Dalam ilmu keplanetan, faktor momen inersia adalah besaran nirdimensi yang mencirikan penyebaran radial massa di dalam planet atau satelit alami. Karena momen inersia harus memiliki dimensi massa yang dikalikan dengan panjang kuadrat, faktor momen inersia adalah koefisien yang mengalikannya.
Definisi
Untuk objek keplanetan dengan momen inersia utama, faktor momen inersia diuraikan menjadi:
,
di mana C adalah momen inersia polar objek, M adalah massa objek, dan R adalah jari-jari rata-rata objek.[1][2] Untuk bola dengan kepadatan seragam, .[catatan 1][catatan 2] Untuk planet atau satelit alami yang terdiferensiasi, yang kepadatannya meningkat seiring dengan kedalaman, . Besaran ini merupakan indikator keberadaan sekaligus indikator luas inti planet, karena penyimpangan yang lebih besar dari nilai kepadatan seragam sebesar 0,4 menunjukkan tingkat konsentrasi material padat ke arah pusatnya.
Momen inersia objek Tata Surya
Matahari memiliki nilai faktor momen inersia terendah di antara objek-objek Tata Surya lainnya; bintang tersebut sejauh ini memiliki kepadatan pusat tertinggi (162 g/cm3,[3][catatan 3] dibandingkan dengan ~13 untuk Bumi[4][5]) dan kepadatan rata-rata yang relatif rendah (1,41 g/cm3 versus 5,5 untuk Bumi). Saturnus memiliki nilai faktor momen inersia terendah di anrara raksasa gas, sebagian karena planet ini memiliki massa jenis terendah (0,687 g/cm3).[6]Ganimede memiliki nilai faktor momen inersia terendah di antara semua objek padat di Tata Surya karena interiornya yang terdiferensiasi sepenuhnya,[7][8] akibat pemanasan pasang surut karena resonansi Laplace,[9] serta karena komponen substansialnya mengandung es air dengan kepadatan rendah. Callisto memiliki ukuran dan komposisi yang serupa dengan Ganimede, tetapi bukan bagian dari resonansi orbit dan tidak terlalu terdiferensiasi.[7][8]Bulan diperkirakan memiliki inti yang kecil, tetapi interiornya relatif homogen.[10][11]
Tidak diukur (penyelesaian kira-kira dari persamaan Clairaut)
Pengukuran
Momen inersia kutub biasanya ditentukan dengan memadukan pengukuran besaran putaran (laju presesi putaran dan/atau oblikuitas) dengan besaran gravitasi (koefisien harmonik bola yang merepresentasikan medan gravitasi). Data geodesi ini biasanya memerlukan wahana antariksa yang mengorbit untuk dapat mengumpulkannya.
Faktor momen inersia memberikan batasan penting untuk model yang mewakili struktur internal planet atau satelit alami. Minimal, model profil densitas yang dapat diterima harus sesuai dengan massa jenis dan faktor momen inersia objek.
^Untuk bola dengan kepadatan seragam, kita dapat menghitung momen inersia dan massa dengan mengintegrasikan piringan-piringan dari "kutub selatan" ke "kutub utara". Dengan menggunakan kepadatan 1, piringan dengan jari-jari r memiliki momen inersia
di mana massanya adalah
Membiarakan dan mengintegrasikan kita akan mendapatkan:
Ini menghasilkan .
^Untuk beberapa contoh lainnya (ketika sumbu rotasi adalah sumbu simetri jika tidak ditentukan lain), kerucut padat memiliki faktor 0,3; batang tipis seragam (yang berputar pada pusatnya tegak lurus terhadap sumbunya, sehingga R adalah panjang/2) memiliki faktor 1/3; kerucut berongga atau silinder padat memiliki faktor 0,5; bola berongga memiliki faktor 2/3; dan silinder berongga dengan ujung terbuka memiliki faktor 1,0.
^Kepadatan pusat sebuah bintang cenderung meningkat seiring perjalanan masa hidupnya, selain selama peristiwa pembakaran fusi nuklir inti yang singkat seperti kilatan helium.
