Планеты-гиганты
Планеты-гиганты -- четыре планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун; расположены за пределами кольца малых планет.
Эти планеты, имеющие ряд сходных физических характеристик, также называют внешними планетами. [1]
В отличие от твердотельных планет земной группы, все они являются газовыми планетами, обладают значительно большими размерами и массами (вследствие чего давление в их недрах значительно выше), более низкой средней плотностью (близкой к средней Солнечной, 1,4 г/смі), мощными атмосферами, быстрым вращением, а также кольцами (в то время как у планет земной группы таковых нет) и бомльшим количеством спутников. Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну. В группу планет гигантов входят: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
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.
Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем 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 град.
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.
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 связано 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 град 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 град 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), связано с резким увеличением давления по мере погружения в глубину. Так, на глубине, несколько большей 0.9 радиуса планеты, давление достигает 40 млн. атмосфер.
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 (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 тысяч 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 наблюдаются полярные сияния, связанные с прорывом заряженных частиц из радиационных поясов в атмосферу, а также мощные электрические разряды в атмосфере (грозы).
Юпитер и Сатурн - удобные объекты для астрономических наблюдений, это самые большие планеты солнечной системы. Юпитер находится на расстоянии 5,2 астрономические единицы от Солнца и получает лишь 4% солнечной энергии, по сравнению с той, что получает Земля. Сатурн получает еще в четыре раза меньше, он расположен на удалении 9,54 а. е. от Солнца. На долю планет гигантов приходится 99,5% всей массы солнечной системы (исключая Солнце). Быстрое вращение Юпитера и Сатурна сделали их сплюснутыми. Даже невооруженным глазом (но в телескоп!) отлично видна сплюснутость и Юпитера, и Сатурна.
Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер, самая большая и ближайшая из этой группы к Солнцу планета. Он в 11 раз больше 3емли по диаметру и в 300 раз по массе. Период его обращения вокруг Солнца почти 12 лет, а расстояние от него 5,2 а. е. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, и поэтому никакой смены времен года на нем нет. У всех гигантских планет вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого у них значительное сжатие. У Юпитера оно равно 1/16. и его сразу можно заметить в телескоп. У Сатурна сжатие еще больше: 1/10, но заметно оно лишь тогда, когда Земля находится в плоскости экватора планеты.
Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим в них лишь облака, вытянутые полосами, параллельными экватору. Темные облака, по-видимому, выше светлых, и яснее всего они видны на Юпитере, даже в слабый телескоп. Никаких постоянных деталей на Юпитере нет, кроме уже три столетия наблюдаемого загадочного красного пятна, имевшего красный цвет около столетия тому назад. Юпитер вращается зонами -- чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а у красного пятна на 5 мин 11 сек больше. Периоды вращения на экваторе Сатурна -- 10 ч 14 мин, Урана -- 10 ч 49 мин, Нептуна -- около 16 ч.
Поскольку планеты-гиганты сильно удалены от Солнца, их температура (по крайней мере над их облаками) очень низка: на Юпитере -- 145°С, на Сатурне -- 180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.
Спектральные наблюдения показывают, что атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород и метан СН4, а в атмосфере Юпитера есть еще и аммиак NН3. Отсутствие полос NН3 в спектрах более далеких планет объясняется тем, что он там вымерз. При низкой температуре аммиак конденсируется, и из него, по-видимому, состоят темные полосы Юпитера.
Теоретически построены модели массивных планет, состоящих из водорода и гелия, которые находятся в твердом состоянии из-за огромного давления, хотя в центре планеты температура может достигать нескольких тысяч градусов. Плотность газовой атмосферы у основания около 0,1 г/см3. Малая средняя плотность планет-гигантов может объясняться тем, что она получается делением массы на видимый объем, а объем мы оцениваем по непрозрачному слою обширной атмосферы. Средняя плотность Юпитера 1,3 г/см3, Урана 1,5 г/см3, Нептуна 1,7 г/см3, а Сатурна даже 0,7 г/см3, то есть меньше, чем плотность воды. Малая плотность и обилие водорода отличают планеты-гиганты от остальных планет.
Красное пятно Юпитера может быть твердым островом из легкого вещества, плавающим в океане сжатого водорода.
Юпитер, помимо слабого постоянного радиоизлучения, обнаруживает всплески радиоизлучения различной силы. Оказывается, что они исходят преимущественно из двух областей на нем.
Причиной радиоизлучений могут быть подобия мощных грозовых разрядов, вторжения частиц из магнитосферы Юпитера или колебания электронов и ионов в плазме атмосферы планеты. У Сатурна обнаружено лишь небольшое, спокойное радиоизлучение.
Единственным в своем роде образованием в солнечной системе является плоское кольцо толщиной несколько километров, окружающее Сатурн. Оно расположено в плоскости экватора планеты, которая наклонена к плоскости его орбиты на 27°. Поэтому в течение 30-летнего оборота Сатурна вокруг Солнца кольцо видно нам то довольно раскрытым, то точно с ребра, когда его можно разглядеть в виде тонкой линии лишь в большие телескопы. Ширина этого кольца такова, что по нему, будь оно сплошное, мог бы катиться земной шар.
