Планета газовый гигант вокруг которой располагаются кольца. Планеты - газовые гиганты. Текущие исследования газовых гигантов

Юпитер является самым интересным объектом Солнечной системы. Этот гигантский газовый шар в тысячу раз больше Земли по объёму и примерно в триста раз по массе. Скорее всего, он не имеет твёрдой поверхности. Являясь самым массивным телом в нашей системе после Солнца, Юпитер оказывает на другие планеты и астероиды наибольшее воздействие.

Являясь самым ярким объектом на ночном небе после Луны и Венеры, Юпитер с древних времён привлекал к себе внимание людей. Во многих культурах Юпитер становился объектом религиозного поклонения. У древних арабов и евреев до появления монотеистического мировоззрения Юпитер ассоциировался с божеством удачи – Гадди. Китайский и индуистский пантеоны также имеют божеств, связанных с Юпитером. Собственно, само название «Юпитер» означает верховное божество древнеримской мифологии. Согласно представлениям астрологов, Юпитер является «королём планет» и символизирует мощь и удачу.

Но, оставим мистику и рассмотрим Юпитер с точки зрения науки. Необходимо сказать, что мало какое небесное тело вызывало столько энтузиазма у исследователей и открывало такое большое количество ранее неизвестных и значительных явлений, как Юпитер.

Собственно, Юпитер был первой планетой, у которой были обнаружены спутники. Первые спутники планет (кроме Луны, разумеется) были обнаружены Галилеем в начале XVII века; они так и называются «галилеевы спутники Юпитера». В дальнейшем эти спутники озадачивали исследователей не меньше, чем сам Юпитер. Всего же у Юпитера почти 70 спутников – абсолютный рекорд в Солнечной системе; 14 из них были открыты при помощи наблюдений с Земли, остальные – благодаря использованию космических аппаратов.

Несмотря на свои огромные размеры, Юпитер очень быстро вращается. За неполных 10 часов он совершает полный оборот вокруг своей оси. Такая огромная скорость вращения создаёт в атмосфере Юпитера колоссальные ветры и штормы. В ней бушуют ураганы, сверкают молнии, и, возможно, идут дожди из сконцентрированного газа, из которого и состоит атмосфера. Масштаб штормов Юпитера таков, что размеры вихрей и циклонов превосходят в диаметре размеры Земли, а их время существования измеряется не неделями, как у нас, а годами и десятилетиями.

Погодные явления в атмосфере Юпитера настолько грандиозны, что имеют имена собственные. Более трёхсот лет в южном полушарии Юпитера наблюдается гигантский ураган – так называемое Большое красное пятно. Его размеры в несколько раз превышают размеры Земли. Помимо этого урагана существуют несколько других, с меньшими размерами. Один из них называется Малое красное пятно, другой – Белый овал. Во всех этих ураганах происходят разряды молний, по мощности в десятки тысяч раз превышающих земные.

Юпитер – единственная планета Солнечной системы, которая сама излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Чудовищная сила гравитационного сжатия выделяет гигантское количество тепла, а высокая скорость вращения, приводящая к наэлектризованности атмосферы, создаёт вокруг Юпитера мощную магнитосферу и радиационные пояса. Абсолютно все космические аппараты, посылаемые к Юпитеру, получили гигантские дозы радиации, в десятки раз превышающие смертельные дозы для человека.

Среди учёных существует мнение, что будь Юпитер в несколько десятков раз массивнее, он бы стал звездой. Во Вселенной наблюдается множество коричневых карликов, состав которых повторяет состав Юпитера. Вполне возможно, что распределись концентрация газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система, немного иначе, мы бы имели не одно, а два Солнца на нашем небосклоне. Естественно, в этом случае эволюция Земли и жизни на ней могли бы пойти по совсем другому пути.

Огромная масса Юпитера делает его главной причиной появления комет на нашем небосклоне. Гравитационное воздействие Юпитера «вырывает» кометы из области их постоянного обитания – так называемого «Облака Оорта»; кометы устремляются к Солнцу, и отнюдь не все возвращаются обратно в Облако. Некоторые кометы притягиваются Солнцем и падают на него, однако, большинство из них заканчивает свой путь в атмосфере Юпитера.

