Почему газовые гиганты газовые?

[Бабинцев Виктор]

«5 млрд. лет назад Солнце было окружено вращающимся диском из газа и пыли. Тяжелые частицы, притягиваясь друг к другу, образовали внутренние каменные планеты, или планеты земной группы: Меркурий Венеру, Землю и Марс. Внешние планеты, газовые гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, сформировались из частиц легких элементов – водорода и гелия».

Вот так просто современная наука отвечает на детский вопрос «Почему газовые гиганты газовые?». Оказывается, периферия диска, некогда окружавшего Солнце, была представлена водородом и гелием – в этом-то вся и суть. Но, давайте, не будем такими наивными и доверчивыми. Вокруг газовых гигантов обращается 164 «каменных» спутника, очень похожих на планеты земной группы. Следовательно, газовые гиганты не потому газовые, что они газовые, а потому, что они – гиганты.

Если все планеты (не все звезды) во Вселенной состоят из уже известных нам атомов и их соединений, то те из них, чья масса находится в пределах от 14,2 до 318 земных масс, будут точно газовыми, то есть планетами ураново-юпитерной группы, а планеты меньших размеров будут похожими на планеты земной группы. То есть так называемые экзопланеты ничем нас уже удивить не могут.

У газовых гигантов есть одна особенность – все они излучают тепловой энергии больше, чем получают ее от Солнца. Вопрос «Чем это обусловлено?» можно и не задавать.  Но о «гравитационном саморазогреве» планет – как-нибудь в следующий раз. Впрочем, если у вас есть соображения на этот счет, было бы интересно.

[voyager 9]

Бабинцев Виктор, тяжелой планете легче удержать атмосферу.
ИМХО, металло-каменное ядро присутствует у всех гигантов.
Неясностей хватает:
http://rnd.cnews.ru/natur_science/news/line/index_science.shtml?2011/12/15/469116

[Бабинцев Виктор]

Спасибо! О металло-каменных ядрах и вообще о "внутренностях" планет и звезд мы тоже еще ничего не знаем.
Хотя различных предположений тут много.

[Сергей36]

Вокруг газовых гигантов обращается 164 «каменных» спутника, очень похожих на планеты земной группы.

Вы имеете ввиду, что наличие этих спутников противоречит теории... ?

[Бабинцев Виктор]

Противоречит цитате из учебника.

[Сергей36]

Противоречит цитате из учебника.

ясно.
Просто совсем не обязательно, что не должно быть ничего каменного в периферии. Это же был своего рода хаос. И энтропию никто не отменял.

[Дмитрий Вибе]

Противоречит цитате из учебника.

Можно узнать, что это за учебник?

[Бабинцев Виктор]

Ридерз Дайджест "Только факты" стр. 20 год 2008.

[Дмитрий Вибе]

Ридерз Дайджест "Только факты" стр. 20 год 2008.

Серьёзный учебник, ничего не скажешь.

[Бабинцев Виктор]

Что тут поделаешь: живу в лесу, молюсь колесу... Однако дело тут не в учебнике;
чего-либо вразумительного по этому вопросу и в Инете не найти.

[Дмитрий Вибе]

чего-либо вразумительного по этому вопросу и в Инете не найти.

А Вы как искали?

[Kostyrko]

Цитата Бабинцев Виктор: «Почему газовые гиганты газовые?»
Цитата voyager 9: «…тяжелой планете легче удержать атмосферу».

«У земной атмосферы эффективно диссипируют только водород и гелий; у Марса - водород, гелий, азот; атмосфера Венеры близка по устойчивости к земной. Атмосферы планет-гигантов устойчивы гл. обр. вследствие высокого значения скорости ускользания» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188273).

[Бабинцев Виктор]

«Тяжелым планетам легче удержать атмосферу», - думаем мы.  Но вот вопрос: что же тогда представляют собой кометы, если это не астероиды с атмосферой? Глыбы грязного льда, испаряющегося при каждом приближении кометы к Солнцу? А что если таких сближений было уже миллион раз?  Тогда каких размеров должна была бы быть каждая такая «глыба» миллиард лет тому назад? Другой вопрос: где и у кого этот астероид взял атмосферу?

Кстати, если бы водород и гелий покидали атмосферу Земли,  не было бы у нее атмосферы высотой до 800 км.

[Дмитрий Вибе]

Но вот вопрос: что же тогда представляют собой кометы, если это не астероиды с атмосферой?

Что такое, по-Вашему, атмосфера?

[Бабинцев Виктор]

Газовая оболочка вокруг небесного тела, удерживаемая гравитацией этого тела.
У комет эта атмосфера в форме хвоста. Впрочем, каждую частичку хвоста кометы, наверное, правильнее рассматривать как микроскопический спутник кометы.

Скорости теплового движения атомов атмосфер планеты-гиганта и астероида пропорциональны их гравитационным массам. Поэтому и тот и другой в равной степени легко могут удержать свои атмосферы. Я думаю так.

[Дмитрий Вибе]

Понятно. Поясните, пожалуйста, что именно Вы предлагаете обсудить в этой теме?

[Бабинцев Виктор]

Меня интересует "гравитационный саморазогрев" планет-гигантов и его связь с ядерным синтезом и эволюцией хим. элементов.

