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?.
Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников ; у Юпитера к середине 2001 года их обнаружено уже 28, Сатурна - 30, Урана - 21 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 пов ерхностей. 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 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), 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).
Из внешнего астероидного пояса (пояса Койпера). Орбита Плутона, в отличие от орбит больших планет всей Солнечной системы (за исключением Меркурия) имеет больший наклон к эклиптике и больший экс-центриситет.
Основное отличие планет-гигантов от планет груп-пы Земли — их существенно большие массы и размеры. В то же время плотности планет этой группы значительно меньше плотностей пла-нет земной группы. Это говорит о различии химического со-става планет обеих групп.
Все планеты-гиганты об-ладают мощными атмосферами , в их спектрах хорошо видны полосы поглощения метана и аммиака. Однако основными ком-понентами атмосфер этих планет являются водород и гелий. Отсутствие линий поглощения этих элементов объясняется тем, что при условиях, царящих в атмосферах планет-гигантов, они видны только в далёкой ультрафиолетовой области спектра, недоступной для наблюдений с Земли. Легкообнаруживаемые аммиак и метан составляют в действительности не более 0,1% массы атмосферы планет-гигантов.
Характерными особенностями видимого диска планет-гигантов являются па-раллельные экватору полосы, хорошо видимые на Юпитере и Сатурне, на фотографиях, сделанных с Земли, АМС «Вояд-жер-2».
Структура внутреннего стро-ения планет-гигантов име-ет вид оболочек. Различия в строении возникают из-за разно-родности масс. Верхний слой облаков планет представляется видимой поверхностью. Облака состоят из капель и кристал-лов жидких и твёрдых метана и аммиака. Несмотря на то, что полосы метана и аммиака в спектрах планет хорошо заметны, их содержание в атмосфере составляет не более 5 . 10 -2 %. Ни-же облаков лежит слой газожидкой атмосферы. Далее следу-ют слои молекулярного водорода и металлического водорода. Эти состояния вещества в земных условиях получить невоз-можно.
В строение Сатурна толщина слоёв намного меньше (как намного мень-ше и размеры планеты).
Строение Урана и Нептуна очень простое, поскольку их массы намного меньше. У них только три оболочки: атмосфе-ра, мантия из льдов и металлосиликатное ядро.
Ядро
В самом центре планет-гигантов расположено металлоси-ликатное ядро. В нем нет водорода, но, возможно, есть лёд, несмотря на температуру около 23 000 K. Объясняется это громад-ным давлением, достигающим 5 . 10 11 Па.
Все планеты-гиганты вращаются значительно быстрее планет группы Земли. Причём у них отмечается интересная закономерность. Период вращения экваториальных областей значительно меньше периода вращения вблизи полюсов. Та-кой закон вращения наблюдается и у Солнца . По-видимому, он характерен для газообразных тел. Поэтому следует ожи-дать, что если у этих планет и есть твёрдые ядра, то они не-велики по сравнению с их мощными атмосферами.
Магнитное поле
Если среди планет группы Земли только сама Земля обла-дает значительным магнитным полем, то для планет-гигантов характерны очень сильные, намного более сильные, чем у Земли, магнитные поля. Это связано с более быстрым вращением этих планет.
У всех планет-гигантов есть спутники, число их может доходить до нескольких десятков.
Планеты-гиганты обладают развитыми системами спутников. Так, Юпитер и Уран имеют по два десятка, а Сатурн почти три десятка спутников. Боль-шинство из них — это небольшие (максимум десятки кило-метров в поперечнике) ледяные глыбы. Но некоторые пред-ставляют большой научный интерес.
Спутник Сатурна — Титан и спутник Нептуна — Тритон привлекают внимание исследователей тем, что на них имеет-ся плотная атмосфера, состоящая главным образом из азота.
