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physique question #349



Sara (Genre: femelle, Àge: ) de l'Internet sur 24 février, 1998 demande:

Q:

À quoi ressemblent les surfaces d'Uranus et de Neptune ? Y a-t-il du vent ou de la précipitation sur la surface de l'une ou l'autre planète ? Y a-t-il l'eau sur eux ? Quelle est la pesanteur de ces deux planètes comparées à la terre ?

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la réponse

Donald J. Barry répondu le 24 février, 1998, R:

L'arrangement et la visualisation de la structure des planètes géantes de gaz exige que nous « refaisons l'installation électrique » nos conceptions journalières de la physique un peu. Vous faire savoir ce qu'on éprouverait comme vous descendez dans leurs atmosphères, nous doivent définir exactement ce que voulons dire nous par les états standard de matière, le « solide », le « liquide », et le « gaz ». Puisque car vous verrez sous peu, ces mots sont insatisfaisants pour décrire complètement les environnements vous rencontrerez comme vous allez bas profond à l'intérieur de eux.

Normalement nous disons qu'une planète a une surface si elle a une couche pleine, couverte par le liquide ou le gaz. Mais notre concept de « solide » est joli beaucoup défini par l'image de quelque chose que vous pouvez pousser contre et qui ne changera pas jusqu'à ce que vous poussiez assez dur pour le casser. De même, un « liquide » dans notre conception journalière est quelque chose à l'encontre lequel nous pouvons pousser et intervenir, mais qui est elle-même incompressible (nous ne pouvons pas serrer un ballon de l'eau pour le rendre plus petit, pendant que nous mettons en boîte un ballon rempli de l'air). Un « gaz », naturellement, est également quelque chose que vous pouvez les deux la poussée contre et à travers, mais qui est également « squeezable » (compressible).

En voyage dans l'atmosphère des planètes géantes l'unes des, on rencontrerait la première fois le gaz, commençant très mince, et par la suite atteignant une pression et une température semblables à celle nous respirons, sauf qu'il ne serait pas respirable parce que c'est la plupart du temps hydrogène, hélium, méthane, et ammoniaque. Sur davantage de descente, les pressions et les températures augmenteraient ; par la suite nous trouverions l'atmosphère avons commencé à exhiber une « épaisseur » substantielle (viscosité). Abaisser toujours, la compressibilité de l'atmosphère commencerait à diminuer et l'élévation d'épaisseur : si on pourrait imaginer les circonstances là, il ressemblerait à un taffy excessivement chaud et excessivement dense. Encore plus ci-dessous, l'atmosphère, principalement hydrogène, deviendrait légèrement soudainement conductrice, mais soit toujours épaisse, relativement incompressible (en ce moment), et visqueux. Notre image d'un « liquide » décrit probablement cet état mieux, mais elle est atteinte tout à fait graduellement en tant qu'un descendu.

Aux régions très centrales de quelconque d'entre ces mondes, on trouverait la composition devenir soudainement enrichi dans les éléments lourds, mais la pression, l'épaisseur, et la viscosité, déjà très haute dans toutes les catégories par ce point, ne changeraient pas soudainement, bien que la densité. En effet, les seules vraies « coupures » dans toutes les mesures du comportement de la structure vous entourant seraient la densité et la conductivité de l'hydrogène à un point, et la composition et la densité très près du centre. Ni l'un ni l'autre ne représenteraient un changement entre le « solide », « liquide », et « gaz », parce qu'aux conditions extrêmes profondément à l'intérieur de ces mondes, ces mots s'appliquent à peine.

La haute dans les atmosphères de ces mondes, où les pressions et les températures sont semblables à ceux sur la surface de la terre, l'eau pourrait exister comme liquide, si assez jamais étaient rassemblés dans un endroit et empêchés de l'évaporation. Extrapole des mesures a fait il y a à deux ans près une sonde qui a écrit l'atmosphère de Jupiter, cependant, nous pouvons relativement sans risque dire que l'eau qui est présente dans l'atmosphère de ces mondes trop la diffusion lointaine dehors à exister en forme liquide. Il n'y a pas juste assez de elle pour des mondes si grands. La haute en leurs atmosphères, où les températures sont tout à fait froides, des nuages de glace d'ammoniaque existent, légèrement comme des nuages de cirrus ici sur terre. La sonde de l'atmosphère de Galilée a continué de tomber dans l'atmosphère de Jupiter jusqu'à ce qu'elle ait atteint les températures suffisamment pour la vaporiser quelques heures après entrée. Les mêmes arriveraient à toute personne assez malheureuse pour essayer la même chose (cependant même si on pourrait s'arrêter et faire de la lévitation dans une couche de l'atmosphère, la parole avec un dirigeable souple d'hydrogène de chauffage, une pesanteur de 26 fois qui de la surface de la terre est incompatible avec la vie humaine, à moins que vous ayez été soutenus sur un bain d'eau et facilités la respiration).

Les pesanteurs sur quelconque d'entre ces mondes sont tout à fait hautes comparées à la terre. Sur Jupiter, les objets pèsent environ 26 fois ce qu'ils sur terre. Sur Saturne, Uranus, et Neptune, les rapports sont 11, 9, et 12 respectivement.

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