсоизуется и по характеру его гравиполя можно сделать определённые заключения.
Пока "увидеть" "твёрдое" ядро (т.е. бывшее первоначально твёрдым) не удавалось, что противоречит планетезимальному варианту в отношении Юпитера.

[Крупин]

Пока нет экспериментальных опровержений, теория жива

Не теория, а гипотеза, причём построенная на песочке. А тратить силы на её опровержение ни у кого желания особого просто нет.

[mo]

Пока нет экспериментальных опровержений, теория жива

Не теория, а гипотеза, причём построенная на песочке. А тратить силы на её опровержение ни у кого желания особого просто нет.

Да нет же, именно теория. Сейчас мы считает, что 2+2 = 4. И много других допущений существуют, развеиваются, растут новые, постепенно формируя картину мира.

А как ещё узнать, кроме как предположить, создать и провести эксперимент или наблюдать процесс в естественной среде? Если не будет предположения, что 2+2 хоть чему-то равно (например, 4), не будет теории, обосновывающей, что получится 4, то как прийти к знанию?

[Golossvyshe]

А как иначе? Пока нет экспериментальных опровержений, теория жива.

Это не теория.   Это более или менее сомнительная гипотеза.
Вон и трщ Крупин усомнился в наличии гелиевых дождиков на Юпитере.


И не надо переворачивать с ног на голову. Гипотеза становится теорией при наличии экспериментального подтверждения. А вовсе не в результате отсутствия опровержения.

Кстати, как вам видится таковое опровержение?

Если есть две-три теории, описывающие один феномен,

Это оксюморон.
Как, скажем, несколько вариантов таблицы умножения.

Гипотез - да, может быть несколько. Теория всегда одна.

[mo]

Понял. Далее не влезаю. Слабо ориентируюсь в научной терминологии.
Спасибо, что помогли разобраться.

[Golossvyshe]

Ждём, когда джентльмены откроют у Юпитера каменное ядро.

В "каменном яре" ничего смешного нет. Это просто краткое обозначение. Никто вовсе не говорит, что там в буквальном смысле камень. Имеется в виду, был ли там "камень", когда планета формировалась.

Нет уж, позвольте.

Ибо говорится о наличии "каменного ядра" в настоящем времени.

В противном случае говорилось бы о концентрации сидерофильных элементов в сверхплотной плазме, составляющей ядро Юпитера.
"Кто ясно мыслит - тот ясно излагает" (с)

[Скеп-тик]

Гипотез - да, может быть несколько. Теория всегда одна.

Теория - это гипотеза, обвешанная мат. аппаратом. Их может быть сколько угодно.
К примеру, если вы астроном-наблюдатель, то теория Птолемея и теория Эйнштейна могут с одинаковой точностью вычислять траектории планет на небесной сфере. Но теория эпициклов менее громоздка, чем ОТО.
Однако стоит вам запустить КА, теория Птолемея отпадает, выходит за грань применимости.

[Golossvyshe]

Гипотез - да, может быть несколько. Теория всегда одна.

Теория - это гипотеза, обвешанная мат. аппаратом. Их может быть сколько угодно.

Да на здоровье. Не стану спорить из экономии.

К примеру, если вы астроном-наблюдатель, то теория Птолемея и теория Эйнштейна могут с одинаковой точностью вычислять траектории планет на небесной сфере. Но теория эпициклов менее громоздка, чем ОТО.
Однако стоит вам запустить КА, теория Птолемея отпадает, выходит за грань применимости.

Очень хороший пример, кстати.
"Теория" Птолемея - это всего лишь матмодель, достаточно верно описывающая наблюдательные факты и при этом ни малейшего отношения к действительности не имеющая.

[Mark]

 

[Vladimir73]

Гипотез - да, может быть несколько. Теория всегда одна.

Теория - это гипотеза, обвешанная мат. аппаратом. Их может быть сколько угодно.

Да на здоровье. Не стану спорить из экономии.

Правильно. А то придется объяснять выражения "эксперимент для подтверждения теории", "теория ничем не подтверждена", "теория была опровергнута", "полученные результаты опровергают все существующие теории" и т.п. глупости из всяких там учебников, монографий и т.п. академических макулатур 

[T^Im]

Golossvyshe
Ваш скептицизм понятен, но в данном случае выглядит как обскурантизм или антинаучный троллинг. Дабы не вводить в заблуждение почтенную публику, поясню по пунктам.

