Class Notes (837,063)
Canada (510,024)
Astronomy (177)
AST101H5 (106)
Lecture

Chapter 8 - Jovian Planets

6 Pages
163 Views
Unlock Document

Department
Astronomy
Course
AST101H5
Professor
John Lester
Semester
Fall

Description
Jovian Planet Systems Review of Physical Properties The Jovian planets share these physical properties (from chapter 6) • Large masses – 14.5 to 318 x M earth • Large diameters – 3.88 to 11.2 x earth 3 • Large volumes (D ) – 58 to 1400 x V earth • Small average densities = mass/volume  From 0.71 to 1.67 g/cm  similar to water = 1 g/cm • Very different from the rock and metal of Earth Composition of the Jovian Planets Low densities require the lightest elements  Lightest element is hydrogen – nucleus has only 1 proton  Second lightest element helium – nucleus has only 2 protons + 2 neutrons Conclusion: the Jovian planets are 99% (by count) hydrogen and helium  This is like the Sun’s composition  Observed Compositions Sunlight reflects from the Jovian planets and come to Earth  Gas in the atmosphere absorbs specific wavelengths = Kirchhoff’s 3  law (pg  118)  The absorption wavelengths contain the patterns of many hydrogen molecules:  H2, H2O, H3N, H4C…  We do not see helium’s absorption pattern because helium does not form  molecules and helium atoms absorb light only at very high temperatures  Why is the Composition H and He? The Jovian planets are very cold because they are all far from the sun  Intensity of sunlight decreases with distance from the sun as 1/(distance)2  Jupiter (5.2AU) gets 1/(5.2)2 = 4% of Earth’s heating ­> temp = ­148 C = 125 K Recall (Chapter 4) that temperature represents energy of motion of atoms and molecules   At low temperatures the molecules and atoms move very slowly  Because of the slow speeds, not even the lightest elements (with the highest  speeds) can escape   Jovian planets hold onto H and He + all others   H & He are 99% of all matter  ­> large masses, diameter and gravities but low  densities  Interiors of Jovian Planets** We cannot go inside these planets and we are just beginning to use “seismology” for  these planets ­>only indirect methods:  Composition = hydrogen + helium  Jovian planets rotate rapidly  ­> causes the planets to bulge out at their equators   NO observed expansion or contraction o Outward pressure = weight pulling in  Interiors of the Jovian Planets Use a computer   Use the composition of hydrogen + helium   Solve the equation: outward pressure = weight  Apply the observed rotation   Predict the bulge at the equator   Compare prediction to the observed bulge  If it odes not match the observed bulge o Adjust the interior by trial and error o Repeat the calculation until the prediction matches the observed bulge  Results for Jupiter  Atmosphere of H, He, H  + other molecules goes to a depth  = 10% of radius  2 ≈ 7000km  Fluid of compressed, liquid H + He depth     = Another 10% of radius =about 7000km  Liquid, metallic H (something we cannot create on Earth) – almost to Jupiter’s  center  Solid core of rock + metals = 10x M earth  Results for Saturn   Similar to Jupiter but with different proportions: o Deeper atmosphere and “ocean” o Smaller H metallic zone but larger core Results for Uranus and Neptune   More different: o “Ocean” of H compounds, not H 2 o No metallic zone because the pressure is not large enough  Magnetic Fields Magnetic fields are created by combination of fluid metallic material + rotation (Chapter  7)   All the Jovian planets rotate in less than 24 h   Jupiter and Saturn have fluid, metallic H  o Predict Jupiter and Saturn have magnetic fields and satellite measure  magnetic fields  Uranus and Neptune have no magnetic H o Predict no fields for Uranus and Neptune but satellites measure fields!? o And the fields are NOT at the center of the planets?! Weather on the Jovian Planets Weather on the Jovian planets is totally different from Earth’s weather:  Atmospheres are much thicker  Gasses are different (H, H …) 2  No solid land, just very deep “oceans” of H  Much less solar heating, but much more heat from within the large planets  Faster rotation   Clouds are red, yellow, brown…not white   Rapid rotation wraps clouds into bands around the planets   Storms never pass over land and die out, continue for years, decades, and  centuries etc.   Uranus and Neptune are blue because they are so cold that some gases freeze out,  leaving methane that absorbs red light  Satellites of the Jovian Planets  Each Jovian planet has many satellites from 13 to at least 63 (still being found)  The satellites group into three families based on their properties: o Large satellites – forms with their planet o Medium satellites – forms with planet o Small satellites – irregular shapes and orbits   Probably captures after the plane
More Less

Related notes for AST101H5

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit