). Все эти планеты (и особенно Юпитер!) имеют большие размеры и массы. Например, по объему Юпитер превосходит Землю почти в 1320 раз, а по массе – в 318 раз. Обратите внимание на низкую среднюю плотность (наименьшая она у Сатурна – 0,7 10 3 кг/м 3).
Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем, как выяснилось в результате наземных оптических наблюдений, экваториальные зоны планет-гигантов вращаются быстрее, чем полярные, т.е. там, где максимальны линейные скорости точек в их движении вокруг оси, максимальны и угловые скорости. Результат быстрого вращения – большое сжатие планет-гигантов (заметное при визуальных наблюдениях). Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера она равна 4400 км.
Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит смена времен года и на планете Уран, так как ось этой планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 8°.
Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера их обнаружено к настоящему времени 16, Сатурна – 17, Урана – 16 и только у Нептуна – 8. Замечательная особенность планет-гигантов – кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна. Из планет-гигантов лучше других исследованы Юпитер и Сатурн.
Особенности строения
Важнейшая особенность строения планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твердых поверхностей. Такое представление хорошо согласуется с малыми средними плотностями планет-гигантов, их химическим составом (они состоят в основном из легких элементов – водорода и гелия), быстрым зональным вращением и некоторыми другими данными. Следовательно, все, что удается рассмотреть на Юпитере и Сатурне (на более далеких планетах детали вообще не видны), происходит в протяженных атмосферах этих планет. На Юпитере даже в небольшие телескопы заметны полосы, вытянутые вдоль экватора. В верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются химические соединения (например, метан и аммиак), углеводороды (этан, ацетилен), а также различные соединения (в том числе содержащие фосфор и серу), окрашивающие детали атмосферы в красно-коричневые и желтые цвета. Таким образом, по своему химическому составу планеты-гиганты резко отличаются от планет земной группы. Это отличие связанно с процессом образования планетной системы.
На фотографиях, переданных с борта американских АМС “Пионер” и “Вояджер”, отчетливо видно, что газ в атмосфере Юпитера участвует в сложном движении, которое сопровождается образованием и распадом вихрей. Предполагается, что наблюдаемое на Юпитере около 300 лет Большое Красное Пятно (овал с полуосями 15 и 5 тыс. км) тоже представляет собой огромный и очень устойчивый вихрь.
Потоки движущегося газа и устойчивые пятна видны и на снимках Сатурна, переданных автоматическими межпланетными станциями.
“Вояджер-2” дал возможность рассмотреть и детали атмосферы Нептуна.
Вещество, находящееся под облачным слоем планет-гигантов, недоступно непосредственному наблюдению. О его свойствах можно судить по некоторым дополнительным данным. Например, предполагают, что в недрах планет-гигантов вещество должно иметь высокую температуру. Как же такой вывод был сделан? Во-первых, зная расстояние Юпитера от Солнца, вычислили количество теплоты, которое Юпитер от него получает. Во-вторых, определили отражательную способность атмосферы, что позволило узнать, сколько солнечной энергии планета отражает в космическое пространство. Наконец, вычислили температуру, которую должна иметь планета, находящаяся на известном расстоянии от Солнца. Она оказалась близкой к -160°С. Но температуру планеты можно определить и непосредственно, исследуя ее инфракрасное излучение с помощью наземной аппаратуры или приборов, установленных на борту АМС. Такие измерения показали, что температура Юпитера близка к – 130°С, т.е. выше расчетной. Следовательно, Юпитер излучает энергии почти в 2 раза больше, чем получает от Солнца. Это и позволило сделать вывод о том, что планета обладает собственным источником энергии.
Совокупность всех имеющихся сведений о планетах-гигантах дает возможность построить модели внутреннего строения этих небесных тел, т.е. рассчитать, каковы плотность, давление и температура в их недрах. Например, температура вблизи центра Юпитера достигает нескольких десятков тысяч кельвинов.
