A aceleração gravitacional, g, dentro da Terra geralmente diminui com a distância decrescente do centro:
No entanto, aparentemente para Júpiter, a aceleração gravitacional só aumenta com a distância decrescente do centro. Por que é isso?
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Respostas:
Abaixo está um perfil de densidade do modelo para Júpiter (linha sólida).
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A resposta curta, porque Júpiter é um gigante do gás, por isso tem uma atmosfera muito grande e a atmosfera não é muito densa. Além disso, se você olhar para o seu gráfico, a gravitação dentro da Terra aumenta até chegar ao núcleo externo. É provável que isso seja muito mais pronunciado em corpos gasosos como gigantes gasosos e estrelas.
Resposta mais longa:
Em termos leigos, se usarmos o teorema da casca de Newton , você pode ignorar a massa "acima" de você, porque a casca da matéria tem uma distância maior do ponto central do que um efeito gravitacional próximo a zero. Tecnicamente, é uma concha de massa ao seu redor, mas vou chamá-la de "acima", porque é mais fácil dizer.
Como resultado, olhando para o campo gravitacional, você pode simplesmente considerar a massa abaixo de você e o raio e ignorar a concha acima de você.
Se, por exemplo, você encapsular 10% em um planeta, usando a lei dos cubos, 72,9% do volume do planeta estará abaixo de você, mas você estará 11,1% mais próximo do centro, usando a lei do quadrado inverso, 23,4% maior atração gravitacional dos 72,9% do planeta que permanece abaixo de você do que você obteria desses 72,9% se estivesse na superfície do planeta.
Se os 72,9% do planeta abaixo de você pesam mais de 81% da massa do planeta, a gravidade aumenta. Vamos dizer que pesa exatamente 81%. 81% da massa x 1,244 maior tração a 10% mais perto funcionam exatamente da mesma maneira. Em outras palavras, se a massa acima de você é leve o suficiente, a gravidade aumenta à medida que você entra no túnel ou cai dentro de um planeta. Provavelmente, existe uma relação logarítmica bastante simples entre a razão de densidade e onde a gravidade para de aumentar. Se eu conseguir resolver, eu vou postar.
No caso de Júpiter e começando perto de seu equador, com a rotação rápida de Júpiter, isso também deve ser levado em consideração. No caso da Terra, a rotação da Terra é bastante insignificante em relação à sua gravidade e pode ser ignorada, a menos que você queira alta precisão.
Nos corpos planetários, a densidade pode desempenhar um papel maior que a massa em relação à gravidade da superfície. Mercúrio, por exemplo, é cerca de 52% da massa de Marte, mas 38% mais denso , o que lhe permite ter uma atração gravitacional um pouco maior na superfície do que Marte.
Duas pessoas apontaram que não têm certeza de que a gravidade realmente aumenta dentro de Júpiter. Tenho certeza que sim, porque a densidade no interior de Júpiter provavelmente aumenta significativamente. Não podemos dar uma boa olhada no interior de Júpiter, então números precisos são impossíveis, mas parece-me muito provável que a gravitação aumente muito dentro de Júpiter, começando a diminuir quando o núcleo atinge uma densidade considerável.
A maioria das camadas externas de Júpiter é hidrogênio e o hidrogênio, mesmo sob pressão muito alta, não é muito denso. A 700 atm, por exemplo, e a temperatura da Terra, e não a temperatura quente no interior de Júpiter, o hidrogênio ainda tem uma densidade inferior a 1/10 da densidade da água . A massa das camadas externas de Júpiter é quase certamente muito baixa para ter tanto efeito gravitacional quanto as partes internas mais densas quando você leva em consideração a queda no planeta.
Planetas como Urano ou Netuno, que possuem muito menos hidrogênio e hélio - provavelmente não tanto, mas para os gigantes gasosos e a maioria das estrelas, a gravidade provavelmente aumenta consideravelmente para uma porcentagem considerável de seu raio, para um objeto caindo dentro deles.
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Não faço ideia se isso é verdade ou não para Júpiter. No entanto, é teoricamente possível se as camadas externas do planeta são muito menos densas do que as coisas abaixo. Nesse caso, o teorema da casca aplicado às camadas externas não remove muita gravidade, enquanto a gravidade das partes internas aumenta rapidamente devido à lei do quadrado inverso.
Mesmo para a imagem que você postou, a gravidade aumenta na metade inferior do manto inferior, próximo ao núcleo externo - e pelo mesmo motivo. O material nas camadas externas é "fofo", o material no núcleo é denso.
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