Gergasi gas

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Musytari diambil gambar oleh New Horizons pada bulan Januari 2007
Musytari diambil gambar oleh New Horizons pada bulan Januari 2007
Zuhal pada ekuinoks, diambil gambar oleh Cassini pada bulan Ogos 2009
Zuhal pada ekuinoks, diambil gambar oleh Cassini pada bulan Ogos 2009

Gergasi gas ialah planet gergasi terdiri terutamanya daripada hidrogen dan helium. Musytari dan Zuhal adalah gergasi gas Sistem Suria. Istilah "gergasi gas" pada asalnya adalah sinonim dengan "planet gergasi", tetapi dalam tahun 1990-an adalah diketahui bahawa Uranus dan Neptun adalah benar-benar planet gergasi dalam satu kelas yang berbeza, yang terdiri terutamanya daripada bahan-bahan meruap berat (yang dirujuk sebagai 'ais'). Atas sebab ini, Uranus dan Neptun kini sering dikelaskan dalam kategori yang gergasi ais berasingan.

Musytari dan Zuhal terdiri kebanyakannya daripada hidrogen dan helium, dengan unsur-unsur yang lebih berat yang membentuk antara 3 dan 13 peratus jisimnya.[1] Mereka dianggarkan terdiri daripada lapisan hidrogen molekul di luar sekitar lapisan cecair logam hidrogen, dengan mungkin teras berbatu lebur. Bahagian paling luar atmosfera hidrogen mempunyai ciri-ciri banyak lapisan awan yang kelihatan kebanyakannya terdiri daripada air dan ammonia. Lapisan logam hidrogen membentuk sebahagian besar daripada setiap planet, dan disebut sebagai "logam" kerana tekanan yang sangat besar menukar hidrogen kepada pengalir elektrik. Teras gergasi gas adalah dianggarkan terdiri daripada unsur-unsur yang lebih berat pada suhu yang tinggi (20,000 K) dan tekanan yang sifat-sifat mereka yang kurang difahami.[1]

Perbezaan penentu antara kerdil perang yang berjisim sangat rendah dan gergasi gas (~13 MJ) adalah dibahaskan.[2] Satu aliran pemikiran adalah berdasarkan pembentukan; yang lain, pada fizik bahagian dalaman.[2] Sebahagian daripada kebimbangan perdebatan sama ada "kerdil perang" mesti, mengikut definisi, telah mengalami pelakuran nuklear pada satu ketika dalam sejarah mereka.

Istilah[sunting | sunting sumber]

Istilah gergasi gas dicipta pada tahun 1952 oleh penulis fiksyen sains James Blish[3] dan pada asalnya digunakan untuk merujuk kepada semua planet gergasi. Boleh dikatakan ia adalah sesuatu daripada kesilapan nama, kerana sebahagian besar daripada semua planet gergasi mempunyai tekanan begitu tinggi hinggakan jirim tidak dalam bentuk gas.[4] Selain daripada pepejal dalam teras dan lapisan atas atmosfera, semua jirim adalah di atas titik genting, di mana tidak ada perbezaan antara cecair dan gas. Istilah ini telah bagaimanapun melekat kerana saintis planet biasanya menggunakan "batu", "gas", dan "ais" sebagai singkatan untuk kelas unsur-unsur dan sebatian yang biasa dijumpai sebagai sebahagian daripada planet, tanpa mengira apa jua fasa jirim yang hadir. Di bahagian luar Sistem Suria, hidrogen dan helium dirujuk sebagai "gas"; air, metana dan ammonia sebagai "ais"; dan silikat dan logam sebagai "batu". Disebabkan Uranus dan Neptun terutamanya terdiri daripada, dalam istilah ini, ais, bukan gas, mereka semakin dirujuk sebagai gergasi ais dan dipisahkan daripada gergasi gas.

Dari atas: Neptun, Uranus, Zuhal, and Musytari.

