ענק גזים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

ערך זה זקוק לעריכה, על מנת שיתאים לסגנון המקובל בוויקיפדיה. הסיבה שניתנה לכך היא תקלדות, לשון. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה שלו.

ענק גזים הוא כינויים של כוכבי לכת המורכבים בעיקר מגזים. כוכבי לכת אלה הרבה יותר מסיביים מכוכבי הלכת הארציים. במערכת השמש יש ארבעה ענקי גזים, צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון. "ענקי קרח" הם תת-קטגוריה של ענקי הגז והחלק הפנימי שלהם מורכב בעיקר מקרח וסלע. אורנוס ונפטון הם ענקי קרח.

"מערכת השמש התיכונה" מכילה את ארבעת ענקי הגז והם הנמצאים מעבר לחגורת האסטרואידים. ענקי הגז מכילים כ-99% מהמסה שנמצאת במסלול סביב השמש.

שני הענקים הראשיים, צדק ושבתאי, הם ענקים אמיתיים ביחס לכדור הארץ. מסת צדק גדולה פי 318 ממסת כדור הארץ ומסת שבתאי גדולה פי 95 ממסת כדור הארץ. הם מורכבים בעיקר ממימן ומהליום ומסיבה זו האסטרונומים הפרידו אותם לתת-קבוצה המכונה ענקי גז.

אורנוס ונפטון קטנים משמעותית כאשר מסת אורנוס גדולה פי 14 ממסת כדור הארץ ומסת נפטון גדולה פי 17 ממסת כדור הארץ. האטמוספירות שלהם מכילות כמות קטנה של מימן והליום ואחוז גבוה של "קרח" המורכב ממים, אמוניה ומתאן. מסיבה זו אסטרונומים הפרידו אותם לתת-קבוצה המכונה ענקי קרח.

ענקי גז עשויים להיות בעלי ליבה סלעית ומתכתית ואחת הסברות היותר מקובלות היא שליבה כזו הכרחית לקיומם. בכל מקרה, הרוב המכריע של מסתם הוא מימן והליום, יחד עם שרידים של מים,מתאן, אמוניה, ותרכובות מימניות אחרות. בעוד יסודות אלה מוכרים לנו כגזים על כדור הארץ הם כנראה מכוצים לתוך צורתם הנוזלית או המוצקה באטמוספירה של ענקי הגז.

בשונה מכוכבי לכת סלעיים בהם יש הבדל ברור בין פני השטח לאטמוספירה בענקי גז אין פני שטח ברורים. האטמוספירה שלהם פשוט הופכת צפופה יותר ככל שמתקרבים לליבתו של כוכב הלכת כשמצב הצבירה משתנה לנוזלי או דמוי נוזלי בין האטמוספירה לליבה. אי אפשר "לנחות" על כוכבי הלכת האלו בצורה המוכרת לנו היום. מדדים של קוטר, נפח, טמפרטורה על פני השטח, וצפיפות מתייחסים לשכבה העמוקה ביותר שניתן לראות מהחלל.

סביב ארבעת ענקי הגז יש מערכות של טבעות פלנטריות המורכבות משברי סלעים וקרח, ואולם רק בטבעות של שבתאי ניתן להבחין בקלות יחסית מכדור הארץ. עד לשנות ה-70 של המאה ה-20 לא ידעו על קיומן של טבעות פלנטריות סביב כוכבי הלכת האחרים. ענקי הגז גם מאופיינים בכמות גדולה ירחים - לצדק ולשבתאי עשרות ירחים, שככל הנראה חלקם עצמים שנלכדו עם השנים על ידי כח המשיכה העצום שלהם.

תוכן עניינים 1 מאפיינים משותפים 2 סיבוב חגורות ואזורים 3 צדק ושבתאי 4 אורנוס ונפטון 5 מושגים 6 ענקי גז חוץ-מערכתיים

[עריכה] מאפיינים משותפים

ארבעת הענרים חולקים כמה מאפיינים. לכלום יש אטמוספירות המורכבות ממימן והליום המתמזגת עם החלק הנוזלי הפנימי יותר בלחץ הגדול מהלחץ הקריטי וכך אין הבדל ברור בין הגוף לאטמוספירה שלו. חלקם הפנימי חם מאוד, בהיקף של מ-5000 קלווין על נפטון ועד 20,000 קלווין על צדק. חום כל כך משמעותי מעיד שכנראה מתחת לאטמוספירה כל פני הכוכב הם נוזליים. למרות זאת, ההיתחסות לליבה סלעית מדברת על ריכוז משמעותי מאוד של יסודות כבדים יותר כמו ברזל וסיליקון מאשר בנקודות גבוהות יותר, ולא בהכרח ליבה מוצקה, שלא סביר שתהיה קיימת בטמפרטורה כמו 20,000 קלווין.

