Gezegen kütlesi - Planetary mass
Planet kütle bir ölçüsüdür kütle a gezegen benzeri bir nesne. İçinde Güneş Sistemi'nin , gezegenler genellikle ölçülür birimlerinin astronomik sistemin kütlesinin birimidir, güneş kütlesi ( M ☉ ), kütlesi Güneş'in . Çalışmasında gezegenlerin , ölçü birimi genelde kütlesidir Jüpiter ( M J büyük için) gaz devi gezegen ve kütlesi Dünya ( M ⊕ küçük kayalık için) karasal gezegen .
Güneş Sistemi içindeki bir gezegenin kütlesi, efemeridlerin hazırlanmasında ayarlanmış bir parametredir . Gezegen kütlesinin nasıl hesaplanabileceğinin üç çeşidi vardır:
- Gezegenin doğal uyduları varsa , kütlesi Newton'un evrensel yerçekimi yasası kullanılarak hesaplanabilir ve Kepler'in gezegenin ve ayının kütlesini içeren üçüncü yasasının bir genellemesini elde edebilirsiniz . Bu, güneş kütlesi birimlerinde ölçülen Jüpiter'in kütlesinin erken bir ölçümüne izin verdi .
- Bir gezegenin kütlesi , diğer gezegenlerin yörüngeleri üzerindeki etkisinden çıkarılabilir . 1931-1948'de bu yöntemin hatalı uygulamaları Plüton'un kütlesinin yanlış hesaplanmasına yol açtı .
- Uzay sondalarının yörüngelerinden toplanan etki verileri kullanılabilir. Örnekleri arasında Voyager probları dış gezegen ve HABERCİ için uzay Mercury .
- Ayrıca, çok sayıda başka yöntem makul yaklaşımlar verebilir. Örneğin, potansiyel bir cüce gezegen olan Varuna , cüce gezegen Haumea gibi kendi ekseni etrafında çok hızlı döner . Haumea'nın merkezkaç kuvvetleri tarafından parçalanmaması için çok yüksek bir yoğunluğa sahip olması gerekir . Bazı hesaplamalar yoluyla, nesnenin yoğunluğuna bir sınır getirilebilir. Böylece cismin boyutu biliniyorsa kütle üzerinde bir sınır belirlenebilir. Bununla ilgili daha fazla ayrıntı için yukarıda belirtilen makalelerdeki bağlantılara bakın.
Birim seçimi
Gezegen kütlesi için temel birim olarak güneş kütlesi seçimi , M ☉ , doğrudan gezegen kütlesini belirlemek için kullanılan hesaplamalardan gelir. En kesin durumda, Dünya'nın kendisinde, kütle, güneş kütleleri cinsinden on iki anlamlı rakam olarak bilinir : kilogram veya diğer Dünya tabanlı birimler cinsinden aynı kütle, yalnızca beş önemli rakam tarafından bilinir; kesin olarak milyonda birinden daha azdır.
Fark, gezegen kütlelerinin hesaplanma biçiminden kaynaklanmaktadır. Laboratuarda kullanılan kütle standartlarına karşı bir gezegeni ve Güneş'i "tartmak" imkansızdır. Öte yandan, gezegenlerin yörüngeleri her vücudun göreceli konumlarına gibi gözleme dayalı verilerin çok çeşitli vermek ve bu pozisyonları kullanarak göreceli kitlelere karşılaştırılabilir Newton'un evrensel çekim yasasını küçük düzeltmelerle ( Genel Görelilik nerede gerekli). Böyle kilogram olarak Toprak tabanlı birimlere bu göreceli kitleleri dönüştürmek için, değerini bilmek gerekir Newton yerçekimi sabiti , G . Bu sabitin pratikte ölçülmesi oldukça zordur ve değeri yalnızca on binde bir hassasiyetle bilinir.
