чем обладают планеты гиганты

Общая характеристика планет гигантов

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.

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.

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

Планеты гиганты

Какие планеты относятся к планетам-гигантам

Планетами-гигантами (еще их называют планетами Юпитерианской группы) считаются такие планеты как Сатурн, Нептун, Уран и Юпитер.

Юпитер – крупнейшая планета в Солнечной системе, он занимает пятое место по дальности расположения от Солнца – 5,2 а.е. Эта планета выделяет тепловое радиоизлучение, имеет пояс радиации и широкую магнитную сферу. У Юпитера есть 69 спутников и кольцо с шириной примерно 6 000 километров.

Сатурн занимает второе место в Солнечной системе по своим размерам. Его окружают кольца, неплохо заметные посредством телескопа. Первым их увидел Галилей в XVII веке, когда создал свой телескоп. Сами по себе кольца плоские, включают в себя различные небольшие спутники Сатурна, всего спутников 62. У планеты есть собственный пояс радиации.

Уран расположен на седьмом месте по дальности от Солнца. Он обладает 15 спутниками. 5 из них видны с земной поверхности, а еще 10 были под наблюдением с помощью летательного аппарата «Вояджер-2». К тому же у планеты есть собственная кольцевая система.

Нептун находится дальше всего от Солнца из рассмотренных планет, примерно 30 а.е. Период вращения составляет почти 165 лет. У него в наличии 6 спутников. Из-за того, что Нептун расположен довольно далеко от земной поверхности, исследовать его довольно затруднительно.

Характеристика планет-гигантов

Все планеты, входящие в состав этой категории, и особенно Юпитер, обладают колоссальной массой и размерами. Например, Юпитер больше по размеру, чем наша родная планета, примерно в 1,5 тыс. раз, а по массе – свыше, чем в 300 раз.

Все эти планеты с достаточно большой скоростью обращаются вокруг собственной оси. Например, огромному Юпитеру необходимо меньше десятка часов, чтобы сделать целый виток. В это время зона экватора имеет большую скорость обращения, нежели зона полюсов, то есть как раз там, где максимум линейного перемещения точки, когда она движется вокруг оси, максимум и углового перемещения. Результатом большой скорости обращения является то, что планета-гигант сильно сжата. Это можно заметить, просто посмотрев на нее.

Планета-гигант расположена вдали от центра солнечной системы, и не важно, как сменяются сезонные периоды, здесь всегда наблюдается пониженная температура. Например, на Юпитере время года не сменяется совершенно, потому как его ось находится почти под прямым углом к орбитальной плоскости. Интересно сменяются сезоны на Уране, потому как его ось находится под наклоном к орбитальным плоскостям под углом, составляющим 8 градусов.

Одна из отличительных особенностей планет рассматриваемой категории – наличие большого числа спутников. У Юпитера на момент подсчета в 2001 году было замечено 28 спутников. у Сатурна – три десятка, Урана – 21 и лишь у Нептуна их относительно немного – всего 8. Любопытное свойство планеты-гиганта составляет ее кольцо, оно открыто как у Сатурна, так и у остальных планет этой категории.

Одна из главных черт в строении планеты-гиганта – отсутствие твердой поверхности. Это свойство хорошо соответствует с небольшими средними частотами данных планет. Поэтому все то, что можно увидеть у самых больших планет, происходит в их соответствующих атмосферных слоях. На поверхности Юпитера можно заметить полоски, протянувшиеся по экваториальной зоне. В высшем слое Юпитера, который вобрал в себя гелий и водород, в качестве примесей можно заметить химические соединения, углеводородные элементы, а также разнообразные вещества, которые могут придать коричневые, красноватые и желтые оттенки атмосферным компонентам. В этом плане, по химическим свойствам, планеты данной категории сильно отличаются от представителей земной категории.

Что общего у планет-гигантов

Изучив свойства планет Юпитерианской группы, можно выявить основные общие свойства, характерные для каждого представителя:

Чем отличаются планеты-гиганты от планет земной группы

Планеты земной группы имеют весомые отличия от планет-гигантов, прежде всего, по физическим качествам. Это происходит в основном из-за дальности расположения от Солнца и массы этих объектов.

Планеты земной группы располагаются на меньшем расстоянии от Солнца, поэтому к ним поступает больше энергетических запасов, поверхности более подвержены нагреванию посредством лучей солнца. Чем ближе расстояние планеты к центру Солнечной системы, тем выше температурные условия на ней. Кроме того, планеты различаются по химическому содержанию. Представители земного типа имеют низкое число легких газов, но много тугоплавких элементов. А вот планеты типа Юпитер наделены не большой плотностью, потому как в составе имеют лишь легкие вещества, например, гелий и водород.