Планеты-гиганты об-ладают системами колец. Кольца Сатурна видны даже в любительский телескоп. Они были открыты ещё в XVII в. голландцем X. Гюйгенсом. Кольца Юпитера были от-крыты при полете КА «Пионер» в начале 70-х гг. XX в. По-сле этого тончайшими наземными наблюдениями были обна-ружены кольца у Урана и Нептуна. Их существование было подтверждено в полете космического аппарата «Вояджер».
Исследование планет-гигантов затрудняется тем, что они расположены очень далеко. Только современные телескопы с их потрясающей разрешающей способностью позволяют уви-деть на Юпитере объекты, размеры которых не превышают десятков километров. На Нептуне можно увидеть детали раз-мером в сотни километров. Важнейшая информация о приро-де планет-гигантов была получена с помощью ряда АМС («Пи-онер-10», «Вояджер-1 и -2», «Галилео» и др.).
1. Пользуясь справочниками, заполните таблицу с основными физическими характеристиками планет-гигантов.
80% H, 19% He, 1% CH 4
Число спутников
Названия самых крупных спутников
Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Амальтея
Титан, Рея, Япет, Диона, Тефия
Ариэль, Оберон, Умбриэль, Дездемона, Джульетта
Тритон, Нереида, Протей, Ларисса, Таласса
Заполнив таблицу, сделайте выводы и укажите сходства и различия между планетами-гигантами.
Выводы: Это газообразные тела с мощными протяжёнными атмосферами, быстро вращаются вокруг своих осей, имеют много спутников, также все они обладают кольцами. У планет-гигантов нет ни твёрдой, ни жидкой поверхности. Основные компоненты всех планет-гигантов - гелий и водород.
2. Проведите качественное сравнение свойств планет земной группы и планет-гигантов. Используйте при этом слова: «высокая», «низкая», «большая» и т. п. В выводе укажите принципиальное отличие планет земной группы от планет-гигантов.
Вывод: Планеты земной группы обладают значительно меньшими массами и размерами, но большей плотностью, не имеют колец. Они ближе расположены к Солнцу и быстрее движутся по своим орбитам, но медленнеевращаются вокруг своей оси и меньше сжаты у полюсов. Также они имеют значительно меньше спутников.3. Закончите предложения:
Особенностью вращения планет-гигантов вокруг оси является то, что они вращаются слоями: слой планеты вблизи экватора вращается быстрее других слоёв .
Наличие у Юпитера и Сатурна плотных и протяжённых атмосфер объясняется тем, что при формировании они быстро достигли такой массы, чтобы удержать больше водорода.
Спутник Сатурна Титан обладает мощной атмосферой, состоящей в основном из азота .
Планеты-гиганты имеют малую среднюю плотность по причине того, что их атмосферы имеют в основном водородо-гелиевый состав.
Существование колец обнаружено у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун .
Юпитер излучает значительно больше тепловой энергии, чем получает её от Солнца. Причиной этого можно считать постепенное сжатие планеты ( гравитационная дифференциация недр - опускание к центру планеты более тяжёлых веществ) и процесс радиоактивного распада в её недрах .
4. Звёздный период вращения Сатурна вокруг Солнца T = 29,5 года. Какое среднее расстояние от Сатурна до Солнца?
5. Какой вид будут иметь кольца Сатурна для наблюдателя, находящегося на экваторе и на полюсах Сатурна?
6. Закончите предложения, касающиеся внутреннего строения планет-гигантов.У планет Юпитер и Сатурн между центральным ядром и протяжённой атмосферой имеется оболочка со свойствами металла .
Планеты-гиганты, как и Земля, обладают
магнитным полем
, напряжённость которого у Юпитера в 12 раз выше, чем у Земли; у Сатурна близка к земной;
у Урана примерно равна земной; у Нептуна в 3 раза меньше, чем у Земли.
Полярные сияния были отмечены у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн и Уран .