Terdapat empat gergasi gas dalam sistem suria kita: planet Musytari, Zuhal, Uranus, dan Neptun. Mereka dikenali sebagai planet Jovian.

Planet Uranus dan Neptun telah dirujuk oleh pakar sains pada masa dahulu sebagai sub-klass lain planet gergasi, gergasi ais atau planet Uranian disebabkan struktur mereka kebanyakannya terdiri daripada ais dan batu dan gas, yang berbeza daripada gergasi gas "tradisional" seperti Musytari atau Zuhal. Ini disebabkan peratusan hidrogen dan helium lebih rendah bagi helium disebabkan jarak yang jauh daripada Matahari.

Struktur biasa[sunting | sunting sumber]

Empat gergasi gas dalam sistem solar berkongsi ciri-ciri yang serupa. Kesemua mempunyai atmosphere yang kebanyakannya adalah hidrogen dan helium, dan bercampur kedalam dalam cecair pada tekanan lebih tinggi berbanding tekanan kritikal, dengan itu tidak terdapat sempadan antara atmosphere dan permukaan. Kesemua mereka mempunyai suhu dalaman yang amat panas, antara 5000 K bagi Neptune sehingga 20,000 K untuk Mustari. Suhu yang sebegini tinggi bererti, di bawah atmosphere, kesemua planet kemungkinan besarnya adalah cecair. Apabila perbincangan menyentuh kepada "teras berbatu", seseorang tidak seharusnya membayangkan bebola granit pepejal, atau, pada 20,000 K, granit cair. Sebaliknya, ia bererti kawasan di mana kepadatan jisim berat seperti besi dan and silikon adalah lebih tinggi berbanding bahagian planet yang lain.

Kesemua empat planet berputar agak pantas, yang mengakibatkan pola angin untuk berpecah kepada belang barat ke timur. Jalur ini jelas kelihatan di Jupiter, kabur di Zuhal dan Neptune, dan hampir tidak dapat dikesan di Uranus.

Akhir sekali, keempat-empat ditemani oleh sistem cincin yang banyak dan bulan. Cincin Zuhal adalah yang paling mengkagumkan, dan hanya satu diketahui sebelum 1970-an. Sehingga 2005, Mustari dipercayai mempunyai paling banyak bulan, sekitar 60 telah dikenalpasti.

Dalam sistem suria[sunting | sunting sumber]

Musytari dan Zuhal[sunting | sunting sumber]

Kedua ini hampir sepenuhnya terdiri daripada hidrogen dan helium, dan keduanya sungguh besar sehinggakan ia boleh dikatakan bahawa kedua-duanya dipercayai mengandungi unsur berat beberapa ganda bumi. Bahagian dalam mereka terdiri daripada cecair hidrogen metallik, bentuk hidrogen yang dibezakan oleh fakta ia mengalirkan eletrik. Kedua mempunyai medan magnet yang selari dengan pusat putaran mereka.

Uranus dan Neptun[sunting | sunting sumber]

Uranus dan Neptun mempunyai komposisi dalaman yang jelas berbeza, dengan kebanyakan dalamannya adalah dianggarkan terdiri daripada sebuah campuran (atau bahagian-bahagian berlapis) batu, air, metana, dan ammonia. Kedua-duanya mempunyai medan magnetik yang sangat cenderung kepada paksi putaran mereka.

Pengistilahan[sunting | sunting sumber]

