Рівняння стану металевого водню та атомарного гелію і внутрішня будова Юпітера та Сатурна

Abstract

Запропоновано рiвняння стану сумiшi металевого водню та атомарного гелiю. Дослiджений iнтервал тискiв, температур i густин вiдповiдає умовам найбiльших планет сонячної системи – Юпiтера i Сатурна. Вважається, що речовина планети являє собою сумiш протонiв, атомiв гелiю та електронiв. Для знаходження тиску сумiшi використовується теорiя збурень за електрон-протонною та електрон-атомною взаємодiями. Електронна пiдсистема розглядається у наближеннi випадкових фаз. Взаємодiї протонiв, атомiв, атомiв i протонiв враховуються у наближеннi твердих сфер. Проаналiзовано застосовнiсть моделi полiтропного шару до моделювання внутрiшньої будови Юпiтера i Сатурна та запропоновано конкретне значення iндексу полiтропи. Знайдено густину, тиск i температуру на Юпiтерi та Сатурнi як функцiї вiдстанi до їх центра. Оцiнено можливi долi водню i гелiю у складi планет.

Предложено уравнение состояния смеси металлического водорода и атомарного гелия. Исследованный интервал давлений, температур и плотностей соответствует условиям наибольших планет солнечной системы Юпитера и Сатурна. Считается, что вещество планеты представляет собой смесь протонов, атомов гелия и электронов. Для нахождения давления смеси используется теория возмущений по электрон-протонному и электрон-атомному взаимодействиям. Электронная подсистема рассматривается в приближении случайных фаз. Взаимодействие протонов, атомов, атомов и протонов учитывается в приближении твердых сфер. Проанализирована применимость модели политропного шара для моделирования внутренней структуры Юпитера и Сатурна и предложено конкретное значение индекса политропы. Найдены плотность, давление и температура Юпитера и Сатурна как функции расстояния до их центра. Оценена возможная доля водорода и гелия в составе планет.