В отличие от планет земной группы, обладающих корой, мантией и ядром, на Юпитере газообразный водород, входящий в состав атмосферы, переходит в жидкую, а затем и в твердую (металлическую) фазу. Появление таких необычных агрегатных состояний водорода (в последнем случае он становится проводником электричества), связанно с резким увеличением давления по мере погружения в глубину. Так, на глубине, несколько большей 0,9 радиуса планеты, давление достигает 40 млн. атм (4 10 12 Па).
Возможно, что с быстрым вращением проводящего ток вещества, находящегося в центральных областях планет-гигантов, связано существование значительных магнитных полей этих планет. Особенно велико магнитное поле Юпитера. Оно во много раз превосходит магнитное поле Земли, причем полярность его обратна земной (как вы знаете, у Земли вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный). Магнитное поле планеты улавливает летящие от Солнца заряженные частицы (ионы, протоны, электроны и др.), которые образуют вокруг планеты пояса частиц высоких энергий, называемые радиационными поясами. Такие пояса из всех планет земной группы есть только у нашей планеты. Радиационный пояс Юпитера простирается на расстояние до 2,5 млн.км. Он в десятки раз интенсивнее земного. Электрически заряженные частицы, движущиеся в радиационном поясе Юпитера, излучают радиоволны в диапазоне дециметровых и декаметровых волн. Как и на Земле, на Юпитере наблюдается полярные сияния, связанные с прорывом заряженных частиц из радиационных поясов в атмосферу, а также мощные электрические разряды в атмосфере (грозы).
Спутники
Система спутников Юпитера напоминает Солнечную систему в миниатюре. Четыре спутника, открытые Галилеем, называют галилеевыми спутниками. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Самый большой из них – Ганимед – превосходит по размерам (но вдвое уступает этой планете по массе). Пролетая вблизи спутников Юпитера (а потом Сатурна), американские автоматические межпланетные станции “Пионер” и “Вояджер” передали на Землю фотографии с изображением их поверхностей, которые напоминают поверхности Луны и планет земной группы. Особенно похож на Луну Ганимед. Кроме кратеров, на Ганимеде много длинных хребтов и полос, образующих своеобразные ветвящиеся пучки. Уникальна поверхность Ио, на которой открыты действующие вулканы, и она буквально вся залита продуктами их извержения. Очень много кратеров на Каллисто. На фотографиях этого спутника видна многокольцевая структура (“Бычий глаз”) диаметром 600 км с системой концентрических колец (до 2600 км в диаметре), вероятно, порожденная ударом метеорита. Поверхность Европы испещрена тянущимися на несколько тысяч километров темными и светлыми трещинами (шириной 20-40 км). Самый близкий к Юпитеру спутник Амальтея, а также все далекие спутники, находящиеся за пределами орбит галилеевых спутников, имеют неправильную форму и этим напоминают малые планеты Солнечной системы (астеройды).
Сфотографированы с близкого расстояния и некоторые спутники Сатурна. На поверхности этих небесных тел тоже обнаружено много кратеров. Некоторые из них очень велики (диаметр кратера на спутнике Тефия около 400 км, а на спутнике Мимас около 130 км). Из спутников Сатурна особый интерес представляет Титан, который обладает атмосферой. Она почти целиком состоит из азота, причем плотность и давление атмосферы у поверхности Титана превосходят соответствующие параметры атмосферы Земли. Масса Титана почти в 2 раза, а радиус (около 2580 км) в 1,5 раза больше соответственно массы и радиуса Луны. Следовательно, Титан, как и Ганимед, радиус которого около 2640 км, - очень крупный спутник. Один из интереснейших спутников Урана – Миранда. Замечателен и Тритон – самый большой спутник Нептуна. Диаметр Тритона 2705 км. На Тритоне имеется и атмосфера, в основном состоящая из азота. Как и многие другие спутники планет-гигантов, Тритон – силикатно-ледяное небесное тело. На нем обнаружены кратеры, полярные шапки (из замерзшего азота и, возможно, водного льда) и даже газовые гейзеры.