Istilah gergasi gas dicipta pada tahun 1952 oleh penulis fiksyen sains James Blish[5] dan pada asalnya digunakan untuk merujuk kepada semua planet gergasi. Boleh dikatakan ia adalah sesuatu daripada kesilapan nama, kerana sebahagian besar daripada semua planet gergasi mempunyai tekanan begitu tinggi hinggakan jirim tidak dalam bentuk gas.[4] Selain daripada pepejal dalam teras dan lapisan atas atmosfera, semua jirim adalah di atas titik genting, di mana tidak ada perbezaan antara cecair dan gas. Istilah ini telah bagaimanapun melekat kerana saintis planet biasanya menggunakan "batu", "gas", dan "ais" sebagai singkatan untuk kelas unsur-unsur dan sebatian yang biasa dijumpai sebagai sebahagian daripada planet, tanpa mengira apa jua fasa jirim yang hadir. Di bahagian luar Sistem Suria, hidrogen dan helium dirujuk sebagai "gas"; air, metana dan ammonia sebagai "ais"; dan silikat dan logam sebagai "batu". Disebabkan Uranus dan Neptun terutamanya terdiri daripada, dalam istilah ini, ais, bukan gas, mereka semakin dirujuk sebagai gergasi ais dan dipisahkan daripada gergasi gas.

Pengelasan[sunting | sunting sumber]

Gergasi gas boleh, secara teorinya, dibahagikan kepada lima kelas berbeza mengikut sifat-sifat model atmosfera fizikal mereka, dan dengan itu rupa mereka: awan ammonia (I), awan air (II), tidak berawan (III), awan logam alkali (IV), dan awan silikat (V). Musytari dan Zuhal kedua-duanya kelas I. Musytari panas adalah kelas IV atau V.

Luar sistem suria[sunting | sunting sumber]

Disebabkan kewujudan teknik-teknik terkini untuk mengesan planet-planet di luar sistem Solar, semua yang telah ditemui adalah atas skala yang dikaitkan dengan gergasi gas dalam sistem Solar. Yang terkecil ditemui ketika September 2004 boleh dibandingkan dalam jisim dengan Neptun, dan banyak yang mempunyai jisim-jisim berkali ganda daripada Musytari. Kebanyakan daripada planet-planet luar sistem solar adalah lebih dekat dengan bintang kelahiran mereka dan lebih panas daripada gergasi-gergasi gas dalam sistem Solar, membuatkan sesetengah daripada planet-planet itu barangkali jenis yang tidak dapat dilihat di dalam sistem Solar. Dengan mengambil kira kewujudan banyak elemen-elemen di alam semesta (dianggarkan 90% hidrogen), mungkin menjadi kejutan jika dijumpai sebuah planet berbatu yang lebih besar daripada Musytari. Akan tetapi, model-model pembentukan sistem planet yang lepas mencadangkan bahawa gergasi gas boleh dihentikan daripada membentuk berdekatan dengan bintang mereka sepertimana kebanyakan planet-planet baru yang telah diperhatikan.

Empat planet gergasi gas.

Had jisim atasan sebuah planet gergasi gas adalah dianggarkan 70 kali daripada Musytari (lebih kurang 0.08 kali jisim matahari). Lebih daripada had ini, haba dan tekanan yang hebat di pusat planet ini akan mula menjana pelakuran nukleus dan planet ini akan terbakar untuk menjadi kerdil merah. Apa yang menariknya, didapati bahawa terdapat sebuah beza jisim di antara gergasi-gergasi gas yang paling berat pernah dikesan (lebih kurang 10 kali jisim Musytari) dan kerdil-kerdil merah yang paling ringan. Ini telah membawa kepada cadangan-cadangan yang proses pembentukan planet dan bintang-bintang binari mungkin berbeza asasnya.

Gergasi gas sejuk[sunting | sunting sumber]

Sebuah gergasi gas sejuk yang kaya hidrogen lebih besar daripada Musytari tetapi kurang daripada kira-kira 500 M (1.6 MJ) hanya akan sedikit lebih besar dalam isipadu daripada musytari.[6] Bagi jisim di atas 500 M, graviti akan menyebabkan planet ini mengecut (lihat jirim degenerat).[6]

Pemanasan Kelvin–Helmholtz boleh menyebabkan gergasi gas untuk memancarkan tenaga yang lebih daripada yang diterima daripada bintang tuan rumah.[7][8]

Kerdil gas[sunting | sunting sumber]

