Gezegen Kütlesi ve Boyut Karşılaştırması

Gezegen Kütlesi ve Boyut Karşılaştırması aldatıcı derecede basit bir sorun için oluşturulmuştur: İnsanlar dünyaları karşılaştırmayı severler, ancak sürekli olarak yanlış özellikleri karşılaştırırlar. Bir kişi bir gezegenin “daha ​​büyük” olduğunu ve çapının daha geniş olduğunu söylüyor. Bir diğeri daha büyük anlamına gelir. Üçüncüsü daha büyük hacim anlamına gelir. Dördüncüsü daha güçlü yer çekimini fark eder ve bunun otomatik olarak "daha büyük" anlamına geldiğini varsayar. Bilimsel kelime dağarcığı bu şekilde konuşma çamuruna sürüklenir. Bu araç düzeni geri yükler. İki Güneş Sistemi gövdesini seçiyorsunuz ve o, sizi kendi küçük gezegensel aritmetik mahkemenizi yapmaya zorlamadan bunların kütlesini, ortalama yarıçapını, çapını, hacmini, yoğunluğunu ve yüzey yerçekimini karşılaştırıyor.

Kurtarılmaya değer ilk terim kütle 'dir. Kütle büyüklük değildir. Kütle genişlik değildir. Kütle "bir posterde ne kadar büyük göründüğü" değildir. Fizikte kütle, bir nesnenin ne kadar madde içerdiği ve üzerine bir kuvvet uygulandığında ivmeye ne kadar güçlü bir şekilde direndiği ile ilişkili özelliktir. Klasik mekanikte kütlenin eylemsizliğe bu kadar yakın olmasının nedeni budur. Newton'un Principia 'ü, kütleyi "maddenin miktarı" olarak tanımlayarak terimin fizik dilinde resmileştirilmesine yardımcı oldu ve daha sonraki mekanik, onu ivmeye ve yerçekimi davranışına karşı dirençle yakından ilişkilendirdi. Yani hayır, hiç kimse kitleyi, birinin ekmek kızartma makinesini icat ettiği gibi "icat etmedi". Konsept gelişti, ancak Newton ona fizikteki en kalıcı biçimsel rollerinden birini verdi. Daha sonra metroloji, birimi standartlaştırmak için sıkıcı ama gerekli bürokratik işi yaptı ve sonunda SI kütle birimi kilograma ulaştı.

Bu metrolojik hikayenin kendi komedisi var. İnsanlık kütle için evrensel bir birim istiyordu, bu nedenle tarihsel olarak kilogramı önce suya, daha sonra da fiziksel bir esere bağladı ve ancak çok daha sonra Planck sabitine bağlı bir tanıma geçti. Başka bir deyişle, kütle gibi temel bir şey için bile insanlar, doğadaki sabitlerin yaşanacak daha temiz ev olduğuna karar vermeden önce pratik yaklaşımlar, cilalı metal silindirler ve uzun kurumsal müzakereler yoluyla manzaralı bir yol izlediler. Per aspera ad astra , ancak komitelerle.

Kütle, hacim 'den mümkün olan en temel şekilde farklılık gösterir. Kütle size orada ne kadar madde olduğunu söyler. Hacim, nesnenin ne kadar yer kapladığını gösterir. Bir cisim, özellikle yoğun olmasa da çok hacimli olabilir veya orantılı olarak geniş olmasa da aşırı derecede masif olabilir. Jüpiter ve Satürn'ün bu kadar yararlı öğretmenler olmasının nedeni budur. Her ikisi de hacim açısından muazzamdır, ancak yoğunluk ve kütle, insanın hayal gücündeki görsel büyüklükle tam olarak aynı teatral tarzda ölçeklenmez. Büyük bir balon büyük hacim kaplar. Kurşun küre aynı kütle için daha az hacim kaplar. Kozmosun sezgiyi kolaylaştırma zorunluluğu yoktur.