Подтверждая теоретический вывод о том, что сплошное кольцо у Сатурна было бы неустойчиво и должно поэтому состоять из множества мелких частиц, русский ученый А. А. Белопольский изучил спектр кольца. По спектру выяснилось, что внутренние части кольца вращаются быстрее, чем наружные, в соответствии с III законом Кеплера. Частицы имеют размеры, по-видимому, от 1см до 1м. В кольце есть пустые кольцевые промежутки, отчего иногда говорят о кольцах Сатурна. Промежутки находятся в тех местах, где движение частиц кольца было бы неустойчивым из-за возмущений, производимых крупными спутниками Сатурна. Кольцо либо результат разрушения приливами спутника, слишком приблизившегося к планете, либо остатки вещества, из которого сгущались спутники, но которое так близко к Сатурну не могло собраться в одно тело из-за сильных приливов на этом расстоянии. Из остальных данных о планетах заслуживает упоминания факт осевого вращения Урана в направлении, противоположном тому, в котором вращаются все планеты. Ось его образует с плоскостью орбиты угол всего лишь 8°, так что он вращается как бы лежа на боку. Вследствие этого на планете происходит крайне резкая смена времен года. Год на Уране продолжается 84 земных года. Уран и Венера -- единственные планеты, вращающиеся не в ту сторону, в которую вращаются все остальные.
Планета гигант юпитер
Похожие статьи
-
Планеты Солнечной системы сегодня - Все о планетах Солнечной системы
Солнечная система - это планетная система, которая состоит из центральной звезды - Солнца - и всех естественных космических объектов, обращающихся вокруг...
-
Строение и состав Солнечной системы. Две группы планет - Планеты Солнечной системы
Наша Земля входит в число 8 больших планет, обращающихся вокруг Солнца. Именно в Солнце сосредоточена основная часть вещества Солнечной системы. Масса...
-
Сатурн, Уран - Характеристика планет Солнечной системы
Шестая большая планета Солнечной системы. Расположен примерно вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и обращается вокруг него за 29.5 года. Период вращения...
-
Юпитер - Планеты Солнечной системы
Величайшую из планет Солнечной системы -- Юпитер -- долгое время считали то полузвездой, то угасшей звездой. И на самом деле -- масса Юпитера, почти в...
-
Планеты земной группы, Планеты-гиганты или планеты юпитерианской группы - Наша Солнечная система
К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс (в порядке удаленности от Солнца). При исследовании этих планет выяснилось, что все они...
-
Планета Сатурн, Общие сведения - Планета Сатурн
Общие сведения Сатурн, наверное, наиболее красивая планета, если смотреть на нее в телескоп или изучать снимки "Вояджеров". Сказочные кольца Сатурна...
-
Сравнение Сатурна и Юпитера - Планета Сатурн
Внутреннее строение Сатурна. У Сатурна, как и у Юпитера, имеется очень плотная атмосфера. На верхней границе его облачного покрова, заметно мало деталей...
-
Диаметр Солнца., Планеты земной группы. - Солнечная система
Точные измерения показывают, что диаметр Солнца не постоянная величина. Около пятнадцати лет назад астрономы обнаружили, что Солнце худеет и полнеет на...
-
Космические характеристики, Магнитосфера - Планета Сатурн
Сатурн гексагон планета кольцо При пролете около Сатурна АМС "Вояджер-1" обнаружила явления, которые, по-видимому, представляют собой интенсивные...
-
Планета Юпитер - Гипотезы о происхождении Солнечной системы
Юпитер господствует среди девяти планет нашей Солнечной системы, соперничая с Солнцем в своем великолепии. Самая большая планета находится далеко за...
-
Знакомьтесь: Юпитер, Планетарные характеристики - Планета Юпитер: основные характеристики
Планетарные характеристики Юпитер, тысячи лет назад названный в честь царя римских богов, господствует и среди девяти планет нашей Солнечной системы,...
-
Химический состав и физические условия - Планета Нептун
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные "льды" или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и...
-
Юпитер - Характеристика планет Солнечной системы
Планета солнечный венера юпитер Самая крупная, пятая от Солнца, большая планета Солнечной системы; масса 1,9*1027 кг (в 318 раз больше земной и около...
-
- Расстояние от Солнца -- 778 * 106 км - Средняя плотность -- 1330 кг/м3 - Масса -- 318 масс Земли - Период обращения вокруг Солнца -- 11, 86 лет -...
-
Как же устроена Солнечная система? - Строение и эволюция звезд и планет
Солнце -- звезда среднего размера, его радиус составляет около 700 тыс. км, температура на поверхности -- около 6000°С. Солнце относится к числу рядовых...
-
Солнечная система - Характеристика планет Солнечной системы
Расстояния от планет до Солнца образуют закономерную последовательность - промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца. Эти...
