Moment bezwładności - Moment of inertia factor
W planetologii The moment bezwładności czynnika lub znormalizowanej momentu bezwładności polarnego jest bezwymiarowe ilości, która charakteryzuje się promieniowy rozkład mas wewnątrz planety lub satelity . Ponieważ moment bezwładności musi mieć wymiary masy razy długość do kwadratu, współczynnik bezwładności jest współczynnikiem, który je zwielokrotnia.
Definicja
Dla ciała planetarnego z głównymi momentami bezwładności , moment współczynnika bezwładności definiuje się jako
- ,
gdzie C jest biegunowym momentem bezwładności ciała, M jest masą ciała, a R jest średnim promieniem ciała. Na kuli jednorodnej gęstości , . O zróżnicowanej planety lub satelity, gdzie następuje wzrost gęstości z głębokości . Ilość ta jest użytecznym wskaźnikiem obecności i rozmiaru jądra planetarnego , ponieważ większe odejście od wartości gęstości jednorodnej 0,4 oznacza większy stopień koncentracji gęstych materiałów w kierunku środka.
Wartości Układu Słonecznego
Sun ma zdecydowanie najniższej wartości współczynnika momentu bezwładności wśród Układu Słonecznego organów; ma zdecydowanie najwyższą gęstość centralną ( 162 g / cm 3 , w porównaniu z ~ 13 dla Ziemi ) i stosunkowo niską średnią gęstość (1,41 g / cm 3 w porównaniu z 5,5 dla Ziemi). Saturn ma najniższą wartość wśród gazowych gigantów po części dlatego, że ma najniższą gęstość nasypową ( 0,687 g / cm 3 ). Ganimedes ma najniższy moment bezwładności spośród ciał stałych w Układzie Słonecznym ze względu na jego całkowicie zróżnicowane wnętrze, co jest wynikiem częściowego nagrzewania pływowego w wyniku rezonansu Laplace'a , a także jego istotnego składnika w postaci lodu wodnego o niskiej gęstości . Callisto jest podobna wielkością i składem masowym do Ganimedesa, ale nie jest częścią rezonansu orbitalnego i jest mniej zróżnicowana. Księżyc ma wywrzeć mały rdzeń, ale jego wnętrze jest inaczej stosunkowo jednorodna.
| Ciało | Wartość | Źródło | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Słońce | 0,070 | Niezmierzony | |
| Rtęć | 0,346 ± 0,014 | ||
| Wenus | 0,337 ± 0,024 | ||
| Ziemia | 0,3307 | ||
| Księżyc | 0,3929 ± 0,0009 | ||
| Mars | 0,3644 ± 0,0005 | ||
| Ceres | 0,36 ± 0,15 | Nie mierzono (zakres odzwierciedla różne założenia dotyczące pierwotnej prędkości wirowania) | |
| Jowisz | 0,2756 ± 0,0006 | Nie mierzono (obliczenia modelu dwuwarstwowego ograniczone danymi grawitacji Juno) | |
| Io | 0,37824 ± 0,00022 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Europa | 0,346 ± 0,005 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Ganimedes | 0,3115 ± 0,0028 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Callisto | 0,3549 ± 0,0042 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Saturn | 0,22 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Enceladus | 0,3305 ± 0,0025 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Rhea | 0,3911 ± 0,0045 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| tytan | 0.341 | Nie mierzone (relacja Darwina-Radaua) | |
| Uran | 0,23 | Nie mierzono (przybliżone rozwiązanie równania Clairauta) | |
| Neptun | 0,23 | Nie mierzono (przybliżone rozwiązanie równania Clairauta) |
Pomiary
Biegunowy moment bezwładności jest tradycyjnie określany przez połączenie pomiarów wielkości spinowych ( szybkości precesji spinowej i / lub skosu ) z wielkościami grawitacyjnymi (współczynnikami sferycznej, harmonicznej reprezentacji pola grawitacyjnego). Te dane geodezyjne zwykle wymagają do zebrania orbitującego statku kosmicznego .
Przybliżenie
Dla ciał w równowadze hydrostatycznej The relacja Darwin-Radau może dostarczyć szacunki momentu bezwładności czynnika na podstawie kształtu, Spin, a także ilości grawitacyjnych.
Rola w modelach wnętrz
Moment bezwładności stanowi ważne ograniczenie dla modeli reprezentujących wewnętrzną strukturę planety lub satelity. Dopuszczalne modele profilu gęstości muszą być co najmniej zgodne z wolumetryczną gęstością masy i momentem bezwładności ciała.
Galeria modeli konstrukcji wewnętrznych
Słoneczny ( C / MR 2 = 0,070)
Saturn ( C / MR 2 = 0,22)
Ganymede ( C / MR 2 = 0,3115)
Ziemia ( C / MR 2 = 0,3307)
Callisto ( C / MR 2 = 0,3549)
Księżyca ( C / MR 2 = 0,3929)
