Không gian đủ lạnh lẽo để các hành tinh khí khổng lồ tồn tại - và tại sao chúng không rắn?
Có một số lý do mà những hành tinh khí khổng lồ tồn tại với khí quyển.
Trong môi trường Không gian vũ trụ không có nhiệt độ. Nó là chân không, có nghĩa là môi trường nó không có chất để dẫn nhiệt trung gian. Trong thực tế, nó là một môi trường cách điện tuyệt vời. Nếu không có nguồn nhiệt nào khác, thì một vật thể có thể hạ nhiệt xuống khoảng nhiệt độ của nền vi sóng của không gian âm (- 3K).
Những hành tinh khí khổng lồ thường được thắp sáng bởi những ngôi sao (mặt trời) gần đó, mặt trời của chúng. Điển hình như sao Mộc, được sưởi ấm bởi khoảng 50 watt ánh sáng mặt trời trên mỗi mét vuông trên bề mặt ban ngày của nó.
Những hành tinh khí khổng lồ được hình thành bởi rất nhiều và rất nhiều khối khí rơi vào nhau (xem hình dưới đây).
Sự giải phóng năng lượng tiềm năng của hấp dẫn này biểu hiện dưới dạng nhiệt và những gã khổng lồ khí là những vật thể khổng lồ cách nhiệt mạnh mẽ với lõi của chúng.
Kết quả là, chúng lạnh lâu hơn nhiều so với các vật thể nhỏ như "Trái đất, Sao Hỏa và mặt trăng". Phải mất khoảng 4,5 tỷ năm để mặt trăng đạt đến trạng thái rắn chắc nhất, trong khi Trái đất vẫn có lõi nóng chảy khá lớn. Lõi của hành tinh khí khổng lồ vẫn cực kỳ nóng , đơn giản chỉ vì sức nóng của lõi không thể thoát ra.
Theo cơ chế Kelvin–Helmholtz, lõi nó tạo ra rất nhiều nhiệt trong khi những gã khổng lồ khí vẫn lạnh lẽo và co lại. Sao Mộc nhận được nhiều nhiệt từ cơ chế này hơn là nhiệt từ mặt trời, và nó co lại khoảng 2cm mỗi năm.
Khi những gã khổng lồ khí hình thành, các vật liệu cấu thành chính, nguyên thủy của chúng là hydro và heli trong không gian sâu thẳm - có thể khá lạnh. Một số tinh vân đã được quan sát thấy bản thân chúng lạnh dưới -3K do sự giãn nở khí, có nghĩa là hydro trong tinh vân trên danh nghĩa sẽ bị đóng băng nếu nó lớn hơn các nguyên tử riêng lẻ.
Nhưng khi một tinh vân bắt đầu sụp đổ và tất cả khối lượng đó sụp đổ vào nhau, thì nó bắt đầu nóng lên. Và nó có thể nóng trong một thời gian lâu dài.
Nguyễn Thế Anh.
www.Uviet.net
Trong môi trường Không gian vũ trụ không có nhiệt độ. Nó là chân không, có nghĩa là môi trường nó không có chất để dẫn nhiệt trung gian. Trong thực tế, nó là một môi trường cách điện tuyệt vời. Nếu không có nguồn nhiệt nào khác, thì một vật thể có thể hạ nhiệt xuống khoảng nhiệt độ của nền vi sóng của không gian âm (- 3K).
Những hành tinh khí khổng lồ thường được thắp sáng bởi những ngôi sao (mặt trời) gần đó, mặt trời của chúng. Điển hình như sao Mộc, được sưởi ấm bởi khoảng 50 watt ánh sáng mặt trời trên mỗi mét vuông trên bề mặt ban ngày của nó.
Những hành tinh khí khổng lồ được hình thành bởi rất nhiều và rất nhiều khối khí rơi vào nhau (xem hình dưới đây).
Sự giải phóng năng lượng tiềm năng của hấp dẫn này biểu hiện dưới dạng nhiệt và những gã khổng lồ khí là những vật thể khổng lồ cách nhiệt mạnh mẽ với lõi của chúng.
Kết quả là, chúng lạnh lâu hơn nhiều so với các vật thể nhỏ như "Trái đất, Sao Hỏa và mặt trăng". Phải mất khoảng 4,5 tỷ năm để mặt trăng đạt đến trạng thái rắn chắc nhất, trong khi Trái đất vẫn có lõi nóng chảy khá lớn. Lõi của hành tinh khí khổng lồ vẫn cực kỳ nóng , đơn giản chỉ vì sức nóng của lõi không thể thoát ra.
Theo cơ chế Kelvin–Helmholtz, lõi nó tạo ra rất nhiều nhiệt trong khi những gã khổng lồ khí vẫn lạnh lẽo và co lại. Sao Mộc nhận được nhiều nhiệt từ cơ chế này hơn là nhiệt từ mặt trời, và nó co lại khoảng 2cm mỗi năm.
Trong vật lý thiên văn, cơ chế Kelvin–Helmholtz là một quá trình thiên văn xảy ra khi bề mặt của một ngôi sao hay hành tinh nguội đi, khiến áp suất bên trong giảm và làm ngôi sao hay hành tinh đó co lại. Sự co này lại làm tăng áp suất và làm nóng lõi của thiên thể đó, sau đó cả quá trình này tiếp tục lặp lại. Hiện tượng này có thể thấy rõ trên sao Mộc và sao Thổ và những sao lùn nâu với nhiệt độ trung tâm không đủ cao để xảy ra phản ứng nhiệt hạch. Người ta ước tính sao Mộc nhận được nhiều nhiệt từ quá trình này hơn là từ Mặt Trời, nhưng sao Thổ thì có thể không. Hiện tượng này làm sao Mộc co khoảng hai centimet mỗi năm.
 |
| Khi tàu thăm dò khí quyển Galileo - nhảy dù xuống Sao Mộc vào ngày 7 tháng 12 năm 1995, cuối cùng nó đã bị phá hủy bởi sức nóng của Sao Mộc, chẳng phải tác động do áp lực hay gió mạnh. |
Nhưng khi một tinh vân bắt đầu sụp đổ và tất cả khối lượng đó sụp đổ vào nhau, thì nó bắt đầu nóng lên. Và nó có thể nóng trong một thời gian lâu dài.
Nguyễn Thế Anh.
www.Uviet.net
0 views