ארבעת הענקים מסתובבים יחסית מהר מה שיוצר רוחות חזקות שנשברות לתוך ורצועות ממזרח למערב. רצועות אלה דיי בולטות על צדק, שקטות על שבתאי ונפטון, ובקושי ניתנות להבחנה על אורנוס. אורנוס מסתובב סביב ציר בזווית הרבה יותר גדולה מיתר ענקי הגז מה שיוצר שינויים עונות קיצוניות.

לכולם יש גם מערכות ירחים גדולות והם מוקפים בטבועות. לשבתאי יש את הטבעות המרהיבות ביותר, והיחידות שהיו ידועות לפני שנות ה70', בגלל שקל כל כך להבחין בהן מכדור הארץ. החל משנת 2006 נקבע צדק כבעל 63 ירחים, הכי הרבה ירחים במערכת השמש נכון להיום.

[עריכה] סיבוב חגורות ואזורים

הרצועות שאנו רואים על פני האטמוספירה של צדק הם תוצאה של סיבוב הפוך של חומרים הקרויים חגורות ואזורים. חגורות כהות ואזורים בהירים מסתובבים אחד נגד הכיוון של השני לאורך כוכב הלכת במקביל לקו המשווה.

האזורים הם הרצועות הבהירות יותר ונמצאים בנקודה גבוהה יותר באטמוספירה. יש להם משיכה פנימית עילית, והלחץ באזורים גבוה. החגורות הן הרצועות האפלות יותר. הם נמצאים בנקודה נמוכה יותר באטמוספירה והמשיכה הפנימית שלהם היא תחתית. הלחץ בחגורות הוא נמוך. המבנה הזה דומה לתאי לחץ נמוך ולחץ גבוה על אטמוספירת כדור הארץ. אבל, המבנה הכולל שלהם שונה בתכלית - רצועות בגבהים שונים המקיפות את כוכב הלכת כולו בניגוד לתאי לחץ קטנים, ושאינם נראים לעין. נראה שזה קורה כתוצאה מסיבוב מהיר וסימטריה מיוחדת בשכבות הנמוכות יותר של צדק. אין אוקיינוסים ויבשות שיצרו חימום מקומי וסיבוב מהיר הרבה יותר מזה של כדור הארץ מתאפשר.

יש מבנים קטנים יותר באטמוספירה גם כן. נקודות בגדלים וצבעים שונים. על צדק, הכי בולט הוא הכתם האדום הגדול, שמוסיף נופך נוסף למראהו המיוחד של צדק. הכתם קיים לפחות 340 שנה, על פי תצפיותיו של ג'ובאני קאסיני (אסטרולוג ואסטרונום בתקופת הרנסאנס) בסביבות שנת 1665. מבנים אלה הם סופות ענק. חלקם בסיסים של ברקים, שכבר נצפו על ידי אסטרונומים, משתחררים מתוכם.

[עריכה] צדק ושבתאי

צדק ושבתאי מורכבים כמעט במלואם ממימן והליום, והם כל כך גדולים שגם מסת היסודות הכבדים שלהם גדולה פי כמה ממסת כדור הארץ. חלקם הפנימי מורכב כפי הנראה ממימן מתכתי נוזלי, גרסה של מימן לה יש מטען חשמלי. לשניהם יש שדות מגנטיים הממוקמים קרוב לציר סביבו הם מסתובבים.

[עריכה] אורנוס ונפטון

אוראנוס ונפטון שונים מאוד בהרכב החומרים הפנימיים כשההשערה אומרת ש"פני השטח" שלהם מוכבים מתערובת (או אוסף המפוזר על פני שכבות שונות) של סלע, מים, מתאן, ואמוניה. לשניהם יש שדות מגנטיים המוטים בזווית חדה כלפי הצירים שלהם.