Кольца
Первыми были открыты кольца Сатурна (XVII в., Галилей, Гюйгенс). Еще в XIX в. английский физик Дж. Максвелл (1831-1879), изучавший устойчивость движения колец Сатурна, а также русский астрофизик А.А. Белопольский (1854-1934) доказали, что кольца Сатурна не могут быть сплошными. С Земли в лучшие телескопы видно несколько колец, разделенных промежутками. Но на фотографиях, переданных с АМС, видно множество колец. Кольца очень широкие: они простираются над облачным слоем планеты на 60 000 км. Каждое состоит из частиц и глыб, движущихся по своим орбитам вокруг Сатурна. Толщина же колец не более 1 км. Поэтому, когда при своем движении вокруг Солнца оказывается в плоскости колец Сатурна (это случается в 14-15 лет, так было в 1994 г.), кольца перестают быть видимыми: нам кажется, что они исчезают. Не исключено, что вещество, из которого состоят кольца, не вошло в состав планет и их больших спутников во время формирования этих небесных тел.
В 1977 г. были открыты кольца у Урана, в 1979 г. – у Юпитера, в 1989 г. – у Нептуна. На возможность существования колец у всех планет-гигантов еще в 1960 г. указывал известный астроном С.К. Всехсвятский (1905-1984).
Солнечная система состоит из восьми планет, среди которых четыре относятся к земной группе и четыре - к разряду газовых гигантов. Разница между этими двумя категориями прослеживается буквально во всем. Это и размер, и состав, и движение, и атмосфера. Ниже мы собрали самые которые для многих станут настоящим открытием. Ну а те, кто уже знает достаточно много об астрономии, сможет пополнить свой запас знаний.
Для начала рассмотрим, система и где именно в ее пределах располагаются наши газовые гиганты. В центре находится Солнце, вокруг него вращается четыре планеты земной группы. Это Меркурий, Венера, Земля и Марс. За ними следует пояс астероидов, который словно разделяет эти две категории. Следующие четыре планеты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Ниже будут представлены многочисленные факты о планетах-гигантах, которые помогут нам отличить их от небесных тел земной группы. Большинство астрономов также приписывает к разряду планет Плутон - самое отдаленное СС. Однако он, скорее, напоминает Меркурий, чем Юпитер или Нептун, и по своей структуре, и по параметрам.
Исходя из того, что мы тут перечисляем факты о планетах-гигантах, несложно догадаться, что параметры этих небесных тел действительно очень велики. Самым большим объектом из этой группы является Юпитер, за ним идет Сатурн, Уран и после Нептун. Одним словом, они будто расположились в убывающем порядке относительно Солнца. Итак, каковы же точные параметры равен 142 800 км, при этом в районе экватора планета постоянно «растет» за счет того, что очень быстро вращается вокруг своей оси. У Сатурна диаметр насчитывает 120 000 км. Эти же показатели у Урана и Нептуна - 51 800 км и 48 600 км соответственно. Для сравнения предлагаем рассмотреть диаметр Земли - самой большой планеты земной группы. Он равен 12 756 км, что в десятки раз меньше, чем у гигантов.
