Einkenni gasrisa reikistjarna
Gasrisar eru hópur stórra reikistjarna sem eru aðallega samsettar úr léttum frumefnum eins og vetni og helíum. Í sólkerfinu eru þekktustu dæmin Júpíter og Satúrnus. Þessar reikistjörnur eru oft kallaðar „gasrisar“ vegna þess að samsetning þeirra er að mestu leyti gaskennd, ólíkt jarðreikistjörnum eins og Jörðinni, Mars, Venus og Merkúríusi, sem eru aðallega úr bergi og málmi. Utan sólkerfisins hafa margar gasrisar fundist á braut um aðrar stjörnur (fjarreikistjörnur), og sumar þeirra hafa mjög sérstaka eiginleika, svo sem „heitir Júpítarar“ sem eru á braut mjög nálægt stjörnum sínum. Almennt séð hafa gasrisar sérstaka eiginleika eins og stærð, samsetningu, innri byggingu, lofthjúp, veður, hringakerfi, tungl og hlutverk þeirra í reikistjarnakerfinu.
1. Mjög stór stærð og massi
Það sem einkennir gasrisa reikistjarnanna helst er að þær eru mun stærri en jarðreikistjörnurnar. Júpíter, til dæmis, er um 11 sinnum þvermál jarðar, en massi hans er um 318 sinnum meiri en jarðar. Satúrnus er örlítið minni en samt massamikill. Þessi mikla stærð og massi hefur sterkt þyngdarafl sem gegndi lykilhlutverki í að fanga létt lofttegundir á fyrstu stigum myndunar sólkerfisins. Sterkt þyngdarafl hefur einnig áhrif á lögun reikistjarnanna: gasrisar eru almennt næstum kúlulaga en virðast örlítið flatir við pólana vegna hraðrar snúnings þeirra.
Hins vegar er sambandið milli massa og stærðar ekki alltaf línulegt. Í gasrisum leiðir til aukinnar massa ekki endilega til marktæks stærra þvermáls vegna áhrifa þyngdarþjöppunar. Reyndar geta reikistjörnur, við mjög mikla massa, orðið þéttari og haldist tiltölulega stöðugar eða minnkað lítillega.
2. Samsetningin er að mestu leyti vetni og helíum
Gasrisar eru aðallega samsettar úr vetni og helíum, tveimur algengustu frumefnum alheimsins. Þessi samsetning er svipuð og í stjörnum, en gasrisar eru ekki nógu massamiklir til að koma af stað kjarnasamruna í kjarna sínum. Auk vetnis og helíums eru önnur frumefni og efnasambönd til staðar í minna magni, svo sem metan, ammoníak, vatnsgufa, brennisteinsvetni og ýmis „þung frumefni“ (í stjörnufræði eru frumefni sem eru þyngri en helíum oft kölluð „málmar“).
Þessir mismunur á samsetningu getur haft áhrif á lit og útlit. Júpíter sýnir rjómalitaðar, brúnar og appelsínugular skýjaböndur, en Satúrnus virðist tilhneigingu til að virðast fölari. Sterk gleypni metans á rauðu ljósi getur gert ákveðnar reikistjörnur bláleitar (þetta fyrirbæri er meira áberandi í ísrisum eins og Úranusi og Neptúnusi, þó að þeir séu oft aðskildir frá flokki hreinna gasrisa).
3. Hefur ekki fast yfirborð eins og jörðin
Ólíkt jarðneskum reikistjörnum skortir gasrisar almennt greinilegt „fast yfirborð“. Ef maður ímyndaði sér að reyna að „lenda“ á Júpíter eða Satúrnusi, myndi maður halda áfram í gegnum skýjalögin inn í sífellt þéttari og heitari lofthjúp, þar til maður kæmist að öfgakenndum aðstæðum djúpt inni í reikistjörnunni. Þrýstingurinn myndi aukast gríðarlega og á einhverjum tímapunkti myndi gasið umbreytast í ofurkritískan vökva eða einhverja aðra efnisform sem líkist ekki venjulegu gasi.
Þannig verða mörkin milli lofthjúpsins og „innri hluta“ reikistjörnunnar óskýr. Í vísindarannsóknum er „radíus“ reikistjörnu oft skilgreindur sem ákveðinn loftþrýstingur (t.d. 1 bar, svipað og loftþrýstingurinn á yfirborði jarðar).
4. Lagskipt innri uppbygging og kjarni eru enn umdeild.
Gasrisar hafa einstaka innri byggingu. Ytra lagið samanstendur almennt af þykkum lofthjúpi sem einkennist af sameindavetni. Þegar dýpra er farið eykst þrýstingurinn, sem veldur því að vetnið breytist í vökva. Á enn meiri dýpi - sérstaklega á Júpíter - eru þrýstingurinn og hitastigið svo hátt að vetnið fer í „málmvetnis“-fasa, ástand þar sem það hegðar sér eins og málmur og leiðir rafmagn vel.
Í miðju hans er talið að kjarninn sé úr bergi og ís (blanda af efnasamböndum eins og vatni, ammoníaki og metani sem getur verið fast við vissar aðstæður). Stærð og skýrleiki kjarnans er þó enn rannsóknarefni. Sumar líkön benda til þess að kjarni Júpíters gæti verið „uppleystur“ eða dreifður út í innra rýminu og myndað illa skilgreint umskiptasvæði.