[עריכה] מושגים

המושג ענק גזים הוטבע בשנת 1952 על ידי סופר המד"ב ג'יימס בליש. זהו מושג יחסית נכון בגלל שעל כוכב הלכת אין הפרדה בין הגזים לנוזלים, בכל נפחו, בגלל שכל המרכיבים (מלבד מוצקים בליבה) נמצאים מעל לנקודה הקריטית, והמעבר בין נוזל לגז חלק עד כדי כך שאין הפרדה ביניהם. צדק הוא מקרה מיוחד בגלל שיש לו מימן מתכתי ליד המרכז שלו (כמוסבר למעלה) אך הרוב המכריע של נפחו מורכב ממימן, הליום, ושאריות של גזים אחרים מעל לנקודה הקריטית שלהם. האטמוספירה הנראית של כל אחד מהענקים (בפחות מנקודת עומק אופטית אחת) דקה מאוד בהתחשב ברדיוס העצום של כוכבי לכת אלה והיא מתרחבת רק אחוז 1% מהדרך למרכז. למרות זאת, רק גז נראה מבעד לאטמוספירה, בשונה מכדור הארץ ומאדים החושפים דרך אטמוספירה שקופה (וגדולה יחסית לרדיוס הגוף) את פני השטח שלהם, המוצקים, ובכדוה"א כמובן גם הקויינוסים נראים למרחוק.

המושג המטעה תפס בגלל שאסטרונומים משתמשים במושגים "גז, "סלע", ו"קרח" בתור קיצורים לאלמנטים ותרכובות מצויים בכוכבי לכת, בלי להתחשב באיזה שלב הם מופיעים. במערכת השמש החיצונית מימן והליום הם "גזים". מים, מתאן, ואמוניה הם "קרח" וסיליקטים הם "סלע". כשמתייחסים לפנים כוכב הלכת נוטים לקרוא לחמצן ופחמן נש\חשבים "קרח" על ידי אסטרונומים, סיליקון נחשב "סלע" ומימן והליום הם תמיד "גז".

המושג האלטרנטיבי "פלנטה ג'אובית" מתייחס לצורת יופיטר-א של האל הרומי ובא להצביע על ענקי גז - כלומר כוכבים דמויי יופיטר - צדק. אבל, בגלל הבדלם המהותי של אורנוס ונפטון מצדק ומאדים גורמת לכך שלפעמים מיוחס המושג רק לשניים האחרונים.

בהתחשב בטרמינולוגיה הזאת אסטרונומים מסוימים החלו לקרוא לאורנוס ונפטון "פלנטות אורניות" או במושג נפוץ יותר, "ענקי קרח", כדי להדגיש דומיננטיות של "קרחים" (במצב נוזלי) בהרכב הפנימי של פני כוכב הלכת.

[עריכה] ענקי גז חוץ-מערכתיים

בגלל הטכניקות המוגבלות המצויות בידינו למציאת כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש אלה שנמצאו עד עכשיו הם בגדלים דומים יחסית לעקי הגזים. בגלל שהם נוטים להיות בעלי יותר מאפיינים דומים לצדק מאשר לכל ענק גזים אחר במערכת השמש שלנו אחדים טוענים שהמושג "פלנטה ג'אובית" מאים יותר לכוכבי לכת אלה. כוכבי לכת חוץ מערכתיים רבים קרובים הרבה יותר לכוכבי האב שלהם ולכן הם חמים הרבה יותר מענקי הגז במערכת שלנו, מה שגורם לחלקם להיות אולי סוג של כוכבי לכת שלא נצפו במערכת השמש הארצית. בהתחשב בפיזור היחסי של אלמנטים ביקום (90% מתוכו מימן), יהיה מאוד מפתיע למצוא כוכב לכת סלעי גדול יותר מצדק. מצד שני, מודלים קודמים של מערכות שמש מציעים אפשרות שענקי גז יסטו בגלל שנותרו קרוב כל כך לשמש שלהם ויאפשרו גילוי של כוכבי לכת חדשים.

הגבול העליון למסה של ענק גזים הוא בערך פי 80 ממסתו של צדק ובערך 8 מאיות ממסתה של השמש (אם ננסים חומים הממזגים דאוטריום נחשבים ענקי גז גם כן). מעל לנקודה זו, החום האדיר ולחץ בליבתו של כוכב לכת כזה מתחיל לייצר תגובת שרשרת ממוזגת של פרוטון-פרוטון וכוכבת הלכת מניע לכיוון של הפיכה לננס אדום. מעניין לגלות שיש פער מסה בין ענקי הגז הגדולים ביות שהתגלו עד עכשיו (פי 10 ממסתו של צדק) לבין הננסים האדומים הקטנים ביותר. זו הוביל להשערות שתהליך ההיוצרות של כוכבי לכת וכוכבים זוגיים (בינאריים) הוא שונה בתכלית.