A A A A Автор Тема: Койпероиды или гиганты?  (Прочитано 3301 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

bob

  • Гость
Койпероиды или гиганты?
« : 04 Авг 2005 [09:28:56] »
Предлагаю пофантазировать на тему родства ТНО с планетами-гигантами. Было хорошее сообщение уважаемой Вики, законченное интересным выводом:
"Итак, попробуем оценить способность ТНО удержать собственную атмосферу.
Вторая космическая скорость для объекта массой M:
V2 = sqrt (2 * gamma * M / R)
Удобно выразить массу планеты через ее среднюю плотность и радиус:
M = (4 * pi /3) * R3 * p
Отсюда
V2 = R * sqrt p * sqrt (8 * pi * gamma /3)
Я специально вынесла все числовые коэффициенты в последний множитель, который является константой. Вычислив ее, получаем:
V2 = R * sqrt (p) * 2,36 * 10-5
Это формула второй космической скорости в зависимости от средней плотности и радиуса тела, все величины выражены в СИ (кг, м, м/сек).
Средняя скорость молекулы газа вычисляется по формуле:
V = sqrt (2 * k * T / m),
Где к – постоянная Больцмана 1,38 * 10-23 Дж/кг,
Т – температура газа в градусах Кельвина,
m – масса молекулы в кг.
Массу молекулы куда удобнее выражать не в килограммах, а в атомных единицах массы
m = 1 а.е.м. * мю,
где 1 а.е.м. = 1,6 * 10-27 кг
Тогда средняя скорость молекулы газа будет
V = sqrt (T / мю) * sqrt (2 * k / 1 а.е.м.)
Здесь я опять вынесла во второй множитель числовые константы. Вычислив их, получаем
V = 131,3 * sqrt (T / мю)
Устойчивость планетной атмосферы самым драматическим образом зависит от соотношения V2 и V. Не вдаваясь в сложные вычисления (которые я не смогу аккуратно привести), можно грубо сказать, что атмосфера планеты устойчива, если средняя скорость молекул газа в 10 раз меньше второй космической скорости:
V меньше или равно 0,1 * V2
Приравняем друг другу формулы для V и V2:
R * sqrt (p) больше или равно 131,3 / (2,36 * 10-6) * sqrt (T / мю) = 5,564 * 107 * sqrt (T / мю)
Это общая формула, дальше можно делать различные предположения.
Например, можно предположить, что средняя плотность ТНО будет мало отличаться от плотности воды:
p = 1000 кг/куб.м,
а температура быть в районе 20-40К.
Примем в качестве оценки температуры 40К (мы исследуем устойчивость атмосферы к диссипации, а значит, надо брать максимальное значение возможных температур, например, температуру в перигелии).
R больше или равно 1,11 * 107 / sqrt (мю)
Отсюда, для водорода (мю = 2) имеем
R больше или равен 7,85 * 106 м = 7850 км (немного больше радиуса Земли)
Для гелия (мю = 4) имеем
R больше или равен 5,55 * 106 м = 5550 км (немного меньше радиуса Земли)
Для неона (мю = 20) имеем
R больше или равен 2,48 * 106 м = 2480 км
Отсюда видно, что ТНО размером с Плутон только чуть-чуть не дотягивает до того, чтобы иметь устойчивую атмосферу из неона! Заметим, что если их средняя плотность не равна плотности воды, а чуть больше (допустим, р = 1,7 г/куб.см, как у Плутона), то для неона
R больше или равен 1900 км!

Резюме.
Основываясь на самых общих соображениях и сделав самые грубые оценки, можно сказать следующее. Транснептуновые объекты радиусом больше 2000 км могут иметь устойчивую атмосферу из неона. Температура тройной точки неона 24,5К. Температура кипения неона при давлении 1 атм. 27К. Такая атмосфера может быть достаточно плотной! В качестве примесей к неону могут выступать вещества, твердые при 40К, но имеющие невысокие температуры сублимации, такие как азот и угарный газ.
Транснептуновые объекты размером с Землю или больше смогут удержать не только неон, но и водород с гелием, т.е. фактически быть планетой-гигантом!"