Планетарная масса зависит от того, есть ли на поверхности атмосфера, и если есть, какова она по своим свойствам. У планеты гравитация тем больше, чем больше ее масса. Если сила притяжения слабеет, то планета ускоренно теряет атмосферу. Атмосферный состав и характер плотности зависит расстояние от центра Солнечной системы.

Скорость обращения вокруг своей оси у планет Юпитерианской группы выше, нежели у остальных представителей. Благодаря тому, что вращаются они очень быстро, форма гигантских планет отлична от шарообразной, она сжата. У этих планет большое число спутников, а также есть кольцевые системы, но эти же качества не присущи представителям планет типа Земля. Есть лишь пара марсианских спутников и один земной.

Особенности планет-гигантов

Масса каждого из представителей этой группы в разы превышает массу всех представителей типа Земля вместе взятых. Но плотность гигантских планет очень мала, даже не выше, чем у воды. Это происходит потому, что планеты типа Юпитер представляют собой, по сути, огромные шары газа. Именно по этой причине ни у кого не получится ступить на поверхность каждой из них. Но все же, благодаря тому, что планета сильно сжата, что происходит под воздействием гравитации, гигантские планеты обладают твердым ядром с замороженной оболочкой.

Все планеты Юпитерианской группы обладают десятками спутников, к тому же множество из них по размерам превосходят земной спутник. Любопытно, что качества спутников гигантов сильно похожи на планеты земной группы, например, у многих представителей есть твердая поверхность.

Помимо всего прочего, каждую из планет Юпитерианской группы окружают кольца, включающие в себя многочисленные космические объекты.

Атмосфера планет-гигантов

Неизвестно, как представлена внешне оболочка гигантских планет. В их атмосферных слоях можно разглядеть лишь полоски облаков, которые тянутся вдоль экватора благодаря направлению, в котором планета вращается. Атмосфера планет Юпитерианской группы включает в себя в основном аммиачные и метановые частицы, в составе которых присутствует водород. Исходя из исследований, водород – основная составляющая этого типа планет, в особенности Юпитера. Внутри планет вещество сжимается до плотности, которая в десятки раз выше плотности воды. Ученые считают, что оболочку гигантских планет составляют лед и газы, которые замерзли. Это случилось, потому что по расчетам и измерениям температура атмосферных слоев этой планеты составляет 138 градусов ниже нуля, а у планет, которые расположены еще дальше от центра солнечной системы, этот показатель еще ниже.

Спутники планет-гигантов

У любой планеты этой группы есть свои спутники, причем в многочисленном количестве. Особенно много их у Юпитера и Сатурна. Причем постоянно открываются и исследуются новые спутники, поэтому их число время от времени растет. Минимальные объемы и массу спутников не установили, из-за чего у Сатурна эти показатели приблизительные: если рядом с ним находят объект диаметром около 30 метров, то считать его спутником или все-таки частью кольцевой системы?

Среди спутников гигантских планет тех, которые небольших размеров, гораздо больше, чем те, что огромные. Маленькие спутники – это обычно глыбы, не сформированные в шар, чаще всего они ледяные. При размере меньше 500 километров, они не могут при помощи собственных гравитационных сил стать правильной формы. На вид они напоминают астероиды и ядра комет. Возможно, что какие-то из них как раз и являются чем-то подобным, потому что их движение происходит вдалеке от планет, причем по довольно необычным орбитальным направлениям. Планета, возможно, присвоила их, а спустя какой-то временной период может снова лишиться. Небольшие спутники, которые похожи на астероиды, еще довольно плохо исследованы.

Каждый небольшой спутник имеет на себе множественные отметины от ударов. Это происходит потому, что иногда между ними, а также между оказавшимися случайно в этом месте телами происходят столкновения. Частицы могут стать раздробленными или же, наоборот, соединиться в одно целое. Именно по этой причине выяснить их историческое возникновение – дело очень затруднительное. Но все же среди массы спутников есть и такие, которые связаны с планетой на уровне генетики, потому как их движение происходит неподалеку от планеты в плоскости экватора. Поэтому, скорее всего, такие спутники имеют то же происхождение, что и планеты, к которым они пристроены.

Наиболее интересны большие спутники-планеты. Юпитер имеет в наличии четыре подобных спутника, а у Сатурна – один. Эти спутники по своим свойствам практически невозможно отличить от обычных планет. Просто они двигаются не только под солнечным контролем, но и под контролем более крупными планетами.

