惑星はどれくらい密度が高いですか？

太陽系の8つの惑星は、サイズだけでなく、質量と密度（つまり、単位体積あたりの質量）の点でも大きく異なります。たとえば、太陽に最も近い4つの内部惑星はすべて地球型惑星です。つまり、主にケイ酸塩岩または金属で構成されており、表面は固体です。これらの惑星では、密度は表面からコアに向かって冒険するほど変化しますが、それほど大きくはありません。

対照的に、4つの外側の惑星は、構成されたガス巨人（および/または氷巨人）として指定されます主に、さまざまな物理的状態で存在する水素、ヘリウム、および水です。これらの惑星はサイズと質量が大きいですが、全体的な密度ははるかに低くなっています。さらに、それらの密度は外層と内層の間でかなり異なり、液体状態から、固くなるほど密度の高い物質までさまざまです。

密度は、惑星の表面重力を決定する上でも重要な役割を果たします。惑星がどのように形成されたかを理解するために本質的です。私たちの太陽系の中心に太陽が形成された後、惑星は原始惑星状星から形成されました。地球型惑星は内側の太陽系の塵の粒子から生じたのに対し、外側の太陽系の惑星は、それらの重力が星雲の残りのガスを保持するのに十分な物質を蓄積しました。

保持するガスが多いほど、大きくなりました。そして、彼らが大きくなればなるほど、彼らが臨界点に達するほどの結びつきになるまで、彼らはより多くの問題を蓄積するでしょう。木星と土星のガス巨人は指数関数的に成長しましたが、氷の巨人（天王星と海王星）は、わずかな地球質量の星状ガスで、その臨界点に到達することはありませんでした。すべての場合において、密度は1立方センチメートルあたりのグラム数（またはg /cm³）として測定されます。

水星の密度：

地球型惑星の場合、水星は金属で構成されていますおよびケイ酸塩材料。水銀の平均密度は太陽系で2番目に高く、5.427 g / cm3と推定されます。これは、地球の密度である5.515 g / cm3よりわずかに小さいだけです。ただし、重力圧縮の影響がある場合は、重力の影響があります。オブジェクトのサイズを小さくして密度を上げる–実際、水星は地球よりも密度が高く、非圧縮密度は地球の4.4g /cm³と比較して5.3g /cm³です。

これらの推定値もその内部構造の詳細を推測するために使用されます。地球と比較して、水星ははるかに小さいので、内部領域は圧縮の影響を受けにくいのです。したがって、その高密度は、大きくて鉄分が豊富なコアの結果であると考えられています。とにかく、鉄やニッケルなどの金属は惑星の質量の70％を占めると考えられていますが（他のどの惑星よりも高い）、ケイ酸塩岩はわずか30％を占めています。

これに関するいくつかの理論が提案されていますが、主な理論は、マーキュリーがその歴史の初期に厚いケイ酸塩地殻を持っていたと主張しています。この地殻は、大きな微惑星が惑星に衝突したときに大部分が吹き飛ばされました。そのサイズと質量を組み合わせると、水星の表面重力は3.7 m / s2になります。これは、地球の重力の0.38（別名1 g）に相当します。

金星の密度：

私たちの太陽から2番目の惑星であり、2番目に近い地球型惑星である金星の平均密度は5.243 g / cm3です。繰り返しますが、これは地球自身の密度に非常に近いものです。金星の地質学と地震学についてはまだ多くのことがわかっていませんが、天文学者は金星のサイズ、質量、密度の比較推定に基づいて金星の組成と構造を理解しています。

要するに、金星は構造と内部構造は地球のものと非常に似ており、コア、マントル、地殻で構成されています。また、地球と同様に、内部は鉄分が豊富な鉱物で構成されていると考えられていますが、ケイ酸塩鉱物はマントルと地殻を構成しています。金星のサイズがわずかに小さいということは、その深部の内部の圧力が地球の圧力よりも24％低いことも意味します。

金星と地球はほぼ同じ速度で冷却されているため、金星のコアは少なくとも部分的に液体である必要があると考えられています。しかし、金星の周りに磁気圏がないため、科学者たちはこれに疑問を投げかけ、コアは温度が均一でなければならないと主張する人もいれば、完全に冷却されて固体であると主張する人もいます。コアがないことを示唆するところまで行った人もいます。

地球の密度：

地球は、太陽系のどの惑星よりも密度が高く、5.514 g / cm3です。これは、他の惑星の密度を測定するための基準と見なされています。さらに、地球のサイズ、質量、密度の組み合わせにより、表面重力は9.8m /s²になります。これは、他の惑星の表面重力を測定する際の標準（1 g）としても使用されます。

他の地球型惑星と同様に、地球の内部は、化学的または物理的（レオロジー）によって区別される層に分割されます。 ） プロパティ。これらの層は、鉄とニッケルで構成されるコア、粘性ケイ酸塩材料で構成される上下のマントル、および固体ケイ酸塩材料で構成される地殻で構成されています。

ただし、他の地球型惑星とは異なり、地球のコア領域は、固体の内核と液体の外核に分かれています。内側のコアは推定1220kmで、鉄とニッケルで構成されていますが、外側のコアはそれを超えて半径約3,400kmまで伸びています。外核も地球の自転とは反対の方向に回転します。これは地球の磁気圏の源であると考えられています。すべての惑星と同様に、この密度は内核に近づくほど増加し、内核では推定12,600〜13,000 kg / m3に達します。