А действительно. Разброс масс в области образования планет-гигантов и койпероидов мог быть очень велик. Соответственно, объекты, близкие к Земле по размерам, удержали первичную атмосферу и остались гигантами. Остальные атмосфер лишились и стали системами спутников и ТНО пояса. Может ли быть, что планеты-гиганты и ТНО суть одно и то же? Ессно, ледяные и силикатные ядра не образовали там твёрдых поверхностей, а перешли в "расплав" с металлическим водородом. В то же время, все койпероиды должны были миллиарды лет назад пройти через фазу "горячей планеты-субгиганта". В-частности, это неплохо ложится на наличие на спутниках ПГ вулканизма. Они активнее, чем должны быть просто тела из льда и силикатов. Остаточная "ядерная" активность, которую стабилизирует приливная ситуация?
P.S. Если учесть механизм Ипатова, выметающий малые тела в койпер из-за нестабильности задачи многих тел, можно состроить гипотезу и о морфологии и планетологии ТНО.
Представьте себе "классы" по химсоставу и месту формирования ТНО:
1. "протоюпитероиды",
2. "протосатурноиды",
3. "протоураноиды",
4. "протонептуноиды",
5. "местные из плоского диска".
Нечто вроде деления астероидов на каменные, железные, железокаменные и проч.
Спорная мысль, но для затравки сойдёт :)

Оффлайн Olweg

  • *****
  • Сообщений: 12 155
  • Благодарностей: 245
    • Сообщения от Olweg
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #1 : 04 Авг 2005 [13:51:47] »
Согласен. Нептун и Уран можно считать по составу сверхгигантскими кометами, обросшими водородной оболочкой. Но первичных водородных атмосфер у малых планет, скорее всего, никогда не было. Вулканизм проявляется на внутренних спутниках из-за приливных воздействий, крупный Каллисто, например, геологически совершенно мертв и был таковым с самого начала.
Водород - это лёгкий газ без цвета и запаха, который при достаточном количестве времени превращается в людей. © Эдвард Гаррисон

bob

  • Гость
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #2 : 04 Авг 2005 [14:13:49] »
Но первичных водородных атмосфер у малых планет, скорее всего, никогда не было.
допустим. Но исходный состав всего диска принимается почти целиком водородным. Как же мелкие тела его лишились? Другое дело, что, обращаясь вокруг крупных тел в общей водородной туманности, они могли "обдираться" исходно. Но как тогда быть вообще с гипотезой аккумуляции планетезималей?

Оффлайн Olweg

  • *****
  • Сообщений: 12 155
  • Благодарностей: 245
    • Сообщения от Olweg
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #3 : 04 Авг 2005 [21:54:22] »
Водород как газ с мелкими телами вообще никак не взаимодействовал. Его притягивали планетозимали начиная с массы Земли (или нескольких земных).
Водород - это лёгкий газ без цвета и запаха, который при достаточном количестве времени превращается в людей. © Эдвард Гаррисон

bob

  • Гость
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #4 : 05 Авг 2005 [10:30:22] »
Водород как газ с мелкими телами вообще никак не взаимодействовал. Его притягивали планетозимали начиная с массы Земли (или нескольких земных).
Возможно.

Оффлайн vika vorobyeva

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 428
  • Благодарностей: 431
    • Сообщения от vika vorobyeva
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #5 : 05 Авг 2005 [15:41:26] »
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,9761.msg194252.html#msg194252

