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/см³), мощными атмосферами, быстрым вращением, а также кольцами (в то время как у планет земной группы таковых нет) и бо́льшим количеством спутников. Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну.

В 2011 году учёными была предложена модель, исходя из которой после  образования Солнечной системы примерно ещё 600 млн лет существовала гипотетическая пятая планета-гигант размером с Уран. Впоследствии, во время миграции крупных планет на их нынешнюю позицию, эта планета должна была быть выброшена из Солнечной системы, чтобы планеты могли занять их нынешние орбиты, не выбросив при этом ныне существующие Уран или Нептун или не вызывая столкновение Земли с Венерой или с Марсом

Планеты гиганты

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 уЮпитера, 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 иСатурне (на более далеких планетах детали вообще не видны), происходит в протяженныхатмосферах 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 Юпитераучаствует 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 центраЮпитера 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, называемыерадиационными 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).

Планеты-гиганты – это  четыре планеты, которые нельзя перепутать с четырьмя планетами земной группы, не только по их размеру, но и по их химическим компонентам. Планеты-гиганты огромны, газообразны, богаты водородом и  разрежены, а вот планеты группы Земли наоборот – малы, плотны, тверды и бедны на водород. Вы узнаете  интересные факты, которые известны ученым о планетах гигантах. Все  самое интересное и необычное  о загадочных больших планетах.

Химические компоненты планет-гигантов подобны химическим компонентам  Вселенной, они состоят в своей  основе из гелия и водорода. А  вот у планет группы Земли совершено  другой состав – у Земли нет  того богатства водорода, который  есть у Вселенной.

Самой крайней (внешней) планетой солн. системы является гигант Плутон. Он является редким исключением из общей схемы – химические компоненты этой планеты близок к группе Земли, а вот размеры его – ближе к размерам группы гигантов. Скорее всего, его можно сопоставить со спутниками далеких планет.

Итак, планетами-гигантами  являются в нашей системе Нептун, Юпитер, Уран, Сатурн.

Такие планеты гораздо  больше планет нашей Земной группы, во много раз, к примеру, самый  маленький член этой группы (Уран) почти что в пятнадцать раз больше нашей родной планеты (если быть точнее, то в четырнадцать с половиной раз).

Поверхность планет-гигантов нельзя назвать ни твердой, ни жидкой. В самом верху поверхности  – газы, которые, приближаясь к  центру планеты, переходят в жидкое состояние. Между прочим именно такое явление и позволяет нам говорить о том, что у планет-гигантов нет поверхности, то есть о состоянии, когда нет явного перехода от газообразного к твердому или жидкому состоянию.

Планеты-гиганты являются счастливыми обладателями огромного  количества спутников – у планеты  Юпитер этих самых спутников аж целых тридцать девять. Можете себе представить, если бы у нас, у землян, было целых тридцать девять лун? Самые крупные спутники любой планеты-гиганта (например, Титан, Ио, Ганимед) обладают вокруг себя разряженной атмосферой. Более мелкие спутники, размеры которых равны Луне или меньше ее, вообще не имеют атмосферы. Собственно, в совокупности спутников сорок четыре.

Система спутников любых  планет-гигантов схожи с солнечной системой, но в более маленьком размере. Самое большое сходство с нашей системой представляет собой спутниковая система планеты Юпитер. Между прочим, и происхождение самих спутников похоже на образование систем планет, а между тем, есть теория, что некоторые из спутников ранее сами представляли собой самостоятельные небесные тела, которые позже были просто пойманы тяготением (силой тяжести) других планет, когда спутники просто близко проходили мимо тех самых планет.

Большинству людей известно о том, что у планеты-гиганта  Сатурн есть свои кольца. Однако мало кто  знает, что другие планеты-гиганты  также обладают кольцами, которые, однако, не так ярко выражены, как у планеты  Сатурн. У остальных планет эти  кольца очень плохо различимы  при рассматривании их невооруженным  глазом и неподготовленным человеком.

У каждой планеты-гиганта  в центре есть свое твердое ядро. По меркам самих планет-гигантов ядро это совершенно небольшое, однако если сравнивать эти ядра с ядрами планет земной группы, то любое из них гораздо  больше ядер земных планет.

В виду того, что поверхность  самих планет совершено не твердая, то вращение самой планеты происходит не целиком, а как бы слоями. Самому быстрому вращению подвержена зона экватора, а самой медленной зоной вращения является зона полюсов.

Каждая планета-гигант имеет  свои спутники. Всего у планеты  Юпитер известно на сегодняшний день около пятнадцати спутников, у планеты  Сатурн спутников семнадцать, у планеты  Уран спутников пять, а у Нептуна  – два спутника. Все эти спутники называются лунами. Так вот , у некоторых их названных лун размеры такие же, как у нашей Луны, у Земной, а порой и даже в несколько раз превышают по площади нашу Луну.

А вот самой большой, даже среди планет-гигантов, является Юпитер. Название этой планеты было придумано  еще древними астрономами. Так звали  древнего главу всего римского пантеона богов. По близости солнцу Юпитер является пятой планетой. Атмосферу ее составляет примерно восьмидесяти четырех процентный водород и пятнадцати процентный гелий. Кроме того имеются небольшие вкрапины ацетилена, этана, аммиака, фосфина, метана, водного пара.

А вот еще интересный факт о Юпитере – притяжение на Юпитере несколько иное, чем на Земле. Если на нашей планете человек весит около ста килограммов, то на Юпитере его вес составит двести шестьдесят четыре килограмма. Да и сама планета гораздо больше земли – в триста восемнадцать раз, а ядро Юпитера больше Земного в одиннадцать раз. Весом Юпитер больше массы всех остальных планет в Солнечной системе на семьдесят процентов.

Скорость вращения Юпитера  гораздо больше скорости любой другой планеты нашей солн. системы. Наверное, именно поэтому день на Юпитере продолжается всего десять часов. Однако чтобы завершить до конца оборот вокруг солнца Юпитеру понадобится двенадцать земных лет.

Наверняка вы успели заметить из снимков, что на юпитере виднеется 1 большое красноватое пятно. Это  пятно – ни что иное как продолжающийся уже на протяжении целых трехсот лет шторм. Ганимеда – самая большущая луна в солнечной системе, и относится она опять же к Юпитеру. Эта луна по размеру гораздо больше, чем сами планеты Плутон и Меркурий. Юпитер имеет более шестидесяти известных нам спутников (лун), однако большинство этих лун невообразимо маленькие.

Юпитер покрыт оболочкой  из океана водорода. Огромное отличие  Юпитера от остальных планет состоит  в том, что Юпитер излучает радиоизлучение, которое мы можем зарегистрировать и тут у нас, на Земле.