火星の密度：

地球型惑星として火星はまた、その化学的および物理的特性に基づいて区別される層に分割されています–高密度の金属コア、ケイ酸塩マントルおよびクラスト。惑星の全体的な密度は地球の密度よりも低く、3.933g /cm³と推定されています。この密度は、コアに近づくほど増加します。地球と同様に、これはコアが鉄とニッケルで構成され、マントルがケイ酸塩材料で構成されているという事実によるものです。

その内部の現在のモデルは、約1,794のコア領域を意味します。半径±65キロメートル（1,115±40マイル）。主に鉄とニッケルで構成され、硫黄は約16〜17％です。地球の地殻（平均で40 km（25 mi）の厚さ）と比較すると、火星の地殻の平均の厚さは約50 km（31 mi）で、最大の厚さは125 km（78 mi）です。火星のサイズ、質量、密度の間の表面重力は約3.711 m /s²で、0.38gになります。

木星の密度：

巨大ガス（別名、主に気体と液体の物質で構成されている）として、木星の平均密度は他のどの物質よりも低くなっています。地球型惑星。ただし、1.326 g / cm3で、ガスジャイアントの中で2番目に密度が高い場所でもあります。それらの信じられないほどのサイズと質量にもかかわらず、密度が低いのは、それらが主に希ガスで構成されており、それらが気体から固体までの範囲の状態で維持されているためです。

さらに、この密度は、外側のガス層とコアの間でかなりの範囲にあります。岩石で構成され、金属水素の層に囲まれています。水素元素とヘリウムで構成される最外層では、材料の密度は水の密度よりも低く、1g /cm³と比較して0.0002g /cm³です。

その下では、惑星の水素が液体状態にある場合、密度は約0.5g /cm³に上昇し、金属水素で構成される層との境界で1g /cm³に上昇します。一方、金属水素層の推定密度は4g /cm³です。つまり、火星とほぼ同じです。また、組成がまだ推測の対象となっているコアでは、密度が25g /cm³に上昇します。

その平均密度は陸生惑星の平均密度よりも低いと考えられ、木星の全体的なサイズ、質量、および量フレームに詰め込まれた素材は、強力な重力を生み出します。その「表面」（この場合は雲の頂上を意味します）から測定すると、木星の重力は地球の2倍以上であり、24.79 m / s2、つまり2.528gです。

土星の密度：

0.687 g / cm3で、土星はガス巨人の中で最も密度が低く、実際、平均密度は実際には水よりも低いため、惑星を桶に入れることができればしかし、木星や他の巨人と同様に、この密度は、植物の外部（元素の水素とヘリウムで構成されている）からそのコア（再び岩だらけで、金属に囲まれていると考えられている）までかなりの範囲です。水素）。

地球の惑星よりもサイズは大きいが密度が低いため、土星の表面重力（これも雲の頂上から測定）はちょうど地球の-10.44m /s²または1.065gよりわずかに高い。

天王星の密度：

平均密度1.27g / cm3、天王星は土星に次いで2番目に密度の低いガス巨星です。そのわずかに高い密度は、水素やヘリウムなどのガスに加えて、主に水、アンモニア、メタンなどのさまざまな揮発性の氷で構成される組成によるものです。このため、天王星（および海王星）は、木星や土星と区別するために「天王星型惑星」と呼ばれることがよくあります。

天王星の構造の標準モデルは、3つの層で構成されています。巨人、これには岩のコアと水素とヘリウムの外層が含まれますが、天王星の場合、これらの層は液体水素で構成されているのではなく、真ん中の氷のマントルによって接続されています。大気中のメタンの存在はまた、天王星にその特定の色合いを与えるものもあります。

天王星の全体的なサイズ、質量、密度は、その表面重力が地球のものよりも小さいことも意味します。すべての話をすると、8.69m /s²になります。これは0.886gに相当します。

海王星の密度：

海王星の平均密度は1.638g /cm³で、天王星の中で最も密度が高く、天王星と同様に構成されています。高いの木星と土星と比較した揮発性物質の濃度。また、天王星と同様に、その内部は、ケイ酸塩と金属からなる高密度のコア、水、アンモニア、メタンの氷からなるマントル、水素、ヘリウム、メタンガスからなる大気との間で区別されます。

海王星の大気中のメタンの濃度が高いのは、天王星よりも色相が暗い理由です。そして、そのサイズ、質量、密度の間で、海王星の表面重力は11.15 m / s2で、これは1.14gに相当します。

ご覧のとおり、太陽惑星の密度は大きく異なります。太陽に近いものは地球的で非常に密度が高いのに対し、太陽系の外側に生息するものは主に気体と液体であるため、平均して密度が低くなります。

ここユニバーストゥデイで惑星の密度について多くの興味深い記事を書いています。これが金星の密度、地球の密度、月の密度、火星の密度、土星の密度、天王星の密度、海王星の密度です。

お探しの場合詳細については、NASAの太陽系探査ページをご覧ください。NASAの太陽系シミュレーターへのリンクはこちらです。

天王星キャストには、エピソード49：火星を含むすべての惑星でのエピソードがあります。