5. Hraður snúningur og flatur lögun
Flestar gasrisar snúast hratt. Júpíter lýkur einni umferð á um 10 klukkustundum en Satúrnus tekur um 10,7 klukkustundir. Þessi hraði snúningur veldur aflögunaráhrifum, sem þýðir að þvermálið við miðbaug er stærra en við pólana. Hraður snúningur hefur einnig áhrif á lofthjúpshreyfingar: bönd og sterkir þotustraumar myndast í kringum reikistjörnuna.
Að auki er hraður snúningur gasrisa oft tengdur sterkum segulsviðum, því snúningur leiðandi efnis innan reikistjörnunnar (eins og málmkennt vetni) getur valdið dýnamóáhrifum.
6. Þykkur lofthjúpur með öfgakenndum veðurfarsmynstrum
Lofthjúpar gasrisa eru náttúrulegar rannsóknarstofur til að rannsaka öfgakenndar veðurfræðilegar aðstæður. Til dæmis tákna ljósu og dökku rendurnar á Júpíter svæði með mismunandi vindáttum og skýjasamsetningu. Vindar á gasrisum geta náð hundruðum kílómetra á klukkustund. Risastormar eru einnig vel þekktir, eins og Stóri rauði bletturinn á Júpíter, risastór stormur sem hefur verið séður í hundruð ára.
Ský á gasrisum eru samsett úr ýmsum efnum eftir hitastigi og þrýstingi: ammoníak getur myndað ský efst, en ský úr vatni og öðrum efnasamböndum eru dýpra. Eldingar, þrumuveður og ókyrrð í andrúmsloftinu geta einnig komið fyrir í stórum stíl.
7. Sterk segulsvið og geislunarbelti
Annar mikilvægur eiginleiki er öflugt segulsvið hans. Júpíter hefur stærsta segulsvið sólkerfisins og myndar gríðarstórt segulsvið sem getur teygt sig milljónir kílómetra út í geiminn. Þetta segulsvið fangar hlaðnar agnir frá sólvindinum og eldvirkni tungla sinna (eins og Íó) og myndar geislunarbelti sem eru hættuleg geimförum.
Segulsviðið skapar einnig stórkostleg norðurljós á pólunum, svipuð norðurljósum jarðar en mun öflugri. Samspil segulhvolfsins og tungla eða hringa getur valdið flóknum rafsegulfyrirbærum.
8. Hefur marga náttúrulega gervihnetti (tungl)
Gasrisar hafa almennt öflug gervihnattakerfi. Júpíter hefur tugi tungla, þar á meðal fjögur stór tungl sem kallast Galíleótunglin: Íó, Evrópa, Ganýmedes og Kallistó. Satúrnus hefur einnig fjölmörg tungl, þar sem Títan er stærst og þekktast fyrir þykkan lofthjúp sinn.
Tilvist margra þessara tungla tengist massa og þyngdarafli gasrisa, sem eru færir um að fanga eða mynda gervihnetti úr efnisskífum sínum í kring. Gasrisatungl eru oft aðal skotmörk í leit að lífi utan jarðar, sérstaklega Evrópa og Enkeladus (tungl Satúrnusar), sem talið er að hýsi neðanjarðarhöf.
9. Hringir sem áberandi eiginleiki
Satúrnus er þekkt fyrir áberandi hringakerfi sitt, en allir gasrisar sólkerfisins hafa hringi, þó sumir séu mjög daufir og erfitt að sjá. Hringir eru samsettir úr ís og bergögnum sem eru allt frá fínu ryki upp í stóra klumpa. Hringir geta myndast úr efni sem myndast við myndun reikistjarna eða við eyðileggingu lítilla tungla vegna sjávarfalla.
Hringakerfið er einnig kraftmikið: það er undir áhrifum þyngdarafls „hirðistungla“ sem viðhalda hringbyggingunni og skapa eyður, bylgjur og flókin mynstur.
10. Mikilvægt hlutverk í þróun sólkerfa
Gasrisar gegna mikilvægu hlutverki í sögu og stöðugleika sólkerfa. Í sólkerfinu okkar er Júpíter oft talinn vera „þyngdarverkfræðingur“ sem hefur áhrif á brautir margra smárra hnatta, þar á meðal smástirna og halastjarna. Þó að þyngdaráhrif gasrisa geti verndað innri reikistjörnurnar fyrir árekstri, geta þau einnig raskað brautum smærri hnatta og aukið líkurnar á að ákveðnir hlutir komist inn á jarðsvæðið.
Í öðrum stjörnukerfum geta gasrisar sem ferðast nálægt stjörnum sínum breytt lögun annarra reikistjarna, jafnvel komið í veg fyrir myndun stöðugra jarðreikistjarna. Þess vegna hjálpar skilningur á eiginleikum og gangverki gasrisa vísindamönnum að túlka fjölbreytileika sólkerfa í vetrarbrautinni.
Lokun
Gasrisar eru heillandi heimar: stórir, massamiklir, með vetni og helíum í ríkjum, án greinanlegs fasts yfirborðs, flóknar innri byggingar, lofthjúpur fullur af risavaxnum stormum, sterk segulsvið og rík tungl- og hringakerfi. Þessir eiginleikar gera þá ekki aðeins einstaka í samanburði við jarðneskar reikistjörnur, heldur einnig lykilinn að skilningi á myndun og þróun sólkerfa. Með framþróun geimferða og sjónaukaathugana mun þekking okkar á gasrisum - bæði í sólkerfinu okkar og víðar - halda áfram að aukast og opna ný sjónarhorn á því hvernig risareistakreikistjörnur myndast og hvernig þær móta örlög annarra reikistjarna í kringum þær.