-
Уран - Планеты Солнечной системы
Уран - седьмая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. Она также относится к планетам-гигантам, но заметно меньше Юпитера и Сатурна. Уран -...
-
Атмосфера Юпитера - Планета Юпитер и ее спутники
Атмосфера Юпитера представляет собой огромную бушующую часть планеты, состоящую из водорода и гелия. Механизм, приводящий в действие общую циркуляцию на...
-
Планеты-гиганты - Теория происхождения Солнечной системы
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун относятся к планетам-гигантам. Юпитер -- пятая по расстоянию от Солнца и самая большая планета Солнечной системы --...
-
Строение планеты - Планета Сатурн
Атмосфера Сатурна - в основном, водород и гелий. Но из-за особенности образования планеты большая, нежели на Юпитере, часть Сатурна приходится на другие...
-
Земля - Характеристика планет Солнечной системы
Третья от Солнца планета Солнечной системы, удаленная от него на среднее расстояние 1 а. е., с периодом обращения в 1 год. Масса 5.98*1024 кг, полярный...
-
Меркурий, Венера - Характеристика планет Солнечной системы
Ближайшая к Солнцу планета, по размерам похожая на Луну (радиус 2439 км), а по средней плотности (5.42 г/см3) на Землю. Ускорение свободного падения на...
-
Океан Юпитера, Ядро Юпитера - Планета Юпитер: основные характеристики
Юпитерианский океан состоит из главного на планете элемента - водорода. При достаточно высоком давлении водород превращается в жидкость. Вся поверхность...
-
Атмосфера - Планета Юпитер: основные характеристики
Облачные ярусы: Когда давление атмосферы Юпитера достигнет давления земной атмосферы, остановимся и осмотримся. Наверху видно обычное голубое небо,...
-
- Расстояние от Солнца -- 4496 * 106Км - Средняя плотность -- 1600 кг/м3 - Масса -- 17, 3 массы Земли - Период обращения вокруг Солнца -- 164, 8 лет -...
-
Юпитер и Сатурн. - Планеты-гиганты, их различия с планетами земной группы
В обоих наружных слоях этих двух планет есть очень разреженная внешняя атмосфера, состоящая из водорода. Под ней расположена средняя атмосфера, состоящая...
-
Планеты-гиганты, Строение. - Планеты-гиганты, их различия с планетами земной группы
Юпитер сатурн уран нептун Планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) сильно отличаются от планет земной группы. У них нет твердой поверхности, и все...
-
Атмосферы - Планеты земной группы
Черты сходства и различия обнаруживаются также при изучении атмосфер планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен...
-
Планеты земной группы, Планета Меркурий - Гипотезы о происхождении Солнечной системы
Объединенные в одну группу планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс, - хотя и близки по некоторым характеристикам, но все же каждая из них имеет свои...
-
Введение - Планета Юпитер и ее спутники
Юпитер - вторая по яркости после Венеры планета Солнечной системы. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером, то Юпитер иногда сверкает всю...
-
Структура солнечной системы, Общие сведения о планетах - Структура Солнечной системы
Задача №10. Оценить отношение моментов импульса, связанных с вращением Юпитера вокруг Солнца и Солнца вокруг своей оси (табличные данные см. в Приложении...
-
Введение - Планеты Солнечной системы
Вечность распахивается перед изумленным человеческим взором, вызывая раздумья об изначальном, о том, откуда все началось. И в этой вечности летят планеты...
-
Атмосфера - Планеты земной группы. Венера
Атмосферу на Венере открыл русский ученый М. В. Ломоносов 6 июня 1761 года (по новому стилю) [10]. Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого...
-
Юпитер среди планет Солнечной системы, Масса - Юпитер среди планет Солнечной системы
Масса Масса Юпитера в 2,7 раза превосходит массу остальных планет Солнечной системы7. Юпитер -- самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант....
-
Образование Вселенной - Земля - планета Солнечной системы
Земля - одна из 9 планет Солнечной системы, а Солнце представляет собой самую рядовую звезду типа желтого карлика, находящуюся в Галактике Млечного Пути,...
-
Солнечная система является частицей в галактике Млечный путь. Солнечная система - это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. Планеты,...
-
Внутреннее строение - Планеты Солнечной системы: Юпитер
Структура На данный момент наибольшее признание получила следующая модель внутреннего строения Юпитера: Атмосфера. Ее делят на три слоя: Внешний слой,...
-
Планеты Солнечной системы - Земля Земля является третьей по счету, следующей за Венерой, планетой Солнечной системы. Она является самой крупной, и по...
-
Планета Уран - Гипотезы о происхождении Солнечной системы
Уран едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи, его нетрудно обнаружить в бинокль. Планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро,...
-
История открытий - Планета Сатурн
Сатурн был замечен людьми, видимо, позднее таких ярких планет, как Юпитер, Марс и Венера. Но в древней Греции о нем уже знали. Его считали самым далекой...
Планеты-гиганты