^Nilai yang diberikan untuk Ceres adalah momen inersia rata-rata, yang dianggap lebih mewakili struktur interiornya daripada momen inersia kutub, karena kepepatan kutubnya yang tinggi.[17]
^Hazlett, James S.; Monroe, Reed; Wicander, Richard (2006). Physical geology : exploring the earth (edisi ke-6.). Belmont: Thomson. hlm. 346. ISBN9780495011484.
^Williams, David R. (7 September 2006). "Saturn Fact Sheet". NASA. Diarsipkan dari versi asli tanggal 9 April 2014. Diakses tanggal 31 Juli 2007.Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^ abSohl, F.; Spohn, T; Breuer, D.; Nagel, K. (2002). "Implications from Galileo Observations on the Interior Structure and Chemistry of the Galilean Satellites". Icarus. 157 (1): 104–119. Bibcode:2002Icar..157..104S. doi:10.1006/icar.2002.6828.
^Margot, Jean-Luc; Peale, Stanton J.; Solomon, Sean C.; Hauck, Steven A.; Ghigo, Frank D.; Jurgens, Raymond F.; Yseboodt, Marie; Giorgini, Jon D.; Padovan, Sebastiano; Campbell, Donald B. (2012). "Mercury's moment of inertia from spin and gravity data". Journal of Geophysical Research: Planets. 117 (E12): E00L09–. Bibcode:2012JGRE..117.0L09M. doi:10.1029/2012JE004161. ISSN0148-0227.
^Konopliv, Alex S.; Asmar, Sami W.; Folkner, William M.; Karatekin, Özgür; Nunes, Daniel C.; Smrekar, Suzanne E.; Yoder, Charles F.; Zuber, Maria T. (Januari 2011). "Mars high resolution gravity fields from MRO, Mars seasonal gravity, and other dynamical parameters". Icarus. 211 (1): 401–428. Bibcode:2011Icar..211..401K. doi:10.1016/j.icarus.2010.10.004.
^Park, R. S.; Konopliv, A. S.; Bills, B. G.; Rambaux, N.; Castillo-Rogez, J. C.; Raymond, C. A.; Vaughan, A. T.; Ermakov, A. I.; Zuber, M. T.; Fu, R. R.; Toplis, M. J.; Russell, C. T.; Nathues, A.; Preusker, F. (2016-08-03). "A partially differentiated interior for (1) Ceres deduced from its gravity field and shape". Nature. 537 (7621): 515–517. Bibcode:2016Natur.537..515P. doi:10.1038/nature18955. PMID27487219.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^ abMao, X.; McKinnon, W. B. (2018). "Faster paleospin and deep-seated uncompensated mass as possible explanations for Ceres' present-day shape and gravity". Icarus. 299: 430–442. Bibcode:2018Icar..299..430M. doi:10.1016/j.icarus.2017.08.033.
^ abNi, D. (2018). "Empirical models of Jupiter's interior from Juno data". Astronomy & Astrophysics. 613: A32. doi:10.1051/0004-6361/201732183.
^Fortney, J.J.; Helled, R.; Nettlemann, N.; Stevenson, D.J.; Marley, M.S.; Hubbard, W.B.; Iess, L. (6 Desember 2018). "The Interior of Saturn". Dalam Baines, K.H.; Flasar, F.M.; Krupp, N.; Stallard, T. Saturn in the 21st Century. Cambridge University Press. hlm. 44–68. ISBN978-1-108-68393-7. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-17. Diakses tanggal 2022-01-25.
^McKinnon, W. B. (2015). "Effect of Enceladus's rapid synchronous spin on interpretation of Cassini gravity". Geophysical Research Letters. 42 (7): 2137–2143. Bibcode:2015GeoRL..42.2137M. doi:10.1002/2015GL063384.
^Anderson, J. D.; Schubert, G. (2007). "Saturn's satellite Rhea is a homogeneous mix of rock and ice". Geophysical Research Letters. 34 (2): L02202. Bibcode:2007GeoRL..34.2202A. doi:10.1029/2006GL028100.