Кольца планет-гигантов

Всем известно, что планета, у которой есть кольцо, – это Сатурн. Но при детальном изучении можно узнать, что кольцами обладают все планеты Юпитерианской группы. С земной поверхности они не видны. К примеру, кольцо Юпитера нельзя заметить посредством телескопа, но можно взглянуть на него, используя контровое освещение, когда зонд видит планету с обратной от дневной стороны. Его кольцевая система содержит темные и маленькие части, которые по размеру как протяженность световой волны. Они почти не способны отразить свет, но способны к его рассеиванию.

Нептун и Уран оснащены тонкими кольцами. По сути идентичных колец у этих планет не бывает, они все имеют отличия. Шутя, можно сказать, что даже наша планета имеет свое собственное кольцо, но только оно не природное, а рукотворное, состоящее из множества спутников, которые находятся на орбите.

Почти невозможно уловить какую-нибудь связь между кольцевыми свойствами. Кольца Сатурна по цвету белоснежные, а остальные очень темные. У Юпитера все составляющие элементы кольцевой системы довольно толстые.

Кольцевая толщина при их огромном диаметре в тысячи км удивительно маленькая. Если провести аналогию кольцевой системы Сатурна с бумажным листом, то при его обычной толщине, он был бы размером с поле для футбола.

Каждая гигантская планета обладает собственным кольцом, происхождение которого наука пока что точно не установила. Чаще всего кольца расположены в области экватора и совершают обороты в идентичную с планетой сторону.

Характеристики поверхности планет-гигантов

Отличительной чертой гигантских планет нашей системы является то, что эти космические тела не обладают поверхностью как таковой, потому что их атмосферные слои перетекают в консистенцию жидкости. Во внутренней части планет есть относительно малое по размерам ядро, но оно превышает по объемам любого из представителей, входящих в категорию планет типа Земля.

Химический состав планет-гигантов

Сатурн и Юпитер имеют в своем составе легкие вещества, такие, как водород и гелий. Нептун и Уран в огромном количестве обладают аммиаком, метаном и еще некоторые не очень тяжелые элементы. У них также имеются и другие компоненты, правда, их количество значительно ниже. Исследователи выяснили, что если растет масса планеты, то вырастает и его атмосферный слой. Поэтому наиболее широкой атмосферой наделены все планеты кроме Сатурна, потому как они схожи по своим параметрам. Различие в перечне химического состава объектов обуславливается эволюционным развитием нашей системы планет.

Строение и плотность планет-гигантов

Как уже было отмечено ранее, главной чертой в строении представителей Юпитерианской группы является то, что они не обладают твердой оболочкой, а в имеют лишь легкие вещества в своем составе: гелий и водород. Все, что возможно разглядеть на них, творится в атмосферных слоях. На поверхности Юпитера можно увидеть полоски, которые видны даже в маленькие телескопы. Эти полоски протяженны вдоль экваториальной линии. В высших слоях атмосферы этой планеты можно обнаружить элементы, которые красят атмосферные части в разные оттенки. Плотность же гигантских планет в несколько раз меньше плотности представителей земной группы.

Источник

Планеты гиганты

Планеты гиганты, или внешние планеты расположены за пределами пояса астероидов. К ним относится Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – это самые большие, после Солнца, объекты в нашей Солнечной системе.

Не стоит упускать из виду, что данные планеты обладают мощными атмосферами и быстрым вращением вокруг своих осей. Особенно это хорошо наблюдается у Юпитера.

Некоторые характеристики планет гигантов изложены в таблице ниже.

Юпитер

Юпитер – пятая по счёту планета, от Солнца, является самой большой планетой Солнечной системы. Масса Юпитера превышает массу всех остальных планет, вместе взятых, в 2,47 раз, и в 317 раз – земную массу. Сила тяжести на поверхности Юпитера (обычно, за его поверхность принимают верхний слой его же облаков) в 2,4 раза больше чем на Земле. Другими словами, любое тело, весом в 100 кг., на поверхности Юпитера будет весить 240 кг., по земным меркам. Ускорение свободного падения здесь равняется 24,79 м/с 2 (напомню, что на Земле g = 9,8 м/с 2 ).

Атмосфера Юпитера состоит из трёх слоев:

Нижний слой атмосферы, в свою очередь, образует три слоя облаков:

Вероятнее всего, ниже облаков находиться слой металлического водорода, толщиной в 42—46 тыс. км. Температура этого слоя от 6300К до 21000К, а давление от 200 до 4000 ГПа. Ещё ниже находиться каменное ядро.