Внешние планеты
По составу, строению и размерам внешние планеты солнечной системы резко отличаются от внутренних планет земной группы. Внешние планеты имеют малую плотность, что определяется их газовым составом. Причем ведущим элементом этих планет являются водород и его соединения. По некоторым оценкам Юпитер содержит 78% водорода по весу, а Сатурн 63%. Уран и Нептун имеют более высокие средние плотности, и, вероятно, пропорция водорода в них ниже.
В спектрах протяженных атмосфер внешних планет отмечаются сильные полосы метана, а также полосы молекулярного водорода. Кроме того, в спектрах Юпитера и Сатурна наблюдаются слабые полосы аммиака. Однако на Уране и Нептуне аммиак находится в замороженном состоянии, поскольку температура поверхности этих планет очень низкая, порядка -210° С. При таких температурах большинство газов переходит в жидкое и твердое состояния. По некоторым косвенным данным, можно допустить, что в составе внешних планет имеется много гелия.
Таким образом, крупные внешние планеты солнечной системы по своему атомарному элементарному составу во многом близки к составу Солнца. Они сложены преимущественно из легких компонентов - H, Не, СН 4 , NH 3 , H 2 O. Сохранность этих веществ в составе больших планет связана с высокими значениями масс самих планет, а также с низкими температурами внешних краевых областей солнечной туманности, от которой они произошли.
Изложенные выше данные позволяют прийти к определенным выводам , имеющим прямое отношение к вопросам происхождения солнечной системы.
Планеты солнечной системы различаются по своему химическому составу. Внутренние планеты сложены, в основном, твердыми телами, внешние - преимущественно газами.
Среди внутренних планет также имеется различие в составе - ближайшие к Солнцу планеты более плотные, чем отдаленные.
Различие в составе внутренних планет, по-видимому, обусловлено теми же причинами, что и различие в составе метеоритов, т. е. планеты более плотные содержат больше металлической (железоникелевой) фазы и меньше силикатной. Максимальное содержание железа, вероятно, характерно для Меркурия, минимальное для Луны, в которой большая часть железа находится в силикатах.
Различие состава планет свидетельствует о химическом и физическом фракционировании элементов в процессе образования солнечной системы. Фракционирование определялось различной степенью окисления вещества в зависимости от расстояния от Солнца.
Гигантские внешние планеты солнечной системы возникли из вещества, чрезвычайно близкого к составу Солнца, и процессы фракционирования при их образовании проявились в незначительной степени.
Планеты-гиганты - самые крупные тела Солнечной системы
Планеты-гиганты
- самые большие тела Солнечной системы после Солнца: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они располагаются за Главным поясом астероидов и поэтому их ещё называют "внешними" планетами.
Юпитер и Сатурн - газовые гиганты, то есть они состоят в основном из газов, находящихся в твёрдом состоянии: водорода и гелия.
А вот Уран и Нептун были определены как ледяные гиганты, поскольку в толще самих планет вместо металлического водорода находится высокотемпературный лёд.
Планеты-гиганты
во много раз больше Земли, но по сравнению с Солнцем, они совсем небольшие:
Компьютерные расчёты показали, что планеты-гиганты играют важную роль в деле защиты внутренних планет земной группы от астероидов и комет.
Не будь этих тел в Солнечной системе, наша Земля в сотни раз чаще подвергалась бы падению астероидов и комет!
Как же планеты-гиганты защищают нас от падений незваных гостей?
Вы наверняка слышали о "космическом слаломе", когда автоматические станции, направляемые к далёким объектам Солнечной системы, совершают "гравитационные манёвры" около некоторых планет. Они подходят к ним по заранее рассчитанной траектории и, используя силу их притяжения, разгоняются ещё сильнее, но не падают на планету, а "выстреливают" словно из пращи с ещё большей скоростью, чем на входе и продолжают своё движение. Тем самым экономится топливо, которое было бы нужно для разгона одними только двигателями.