Güneş kütlesi, Güneş Sistemi ölçeğinde oldukça büyük bir birimdir: 1.9884(2) × 10 30 kg. En büyük gezegen Jüpiter , Güneş'in kütlesinin %0.09'u kadar iken, Dünya, Güneş'in kütlesinin yaklaşık üç milyonda biri (%0.0003) kadardır. Literatürde bu sorunun üstesinden gelmek için çeşitli farklı uzlaşımlar kullanılmaktadır: örneğin, bir Güneş'i oluşturmak için gereken 'gezegen sayısı' cinsinden gezegen kütlesini alıntılayacak şekilde oranı tersine çevirmek. Burada, tüm gezegen kütlelerini 'microSuns' olarak listelemeyi seçtik - yani, özellikle kilogram olarak belirtilmedikçe, Dünya'nın kütlesi üç 'microSuns'un biraz üzerinde veya Güneş'in kütlesinin üç milyonda biridir.
Gezegenleri kendi aralarında karşılaştırırken , özellikle karasal gezegenler için, Dünya'nın kütlesini ( M E veya M ⊕ ) bir standart olarak kullanmak genellikle uygundur . Kütle için gaz devleri , ve aynı zamanda en için gezegenlerin ve kahverengi cüce , Jüpiter kütlesi ( M J ) uygun bir karşılaştırmasıdır.
| Gezegen | Merkür | Venüs | toprak | Mars | Jüpiter | Satürn | Uranüs | Neptün |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dünya kütlesi M ⊕ | 0.0553 | 0.815 | 1 | 0.1075 | 317,8 | 95.2 | 14.6 | 17.2 |
| Jüpiter kütlesi M J | 0.000 17 | 0.002 56 | 0,003 15 | 0.000 34 | 1 | 0,299 | 0.046 | 0.054 |
Gezegen kütlesi ve gezegen oluşumu
Bir gezegenin kütlesi, özellikle oluşum sürecinin elindeyken, büyük bir kütleye sahip olarak yapısı için sonuçlar doğurur . Dünya kütlesinin yaklaşık on binde birinden fazla olan bir cisim, basınç dayanımının üstesinden gelebilir ve hidrostatik dengeye ulaşabilir : kabaca küresel olacaktır ve 2006'dan beri Güneş'in etrafında dönüyorsa bir cüce gezegen olarak sınıflandırılmıştır ( yani, başka bir gezegenin uydusu değilse ). Asteroitler gibi daha küçük cisimler " küçük Güneş Sistemi cisimleri " olarak sınıflandırılır .
Bir cüce gezegen, tanımı gereği, kütleçekimsel olması masif yeterli değildir komşu bölgesini temizledi ait gezegenciklere buna etkin bir şekilde mahalle temizlemek için önce bir gezegen olmalı oldukça ne kadar büyük bilinmemektedir, ancak Dünya'nın kütlesinin onda biri kesinlikle yeterlidir: .
Daha küçük gezegenler sadece korumak silikatlar ve olan karasal gezegenleri Earth veya benzeri Mars çoktan olsa M E süper Earths keşfedildi. Kayalık gezegenlerin iç yapısı kütleye bağlıdır: örneğin, levha tektoniği , yeterli sıcaklık ve basıncın oluşması için minimum bir kütle gerektirebilir.
Protoplanet büyümesi halinde toplanma fazla 5-10 den daha üzere M ⊕ , kendi yerçekimi tutmak için yeterince büyük olur , hidrojen onun içinde atmosfer . Bu durumda büyüyerek bir gaz devine dönüşecektir . Gezegen daha sonra göç etmeye başlarsa, sisteminin donma çizgisi içinde iyi hareket edebilir ve yıldızına çok yakın dönen sıcak bir Jüpiter haline gelebilir , ardından yıldızın radyasyonu atmosferini soyarken yavaş yavaş küçük miktarlarda kütle kaybeder.
Bir yıldızın sahip olabileceği ve hala çekirdekte hidrojen füzyonuna maruz kaldığı teorik minimum kütlenin yaklaşık 75 M J olduğu tahmin edilmektedir , ancak döteryum füzyonu 13 Jüpiter kadar düşük kütlelerde meydana gelebilir.
