Sadržaj  | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |>

2. JUPITER 

2.4.  Unutrašnja struktura Jupitera 

Na osnovi distance Jupitera od Sunca, astronomi su očekivali da će naći da temperatura u vrhovima oblaka iznosi oko 105 K. Na takvoj temperaturi, predpostavili su, da će Jupiter izračiti nazad u kosmos tačno onoliku količinu energije koliko je primio od Sunca. Kada su vršena prva osmatranja radio i infracrvenog zračenja planete, astronomi su otkrili da Plankov spektar odgovara temperaturi od 125 K. Kasnija merenja, uključujući i ona od Vojadžera, se takođe poklapaju sa predhodnim merenjima. Mada se razlika od 20 K čini malom, ipak, energija emitovana sa planete naglo raste kao četvrti stapen energije emitovane sa površine (u slučaju Jupitera, temperatura gornjih slojeva oblaka). Planeta sa 125 K izrači (125/105)4, oko dva puta više energije nego planeta sa 105 K. Preciznim merenjem, primećujemo da Jupiter u stvari emituje čak dva i po puta više energije nego što primi od Sunca. Prema tome, za razliku od terestričkih planeta, Jupiter mora posedovati svoj unutrašnji toplotni izvor.

Šta je odgovorno za ekstra energiju Jupitera? Sigurno nije raspad radioaktivnih elemenata unutar planete, koji se inače mora odvijati, ali ne proizvodeći ni približno energiju koja je upravo pomenuta. Niti je proces sličan proizvodnji energije na Suncu (sastav Sunca i Jupitera je isti, 90% H₂ i 10% He), tj. ne dolazi do nuklearne fuzije jer temperatura i pritisak u središtu planete su suviše mali da bi do toga došlo. Postoje razne teorije astronoma da izvor viška energije dolazi od sporog gašenja gravitacione energije oslobođene tokom formiranja planete. Kako je planeta zauzela svoj sadašnji oblik, nešto energije se preobratilo u toplotu u unutrašnjosti Jupitera. Ta toplota i dalje polako ističe spolja kroz teški atmosferski omotač planete, rezultujući višak emisionog zračenja koji primamo. Uprkos ogromnoj količini angažovane energije (emitovana energija sa Jupitera iznosi oko 4·1017 vati više nego što primi od Sunca), utrošak energije je sasvim beznačajan u poređenju sa ukupnom energijom unutrašnjosti planete. Prosta izračunavanja ukazuju da prosečna temperatura unutrašnjosti Jupitera opada za samo milioniti deo jednog kelvina godišnje.

Slika 2.8 Unutrašnja struktura Jupitera

Oblaci Jupitera, sa njihovom kompleksnom hemijom, su verovatno manje od 200 km debljine. Ispod njih, temperatura i pritisak postepeno rastu, tako da atmosfera polako prelazi u unutrašnjost planete. Dosta saznanja o Jupiterovoj unutrašnjoj strukturi dolazi od teoriskih istraživanja. Naučnici koriste sve moguće podatke o planeti (kao što su masa, radijus, sastav, rotacija, temperatura i drugo), kako bi mogli konstruisati model unutrašnje strukture koji odgovara posmatranjima. Tvrđenja stručnjaka o unutrašnjosti Jupitera su zapravo zaključci koji najviše odgovaraju činjenicama. Međutim, zbog toga što je unutrašnjost većinom sačinjena od vodonika i helijuma (dva prosta gasa čiju fiziku izgleda poznajemo dobro), možemo biti potpuno sigurni da je unutrašnja struktura Jupitera danas shvaćena.

Temperatura i gustina atmosfere Jupitera raste sa porastom dubine ispod omota oblaka. Atmosfera Jupitera postaje sve gušća i gušća, zbog pritiska slojeva koji naležu jedan na drugi. Na dubini od par hiljada kilometara, gas pravi postepene prelaze u tečno stanje. Na dubini od oko 20 000 km, pritisak je oko 3 miliona puta jači od atmosferskog pritiska na Zemlji. Pod ovim uslovima, vreo tečni vodonik je toliko kompresovan da on prolazi kroz još jedan prelaz, ovaj put u "metalno" stanje, sa osobinama u mnogo čemu sličnim tečnom metalu. Od naročite važnosti za magnetno polje Jupitera, ovaj metalni vodonik je odličan provodnik elektriciteta.

Kao što je već pomenuto, Jupiterova posmatrana spljoštenost zahteva da postoji malo, gusto jezgro u njegovom centru, koje možda sadrži masu od oko 15 Zemljinih masa. Sastav jezgra tačnije nije poznat, ali naučnici veruju da se sastoji od težih i gušćih materijala od ostalih od kojih se planeta sastoji. Današnji proračuni ukazuju da se sastoji od stenovitih materijala, slično onim na terestričkim planetama. U stvari, izgleda da sve jovijanske planete poseduju velika stenovita jezgra i da formiranjem tako velikih "terestričkih" jezgara predstavlja neophodan stadijum u procesu nastanka ovih gasovitih džinova. Zbog ogromnog pritiska u centru Jupitera (približno 50 miliona puta jače nego na površini Zemlje) jezgro mora biti sastavljeno od materijala ogromne gustine (možda čak dva i po puta veće gustine od jezgra Zemlje). Jezgro verovatno nije veće od 20 000 km u prečniku, i centralna temperatura je oko 40,000 kelvina.

Sadržaj  | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |>

(april 2003.)

vrh