Daha sonra kütlenin hacme oranı olan yoğunluk gelir. Yoğunluk, kompozisyonun sırlarını fısıldamaya başladığı yerdir. Daha yoğun bir dünya, her bir hacim birimine daha fazla kütle sığdırır. Kayalık karasal gezegenler, çok daha fazla düşük yoğunluklu malzeme içeren gaz ve buz devlerine göre daha yüksek yoğunluklara sahip olma eğilimindedir. Yoğunluk, Satürn'ün muazzam boyutuna rağmen sudan daha az yoğun kalmasının nedenidir; bu gerçeklerden biri, bağlam açısından o kadar fazla niteliklidir ki insanlar bunu sonsuza kadar tekrarlar çünkü evrenin kısa süreliğine bir hicivci kiralamış gibi görünmesine neden olur. Hayır, Satürn kozmik bir küvetin içinde dönüp durmayacak. Evet, ortalama yoğunluğunun oldukça düşük olduğu biliniyor.

Yarıçap ve çap daha basittir ancak sıklıkla kötüye kullanılır. Yarıçap merkezden yüzeye olan mesafeyi ölçer. Çap yarıçapın iki katıdır. Hangi geometrik miktarın kastedildiği belirtilmeden "boyut"un internette ne kadar sıklıkla atıldığı görene kadar bu, kulağa aşağılayıcı derecede bariz geliyor. Ortalama yarıçap, gezegen karşılaştırması için özellikle kullanışlıdır çünkü gerçek dünyalar mükemmel küreler değildir. Birçoğu, hafifçe ezilmiş demenin matematiksel kibar bir yolu olan, sönükleşecek kadar hızlı döner. Jüpiter ve Satürn bundan rahatsız değil; devasa olmakla meşgul oldular.

Yüzey yerçekimi birçok insanın kafa karışıklığına sürüklendiği yerdir. Yüzeydeki yerçekimi hem kütleye hem de yarıçapa bağlıdır. Bir cisim diğerinden daha büyük olabilir ve eğer yarıçapı da çok daha büyükse yine de sezgisel olarak beklenen yüzey çekimini üretemeyebilir. Bu nedenle "daha ağır gezegen" her zaman "orada dururken orantılı olarak daha fazla ezildiğinizi hissedersiniz" anlamına gelmez, ancak bazı dünyalarda kesinlikle bu deneyden uzun süre keyif almayacaksınız. Yerçekimi, kütle sütununda en büyük sayıya sahip olan bedenin kazandığı basit bir popülerlik yarışması değildir.

Şimdi Güneş Sistemi'ne, her büyük cismin madde, yapı ve fazlalık hakkında farklı bir ders vermeye kararlı göründüğü güneş merkezli hayvanat bahçesine gelelim. Güneş aslında bir gezegen değil, bir yıldızdır ve sisteme o kadar hakimdir ki neredeyse diğer tüm kütle karşılaştırmaları ölçeğin neden olduğu alçakgönüllülük konusunda bir ders haline gelir. Güneş Sistemi kütlesinin ezici çoğunluğunu içerir. Gezegenleri birbirleriyle karşılaştırarak sağlıklı bir ömür geçirebilir ve yine de Güneş'e vardığında önceki konuşmanın kibar bir önsöz olduğunu keşfedebilir.

Merkür küçük, yoğun, kavrulmuş ve eğer bir dünyaya mizaç verilebilirse, mizaç olarak biraz serttir. En içteki gezegendir ve küçük olmanın kabarık anlamına gelmediğinin en açık örneklerinden biridir. Yüksek yoğunluğu, güçlü metalik bir iç mekanı ortaya çıkarıyor ve bize kompakt dünyaların gravimetrik açıdan hala ciddi olabileceğini hatırlatıyor.

Venüs , benzer boyutundan dolayı genellikle Dünya'nın kızkardeşi olarak anılır; bu aile karşılaştırması, atmosfer, yüzey basıncı ve cehennem termal rejimi dahil edildiğinde daha az çekici hale gelir. Yarıçap ve kütle bakımından Dünya'ya yakındır. Konukseverlik, kapalı bir doktrin ocağı gibi davranır.

Dünya kamusal sezginin yararlı ortasında yer alıyor çünkü insanlar evi diğer tüm dünyalar için evrensel bir referans noktası olarak kullanmakta ısrar ediyorlar. Dünya kütlesi, Dünya yarıçapı, Dünya yerçekimi, Dünya yoğunluğu - türler karasal ölçümleri sever. Haklısın. O olmasaydı, kamusal bilim iletişimi daha da fazla sıfata dönüşürdü.