Точно также планеты-гиганты выбрасывают за пределы Солнечной системы астероиды и кометы, которые пролетают мимо них, пытаясь прорваться к внутренним планетам, в том числе к Земле. Юпитер, со своими собратьями, увеличивает скорость такого астероида, сталкивает его со старой орбиты, тот вынужденно меняет свою траекторию и улетает в космическую бездну.
Так что, без
планет-гигантов
, жизнь на Земле, вероятно, была бы невозможна из-за постоянных метеоритных бомбардировок.
Ну, а теперь вкратце познакомимся с каждой из планет-гигантов.
Юпитер - самая большая планета-гигант
Первым по порядку от Солнца, из планет-гигантов, идёт Юпитер. Это и самая большая планета Солнечной системы.
Иногда говорят, что Юпитер - несостоявшаяся звезда. Но, чтобы запустить собственный процесс ядерных реакций, Юпитеру не хватает массы, причём довольно много. Хотя, масса потихоньку растёт за счёт поглощения межпланетного вещества - комет, метеоритов, пыли и солнечного ветра. Один из вариантов развития Солнечной системы показывает, что если так пойдёт и дальше, то Юпитер вполне может стать звездой или коричневым карликом. И тогда наша Солнечная станет двойной звёздной системой. Кстати, двойные звёздные системы - обычное дело в окружающем нас Космосе. Одиночных звёзд, вроде нашего Солнца, - гораздо меньше.
Существуют расчёты, показывающие, что уже сейчас Юпитер излучает больше энергии, чем поглощает её от Солнца. И если это действительно так, то ядерные реакции уже должны идти, иначе энергии взяться просто неоткуда. А это уже признак именно звезды, а не планеты...
Сравнение размеров Земли и Юпитера:
На этом снимке видно и знаменитое Большое Красное Пятно, его ещё называют "глазом Юпитера". Это гигантский вихрь, который существует, по-видимому, уже не одну сотню лет.
В 1989 году к Юпитеру был запущен аппарат "Галилео". За 8 лет работы, он сделал уникальные снимки самой планеты-гиганта, спутников Юпитера, а также провёл множество измерений. Что творится в атмосфере Юпитера и в его недрах - остаётся только догадываться. Зонд аппарата "Галилео" спустившийся в его атмосферу на 157 км, выдержал всего 57 минут, после чего был раздавлен давлением в 23 атмосферы. Но, он успел сообщить о мощных грозах и ураганных ветрах, также передал данные о составе и температуре. Ганимед, самый большой спутник Юпитера, является и самым большим из спутников планет в Солнечной системе. В самом начале исследований, в 1994 году "Галилео" наблюдал падение кометы Шумейкеров-Леви на поверхность Юпитера и прислал изображения этой катастрофы. С Земли это событие наблюдать было нельзя - только остаточные явления, которые стали видны по мере вращения Юпитера.
Сатурн
Далее идёт не менее знаменитое тело Солнечной системы - планета-гигант Сатурн, который известен своими кольцами. Кольца Сатурна состоят из частичек льда, размером от пылинок до довольно больших кусков льда. При внешнем диаметре колец Сатурна 282000 километров, их толщина - всего около ОДНОГО километра. Поэтому, при взгляде сбоку, кольца Сатурна не видны.
Но, у Сатурна есть и спутники. Сейчас открыто около 62 спутников Сатурна.
Самый большой спутник Сатурна - Титан, размер которого больше планеты Меркурий! Но, он состоит в значительной мере из замёрзшего газа, то есть легче Меркурия. Если Титан переместить на орбиту Меркурия, то лёдяной газ испарится и размеры Титана сильно уменьшатся.
Ещё один интересный спутник Сатурна - Энцелад, привлекает учёных тем, что под его ледяной поверхностью есть океан жидкой воды. А если так, то в ней возможна и жизнь, ведь и температуры там положительные. На Энцеладе открыты мощные водяные гейзеры, бьющие в высоту на сотни километров!
И
сследовательская станция "Кассини" находится на орбите Сатурна с 2004 года. За это время собрано множество данных о самом Сатурне, его спутниках и кольцах.
