масса Юпитера

Масса Юпитера , также называемая массой Юпитера , — это единица массы, равная общей массе планеты Юпитер . Это значение может относиться к массе только планеты или к массе всей системы Юпитера, включая луны Юпитера . Юпитер — самая массивная планета в Солнечной системе . Он примерно в 2,5 раза массивнее всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых. ^[2]

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

Текущие лучшие оценки

Наиболее известное в настоящее время значение массы Юпитера можно выразить как1 898 130 йоттаграмм : ^[1]

$M_{\mathrm {J} }=(1,89813\pm 0,00019)\times 10^{27}{\text{ кг}},$

что составляет около 1 ⁄ 1000 массы Солнца (около 0,1% M _☉ ): ^[3]

$M_{\mathrm {J} }={\frac {1}{1047,348644\pm 0,000017}}M_{\odot }\approx (9,547919\pm 0,000002)\times 10^{-4}M_{\odot }.$

Юпитер в 318 раз массивнее Земли:

$M_{\mathrm {J} }=3,1782838\times 10^{2}M_{\oplus }.$

Контекст и последствия

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

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

Теоретические модели показывают, что если бы масса Юпитера была намного больше, чем сейчас, его атмосфера бы разрушилась, и планета бы сжалась. ^[5] При небольших изменениях массы радиус не изменился бы заметно, но выше примерно 500 M E (1,6 массы Юпитера) ^[5] внутренняя часть стала бы настолько более сжатой под возросшим давлением, что ее объем уменьшился бы , несмотря на увеличивающееся количество материи. В результате, как полагают, Юпитер имеет примерно такой же большой диаметр, какой может достичь планета его состава и эволюционной истории. ^[6] Процесс дальнейшего сжатия с увеличением массы продолжался бы до тех пор, пока не было бы достигнуто заметное звездное зажигание , как в коричневых карликах с большой массой, имеющих около 50 масс Юпитера. ^[7] Юпитеру нужно было бы быть примерно в 80 раз массивнее, чтобы слить водород и стать звездой . ^[8]

Гравитационная постоянная

Масса Юпитера выводится из измеренного значения, называемого параметром массы Юпитера , который обозначается как GM _J . Масса Юпитера вычисляется путем деления GM _J на постоянную G . Для небесных тел, таких как Юпитер, Земля и Солнце, значение произведения GM известно на много порядков точнее, чем любой из факторов по отдельности. Ограниченная точность, доступная для G, ограничивает неопределенность выведенной массы. По этой причине астрономы часто предпочитают ссылаться на гравитационный параметр, а не на явную массу. Произведения GM используются при вычислении отношения массы Юпитера относительно других объектов.

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

$({\mathcal {GM}})_{\mathrm {J} }^{\mathrm {N} }=1,266\,8653\times 10^{17}{\text{ m}}^{3 }/{\text{s}}^{2}$

Если необходима точная масса Юпитера в единицах СИ, ее можно рассчитать, разделив GM на G , где G — гравитационная постоянная . ^[9]

Массовый состав

Большая часть массы Юпитера приходится на водород и гелий. Эти два элемента составляют более 87% от 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 — это твердый водород. ^[12] Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что Юпитер содержит центральное плотное ядро. Если это так, то масса ядра, как прогнозируется, не будет больше примерно 12 M _E . Точная масса ядра неизвестна из-за относительно слабого знания поведения твердого водорода при очень высоких давлениях. ^[10]

Относительная масса

Смотрите также

Примечания

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

Ссылки

^ ab "Планеты и Плутон: Физические характеристики". ssd.jpl.nasa.gov . Лаборатория реактивного движения . Получено 31 октября 2017 г. .
^ Коффи, Джерри (18 июня 2008 г.). «Масса Юпитера». Вселенная сегодня . Получено 31 октября 2017 г.
^ abc "Численные стандарты для фундаментальной астрономии". maia.usno.navy.mil . Рабочая группа МАС. Архивировано из оригинала 26 августа 2016 года . Получено 31 октября 2017 года .
^ MacDougal, Douglas W. (6 ноября 2012 г.). «Двойная система, близкая к дому: как Луна и Земля вращаются друг вокруг друга». Гравитация Ньютона . Конспект лекций для студентов по физике. Springer New York. стр. 193–211. doi :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, поэтому он находится на высоте 47 000 км над поверхностью.
^ ab Seager, S.; Kuchner, M.; Hier-Majumder, CA; Militzer, B. (2007). "Соотношения массы и радиуса для твердых экзопланет". The Astrophysical Journal . 669 (2): 1279–1297. arXiv : 0707.2895 . Bibcode :2007ApJ...669.1279S. doi :10.1086/521346. S2CID 8369390.
^ Как устроена Вселенная 3. Том. Юпитер: разрушитель или спаситель?. Канал Discovery . 2014.
^ Гийо, Тристан (1999). «Внутренности гигантских планет внутри и вне Солнечной системы». Science . 286 (5437): 72–77. Bibcode :1999Sci...286...72G. doi :10.1126/science.286.5437.72. PMID 10506563.
^ Берроуз, Адам; Хаббард, Уильям Б.; Саумон, Д.; Лунин, Джонатан И. (1993). «Расширенный набор моделей коричневых карликов и звезд с очень низкой массой». Astrophysical Journal . 406 (1): 158–71. Bibcode :1993ApJ...406..158B. doi : 10.1086/172427 .
^ ab Мамаек, EE; Прса, A.; Торрес, G.; и др. (2015). «Резолюция IAU 2015 B3 о рекомендуемых номинальных константах преобразования для выбранных солнечных и планетарных свойств». arXiv : 1510.07674 [astro-ph.SR].
^ ab Гийо, Тристан; Стивенсон, Дэвид Дж.; Хаббард, Уильям Б.; Сомон, Дидье. "Внутренность Юпитера" (PDF) . Получено 31 октября 2017 г. .
^ Гийо, Тристан; Готье, Дэниел; Хаббард, Уильям Б. (декабрь 1997 г.). «Новые ограничения на состав Юпитера по измерениям Галилея и внутренним моделям». Icarus . 130 (2): 534–539. arXiv : astro-ph/9707210 . Bibcode :1997Icar..130..534G. doi :10.1006/icar.1997.5812. S2CID 5466469.
↑ Öpik, EJ (январь 1962 г.). «Юпитер: химический состав, структура и происхождение гигантской планеты». Icarus . 1 (1–6): 200–257. Bibcode :1962Icar....1..200O. doi :10.1016/0019-1035(62)90022-2.
^ "Планетарный информационный листок – Соотношение с Землей". nssdc.gsfc.nasa.gov . Получено 2016-02-12 .
^ Уайт, Стивен М.; Джексон, Питер Д.; Кунду, Мукул Р. (декабрь 1989 г.). «Обзор соседних вспыхивающих звезд с помощью VLA». Серия приложений к Astrophysical Journal . 71 : 895–904. Bibcode : 1989ApJS...71..895W. doi : 10.1086/191401.
^ Мартинс, JHC; Сантос, NC; Фигейра, P.; и др. (2015). «Доказательства спектроскопического прямого обнаружения отраженного света от 51 Peg b». Astronomy & Astrophysics . 576 (2015): A134. arXiv : 1504.05962 . Bibcode :2015A&A...576A.134M. doi :10.1051/0004-6361/201425298. S2CID 119224213.