чем общим характеризуются 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

Из Википедии — свободной энциклопедии

Планеты показаны в порядке удаления от Солнца. Размеры не в масштабе.

Планеты-гиганты — любые массивные планеты. Обычно они состоят из веществ с низкой температурой кипения (газов или льдов), а не из камня или другого твёрдого вещества, но также могут существовать массивные твёрдые планеты. В Солнечной системе есть четыре известные планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, расположенные за пределами пояса астероидов. Много экзопланет было обнаружено на орбитах других звёзд.

Определяющие различия между коричневыми карликами с малой массой и газовыми гигантами (

13 MJ) обсуждаются. [2] Часть дебатов касается того, могут ли «коричневые карлики» по определению запустить термоядерную реакцию в какой-то момент своей истории.

Источник

Планеты газовые гиганты: основные характеристики и сравнительная таблица

Астрономы делят все планеты Солнечной системы на две большие группы – землеподобные планеты и планеты-гиганты. Если первые во многом похожи на Землю, то гиганты – это совсем другие небесные тела.

Общая характеристика газовых гигантов

Главное отличие планет-гигантов заключается в том, что у них нет привычной нам твердой поверхности. Они представляют собой огромные шары, состоящие по большей части из газов. По этой причине их часто называют газовыми гигантами. Получается, что человеку никогда не удастся пройтись по поверхности Юпитера или Сатурна также, как по лунному грунту.

Однако всё же гиганты не состоят полностью из газов. Дело в том, что атмосфера по мере приближения к центру планеты становится всё более плотной, и в результате она переходит из газообразного состояния в жидкое. Однако четкой границы между океаном и атмосферой (как на Земле) у газовых гигантов нет. Кстати, состоит этот океан не из воды, а по большей части из жидкого водорода.

На ещё больших глубинах давление возрастает настолько высоко, что жидкий водород становится металлическим. Под слоем металлического водорода располагается ядро планеты, состоящее из предельно сжатых каменных пород.

Вторая важная особенность газовых гигантов – их огромные размеры. Самый маленький газовый гигант в Солнечной системе – это Нептун, чей средний радиус равен 24622 км. Для сравнения – наибольшей землеподобной планетой является сама Земля, чей радиус составляет всего 6371 км. Различие в массах ещё больше – Нептун в 17 раз тяжелее Земли. Самым же большим газовым гигантом является Юпитер. Его радиус оценивается в 69911 км, а масса превосходит земную почти в 318 раз.

Для Солнечной Системы характерно то, что все планеты-гиганты располагаются значительно дальше от центральной звезды, чем орбиты землеподобных планет. Если Марс, наиболее далекая от светила планета земной группы, никогда не удаляется от Солнца на расстояние, большее 250 млн км, то ближайший к звезде гигант, Юпитер, никогда не приближается к ней ближе, чем на 740 млн км. Вообще принято делить Солнечную систему на две области – внутреннюю, в которой расположены орбиты землеподобных планет, и внешнюю, где лежат орбиты гигантов.

Газовые гиганты отличаются тем, что день на них существенно короче, чем на Земле. Например, Юпитер совершает оборот вокруг своей оси примерно за 10 часов, а Нептун – за 16 часов. В то же время из-за большой удаленности от Солнца год на этих планетах длится очень долго. На Нептуне его продолжительность составляет 164 земных года. В результате один год на планетах-гигантах состоит из тысяч и даже десятков тысяч дней.

Планеты-гиганты обладают огромным количеством спутников. На 2020 г. известно о 79 спутниках Юпитера, 82 сателлитах у Сатурна, 27 лунах Урана и ещё о 14 нептунианских спутниках. В тоже время у 4 землеподобных планет в сумме есть только три сателлита: Луна (вращается вокруг Земли), Фобос и Деймос (принадлежат Марсу). Стоит отметить, что спутники газовых гигантов сильно отличаются по размеру, но крупнейшие из них (Ганимед и Титан) по своему радиусу превосходят Меркурий.

Помимо спутников гиганты обладают и кольцами. Впервые они были открыты у Сатурна ещё в 1656 г. с помощью обыкновенного телескопа с 50-кратным увеличением. Кольца остальных гигантов удалось обнаружить только во второй половине XX в., во многом благодаря пролету рядом с этими планетами космических зондов. Кольца гигантов представляют собой множество мелких частиц пыли и газа, которое всегда располагается в точности над экватором планеты.