Так же осуществлена посадка автоматической станции "Гюйгенс" на поверхность Титана, одного из спутников Сатурна. Это была первая в истории посадка зонда на поверхность небесного тела во Внешней части Солнечной системы.
Несмотря на свои значительные размеры и массу, плотность Сатурна примерно в 9,1 раза меньше плотности Земли. Поэтому, ускорение свободного падения на экваторе - всего 10,44 м/с². То есть, совершив там посадку, мы бы не почувствовали возросшей силы тяжести.
Уран - ледяной гигант
Атмосфера Урана состоит из водорода и гелия, а недра - изо льда и твёрдых горных пород. Уран выглядит довольно спокойной планетой, в отличие от буйного Юпитера, но всё же в его атмосфере были замечены вихри. Если Юпитер и Сатурн называют газовыми гигантами, то Уран и Нептун - ледяные гиганты, поскольку в их недрах отсутствует металлический водород, а вместо него много льда в различных высокотемпературных состояниях.
Уран выделяет очень мало внутреннего тепла и поэтому является самой холодной из планет Солнечной системы - на нём зарегистрирована температура -224°С. Даже на Нептуне, который находится дальше от Солнца - и то теплее.
У Урана есть спутники, но они не очень крупные. Самый большой из них, Титания, в диаметре более чем в два раза меньше нашей Луны.
(Нет, я не забыл повернуть фотографию)
В отличие от других планет Солнечной системы, Уран как бы лежит на боку - его собственная ось вращения лежит почти в плоскости вращения Урана вокруг Солнца. Поэтому, он поворачивается к Солнцу то Южным, то Северным полюсами. То есть, солнечный день на полюсе длится 42 года, а потом сменяется на 42 года "полярной ночи", во время которой освещён противоположный полюс.
Этот снимок сделан телескопом Хаббл в 2005 году. Видны кольца Урана, светло окрашенный южный полюс и яркое облако в северных широтах.
Оказывается, не только Сатурн украсил себя кольцами!
Любопытно, что все планеты носят имена римских богов. И только Уран назван именем бога из древнегреческой мифологии.
Ускорение свободного падения на экваторе Урана - 0,886 g. То есть, сила тяжести на этой планете-гиганте даже меньше чем на Земле! И это несмотря на его огромную массу... Виной этому - опять же малая плотность ледяного гиганта Урана.
Космические аппараты пролетали мимо Урана, делая попутно снимки, но детальных исследований пока не проводилось. Правда, NASA планирует отправить к Урану исследовательскую станцию в 2020-ых годах. Есть планы и у Европейского космического агентства.
Нептун
Нептун - самая дальняя планета Солнечной системы, после того, как Плутон "разжаловали" в "карликовые планеты". Как и остальные планеты-гиганты, Нептун значительно больше и тяжелее Земли.
Н
ептун, как и Сатурн, является ледяной планетой-гигантом.
Нептун находится довольно далеко от Солнца и поэтому стал первой планетой, открытой благодаря математическим вычислениям, а не при помощи прямых наблюдений. Планета была зрительно обнаружена в телескоп 23 сентября 1846 года астрономами Берлинской обсерватории, на основании предварительных расчётов французского астронома Леверье. Любопытно, что, судя по рисункам, Галилео Галилей наблюдал Нептун задолго до этого, ещё в 1612 году, в свой первый телескоп! Но... он не распознал в нём планету, приняв за неподвижную звезду. Поэтому, Галилей не считается первооткрывателем планеты Нептун.
Несмотря на свои значительные размеры и массу, плотность Нептуна примерно в 3,5 раза меньше плотности Земли. Поэтому, на экваторе сила тяжести - всего 1,14 g, то есть почти как на Земле, как и у двух предыдущих планет-гигантов.
Все перечисленные планеты (в особенности Юпитер) имеют огромные массы и размеры. К примеру, Юпитер по объему превзошел Землю почти в полторы тысячи раз, а по массе – более чем в триста раз.
