Масса Юпитера

Единица массы, равная общей массе планеты Юпитер.

Масса Юпитера , также называемая массой Юпитера , является единицей массы, равной общей массе планеты Юпитер . Это значение может относиться к массе одной только планеты или к массе всей системы Юпитера, включая спутники Юпитера . Юпитер, безусловно, самая массивная планета Солнечной системы . Она примерно в 2,5 раза массивнее всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых. ^[2]

Масса Юпитера — распространенная единица массы в астрономии , которая используется для обозначения масс других объектов аналогичного размера, включая внешние планеты , внесолнечные планеты и коричневые карлики , поскольку эта единица обеспечивает удобную шкалу для сравнения.

Текущие лучшие оценки

На данный момент наиболее известное значение массы Юпитера можно выразить как1 898 130  йоттаграмм :

${\displaystyle M_{\mathrm {J} }=(1.89813\pm 0.00019)\times 10^{27}{\text{ kg}},}$^[1]

что примерно в 1 ⁄ 1000 массивнее Солнца (около 0,1%  M _☉ ):

${\displaystyle M_{\mathrm {J} }={\frac {1}{1047.348644\pm 0.000017}}M_{\odot }\approx (9.547919\pm 0.000002)\times 10^{-4}M_{\odot }.}$^[3]

Юпитер в 318 раз массивнее Земли:

${\displaystyle M_{\mathrm {J} }=3.1782838\times 10^{2}M_{\oplus }.}$

Контекст и последствия

Масса Юпитера в 2,5 раза превышает массу всех других планет Солнечной системы вместе взятых — она настолько массивна, что его барицентр с Солнцем находится за пределами поверхности Солнца на расстоянии 1,068  солнечных радиусов от центра Солнца. ^[4]

Поскольку масса Юпитера настолько велика по сравнению с другими объектами Солнечной системы , эффекты его гравитации необходимо учитывать при расчете траекторий спутников и точных орбит других тел Солнечной системы, включая Луну и даже Плутон.

Теоретические модели показывают, что если бы Юпитер имел гораздо большую массу, чем сейчас, его атмосфера разрушилась бы, а планета сжалась бы. ^[5] При небольших изменениях массы радиус не будет существенно меняться, но выше примерно 500  M E (1,6 массы Юпитера) ^[5] внутренняя часть станет настолько более сжатой под возросшим давлением, что ее объем уменьшится, несмотря на увеличение количество материи. В результате считается, что Юпитер имеет примерно такой же большой диаметр, какой может достичь планета с таким составом и историей эволюции. ^[6] Процесс дальнейшего сжатия с увеличением массы будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто заметное звездное зажигание , как у коричневых карликов с большой массой , имеющих около 50 масс Юпитера. ^[7] Юпитер должен быть примерно в 80 раз массивнее, чтобы синтезировать водород и стать звездой . ^[8]

Гравитационная постоянная

Масса Юпитера определяется на основе измеренной величины, называемой параметром массы Юпитера , который обозначается GM _J. Масса Юпитера вычисляется путем деления GM _J на ​​константу G. Для небесных тел, таких как Юпитер, Земля и Солнце, ценность продукта ГМ известна на много порядков точнее, чем значение каждого фактора по отдельности. Ограниченная точность, доступная для G, ограничивает неопределенность полученной массы. По этой причине астрономы часто предпочитают обращаться к гравитационному параметру, а не к явной массе. Продукты GM используются при расчете отношения массы Юпитера к другим объектам.

В 2015 году Международный астрономический союз определил, что номинальный параметр массы Юпитера останется постоянным независимо от последующих улучшений точности измерения M _J . Эта константа определяется как точно

${\displaystyle ({\mathcal {GM}})_{\mathrm {J} }^{\mathrm {N} }=1.266\,8653\times 10^{17}{\text{ m}}^{3}/{\text{s}}^{2}}$

Если необходима точная масса Юпитера в единицах СИ , ее можно рассчитать через гравитационную постоянную G путем деления GM на G. ^[9]

Массовый состав

Большую часть массы Юпитера составляют водород и гелий. Эти два элемента составляют более 87% общей массы Юпитера. ^[10] Общая масса тяжелых элементов, кроме водорода и гелия, на планете составляет от 11 до 45  M _E . ^[11] Основная часть водорода на Юпитере представляет собой твердый водород. ^[12] Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что Юпитер содержит центральное плотное ядро. Если это так, то масса ядра, по прогнозам, не превысит примерно 12  M _E . Точная масса ядра неизвестна из-за относительно плохого знания поведения твердого водорода при очень высоких давлениях. ^[10]