Казалось бы, 2 факта о планетах-гигантах, которые не должны быть связаны между собой, на самом деле являются одним целым. Итак, четыре штуки как на подбор состоят из водорода и гелия. При этом стоит учитывать, что данные газы - это основа каждой планеты. На них нет поверхности, нет твердых скал, кратеров от метеоритов, ледников и воды. Планеты-гиганты потому и называются газовыми, так как представляют собой скопление данного физического элемента за счет гравитационных сил. Плотность его там выше, чем в космическом пространстве, и за счет этого газ преображается в планету, приобретая округлые очертания. Конечно же, гелий и водород не единственные газы, которые присутствуют на гигантах. Но они являются основой, к которой прилегают все остальные химические элементы. К примеру, на Юпитере в верхних встречаются молекулы метана, сероводорода, азота и даже кислорода. В строении Сатурна можно обнаружить аммиак, этан, фосфин. Уран выглядит зеленоватым за счет большого количества метана, который присутствует в верхних слоях атмосферы. А Нептун дополнен аммиаком и сероводородом, который, перемешиваясь с тем же метаном, делает его синим. Теперь о массе. Самые поразительные факты о планетах-гигантах состоят в том, что они весят не так уж и много. В среднем масса Урана равна примерно 3 земным массам. Малый вес планетам обеспечивает их состав, ведь если они имели бы твердую поверхность, воды и скалы, то весили бы невероятно много.
Самые первые в мире факты о планетах-гигантах, которые были обнаружены еще в 17-18-м веках, свидетельствовали о наличии так называемых колец, которые окружают каждое подобное небесное тело. Образуются такие кольца за счет того, что вокруг планеты вращается множество лун. В данной зоне формируется особый тип гравитации, немного изменяется химический состав (по сравнению с общей средой космоса). За счет этого кольца становятся видимыми для нас, земных наблюдателей. Самым ярким обладателем этого астрономического великолепия является Сатурн. Его кольца видны через любительский телескоп. Второй по счету в рейтинге видимости колец стоит Нептун. Юпитер и Уран также окружены подобными «полями», но увидеть их уже можно только с помощью очень мощной техники.
Теперь рассмотрим некоторые интересные факты о планетах Солнечной системы, которые до сих пор являются для астрономов непонятными. Речь идет о спутниках, которые окружают планеты, и об их количестве. Дело в том, что все объекты земной группы обладают очень малым количеством лун или не имеют таковых вообще. Нет спутников у Меркурия и Венеры. Земля оснащена лишь одним - Луной, а Марс двумя - Демосом и Фобосом. А вот газовые гиганты просто изобилуют лунами. Побеждает всех по количеству Юпитер - у него аж 67 спутников (возможно, их больше, просто они еще не открыты). При этом важно отметить, что некоторые из них являются аналогами Земли. Там есть вода, кислород, потому вероятно зарождение жизни. У Сатурна всего 62 спутника, которые крутятся в сфере его великолепных колец. Уран окружен 27 лунами, а Нептун - 14. А вот у Плутона обстановка сравнима с планетами земной группы. Он имеет лишь один спутник - Харон, который такой же, как и он сам, твердый, холодный и очень загадочный.
Список удивительных фактов подходит к концу, потому мы решили подвести итог краткими данными, которые касаются всей СС. Итак:
В нашей солнечной системе на сегодняшний день учёные насчитывают восемь планет. Четыре планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун учёные выделяют в отдельную группу «газовых гигантов», вместе они составляют 99% массы вещества, которое находится на орбитах вращения принадлежащих Солнцу. В статье представлены самые интересные факты о планетах-гигантах .
К планетам-гигантам относят четыре планеты Солнечной системы – Уран, Нептун, Сатурн, Юпитер. От остальных планет-представителей земной группы их отличает не только огромный размер, но и химический состав. Интересные факты о планетах гигантах читайте в нашей статье.
По строению планеты-гиганты газообразны, в их составе много водорода и гелия, они разрежены и их отличают большие размеры. единственное исключение из четырех вышеупомянутых планет составляет Плутон, поскольку химические элементы его оболочки близки к планетам земной группы. Но среди определяющего отличия этих планет, конечно, размер – даже самый маленький Уран в пятнадцать раз больше Земли.
У всех планет-гигантов насчитывается большое количество спутников, которые называют лунами. Для сравнения с единственным спутником Земли, у Юпитера имеется более 60 маленьких спутников.
