ما أكبر كواكب المجموعة الشمسية ؟

ما أكبر كواكب المجموعة الشمسية مطلوب الإجابة خيار واحد 1 نقطة؟

يتكون المشتري بشكل أساسي من مواد في الحالة الغازية والسائلة وهو أكبر الكواكب العملاقة في المجموعة الشمسية. يبلغ قطره عند خط الاستواء 142,984 كم وكثافته 1.326 غ/سم3 مما يجعله ثاني الكواكب الغازية من حيث الكثافة بعد كوكب نبتون، مع العلم أن كثافته أقل من كثافة أي من الكواكب الصخرية الأربعة في المجموعة الشمسية.

التركيب
يتكون الغلاف الجوي العلوي للمشتري من حوالي 88–92% من الهيدروجين و8–12% من الهيليوم. وهذه النسبة هي نسبة حجمية أو نسبة عدد مولات الجزيء. لكن بما أن كتلة ذرة الهيليوم حوالي 3 أضعاف كتلة ذرة الهيدروجين، فإن النسبة تتغير عند التعبير عنها كنسبة مئوية كتلية، ليصبح تركيب المشتري حوالي 75% هيدروجين و24% هيليوم والباقي عبارة عن مواد مختلفة. تحتوي الطبقة الداخلية من الغلاف الجوي على مواد بكثافة أعلى وتكون النسبة الكتلية لهذه المواد حوالي 71% هيدروجين و24%هيليوم و5% مواد مختلفة. يحتوي الغلاف الجوي على كميات ضئيلة من الميثان وبخار الماء والأمونيا ومركبات السيليكون. وهناك أيضاً أثار للكربون والإيثان وكبريتيد الهيدروجين والنيون والأكسجين والكبريت والفوسفين. أما الطبقة الأبعد من الغلاف الجوي فتحتوي على بلورات متجمدة من الأمونيا. كما تبين من خلال الفحص بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وجود أثار للبنزين ومركبات هيدروكربونية أخرى.

تتطابق نسبة الهيدروجين والهيليوم في الغلاف الجوي بشكل كبير مع تركيب السديم الشمسي الابتدائي وفق النموذج النظري. وتبلغ كمية النيون في الغلاف الجوي العلوي حوالي 20 جزءاً في المليون وتساوي هذه الكمية عشر ماهو موجود في الشمس. كما أن الهيليوم مستنفذ على الرغم من أن نسبته تساوي 80% مما تحويه الشمس، ويعتقد أن سبب استنفاذ الهيليوم هو هطوله إلى داخل الكوكب. أما تركيز الغازات الخاملة في المشتري فهي ما بين ضعفين إلى ثلاثة أضعاف مماهي عليه في الشمس.

يعتقد بالاستناد إلى التحليل الطيفي أن تركيب زحل يشابه إلى حد كبير تركيب المشتري، في حين أن تركيب الكوكبين الغازيين الآخريين مختلف من حيث نسبة الهيدروجين-هيليوم. ومن الجدير بملاحظته أن وفرة العناصر الأثقل في الكواكب الأبعد من المشتري غير واضحة تماماً بسبب النقص في المسابير الداخلة للغلاف الجوي لهذه الكواكب.

الكتلة

مقارنة تقريبة بين الأرض والمشتري تظهر فيها البقعة الحمراء.
تبلغ كتلة المشتري ضغفي ونصف كتلة باقي كواكب المجموعة الشمسية. ويقع مركز الثقل الثنائي مع الشمس على بعد 1.068 نصف قطر شمسي من مركز الشمس. وعلى الرغم من أن قطر المشتري أكبر بـ 11 مرة من قطر الأرض، إلا أن كثافته أقل. ويبلغ حجم المشتري حوالي 1,321 ضعفا من حجم الأرض ومع ذلك فإن كتلته أكبر بـ 318 مرة فقط من كتلة الأرض. يبلغ نصف قطر المشتري حوالي عُشر نصف قطر الشمس وكتلته حوالي 0.001 من كتلة الشمس وبذلك تكون الكثافة لكلا الجرمين متشابهة. غالباً ما تستخدم كتلة المشتري مقياساً لوصف كتل باقي الأجرام، وخصوصاً الكواكب الوقعة خارج المجموعة الشمسية والأقزام البنية. فعلى سبيل المثال تبلغ كتلة الكوكب HD 209458 b حوالي 0.69 كتلة مشتري بينما تبلغ كتلة كوروت-7ب 0.015 كتلة مشتري.

يظهر النموذج النظري للمشتري، أنه في حالة كان المشتري يملك كتلة أكبر مماهي عليه فإن ذلك سيؤدي إلى انكماشه. فمن أجل تغير قليل في كتلة المشتري فإن تغير نصف القطر لن يكون ملحوظا حتى يصل إلى قيمة أكبر من 500 ضعف كتلة الأرض أو 1.6 من كتلة المشتري، فإن داخل الكوكب سينضغط بشكل أكبر مماهو عليه بسبب زيادة تأثير قوة الجاذبية مما سيؤدي إلى تناقص حجم الكوكب على الرغم من الزيادة في كثافة المادة. لذلك يعتقد أن القطر الكبير للمشتري ناتج عن تركيبه والتاريخ التطوري للكوكب. ومن شأن عملية الانكماش أن تستمر الزيادة في الكتل حتى يتم الوصول إلى نقطة الاشتعال النجمي كما هو الحال في ارتفاع كتلة الأقزام البنية والتي تبلغ كتلتها حوالي 50 ضعفا من كتلة المشتري. ومن غير المعروف فيما إذا كانت العمليات التي تؤدي إلى نشوء كواكب مثل المشتري مشابه لتلك العمليات التي تؤدي إلى نشوء أنظمة نجمية متعددة.

وعلى الرغم من أن المشتري يحتاج إلى 75 ضعفا من كمية الهيدروجين المتواجدة فيها ليبدأ في عملية حرقه واشتعاله، إلا أنه نصف قطر أصغر قزم أحمر أكبر بـ 30% فقط من كتلة المشتري. ويبقى المشتري مع ذلك يصدر حرارة إلى الخارج أكثر مما يستقبل من الشمس، وكمية الحرارة التي يصدرها داخل الكوكب تعادل كمية الحرارة الكلية التي يستقبلها من الشمس. وقد يرجع ذلك إلى آلية كلفن هلمهولتز. كان المشتري عند تشكله أكثر حرارة وقطره يعادل ضعفي قطره الحالي.