[AlAn]

Скорости теплового движения атомов атмосфер планеты-гиганта и астероида пропорциональны их гравитационным массам. Поэтому и тот и другой в равной степени легко могут удержать свои атмосферы. Я думаю так.

А мы, грешным делом считали, что эти скорости пропорциональны абсолютной температуре 

[konstkir]

Так в этом грехе он всех и упрекает, перечитали мы учебников, закостенели. А он головой старается думать.

Кстати, скорость в газах еще зависит от массы атомов, поэтому водород быстее улепетывает с планет.

Плотность и высота атмосферы зависит еще от нескольких параметров.

[Kostyrko]

Проведём мысленный эксперимент. «Переместим» орбиту Юпитер (в его современном состоянии) на земную орбиту. Какие при этом будут происходить процессы и останется ли в результате этого эксперимента Юпитер газовым гигантом?

[voyager 9]

Проведём мысленный эксперимент. «Переместим» орбиту Юпитер (в его современном состоянии) на земную орбиту. Какие при этом будут происходить процессы и останется ли в результате этого эксперимента Юпитер газовым гигантом?

Думаю, ничего особого не произойдёт.
Про "горячие юпитеры" пишут
Wiki:

Нагревание поверхности до температуры 1000—1500 К (а иногда и почти до 3000 К), обусловленное близким расположением к звезде, вызывает дополнительное тепловое расширение, так что радиусы подобных планет больше, чем у аналогичных, но расположенных на бо́льшем расстоянии от родительской звезды.

Поверхность - поверхностью, а недра так и останутся раскаленными - сильно не расширишься.
Сильная гравитация убережет Юпитер от изменений.
Магнитное поле планеты, вероятно, будет со временем уменьшаться.

2) Про раскалённые недра планет - может это эффект гигантского термоса? Тепло законсервировано со времён образования планеты?

[Kostyrko]

Цитата voyager 9: «…радиусы подобных планет больше, чем у аналогичных, но расположенных на бо́льшем расстоянии от родительской звезды…»

На орбите Земли Юпитер получит в 25 раз больше лучевой энергии от Солнца. Нагрев и расширение увеличат диссипацию атмосферы Юпитера, атмосфера Юпитера, возможно, перестанет быть устойчивой и начнёт терять газ.
Возможно, часть газа атмосферы будет «сноситься» солнечным ветром, поток которого возрастёт также в 25 раз.

Цитата voyager 9: «…недра так и остануться раскаленными - сильно не расширится».

Юпитер достаточно быстро вращается, и возросшие приливные силы от Солнца усилят нагрев планеты изнутри с перечисленными выше последствиями. Возможно, от воздействия близкого Юпитера из-за приливов возрастёт активность Солнца.

Цитата voyager 9: «Магнитное поле планеты, вероятно, будет со временем уменьшаться».

Юпитер обладает самым сильным магнитным полем среди всех планет Солнечной системы, тогда как глобальное магнитное поле Солнца слабое и меняет полярность с периодом 22 года. Возможно, из-за сильного магнитного поля Юпитера прекратятся «переполюсовки» глобального магнитного поля Солнца.

[Бабинцев Виктор]

Думается, атмосфера Юпитера на орбите Земли будет только «разбухать» до какого-то предела за счет увеличения скорости теплового движения молекул гелия и водорода (особенно в самых верхних слоях атмосферы Юпитера) и некоторого подплавления слоев жидкого водорода и гелия лучевой энергией Солнца, если  солнечный свет сможет к ним пробиться. Короче, как был Юпитер газовым гигантом, так он им, скорее всего, и останется.

Я повторяюсь: еще не доказано, что Земля теряет водород и гелий из своей атмосферы.

[Kostyrko]

Диссипация атмосфер растёт с увеличением радиуса и температуры (http://www.astronet.ru/db/msg/1188273). Если, находясь на земной орбите, Юпитер будет терять атмосферу, его масса будет уменьшаться, и Юпитер будет удаляться от Солнца. Возможно, раньше Юпитер находился ближе к Солнцу. Интересно, какой должна была бы быть масса Юпитера, движущегося по земной орбите, чтобы Юпитер оказался на современной орбите в современном состоянии? Для простоты можно положить, что активность Солнца за период удаления Юпитера не менялась.

[Бабинцев Виктор]

Если Луну поставить на экватор вращающейся Земли, то она, не успев сделать полного оборота, улетит в космос и станет спутником Земли. Возможно, все планеты Солнечной системы тоже когда-то «отпочковались» от Солнца в виде выбросов огромного количества вещества. Нечто подобное и сейчас наблюдается на Солнце. Если Солнце двигалось в галактике со значительной скоростью, а мощный выброс был в «удачном» направлении, то образование планеты из сгустка вещества мы уже можем объяснить. Солнце могло сразу вывести свой юпитер на орбиту. Правда, сперва на крутую эллиптическую.

Но меня сейчас интересует вопросы синтеза и эволюции химических элементов под действием мощной гравитации. Мне думается, что газовые гиганты потому газовые, что они способны сами продуцировать свои атмосферы. Конечными продуктами ядерного синтеза в чреве планет-гигантов и являются гелий и водород. Солнце тоже может быть тому примером.

[Дмитрий Вибе]

Тема закрыта, поскольку художественная литература не входит в тематику раздела.