Каждый помнит, что Сатурн знаменит своими кольцами, но далеко не все знают о наличии таких же колец и у других четырех планет, они имеют немного другой химический состав и менее различимы, тем не менее, при наблюдении за гигантами с помощью астрономической техники позволяет их увидеть.
Как и Земля, планеты-гиганты вращаются вокруг своей оси и по кругу Солнечной системы, но их вращение имеет несколько иной характер, что обусловлено газообразным строением, поэтому зона вращения представлена слоями, самой быстрой скоростью оборота характеризуется зона экватора, или середины, медленнее всего движение происходит в зонах полюсов.
Самая большая из планет-гигантов – это Юпитер, названный в честь знаменитого римского бога. Притяжение на этой планете гораздо больше, чем на нашей Земле, да и вес Юпитера превосходит массы других планет на 70 процентов. Также для него характерны большие скорости вращения, если сравнить длительность дня с Землей, то на Юпитере он равен десяти часам.
Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, он имеет наибольшие радиус и массу. Поэтому ускорение свободного падения на Юпитере в 2,67 раза больше, чем на Земле. Состав Юпитера похож на состав звёзд: водород в нём составляет примерно 80%, гелий — при-мерно 17%. Огромная скорость вращения Юпитера приводит к тому, что он сильно сплюснут у полюсов. Юпитер имеет мощное магнитное поле, происхождение которого связано с тем, что в недрах Юпитера су-ществует огромное давление, при котором водород переходит в метал-лическое состояние.
У Юпитера 64 спутника, самые крупные — Ио, Европа, Ганимед и Калисто, их размеры сравнимы с размером Луны. Эти спутники вид-ны с Земли в сильный бинокль.
Сатурн (рис. 52) — планета, знаменитая своими кольцами. Кольца Сатурна представ-ляют собой тонкий слой обломков разного размера, вращающихся вокруг него. Первое кольцо было открыто в 1656 г. нидерландским астрономом и физиком X. Гюйгенсом (1629—1695). Снимки, переданные на Землю с кос-мических кораблей «Вояджер», показали, что таких колец почти 1000. Их ширина от 25 до 90 км.
Вокруг Сатурна вращаются 62 спутника, наиболее крупным явля-ется Титан, имеющий диаметр в 1,5 раза больше диаметра Луны.
Уран так же, как Сатурн и Юпитер, представляет собой газовый шар, состоящий из водорода, гелия, метана и аммиака. У него тоже есть кольца, только сравнительно тонкие. Уран имеет 27 спутников разного размера, диаметр многих из них превышает 1000 км.
Нептун очень похож по своим физическим свойствам на Уран. Его размер и масса близки к значениям размера и массы Урана, атмосфе-ра имеет такой же состав. Он окружён системой колец, более тонких, чем Уран, и вокруг него вращаются 13 спутников диаметром от 54 до 400 км. Материал с сайта
История открытия Нептуна весьма интересна, она подтверждает не только справедливость физических законов, но и их предсказатель-ную роль в научном познании. Нептун — самая дальняя планета Сол-нечной системы, и обнаружить её в ходе наблюдений учёные никак не могли. Изучая в середине XIX в. движение Урана, английский астро-ном Дж.-К. Адамс (1819—1892) и французский астроном У.-Ж. Леверье (1811 —1877) обнаружили, что Уран движется с некоторыми отклоне-ниями от той орбиты, которую они рассчитали для него, пользуясь за-конами движения Ньютона. Они предположили, что за Ураном нахо-дится ещё одна планета, притяжение к которой искажает рассчитан-ную траекторию его движения. Воспользовавшись законом всемирного тяготения, они рассчитали координаты предполагаемой планеты. Поз-же Нептун обнаружили именно в том месте, координаты которого ими были рассчитаны.
В 1930 г. таким же образом был открыт Плутон, долгое время счи-тавшийся девятой планетой Сол-нечной системы (имеет 4 спутни-ка). Однако в 2006 году была высказана гипотеза, что Плу-тон — сошедший с орбиты спутник Нептуна.
