Gezegensel kütle

Astronomide gezegensel kütle, gezegen benzeri astronomik cisimlerin kütlesinin bir ölçüsüdür. Güneş Sistemi içindeki gezegenler genellikle kütle biriminin Güneş'in kütlesi (M_☉) olduğu astronomi birimler sisteminde ölçülür. Ötegezegenlerin incelenmesinde ise ölçü birimi olarak genellikle büyük gaz devleri için Jüpiter'in kütlesi (M_J) ve daha küçük kayalık karasal gezegenler için Dünya'nın kütlesi (M_🜨) kullanılır.

Güneş Sistemi içindeki bir gezegenin kütlesi, efemerislerin (gök günlüğü) hazırlanmasında ayarlanan bir parametredir. Gezegensel kütlenin hesaplanabileceği üç farklı yöntem vardır:

• Eğer gezegenin doğal uyduları varsa, kütlesi Newton'un evrensel kütleçekim yasası kullanılarak, gezegenin ve uydusunun kütlesini içeren bir Kepler'in üçüncü yasası genellemesinden türetilerek hesaplanabilir. Bu yöntem, güneş kütlesi birimlerinde ölçülen Jüpiter'in kütlesinin erken bir dönemde ölçülmesini sağlamıştır.
• Bir gezegenin kütlesi, diğer gezegenlerin yörüngeleri üzerindeki etkisinden hesaplanabilir. 1931-1948 yılları arasında bu yöntemin hatalı uygulanması Plüton'un kütlesinin yanlış hesaplanmasına yol açmıştır.
• Uzay sondası yörüngelerinden toplanan veriler kullanılabilir. Örneğin, dış gezegenlere gönderilen Voyager sondaları ve Merkür'e giden MESSENGER uzay aracı gibi.
• Ayrıca, çok sayıda başka yöntem de makul tahminler verebilir. Örneğin, potansiyel bir cüce gezegen olan Varuna ve cüce gezegen Haumea ekseni etrafında çok hızlı dönerler. Haumea'nın, merkezkaç kuvveti ile parçalanmaması için çok yüksek bir yoğunluğa sahip olması gerekir. Bazı hesaplamalar yoluyla cismin yoğunluğuna bir sınır koyulabilir. Dolayısıyla cismin boyutu biliniyorsa, kütle üzerinde bir sınır da belirlenebilir.

Birimlerin seçimi

Gezegensel kütle için temel birim olarak güneş kütlesi olan M_☉'nin seçimi, doğrudan gezegensel kütleyi belirlemek için kullanılan hesaplamalardan gelir. En hassas durum olan Dünya'nın kendi kütlesi, güneş kütlesi cinsinden on iki anlamlı basamağa kadar bilinirken aynı kütle, kilogram veya diğer Dünya tabanlı birimler cinsinden yalnızca beş anlamlı basamağa kadar bilinir. Bu da, milyonda birden daha az kesindir.

Fark, gezegensel kütlelerin hesaplanma biçiminden kaynaklanmaktadır. Bir gezegeni ve hatta Güneş'i, laboratuvarda kullanılan kütle standartlarına göre "tartmak" imkansızdır. Öte yandan gezegenlerin yörüngeleri, her bir gök cisminin göreli konumlarına ilişkin çok çeşitli gözlemsel veriler sağlar ve bu konumlar, Newton'un evrensel kütleçekim yasası kullanılarak (gerektiğinde Genel Görelilik için küçük düzeltmelerle) göreli kütleleriyle karşılaştırılabilir. Bu göreli kütleleri kilogram gibi Dünya tabanlı birimlere dönüştürmek için Newton'un kütleçekim sabiti olan G'nin değerini bilmek gerekir. Bu sabiti pratikte ölçmek oldukça zordur ve değeri yalnızca 2,2×10^-5'lik bir göreli hassasiyetle bilinmektedir.

Güneş kütlesi, Güneş Sistemi ölçeğinde oldukça büyük bir birimdir: 1,9884(2)×10³⁰ kg. Sistemin en büyük gezegeni olan Jüpiter, Güneş'in kütlesinin %0,09'u kadardır, Dünya ise Güneş'in kütlesinin yaklaşık üç milyonda biri (%0,0003) kadardır.

Gezegenleri kendi aralarında karşılaştırırken, özellikle karasal gezegenler için Dünya'nın kütlesini (M_E veya M_🜨) standart olarak kullanmak genellikle uygundur. Gaz devlerinin kütlesi ve ayrıca çoğu ötegezegen ve kahverengi cüce için Jüpiter'in kütlesi (M_J) uygun bir karşılaştırma birimidir.

Dünya M_🜨 ve Jüpiter M_J kütlesine göre gezegen kütleleri

Gezegen	Merkür	Venüs	Dünya	Mars	Jüpiter	Satürn	Uranüs	Neptün
Dünya kütlesi M🜨	0,0553	0,815	1	0,1075	317,8	95,2	14,6	17,2
Jüpiter kütlesi MJ	0,000 17	0,002 56	0,003 15	0,000 34	1	0,299	0,046	0,054

Ayrıca bakınız

• Astronomi birimler sistemi
• Standart kütleçekim parametresi
• Gezegen kütleli cisim