За орбитой Нептуна минимальный размер планеты-гиганта, т.е. планеты, имеющей возможность удержать водородно-гелиевую атмосферу, оказывается порядка размера Марса и по размерам, и по массе :o
я не заметила момента
когда мой замок из песка
стал превращаться в криворожский
железорудный комбинат

bob

  • Гость
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #6 : 05 Авг 2005 [15:51:20] »
Я видел, уважаемая Вика, спасибо. Вот теперь представьте себе поведение следующих планетных групп, которые нам пока не видны. Они очень независимы от Солнца и практически предоставлены сами себе. А плотность материи там была не намного ниже. Если среди них найдутся планеты типа Земли, мы получим коричневые карлики на вытянутых эллипсах с собственными семьями планет. У каждого будет аналог своей "земной группы". Правда, чёткого Тициуса-Боде не будет. Орбиты "земных групп" получатся тоже эллиптичными с наклонами, что-то вроде системы Жупитера. Только больше и страшнее. :)
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,8501.0.html
Есть ещё вариант их обобществления в рамках местного звёздного скопления. То есть, КК ходят не точно вокруг Солнца, а по сложным траекториям, обтекая разные звёзды местной группы.

bob

  • Гость
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #7 : 05 Авг 2005 [16:01:54] »
Если это предположение верно, то в теме "люди с тёмной звезды" мы с Вами забыли рассмотреть ещё одну трудность для Вашего "осьминога-отшельника". К обычным временам года на вытянутом орбитальном эллипсе вокруг КК добавляются ещё "апо-нечто" и "пери-нечто" с разным уровнем ИК-подсветки поверхности.

Оффлайн vika vorobyeva

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 428
  • Благодарностей: 431
    • Сообщения от vika vorobyeva
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #8 : 05 Авг 2005 [16:34:59] »
Если среди них найдутся планеты типа Земли, мы получим коричневые карлики на вытянутых эллипсах с собственными семьями планет.

Bob, коричневый карлик, по определению – объект с массой от 13 до 70 масс Юпитера, в своей эволюции проходящий стадию горения дейтерия и лития. Я думаю, будь у Солнца такой близкий сосед, он уже давно был бы обнаружен.
Если же на далекой орбите (допустим, 100 а.е.) окажется планета с массой Земли, она будет типичным малым гигантом с водородно-гелиевой атмосферой и достаточно низкой температурой поверхности (ну, допустим, 30-50К). Конечно, у нее может быть своя система спутников, но, боюсь, обогревать их она будет крайне слабо.
я не заметила момента
когда мой замок из песка
стал превращаться в криворожский
железорудный комбинат

Оффлайн Olweg

  • *****
  • Сообщений: 12 155
  • Благодарностей: 245
    • Сообщения от Olweg
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #9 : 06 Авг 2005 [17:35:25] »
Bob, коричневый карлик, по определению – объект с массой от 13 до 70 масс Юпитера, в своей эволюции проходящий стадию горения дейтерия и лития. Я думаю, будь у Солнца такой близкий сосед, он уже давно был бы обнаружен.
Не факт. Совсем недавно обнаружили звезду, если не ошибаюсь, в 12 с.г. С таким же успехом это мог быть коричневый карлик где-нибудь в нескольких тысячах а.е.
Водород - это лёгкий газ без цвета и запаха, который при достаточном количестве времени превращается в людей. © Эдвард Гаррисон

hoarfrost

  • Гость
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #10 : 06 Авг 2005 [22:12:42] »
Вика и bob - большое спасибо за эту пару тем!

Есть ещё вариант их обобществления в рамках местного звёздного скопления. То есть, КК ходят не точно вокруг Солнца, а по сложным траекториям, обтекая разные звёзды местной группы.
А не является ли Седна одной из таких планет, приставших к нашей системе ещё миллиардов пять лет назад?

bob

  • Гость
Re: Койпероиды или гиганты?
« Ответ #11 : 08 Авг 2005 [10:10:21] »
Вика и bob - большое спасибо за эту пару тем!

Есть ещё вариант их обобществления в рамках местного звёздного скопления. То есть, КК ходят не точно вокруг Солнца, а по сложным траекториям, обтекая разные звёзды местной группы.
А не является ли Седна одной из таких планет, приставших к нашей системе ещё миллиардов пять лет назад?
Протопланетный диск тоже когда-то откуда-то "пристал". Так что вопрос "прописки" любого объекта нашей системы зависит от поколения.