Планета-гигант довольно-таки быстро вращается вокруг своей оси; менее десяти часов потребуется большущему Юпитеру, чтобы совершить 1 оборот. При этом экваториальная зона планеты-гиганта вращается быстрее, чем полярная, то есть именно там, где максимальна линейная скорость точки в ее движении вокруг оси, максимальна и угловая скорость. Итог быстрого вращения – это огромное сжатие планеты-гиганта (заметное при визуальном наблюдении). Разность полярного и экваториального радиусов Земли составила двадцать один километр, а у Юпитера она равняется четырем тысячам четыремстам километров.
Планета-гигант находится далеко от Солнца, и в независимости от характера смены времени года на ней всегда господствует низкая температура. На Юпитере нет смены времени года вообще, потому, что ось этой планеты практически перпендикулярна плоскости ее орбиты. Оригинально совершается смена времени года и на планете Уран, поскольку ось данной планеты наклонена к плоскостям орбит под углом восемь градусов.
Планета-гигант отличается большим числом спутников; у Юпитера к середине две тысячи первого года обнаружено их уже двадцать восемь, Сатурна - тридцать, Урана – двадцать один и только у Нептуна - восемь. Превосходная особенность планеты-гиганта - кольцо, которое открыто не только у Сатурна, но и у Урана, Нептуна и Юпитера.
Важной особенностью построения планеты-гиганта заключается в том, что такая планета не имеет твердой поверхности. Это представление прекрасно согласуется с маленькими средними частотами планет-гигантов. Соответственно, все, что, получается, рассмотреть на Сатурне и Юпитере, случается в протяженных атмосферах этой планеты. На Юпитере в небольшие телескопы заметны даже полосы, которые вытянуты вдоль экватора. В верхнем слое водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примеси можно встретить химические соединения (к примеру, аммиак и метан), углеводороды (ацетилен, этан) и разные соединения, содержащие серу и фосфор, способные окрасить детали атмосферы в красно-коричневый и желтый цвета. Так, по химическому составу планета-гигант резко отличается от планеты земной группы.
Лекция: Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела солнечной системы
Солнечная система состоит из различного рода тел. Основным из них, конечно же, является солнце. Но если не брать его во внимание, то главными элементами Солнечной системы считаются планеты. Именно они являются вторыми по значимости элементами после солнца. Сама солнечная система носит такое название в связи с тем, что солнце здесь играет ключевую роль, поскольку все планеты вращаются именно вокруг солнца.
Планеты земной группы
В настоящее время выделяется две группы планет Солнечной системы. Первая группа - это планеты земной группы. К ним относятся Меркурий, Венера, Земля, а также Марс. В данном списке все они перечислены, исходя из расстояния от Солнца до каждой из этих планет. Свое название они получили в связи с тем, что их свойства чем-то напоминают характеристики планеты Земля. Все планеты земной группы имеют твердую поверхность. Особенностью каждой из этих планет является то, что все они по-разному вращаются вокруг собственной оси. К примеру, у Земли один оборот полного вращения происходит в течение суток, то есть 24 часа, в то время как у Венеры полное вращение осуществляется за 243 земных дня.
У каждой из планет земной группы присутствует своя атмосфера. Она различная по уровню плотности и составу, но она точно существует. К примеру, у Венеры она достаточно плотная, в то время как у Меркурия она практически незаметна. Фактически на данный момент бытует мнение относительно того, что у Меркурия вообще отсутствует атмосфера, однако, на самом деле, это не так. Все атмосферы планет земной группы состоят из веществ, молекулы которых сравнительно тяжёлые. К примеру, атмосфера Земли, Венеры и Марса состоит из углекислого газа и водяных паров. В свою очередь, атмосфера Меркурия состоит в основном из гелия.
