Унутрашње загревање (астрофизика)
Унутрашње загревање у астрофизици јесте појам којим се означавају сви процеси помоћу којих астрофизички објекат, звезда, браон патуљак, планета, сателит или мала планета бива загреван, а да је при томе извор ове топлоте унутар самог објекта.[1] У зависности од природе објекта, у унутрашње загревање могу спадати процеси термонуклеарне фузије, гравитационо сажимање (Келвин-Хелмхолцов механизам), радиоактивни распад, плимске гравитационе силе и други. Најчешће интензитет унутрашњег загревања расте с масом објекта, али ово не мора бити увек тачно и последица је природе самог процеса који доводи до загревања.
Унутрашње загревање према врсти објеката[уреди | уреди извор]
Сателити, мале планете и астеороиди[уреди | уреди извор]
Најважнији процеси унутрашњега загревања мањих компактних космичких тела јесу радиоактивни распад и плимске гравитационе силе. Радиоактивни распад јесте последица постојања тешких елемената у саставу ових тела. Будући да се ради о мањим телима, најчешће у њима радиоактивни извори топлоте брзо бивају потрошени.[2]
Код сателита који су у јаком гравитационом дејству са својом планетом, тј. код сателита који су блиски пратиоци масивних планета, гравитационе плимске силе могу бити довољно јаке да изазову стално кретање унутрашњих слојева планете, а тиме и њено загревање. Претпоставља се да плимске силе Јупитера омогућавају да се испод ледене површине његовог сателита Европа налази океан течне воде. Унутрашње загревање услед плимских сила на Јупитеровом месецу Ио одговорно је за његову вулканску активност.[3]
Планете Земљиног типа[уреди | уреди извор]
Најважнији извори топлоте за стеновите планете Земљиног типа јесу радиоактивни распад и преостала топлота од гравитационог сажимања приликом формирања планете.[4] Тренутно се процењује да ова два процеса подједнако доприносе унутрашњем загревању Земље. Унутрашње загревање на планетама Земљиног типа узрокује тектконску и вулканску активност. Планете код којих је унутрашње загревање постало занемарљиво, као што је Марс немају ове типове геолошке активности.[2]
Гасовити џинови[уреди | уреди извор]
Гасовити џинови се одликују много значајнијим унутрашњим загревањем од планета Земљиног типа. Најважнији механизам за унутрашње загревање гасовитих џинова јесте гравитационо сажимање.[1] За разлику од стеновитих планета код којих је након хлађења спољашњих слојева гравитационо сажимање заустављено, гасовити омотачи планета Јупитеровог типа су много компресибилнији и гравитационо сажимање се одвија и много времена након настанка планете. Радиоактивни распад јесте извор топлоте и за гасовите џинове, али се процењује да је занемарљив у односу на гравитационо сажимање. Енергија која се производи сажимањем зависи од масе планете и полупречника планете, тј. расте с порастом масе и опада са порастом полупречника.[2] Јупитер је планета у Сунчевом систему са најинтензивнијим унутрашњим загревањем. Без овог извора топлоте, површина Јупитера била би око 40 К хладнија. Унутрашње загревање код хладних гасовитих џинова узрокује атмосферске олује и сталне ветрове (на Земљи, атмосферске појаве узрокује Сунце).[2]
Код гасовитих џинова изван Сунчевог система који орбитирају врло близу матичне звезде, тзв. врелих Јупитера, претпоставља се да је значајан механизам унутрашњег загревања и плимска сила матичне звезде. [5]
Браон патуљци[уреди | уреди извор]
Браон патуљци су тела по особинама између звезда и планета, тј. маса од око неколико десетина маса Јупитера, али ипак недовољних да у унуташњости тела започне процес фузије водоника у хелијум, и да тиме постану звезда. Међутим, браон патуљци су после звезда тела са највећим унутрашњим загревањем које омогућава да температура на њиховој површини буде од 300 до 2000 К.[6]
Основни извор енергије за све браон патуљке јесте гравитационо сажимање. Код нарочито масивних браон патуљака, гравитационо сажимање током настанка загрејало је довољно унутрашњост планете да у њој дође до отпочињања термонуклеарних реакција. Међутим, ово нису реакције из Бетеовог циклуса којима се водоник претвара у хелијум и које чине основни извор енергије звезде, већ реакције фузије два језгра деутеријума или једног језгра литијума и једног језгра водоника у хелијум. За ове реакције потребна је нешто мања температура него за водоничну фузију. Тако се деутеријумска фузија одвија у браон патуљцима са масама од преко 13 маса Јупитера, а литијумска са преко 65 маса Јупитера.[6] Код браон патуљака у којима се одвија неки од фузионих процеса, гравитационо сажимање је успорено или заустављено и фузија је основни процес унутрашњег загревања. Осим површинских температура, унутрашње загревање производи на површини браон патуљака атмосферске појаве сличне као у атмосферама гасовитих џинова, уз већи интензитет.[7]
Звезде[уреди | уреди извор]
Звезде су компактна небеска тела са најинтензивнијим унутрашњим изворима топлоте. Приликом настанка звезде, извор енергије за загревање јесте гравитационо сажимање, а након њеног рађања, то је водонична фузија. У звездама у поодмаклом циклусу живота основни извор унутрашње топлоте постаје фузија све тежих и тежих елемената који се у звезди стварају, прво хелијума, затим угљеника и кисеоника, те силицијума, све док у унутрашњости звезде не преостану гвожђе и никал, када фузија више није енергетски повољан процес.[8]
Види још[уреди | уреди извор]
Референце[уреди | уреди извор]
- ^ а б Колика је температура на површини Јупитера - унутрашње загревање приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ а б в г Радиоактивно загревање је одговорно за половини Земљине унутрашње топлоте приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ Плимске силе и вулканизам на Иоу приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ Топлотна историја Земље Архивирано на сајту Wayback Machine (4. фебруар 2012) приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ Плимске интеракције врелих Јупитера са матичним звездама приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ а б Густе егзопланете или браон патуљци приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ Жестоке олује на блиским браон патуљцима Архивирано на сајту Wayback Machine (5. април 2016) приступљено: 6. јануар 2014.
- ^ Нуклеарне реакције на звездама приступљено: 6. јануар 2014.