Относительная масса

Смотрите также

• Радиус Юпитера
• Горячий Юпитер
• Порядки (масса)
• Планетарная масса
• Солнечная масса

Примечания

1. Некоторые значения в этой таблице являются номинальными значениями, полученными из числовых стандартов фундаментальной астрономии ^[3] и округленными с соответствующим вниманием к значащим цифрам , как рекомендовано Резолюцией B3 МАС. ^[9]

Рекомендации

1. «Планеты и Плутон: физические характеристики». ssd.jpl.nasa.gov . Лаборатория реактивного движения . Проверено 31 октября 2017 г.
2. Коффи, Джерри (18 июня 2008 г.). «Масса Юпитера». Вселенная сегодня . Проверено 31 октября 2017 г.
3. «Численные стандарты фундаментальной астрономии». maia.usno.navy.mil . Рабочая группа МАС. Архивировано из оригинала 26 августа 2016 года . Проверено 31 октября 2017 г.
4. Макдугал, Дуглас В. (6 ноября 2012 г.). «Двойная система, близкая к дому: как Луна и Земля вращаются вокруг друг друга». Гравитация Ньютона . Конспект лекций по физике для студентов бакалавриата. Спрингер Нью-Йорк. стр. 193–211. дои : 10.1007/978-1-4614-5444-1_10. ISBN 9781461454434. барицентр находится на расстоянии 743 000 км от центра Солнца. Радиус Солнца составляет 696 000 км, то есть оно находится на высоте 47 000 км над поверхностью.
5. Сигер, С.; Кушнер, М.; Иер-Маджумдер, Калифорния; Милицер, Б. (2007). «Отношения массы и радиуса твердых экзопланет». Астрофизический журнал . 669 (2): 1279–1297. arXiv : 0707.2895 . Бибкод : 2007ApJ...669.1279S. дои : 10.1086/521346. S2CID  8369390.
6. Как работает Вселенная 3 . Том. Юпитер: разрушитель или спаситель? Канал Дискавери . 2014.
7. Гийо, Тристан (1999). «Внутренности планет-гигантов внутри и за пределами Солнечной системы». Наука . 286 (5437): 72–77. Бибкод : 1999Sci...286...72G. дои : 10.1126/science.286.5437.72. ПМИД  10506563.
8. Берроуз, Адам; Хаббард, Уильям Б.; Саумон, Д.; Лунин, Джонатан И. (1993). «Расширенный набор моделей коричневых карликов и звезд очень малой массы». Астрофизический журнал . 406 (1): 158–71. Бибкод : 1993ApJ...406..158B. дои : 10.1086/172427 .
9. Мамаек, Э.Э.; Прса, А.; Торрес, Г.; и другие. (2015). «Резолюция B3 МАС 2015 г. о рекомендуемых номинальных константах преобразования для выбранных солнечных и планетарных свойств». arXiv : 1510.07674 [astro-ph.SR].
10. Гийо, Тристан; Стивенсон, Дэвид Дж.; Хаббард, Уильям Б.; Саумон, Дидье. «Внутренности Юпитера» (PDF) . Проверено 31 октября 2017 г.
11. Гийо, Тристан; Готье, Даниэль; Хаббард, Уильям Б. (декабрь 1997 г.). «Новые ограничения на состав Юпитера на основе измерений Галилея и моделей внутреннего пространства». Икар . 130 (2): 534–539. arXiv : astro-ph/9707210 . Бибкод : 1997Icar..130..534G. дои : 10.1006/icar.1997.5812. S2CID  5466469.
12. Эпик, EJ (январь 1962 г.). «Юпитер: химический состав, строение и происхождение планеты-гиганта». Икар . 1 (1–6): 200–257. Бибкод : 1962Icar....1..200O. дои : 10.1016/0019-1035(62)90022-2.
13. «Планетарный информационный бюллетень - Отношение к Земле». nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 12 февраля 2016 г.
14. Уайт, Стивен М.; Джексон, Питер Д.; Кунду, Мукул Р. (декабрь 1989 г.). «Обзор VLA близлежащих вспыхивающих звезд». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 71 : 895–904. Бибкод : 1989ApJS...71..895W. дои : 10.1086/191401.
15. Мартинс, JHC; Сантос, Северная Каролина; Фигейра, П.; и другие. (2015). «Доказательства спектроскопического прямого обнаружения отраженного света от 51 Peg b». Астрономия и астрофизика . 576 (2015): А134. arXiv : 1504.05962 . Бибкод : 2015A&A...576A.134M. дои : 10.1051/0004-6361/201425298. S2CID  119224213.