Общая характеристика планет-гигантов

К группе планет-гигантов (рис. 1) относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все они отличаются не только большими размерами, но и массой. Также все очень быстро вращаются вокруг своей оси, поэтому слегка сплюснуты у полюсов. Из-за отдаленности от Солнца, на них преобладает низкая температура. У каждой планеты-гиганта есть много спутников. Самое важное отличие этих планет – это наличие колец, которые располагаются в плоскости планеты и представлены различными частицами, вращающимися вокруг планеты.

Рис. 1. (Источник)

Еще одна особенность гигантов Солнечной системы состоит в том, что это планеты без поверхности, поскольку их атмосфера переходит в жидкое состояние. Внутри планеты находится сравнительно небольшое ядро, но даже оно гораздо больше любой из планет земной группы.

Юпитер

Если сравнить Землю с Юпитером (рис. 2), то он будет больше по объему в 1320 раз, а по массе тяжелее в 314 раз. Неудивительно, что он является самой большой планетой Солнечной системы, превосходя по массе не только Землю, а и все остальные планеты. Название планета получила в честь самого главного римского бога (рис. 3). На Юпитере имеются длинные полосы облаков. В верхнем слое атмосферы дуют ураганные ветры со скоростью, превышающей 500 км/час. Внутри Юпитера имеется плотное, каменное ядро. Планета имеет кольца, но они достаточно тонкие. Температура составляет –130°С, что связано с отдаленностью от Солнца. Долгое время ученые наблюдали за атмосферой Юпитера и заметили ураганные ветры, циклоны, но самый большой интерес вызывает большое красное пятно (рис. 4), за которым ученые наблюдают на протяжении трехсот лет: оно то уменьшается, то увеличивается, на некоторое время исчезает, затем появляется вновь. Исследователи полагают, что это гигантский атмосферный вихрь. Юпитер имеет около 65 спутников (рис. 5): Метида, Адрастея, Амалтея, Теба, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто (рис. 6), Леда, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Синопе и другие. Самым крупным спутником является Ганимед.

Рис. 2. (Источник)

Рис. 3. (Источник)

Рис. 4. (Источник)

Рис. 5. (Источник) 

 

Рис. 6. (Источник)

Сатурн

Сатурн (рис. 7) – это шестая планета от Солнца, названа в честь древнеримского бога – покровителя земледельцев (рис. 8). Сатурн располагается в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля. А по своему строению он очень напоминает  Юпитер. Уникальность планеты заключается в том, что именно Сатурн имеет самые широкие кольца (рис. 9), их ширина достигает нескольких десятков тысяч километров, хотя в толщину они порой не более одного километра. Количество спутников, по самым современным данным, достигает 62.  Температура на поверхности опускается ниже — 170°С.

Рис. 9. (Источник)

Уран

Уран (рис. 10) – это первая планета, которая была открыта в 1781 году с помощью телескопа Уильямом Гершелем, хотя вначале он перепутал ее с кометой. Позже было доказано, что Уран – самостоятельная планета. Из-за того, что планета окрашена в светло-голубой цвет, ее назвали в честь древнегреческого бога (рис. 11), олицетворявшего небо. По размерам Уран в 4 раза больше нашей Земли и в 15 раз массивнее. В основном состоит из Водорода (Н₂) и Гелия (Не), а в центре него находится каменное ядро. Температура на поверхности достигает – 200°С, а скорость ветров достигает 100 км/час. Удивительно для науки то, что ось вращения Урана практически лежит в плоскости ее орбиты. Уран описывают 9 колец, и 27 спутников вращаются вокруг него.

 

Источник: interneturok.ru

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 поверхностей.
кое 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).

Источник: planetologia.ru

Астрономы нашли доказательства того, что планеты-гиганты могут формироваться очень быстро — за несколько миллионов лет. Такой вывод специалисты сделали благодаря тому, что им удалось сфотографировать планету у звезды Бета Живописца в нескольких точках ее орбиты. Работа ученых опубликована в журнале Science. Коротко она изложена в пресс-релизе Европейской южной обсерватории (ESO).

Ученые работали на массиве телескопов VLT (Очень большой телескоп) ESO. Они наблюдали звезду Бета Живописца, удаленную от Земли приблизительно на 63 световых года. Вокруг этой звезды астрономы еще в 1984 году обнаружили пылевой диск, из которого образуются планеты, уточняет Wired. Внутри этого диска была найдена брешь, которую обычно формирует обращающаяся вокруг звезды планета. Кроме того, сам диск был наклонен, что также указывает на наличие планеты.

Однако до сих пор обнаружить саму планету не удавалось.
2003 году при анализе снимков ученые заметили рядом со звездой «подозрительный» объект, но на тот момент им не удалось однозначно определить, планета это или расположенная вдали от Беты Живописца звезда. На изображениях, полученных в 2008 и в начале 2009 года, объект пропал и вновь появился только осенью 2009 года, причем находился с другой стороны от диска звезды. Исследователи заключили, что им удалось сфотографировать экзопланету — планету, обращающиеся вокруг другой звезды. Видео ее движения вокруг светила, составленное на основе сделанных снимков, можно посмотреть здесь.

Проанализировав изображения специалисты определили, что масса Беты Живописца b (так назвали планету) примерно равна массе девяти Юпитеров, она удалена от звезды на 8-15 астрономических единиц (примерно на таком же расстоянии от Солнца находится Сатурн), а полный оборот планета совершает за 15-20 лет.

Обнаружение планеты-гиганта у Бета Живописца подтверждает гипотезу о том, что такие массивные объекты могут формироваться очень быстро (по астрономическим меркам). Возраст звезды составляет всего 10 миллионов лет, а значит, Бета Живописца b еще моложе. Часть астрономов придерживалась мнения, что за несколько миллионов лет планета-гигант не успеет сформироваться из частиц пыли окружающего звезду диска.

Бета Живописца b пополнила пока не очень длинный список экзопланет, которые удалось сфотографировать непосредственно. Первые снимки планет у других звезд были получены только в 2008 году. Большая часть из более чем четырех десятков известных астрономам экзопланет была обнаружена косвенными методами. Подробнее о том, как ищут внесолнечные планеты, можно прочитать здесь.

Лента.ру