DE405 efemeris değerleri
Jet Tahrik Laboratuvarı'ndan alınan DE405/LE405 efemeris , 1998'den kalma ve tüm Güneş Sistemini kapsayan, yaygın olarak kullanılan bir efemeristir. Bu nedenle, gezegen kütleleri, daha yeni veriler için her zaman geçerli olmayan, kendi içinde tutarlı bir küme oluşturur (aşağıya bakınız).
| Gezegenler ve doğal uydular |
Gezegen kütlesi ( Güneş'e göre × 10 −6 ) |
Uydu kütlesi ( ana gezegene göre) |
mutlak kütle |
ortalama yoğunluk |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Merkür | 0. 166 01 | 3.301 × 10 23 kg | 5.43 g / cc 3. | ||
| Venüs | 2. 447 8383 | 4.867 × 10 24 kg | 5.24 g / cc 3. | ||
| Dünya / Ay sistemi | 3. 040 432 633 33 | 6.046 × 10 24 kg | 4,4309 g / cc 3. | ||
| toprak | 3. 003 489 596 32 | 5.972 × 10 24 kg | 5.514 g / cc 3. | ||
| Ay | 1. 230 003 83 × 10 −2 | 7.348 × 10 22 kg | 3,344 g / cc 3. | ||
| Mars | 0.3227151 | 6.417 × 10 23 kg | 3.91 g / cc 3. | ||
| Jüpiter | 954.79194 | 1.899 × 10 27 kg | 1.24 g / cc 3. | ||
| Io | 4,70 × 10 −5 | 8,93 × 10 22 kg | |||
| Avrupa | 2,53 × 10 −5 | 4,80 × 10 22 kg | |||
| Ganymede | 7,80 × 10 -5 | 1.48 × 10 23 kg | |||
| Kalisto | 5,67 × 10 −5 | 1.08 × 10 23 kg | |||
| Satürn | 285.8860 | 5.685 × 10 26 kg | 0.62 g / cc 3. | ||
| titan | 2.37 × 10 −4 | 1,35 × 10 23 kg | |||
| Uranüs | 43.66244 | 8.682 × 10 25 kg | 1.24 g / cc 3. | ||
| Titanya | 4.06 × 10 -5 | 3.52 × 10 21 kg | |||
| Oberon | 3.47 × 10 -5 | 3,01 × 10 21 kg | |||
| Neptün | 51.51389 | 1.024 × 10 26 kg | 1.61 g / cc 3. | ||
| Triton | 2,09 × 10 −4 | 2,14 × 10 22 kg | |||
| Cüce gezegenler ve asteroitler | |||||
| Plüton / Charon sistemi | 0.007396 | 1.471 × 10 22 kg | 2.06 g / cc 3. | ||
| Ceres | 0.00047 | 9,3 × 10 20 kg | |||
| Vesta | 0.00013 | 2,6 × 10 20 kg | |||
| Pallas | 0.00010 | 2.0 × 10 20 kg | |||
Dünya kütlesi ve ay kütlesi
Bir gezegenin doğal uyduları olduğunda, kütlesi genellikle tüm sistem (gezegen + uydular) için belirtilir, çünkü diğer gezegenlerin yörüngelerinde bir bozulma olarak hareket eden tüm sistemin kütlesidir. Doğal uydular, ana gezegenlerinden çok daha küçük olduğundan (yalnızca en büyük uyduların listelendiği yukarıdaki tabloda görülebileceği gibi) ayrım çok azdır.
Dünya ve Ay, kısmen, diğer doğal uydularla karşılaştırıldığında ana gezegenine göre alışılmadık derecede büyük olduğu için (Dünya kütlesinin %1'inden biraz fazlası) bu noktada bir örnek oluşturur. Ayrıca Dünya-Ay sistemi için, özellikle Lunar Lazer Mesafe Deneyi'nden (LLR) çok kesin veriler mevcuttur .
Yer merkezli yerçekimi sabiti - Dünya kütlesinin Newton yerçekimi sabiti ile çarpımı - Ay'ın ve yapay uyduların yörüngelerinden yüksek hassasiyetle ölçülebilir. İki kütlenin oranı, Ay'ın çekim kuvvetinin neden olduğu Dünya'nın yörüngesindeki hafif yalpalamadan belirlenebilir.