В химическом составе планет-гигантов преобладает водород. Его доля может составлять от 80% (Нептун) до 96% (Сатурн). Вторым по распространенности элементом является гелий. На все остальные вещества приходится не более 2-3% массы планеты.

Таблица «Сравнительная характеристика планет-гигантов»

Список использованных источников

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

Лекция по астрономии. планеты-гиганты

Специальность 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

курс III группа: 1с1, 2с1, 3с1, 4с1

Преподаватель: Жданова Наталия Владимировна

ЛЕКЦИЯ 12. Планеты-гиганты, их спутники и кольца. (2 часа)

Общая характеристика планет-гигантов

Общая характеристика планет-гигантов

Главной загадкой всех планет-гигантов является источник внутренней энергии, которую излучают эти планеты в инфракрасной части спектра. Источником энергии не могут быть термоядерные реакции, потому что масса планет-гигантов недостаточна для превращения их в звезды. Не исключена возможность, что гиганты излучают энергию, которая была накоплена при образовании Солнечной системы. Возможно, что в прошлом Юпитер имел достаточно высокую температуру на поверхности и светился на небе молодой Земли в 100 раз ярче Луны.

Юпитер

Строение атмосферы Юпитера по результатам исследований АМС «Галилей» (США). Уровень, где давление достигает 1 атм, считают своего рода «поверхностью» планеты.

Расположенный ниже слой облаков с примесями серы — красного цвета. Ниже всего находятся облака из водяного пара, которые образуются на глубине 80 км от верхних светлых облаков. Температура и атмосферное давление с глубиной постепенно растут.

Полосы облаков в атмосфере. Из недр Юпитера поступает поток энергии, который вызывает конвекцию — теплые слои воздуха поднимаются вверх, а холодные — опускаются вниз. Сильные горизонтальные ветры возникают из-за суточных перепадов температуры между ночным и дневным полушариями планеты.

Недавно появились гипотезы о возможности существования жизни в облаках Юпитера, ведь его атмосфера имеет все компоненты, которые были необходимы для появления жизни на Земле. Некоторые слои облаков теплые и относительно комфортные для существования даже земных микроорганизмов.

Большое Красное Пятно, которое находится в южном полушарии Юпитера и по размерам почти вдвое больше, чем Земля, является огромным вихрем в атмосфере, в котором ветер дует с ураганной скоростью до 100 м/с (фото АМС «Вояджер», США). Почему этот вихрь, который заметили еще 300 лет назад, существует до настоящего времени, остается загадкой.

На глубине 20000 км водород переходит в металлическое состояние, и его физические свойства напоминают расплавленный металл, который хорошо проводит электрический ток. Такого агрегатного состояния водорода (плотность 4 г/см 3 при давлении 10 6 атм) на Земле не существует. Благодаря электрическому току, который генерируется в этой металлической оболочке, возникает мощное магнитное поле, поэтому вокруг Юпитера образуются радиационные пояса, которые в 10 4 раза интенсивнее земных. Юпитер является мощным источником радиоизлучения. В центре Юпитера существует твердое ядро, по химическому составу подобное планетам земной группы, которое может состоять из скальных пород.

Сатурн

Сатурн — самая удаленная планета, которую знали астрономы в древности, — названа в честь отца главного бога Юпитера. После изобретения телескопа обнаружили, что Сатурн является самой красивой планетой Солнечной системы, так как его сказочное кольцо завораживает как детей, так и взрослых (о природе кольца см. § 10). Сатурн не имеет того разнообразия красок, который наблюдается в атмосфере Юпитера, но структура атмосфер этих планет очень похожа. Желтоватый цвет верхним слоям атмосферы Сатурна придают снежные облака из аммиака. На глубине 300 км от верхних слоев облаков располагаются облака воды, в которых при повышении температуры снег превращается в дождь.

Верхние слои облаков получают энергию как от Солнца, так и из глубин Сатурна. В результате взаимодействия этих потоков энергии возникают сильные ветры, направленные преимущественно с запада на восток, скорость которых достигает 400 м /с. Из-за ветров образуются темные полосы облаков, которые располагаются параллельно экватору.

Средняя плотность Сатурна меньше, чем воды, что свидетельствует о небольшом количестве тяжелых химических элементов в ядре планеты.

Сатурн, как и Юпитер, имеет магнитное поле, радиационные пояса и является источником радиоизлучения.