Rencana utama: Kerdil gas

Walaupun perkataan "gergasi" dan"gas" sering digabungkan, planet hidrogen tidak semestinya sebesar gergasi gas biasa dari Sistem Suria. Walau bagaimanapun, planet-planet gas yang lebih kecil dan planet-planet yang lebih dekat dengan bintang mereka akan kehilangan jisim atmosfera dengan lebih cepat melalui lepasan hidrodinamik berbanding planet-planet yang lebih besar dan planet-planet yang lebih jauh.[9][10]

Kerdil gas boleh ditakrifkan sebagai sebuah planet dengan teras berbatu yang mempunyai lapisan sampul tebal hidrogen, helium dan gas meruap lain, sebagai akibat jejari keseluruhan antara 1.7 dan 3.9 jejari Bumi.[11]

Planet luar suria yang paling kecil yang diketahui yang mungkin merupakan "planet gas" ialah Kepler-138d, yang mempunyai jisim yang sama dengan Bumi tetapi 60% lebih besar dan dengan itu mempunyai ketumpatan yang menunjukkan lapisan sampul gas tebal.[12]

Planet gas berjisim rendah masih boleh mempunyai jejari yang menyerupai sebuah gergasi gas jika ia mempunyai suhu yang betul.[13]

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. 1.0 1.1 The Interior of Jupiter, Guillot et al., in Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere, Bagenal et al., editors, Cambridge University Press, 2004
  2. 2.0 2.1 Burgasser, A. J. (June 2008). "Brown dwarfs: Failed stars, super Jupiters" (PDF). Physics Today. Dicapai pada 11 January 2016.  Check date values in: |access-date=, |date= (bantuan)
  3. Science Fiction Citations, Citations for gas giant n.
  4. 4.0 4.1 D'Angelo, G.; Durisen, R. H.; Lissauer, J. J. (2011). "Giant Planet Formation". Dalam S. Seager. Exoplanets. University of Arizona Press, Tucson, AZ. pp. 319–346. arXiv:1006.5486. Bibcode:2010exop.book..319D. 
  5. Science Fiction Citations, Citations for gas giant n.
  6. 6.0 6.1 Seager, S.; Kuchner, M.; Hier-Majumder, C. A.; Militzer, B. (2007). "Mass-Radius Relationships for Solid Exoplanets". The Astrophysical Journal 669 (2): 1279–1297. arXiv:0707.2895. Bibcode:2007ApJ...669.1279S. doi:10.1086/521346. 
  7. Patrick G. J. Irwin (2003). Giant Planets of Our Solar System: Atmospheres, Composition, and Structure. Springer. ISBN 3-540-00681-8. 
  8. "Class 12 – Giant Planets – Heat and Formation". 3750 – Planets, Moons & Rings. Colorado University, Boulder. 2004. Dicapai pada 2008-03-13. 
  9. Feng Tian; Toon, Owen B.; Pavlov, Alexander A.; De Sterck, H. (March 10, 2005). "Transonic hydrodynamic escape of hydrogen from extrasolar planetary atmospheres". The Astrophysical Journal 621: 1049–1060. Bibcode:2005ApJ...621.1049T. doi:10.1086/427204.  Parameter |citeseerx= tidak diketahui diabaikan (bantuan); Check date values in: |date= (bantuan)
  10. Mass-radius relationships for exoplanets, Damian C. Swift, Jon Eggert, Damien G. Hicks, Sebastien Hamel, Kyle Caspersen, Eric Schwegler, and Gilbert W. Collins
  11. Three regimes of extrasolar planets inferred from host star metallicities, Buchhave et al.
  12. Earth-mass exoplanet is no Earth twin – Gaseous planet challenges assumption that Earth-mass planets should be rocky
  13. *Mass-Radius Relationships for Very Low Mass Gaseous Planets, Konstantin Batygin, David J. Stevenson, 18 Apr 2013