Условия в атмосфере Юпитера очень неблагоприятны. Только ветры там достигают скорости в 600км/ч. Главная достопримечательность Юпитера – это большое красное пятно. Это долгоживущий ураган, размером в 15×30 тысяч километров, притом, что диаметр Земли примерно 12,7 тыс. км! Не все планеты гиганты могут таким «похвастаться».

У Юпитера есть 67 естественных спутников. Самые знаменитые из них – Ганимед, Каллисто, Европа, Ио. Их ещё называют галилеевыми спутниками.

Сатурн

Жемчужина, среди планет гигантов. Сатурн знаменит своими кольцами, которые видны даже через любительский телескоп.

Верхний слой атмосферы Сатурна состоит из водорода (96,3%), 3,25% занимает гелий. Остальное приходиться на примеси аммиака, метана, этана, фосфина и других газов. Нижние части облаков состоят из гидросульфида аммония или воды.

В глубине атмосферы, по мере того, как растут давление и температура, водород переходит в жидкое состояние. А на глубине, примерно 30 тыс. км он металлизируется (давление там, около 3 млн. атм.). В центре планеты находиться массивное ядро, состоящие из силикатов, металлов, и, по некоторым предположением, льда. Температура ядра 11700 °C.

В атмосфере Сатурна дуют очень сильные ветра, скорость их достигает 500 км/с, что намного больше чем у Юпитера! Ветры здесь дуют, преимущественно, в восточном направлении и ослабевают при удалении от экватора, и в умеренных широтах ветер может поменяться с восточного на западный.

Сатурн имеет 62 естественных спутника. Крупнейшие из них – Титан, Мимас, Энцелад, Рея, Тефия, Диона и Япет.

Плоскость экватора наклонена к плоскости его орбиты на 97,86º. Он вращается «лёжа на боку, даже с чуть опущенной головой». Это уникальное явление в Солнечной системе. Вследствие чего на одном полюсе Урана ночь длится 42 земных года, а на противоположном полюсе 42 года – день. И наоборот. Только на экваторе, на узкой его части, происходит быстрая смена дня и ночи, и Солнце находиться очень низко над горизонтом.

Уран обладает самой холодной атмосферой, чем иные планеты гиганты. Температура там составляет – 224ºС.

Как и у других планет гигантов, атмосфера Урана состоит из молекулярного водорода и гелия и, в меньшей степени, из метана. Обнаружены следы присутствия этана, метилацетилена и диацетелена. Спектроскопия атмосферы Урана обнаружила в её составе следы водяного пара, углекислого и угарного газа. Предполагается, что в глубине атмосферы планеты должны существовать такие соединения как вода, сероводород и аммиак. Но до конца это предположение не доказано.

Как и все планеты гиганты, Уран имеет большое число естественных спутников. Их у него 27. Крупнейшие из них – Миранда, Умбриэль, Оберон, Титания и Ариэль.

Нептун

Нептун – последняя планета Солнечной системы и самая маленькая в ряду планет гигантов. Он в 3,9 раза больше Земли и в 17,2 раза тяжелее.

Атмосфера, в верхних её слоях, состоит из водорода (80%) и гелия (19%) и малой части метана. Свой лазурный цвет Нептун имеет за счёт поглощения, именно, метаном красных лучей спектра. Но содержание метана в верхних атмосферных слоях Нептуна и Урана практически одинаковые. Только вот у Урана, при наблюдениях, совсем другой, аквамариновый цвет. Все это говорит о присутствии, в атмосфере Нептуна ещё какого-то элемента. Какого же, пока остается загадкой.

Глубже, при давлении от 1 до 5 бар. формируются облака из сероводорода и аммиака. При давлении больше 5 бар. облака состоят из воды, сульфида аммония, аммиака и сероводорода. Ещё глубже, при достижении давления в 50 бар. температура будет равняться 0ºС могут существовать облака из водяного льда, хотя не исключено, что при этих условиях будут существовать сероводородные и аммиачные облака. В самых нижних слоях атмосферы обнаружены объёмные концентрации воды, аммиака и метана.

Климат на Нептуне очень неспокойный, скорость ветра там может достигать 600 м/с! Большинство ветров на этой планете дуют в противоположную, от вращения самой планеты, сторону. Как и на Юпитере, на Нептуне тоже бушует огромный шторм – Большое тёмное пятно. Его размеры составляют 13000×6600 км.

Нептун имеет 14 природных спутников. Самые крупные из них это Тритон и Нереида.

Планеты гиганты нашей Солнечной системы это очень интереснейшая тема, которая требует дальнейшей разработки и новых открытий.

Если Вам понравилась статья, поделитесь ней

Источник