Сатурн излучает в космос больше энергии, чем получает от Солнца. Астрономы недавно обнаружили дефицит гелия в атмосфере Сатурна по сравнению с атмосферой Юпитера и предложили интересную гипотезу о возможном источнике его энергии. На Сатурне гелий не полностью растворяется в водороде. В водородной атмосфере Сатурна он образует капли, которые конденсируются в атмосфере как своеобразный туман и затем выпадают в виде дождя. Такие гелиевые осадки в верхних слоях атмосферы могут быть источником внутренней энергии, поскольку более плотный гелий (по сравнению с водородом) опускается ближе к центру. Потенциальная энергия капель гелия превращается в кинетическую, что приводит к повышению температуры в недрах. Со временем гелиевые дожди прекратятся, и температура на Сатурне снизится.

Астрономы долгое время наблюдали за Ураном, но не обнаружили существенных изменений цвета или образований в атмосфере. Только в 2007 г., когда Солнце освещало одновременно оба полушария Урана, в телескопы были замечены полосы облаков.

Ось вращения Урана лежит почти в плоскости орбиты, поэтому там тропики совпадают с полярным кругом. Продолжительность сезонов на Уране 21 земной год. Осевое вращение Урана происходит в направлении, противоположном направлению вращения других планет.

Нептун

Планета, которую назвали в честь бога подводного мира, находится на окраине Солнечной системы и имеет период обращения 164,8 земного года. Со времени своего открытия в 1846 г. Нептун сделал полный оборот вокруг Солнца только в 2011 г. Планета имеет сильный внутренний источник энергии и излучает в космос тепла почти втрое больше, чем получает от Солнца.

Под облаками температура атмосферы постепенно повышается до +700 °С, поэтому вода там не может находиться в жидком состоянии. Более реальна гипотеза о водяных облаках с раствором аммиака, плотность которых может превосходить плотность жидкой воды в несколько раз. Скорость ветров в облаках достигает 500 м/с. Почему возникают сильные ветры на такой холодной планете — это еще одна неразгаданная тайна Нептуна.

На Нептуне обнаружен гигантский вихрь с диаметром более 1000 км, который называется Большое Черное Пятно.

Выводы

По химическому составу планеты-гиганты напоминают звезды. У них нет твердой поверхности, и потому на эти планеты никогда не совершат посадку пилотируемые космические корабли. Под холодными облаками гиганты имеют горячие недра, температура которых достигает десятков тысяч градусов. Одной из тайн остается источник внутренней энергии планет-гигантов, так как все они, за исключением Урана, излучают в космос больше энергии, чем получают от Солнца.

Тесты

Какие планеты излучают в космос больше энергии, чем получают от Солнца?

А. Все планеты-гиганты.
Б. Юпитер, Сатурн, Нептун.
В. Юпитер, Сатурн, Уран.
Г. Уран.

Какие планеты вращаются вокруг оси в обратном направлении?

А. Венера, Юпитер.
Б. Все планеты-гиганты.
В. Юпитер, Сатурн.
Г. Уран, Венера.

На поверхности какой из этих планет наблюдается самая большая продолжительность дня?

А. На Венере.
Б. На Марсе.
В. На Юпитере.
Г. На Уране.
Д. На Земле.

Сколько времени длится день на полюсах Урана?

А. 21 земной год.
Б. 17 ч 14 мин.
В. 1 месяц.
Г. 1 земной год.
Д. 42 земных года.

Какие особенности у планет-гигантов?

Почему Юпитер можно считать очень похожим на звезду?

Что вызывает гелиевые дожди на Сатурне?

Чем обусловлена смена времен года на Уране?

Вычислите наименьшее и наибольшее расстояния между Землей и Юпитером (см. прил. 3, 4).

С помощью подвижной карты звездного неба определите, в какое время планеты-гиганты восходят и заходят в день вашего рождения в текущем году.

Задания для наблюдений

С помощью астрономического календаря отыщите на небе Юпитер и Сатурн и определите, в каком созвездии наблюдаются эти планеты.

Какие планеты-гиганты видны сегодня в вечернее время?

Ключевые понятия и термины:

Большое Красное Пятно, Большое Черное Пятно, планеты-гиганты, слои облаков, полосы облаков.

Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. – 5-е изд., пересмотр. – М.: Дрофа, 2018.

Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М. А. Кунаш. — М.: Дрофа, 2018.

Н.Н. Гомулина. Открытая астрономия/ Под ред. В.Г. Сурдина. – Электронный образовательный ресурс. http://www.college.ru/astronomy/course/content/index.htm

В.Г. Сурдин. Астрономические задачи с решениями/ Издательство ЛКИ, 2017 г.

Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике. В.Г. Сурдин. 2017

Источник