Daha yeni değerler
Tam, yüksek hassasiyetli bir Güneş Sistemi efemerisinin inşası zahmetli bir iştir. Modeldeki diğer gezegenlerin hareketini "sabitleyerek", yalnızca ilgilenilen gezegenleri (veya cüce gezegenleri, uyduları, asteroitleri) ilgilendiren kısmi efemeritler oluşturmak mümkündür (ve biraz daha basit). İki yöntem, özellikle de sonuçlara belirsizliklerin atanması söz konusu olduğunda kesinlikle eşdeğer değildir: ancak, küçük gezegenlerin ve asteroitlerin kütleleri için "en iyi" tahminler - en azından sonuçta belirtilen belirsizlikler açısından - genellikle kısmi tahminlerden gelir. efemeridler.
Bununla birlikte, yeni tam efemeritler, özellikle de Rusya Bilimler Akademisi Uygulamalı Astronomi Enstitüsü'nden EPM2004 efemerisleri hazırlanmaya devam ediyor . EPM2004, 1913 ve 2003 yılları arasında DE405'in yedi katından fazla olan 317 014 ayrı gözleme dayanmaktadır ve Ceres ile beş asteroit için daha kesin kütleler vermiştir .
| EPM2004 | Vitagliano & Stoss (2006) |
Brown & Schaller (2007) |
Tholen ve ark. (2008) |
Pitjeva ve Standish (2009) |
Ragozzine ve Kahverengi (2009) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| 136199 Eris | 84.0(1.0) × 10 -4 | |||||
| 134340 Plüton | 73.224(15) × 10 −4 | |||||
| 136108 Haumea | 20.1(2) × 10 −4 | |||||
| 1 Ceres | 4.753(7) × 10 −4 | 4,72(3) × 10 −4 | ||||
| 4 Vesta | 1.344(1) × 10 −4 | 1,35(3) × 10 −4 | ||||
| 2 Palla | 1.027(3) × 10 −4 | 1.03(3) × 10 −4 | ||||
| 15 Eunomia | 0.164(6) × 10 −4 | |||||
| 3 Haziran | 0.151(3) × 10 −4 | |||||
| 7 iris | 0.063(1) × 10 −4 | |||||
| 324 Bamberg | 0.055(1) × 10 −4 |
IAU en iyi tahminleri (2009)
Çeşitli astronomik sabitler için yeni bir dizi "mevcut en iyi tahminler" , Ağustos 2009'da Uluslararası Astronomi Birliği'nin (IAU) 27. Genel Kurulunda onaylandı .
| Gezegen | Güneş kütlesinin gezegen kütlesine oranı (uydular dahil) |
Gezegen kütlesi (Güneş'e göre × 10 −6 ) |
Kütle (kg) | Referans |
|---|---|---|---|---|
| Merkür | 6023.6(3) × 10 3 | 0. 166 014 (8) | 3.3010(3) × 10 23 | |
| Venüs | 408. 523 719 (8) × 10 3 | 2. 081 062 72 (3) | 4.1380(4) × 10 24 | |
| Mars | 3098. 703 59 (2) × 10 3 | 0. 323 237 1722 (21) | 6.4273(6) × 10 23 | |
| Jüpiter | 1. 047 3486 (17) × 10 3 | 954.7919(15) | 1.89852(19) × 10 27 | |
| Satürn | 3. 497 9018 (1) × 10 3 | 285. 885 670 (8) | 5.6846(6) × 10 26 | |
| Uranüs | 22. 902 98 (3) × 10 3 | 43. 662 44 (6) | 8.6819(9) × 10 25 | |
| Neptün | 19. 412 26 (3) × 10 3 | 51. 513 84 (8) | 1.02431(10) × 10 26 |
IAU mevcut en iyi tahminleri (2012)
2009 yılı "mevcut en iyi tahminler" seti, 2012 yılında IAU XXVIII Genel Kurulu'nun B2 kararı ile güncellenmiştir. Merkür ve Uranüs (ve ayrıca Pluto sistemi ve Vesta için) için iyileştirilmiş değerler verildi.
| Gezegen | Güneş kütlesinin gezegen kütlesine oranı (uydular dahil) |
|---|---|
| Merkür | 6023.657 33 (24) × 10 3 |
| Uranüs | 22. 902 951 (17) × 10 3 |