11: الكواكب العملاقة

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197344

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

«ماذا نتعلم عن الأرض من خلال دراسة الكواكب؟ التواضع». —أندرو إنجرسول يناقش نتائج مهمة فوياجر في عام 1986.

خارج المريخ وحزام الكويكبات، نواجه منطقة جديدة من النظام الشمسي: عالم العمالقة. درجات الحرارة هنا منخفضة، مما يسمح للماء والمواد المتطايرة الأخرى بالتكثيف كجليد. الكواكب أكبر بكثير، والمسافات بينها أكبر بكثير، ويرافق كل عالم عملاق نظام واسع من الأقمار والحلقات.

من العديد من وجهات النظر، فإن النظام الشمسي الخارجي هو مكان الحركة، والكواكب العملاقة هي أهم أعضاء عائلة الشمس. عند مقارنتها بهذه العمالقة الخارجية، قد تبدو جمرة الصخور والمعادن الصغيرة التي تدور بالقرب من الشمس غير مهمة. هذه العوالم الأربعة العملاقة - المشتري، زحل، أورانوس، نبتون - هي مواضيع هذا الفصل. تمت مناقشة حلقاتها وأقمارها وكوكب بلوتو القزم في فصل لاحق.

11.1: استكشاف الكواكب الخارجية
يحتوي النظام الشمسي الخارجي على أربعة كواكب عملاقة: المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. يمتلك عملاقا الغاز العملاقان جوبيتر وزحل تركيبات عامة مماثلة لتلك الموجودة في الشمس وقد تم استكشافها من قبل المركبات الفضائية بايونير وفويجر وغاليليو وكاسيني. استكشفت فوياجر 2 كوكب المشتري (1979) وزحل (1981) وأورانوس (1986) ونبتون (1989) - وهي جولة كبيرة للكواكب العملاقة - وكانت رحلات الطيران هذه الاستكشافات الوحيدة حتى الآن لعمالقة الجليد أورانوس ونبتون.
11.2: الكواكب العملاقة
كوكب المشتري أكبر بـ 318 مرة من الأرض. تبلغ مساحة زحل حوالي 25٪ من كوكب المشتري، بينما تبلغ ضخامة أورانوس ونبتون 5٪ فقط. تحتوي الأربعة على أجواء عميقة وغيوم معتمة، وتدور جميعها بسرعة بفترات من 10 إلى 17 ساعة. يحتوي كوكب المشتري وزحل على أغطية واسعة من الهيدروجين السائل. يتم استنفاد أورانوس ونبتون في الهيدروجين والهيليوم بالنسبة إلى المشتري وزحل (والشمس). يحتوي كل كوكب عملاق على نواة من «الجليد» و «الصخور» تبلغ حوالي 10 كتل أرضية.
11.3: الغلاف الجوي للكواكب العملاقة
تحتوي الكواكب الأربعة العملاقة على أجواء متشابهة بشكل عام، وتتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. تحتوي أجوائها على كميات صغيرة من غاز الميثان والأمونيا، وكلاهما يتكثف أيضًا لتكوين السحب. تتكون طبقات السحب الأعمق (غير المرئية) من الماء وربما هيدروكبريتيد الأمونيوم (المشتري وزحل) وكبريتيد الهيدروجين (نبتون). في الغلاف الجوي العلوي، يتم إنتاج الهيدروكربونات والمركبات النادرة الأخرى بواسطة الكيمياء الضوئية. لا نعرف أصل ألوان سحابة المشتري.
11.E: الكواكب العملاقة (تمارين)

الصورة المصغرة: تحتوي جميع الكواكب الأربعة العملاقة في مجموعتنا الشمسية على أجواء هيدروجينية، لكن عمالقة الغاز الدافئ، المشتري وزحل، لديهم غيوم أسمر وبيج وأحمر وأبيض يُعتقد أنها تتكون من جزيئات جليدية من الأمونيا ذات ألوان مختلفة تسمى «الكروموفور». تعتبر عمالقة الجليد ذات اللون الأزرق، أورانوس ونبتون، أكثر برودة ومغطاة بسحب جليدية من الميثان. (مصدر: تعديل العمل من قبل معهد القمر والكواكب، ناسا)