Помимо атмосферы, все планеты земной группы имеют приблизительно одинаковый химический состав. В частности, они состоят преимущественно из соединений кремния, а также железа. Впрочем, в составе этих планет есть и иные элементы, но их количество не столь велико.
Особенностью планет земной группы является то, что в их центре присутствуют ядро различной массы. При этом, все ядра находятся в жидком состоянии - исключение составляет, предположительно, только Венера.
У каждой из планет земной группы существуют собственные магнитные поля. При этом, у Венеры их воздействие практически незаметно, в то время как у Земли, Меркурия и Марса они достаточно ощутимы. Что касается Земли, то ее магнитные поля не стоят на одном месте, а двигаются. И хотя их скорость по сравнению с человеческими представлениями крайне мала, ученые предполагают, что движение полей может в дальнейшем привести к смене магнитных поясов.
Ещё одной особенностью планет земной группы является то, что у них практически отсутствуют естественные спутники. В частности, на сегодняшний день они обнаружены только у Земли и у Марса.
Планеты-гиганты
Вторая группа планет именуется "планеты-гиганты". К ним относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. По своей массе они значительно превышают массу планет земной группы.
Самым лёгким гигантом на сегодняшний день является Уран, однако и его масса превосходит массу земли
приблизительно в 14 с половиной раз. А самой тяжелой планетой солнечной системы (за исключением Солнца) является Юпитер.
Ни у одной из планет-гигантов фактически нет собственной поверхности, поскольку все они находятся в газообразном состоянии. Газы, из которых состоят эти планеты, по мере приближения к центру или экватору, как его называют, переходят в жидкое состояние. В связи с этим можно заметить разницу в особенностях вращения планет-гигантов вокруг своей же оси. Необходимо отметить, что продолжительность полного оборота составляет максимум 18 часов. Между тем, каждый слой планеты вращается вокруг своей оси с разной скоростью. Данная особенность связана с тем, что планеты-гиганты не являются твердыми. В связи с этим, их отдельные части как бы не связаны между собой.
В центре всех планет-гигантов находится твердое ядро небольших размеров. Вероятнее всего, одним из основных веществ данных планет является водород, который обладает металлическими характеристиками. Благодаря этому, на сегодняшний момент доказано, что у планет-гигантов имеется собственное магнитное поле. Впрочем, в науке на данный момент крайне мало убедительных доказательств и крайне много противоречий, которые могли бы охарактеризовать планеты-гиганты.
Отличительной их чертой является то, что у таких планет имеется множество естественных спутников, а также колец. Кольцами в данном случае именуются мелкие скопления частиц, которые вращаются непосредственно вокруг планеты и собирают различного рода пролетающие мимо мелкие частицы.
На сегодняшний момент науки официально известно только 9 больших планет. Впрочем, в состав планет земной группы и планет-гигантов входят только восемь. Девятая планета, которым является Плутон, не подходит ни к одной из перечисленных групп, поскольку находится на очень далеком расстоянии от Солнца и практически не изучена. Единственное, что можно сказать о Плутоне – то, что его состояние близко к твердому. В настоящий момент существует предположение о том, что Плутон вообще не является планетой. Данное предположение существует более 20 лет, однако решение по исключении Плутона из состава планет пока что не принято.
Малые тела солнечной системы
Кроме планет в Солнечной системе существует масса всевозможных, относительно небольших по своему весу тел, которые именуются астероидами, кометами, малыми планетами и так далее. В целом, данные небесные тела входят в группу малых небесных тел. Они отличаются от планет тем, что имеет твердое состояние, относительно небольшие размеры и могут двигаться вокруг Солнца не только в прямом, но и в обратном направлении. Их размеры гораздо меньше, по сравнению с любой из открытых на сегодняшний момент планет. Теряя космическое притяжение, малые небесные тела солнечной системы попадают в верхние слои земной атмосферы, где сгорают либо падают в форме метеоритов. Изменение состояния тел, вращающихся вокруг иных планет ещё не изучено.
| | |