Dünya'nın arkadaşı olan Ay , gezegenlerle karşılaştırıldığında küçük olmasına rağmen dinamik ve kültürel açıdan önemini koruyacak kadar büyüktür. Daha düşük kütlesi, daha düşük yerçekimi ve daha küçük yarıçapı, onu Dünya ve Mars için ideal bir kontrast durumu haline getiriyor. Selen'in alçakgönüllülüğünün eğitici değeri vardır.

Mars hayal gücünde özel bir yere sahiptir çünkü aynı anda gezegen, proje, fantezi ve mühendislik provokasyonudur. Kütle ve boyut olarak Dünya'dan önemli ölçüde daha küçüktür, daha zayıf yer çekimi ve daha düşük yoğunluğa sahiptir. Sömürgeci retoriği baştan çıkaracak kadar tanıdık ve romantik kısayolları cezalandıracak kadar farklı geliyor.

Jüpiter gezegen kümesinin büyük hacimsel ve gravimetrik zorbasıdır. Yarıçapı geniş, kütlesi devasa, gezegenler arasında baskın olması, karasal karşılaştırmaların taşralı görünmesine neden oluyor. Ancak yoğunluğu kayalık dünyalarla karşılaştırıldığında nispeten düşüktür çünkü dev gezegenler büyük boyutlu taşlar değildir. Bunlar tamamen farklı mimari türleridir.

Satürn görsel astronominin aristokratıdır ve halkaların her şeyi affettiğini düşünen insanların koruyucu azizidir. Masif, devasa ve ortalama yoğunluğunun düşük olduğu meşhurdur. Satürn, büyüklüğün tek başına kompozisyon için yetersiz bir rehber olduğunu çok güzel bir şekilde gösteriyor. "Büyük" ve "yoğun" kelimelerinin evlilik terimleri olmadığının anıtsal bir hatırlatıcısıdır.

Uranüs ve Neptün buz devleri, sınıf hikâyesini tam da iyi bilimin sıklıkla yaptığı gibi karmaşık hale getiriyor. Jüpiter ve Satürn'den daha küçükler, Dünya'dan daha büyükler, uçucu maddeler açısından daha zenginler ve Mars'tan sonra dikkat etmeyi bırakan insanlar tarafından doğru şekilde hatırlanma olasılıkları daha düşük. Neptün, yarıçap olarak biraz daha küçük olmasına rağmen kütle olarak Uranüs'ü geride bırakıyor; gezegen düzeninin anlatım basitliğini garanti ettiğini düşünen herkes için hoş bir düzeltme.

Artık cüce gezegen olarak sınıflandırılan Plüton , basit sınıflandırma içgüdülerini rahatsız ettiği için bilimsel ve kültürel açıdan vazgeçilmez olmayı sürdürüyor. Dünya'nın Ay'ından daha küçük, büyük gezegenlerden çok daha az kütleli ve yine de son derece ilginç olan Plüton, önemin kütleyi takip etmesi gerektiği yönündeki çocuksu inanca karşı iyi bir panzehirdir. Güneş Sistemi her zaman sınıflandırmalarından daha fazla hayal gücüne sahiptir.

Dolayısıyla böyle bir karşılaştırma aracının gerçek değeri kavramsal hijyendir. Kütleyi, boyutu, yoğunluğu ve yerçekimini tek bir belirsiz sıfata sığdırmak yerine, dünyanın mülklerini mülklerine göre karşılaştırmanıza olanak tanır. Kütle size ne kadar önemli olduğunu söyler. Hacim size ne kadar alan olduğunu söyler. Yoğunluk size o maddenin ne kadar sıkı paketlendiğini söyler. Yarıçap ve çap size geometrik kapsamı anlatır. Yüzey yerçekimi size dış çekişin nasıl bir his verdiğini söyler. Bunları dikkatsizce karıştırırsanız sonuç astronomi değil sözlü gübre olur. Bunları düzgün bir şekilde ayırırsanız, Güneş Sistemi her zaman olduğu gibi olur: her biri prensipte bazı tembel insan varsayımlarıyla çelişen, şaşırtıcı derecede çeşitli fiziksel formlardan oluşan bir arşiv.