Разве? Вообще-то с точки зрения школьной физики вещество при 7000 К является плазмой. Поведение коей при таких давлениях предсказывать, скажем так мягко, излишне самонадеянно.

Сомнительные утверждения вместо аргументов тут же приводят к сомнительным выводам.
Поскольку гелий - вещество, а плазма - ионизированный газ, то "с точки зрения школьной физики" получается, что гелий при 7000 K (почему то "забыли" о давлении 3 000 000 атм), должен быть ионизированным газом. Но так ли это?

Во первых, школьная физика ничего не знает про степень ионизации вещества при давлении 3 000 000 атмосфер и 7 000 K. Но школьная химия подсказывает, что повышение давления ведет к понижению степени диссоциации, поскольку диссоциация - равновесный процесс происходящий с увеличением числа частиц, и по принципу Ле Шателье повышение давления будет сдвигать равновесие в сторону нейтральных частиц.

Во вторых, с точки зрения школьной химии, водород легко теряет свой электрон, а гелий, наоборот - имеет один из самых больших потенциалов ионизации (заполненная оболочка, маленький размер). Поэтому неудивительно, что существует очень широкий диапазон p,T при которых водород значительно ионизирован, а гелий - практически нет. Чтобы почувствовать насколько сложно ионизируется гелий достаточно немного поиграться вот тут с зависимостью ионизации гелия от p и T, например, даже при на порядки-порядков более низком давлении и во много раз большей температуре (40 000 K) все еще половина атомов гелия не теряет ни одного электрона! (а двукратно ионизированного гелия и при 60 000 K практически нет).

В статье прямо утверждается, что в таких условиях на Юпитере гелий не ионизирован, что с учетом вышеизложенного выглядит логично. Возражения = пруфы - так устроена наука.

Далее из моделироания следует разделение фаз гелия и водорода в таких условиях.

В который раз наблюдается одна и та же схема: создаётся некая матмодель, не поддающаяся экспериментальной проверке, и если эта модель сносно описывает наблюдающуюся картину (или хотя бы часть картины), она признаётся истинной. "По соглашению сторон", тскзть, а вовсе не экспериментальной проверки.

"Некая матмодель, не поддающаяся экспериментальной проверке"! Это что же из статьи так "обозвали"?
DFT, MD, или может быть рассчеты ab initio?
С таким "научным" подходом можно и ОТО "опровергать".

Однако все это широко используются в "повседневном" моделировании вещества и приводит, как правило, к проверяемым и устойчивым результатам. Дополнительно отмечу, что в статье моделируется даже не столько сама возможность разделения фаз, сколько численные значения энергий Гиббса инертных газов там - т.е. такое моделирование способно "зацепить" и гораздо более тонкие эффекты. Иными словами "раделение фаз" находится далеко от границ применимости этих моделей. Поэтому очень сомнительно что качественный результат - разделение фаз в широком диапазоне p,T - может вообще измениться при уточнении начальных условий и параметров, могут только "плавать" границы p,T его диапазона.

И как завещал дедушка Оккам: "Не следует привлекать новые сущности без крайней на то необходимости". Т.е. если рассчеты ab initio приводят к соответствующей наблюдениям модели, то чтобы эту модель в корне отбросить требуются очень веские основания = дополнительные пруфы, коих нет. Так уж устроена наука: безосновательный скептицизм антинаучен.

говорится о наличии "каменного ядра" в настоящем времени.

А точно ли  в современных научных статьях утверждается, что у Юпитера прямо таки обычные камни в ядре? Вроде бы все прекрасно понимают, что наши повседневные понятия о веществе там не очень то применимы. Слово "rocky" в контексте строения Юпитера скорее всего обозначает состав отдельной фазы тяжелых элементов, называть которую твердой может быть так же неправильно, как называть гелиевую фазу в водороде жидкой.

Собственно, насколько я понимаю, одна из интриг, которую должна была помочь решить Юнона - есть ли там четкая граница фаз в ядре. Это, похоже, действительно находится далеко за пределами достоверного моделирования для текущей науки, поэтому не удивительно что будут постоянно меняться наши представления о строении ядра по мере накопления экспериментальных данных от Юноны (сравните картинки вложения из старой и новой статей) - обыденная ситуация для науки.