Подобный сценарий ещё 30 лет назад казался невероятным, однако, наблюдение в 1994 году гибели кометы Шумейкера-Леви в атмосфере Юпитера стало первым доказательством этой теории. В дальнейшем, за примерно 20 лет было зафиксировано около пяти случаев гибели планет в атмосфере Юпитера. Таким образом, число уничтоженных Юпитером комет за всё время его существования превышает несколько миллионов! И кто знает, возможно, появление на Земле воды, и, соответственно, жизни, было вызвано падением на неё гигантской кометы, вырванной Юпитером из её «сна» в Облаке Оорта. Как тут не удивиться прозорливости древних, давших Юпитеру имя верховного божества…

Каждый из четырёх галилеевых спутников Юпитера представляют собой уникальное явление, более нигде в нашей системе не повторяющееся. На поверхности спутника Ио имеется множество активных вулканов, извержения которых не раз наблюдалось с космических аппаратов, исследовавших окрестности Юпитера. Европа полностью покрыта тонким слоем льда, под которым располагается гигантский океан, глубиной около сотни километров. Ганимед является самым большим спутником в Солнечной система вообще. А Каллисто обладает сильным магнитным полем, настолько сильным, что оно искажает магнитное поле Юпитера в его окрестностях. Учёные всерьёз рассматривают возможность примитивной жизни в океанах, находящихся на Европе и Каллисто. Все галилеевы спутники всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной, как Луна обращена к Земле.

Юпитер всегда привлекал к себе внимание жителей Земли. Практически все исследования Солнечной системы дальше Марса обязательно включали пролёт космических аппаратов вблизи Юпитера: начиная от аппаратов серии «Пионер» и заканчивая новейшими станциями программы «Новые рубежи». Каждая серия исследований открывает всё новые и новые границы познания, и кто знает, что будет открыто в ближайшее время…

Вояджер-2 сделал этот снимок Нептуна за пять дней до своего исторического пролета планеты 25 августа 1989 года.

Планета Нептун – таинственный голубой гигант на окраине Солнечной системы, о существовании которого не подозревали до конца первой половины XIX столетия.

Далекая, невидимая без оптических приборов планета, была открыта осенью 1846 года. Первым о существовании небесного тела, аномально влияющего на движение , задумался Дж. К. Адамс. Свои расчеты и предположения он представил королевскому астроному Эри, который оставил их без внимания. В это же время исследованием отклонений в орбите Урана занимался француз Леверье, его выводы о существовании неизвестной планеты были представлены в 1845 году. Было очевидным, что результаты двух независимых исследований очень близки.

В сентябре 1846 года через телескоп Берлинской обсерватории была замечена неизвестная планета, расположенная в месте, указанном в расчетах Леверье. Открытие, сделанное при помощи математических вычислений, потрясло научный мир и стало предметом спора Англии и Франции о национальном приоритете. Во избежание споров можно считать первооткрывателем немецкого астронома Галле, который рассмотрел новую планету в телескоп. По традиции для названия было выбрано имя одного из римских богов – покровителя морей Нептуна.

Орбита Нептуна

После Плутона из списка планет, Нептун оказался последним – восьмым – представителем Солнечной системы. Его удаленность от центра составляет 4,5 млрд. км, на прохождение этого расстояния волне света необходимо 4 часа. Планета вместе с Сатурном, Ураном и Юпитером вошла в группу четырех газовых гигантов. Из-за огромного диаметра орбиты год здесь равен 164,8 земным, а сутки пролетают менее чем за 16 часов. Траектория прохождения вокруг Солнца близка к круговой, ее эксцентриситет равен 0,0112.

Строение планеты

Математические расчеты позволили создать теоретическую модель строения Нептуна. В его центре расположено твердое ядро, по массе аналогичное Земле, в составе замечено железо, силикаты, никель. Поверхность выглядит вязкой массой из аммиачной, водной и метановой модификации льда, которая без четкой границы перетекает в атмосферу. Внутренняя температура ядра довольно высока – достигает 7000 градусов, – но из-за высокого давления застывшая поверхность не тает. Нептуна превышает земную в 17 раз и составляет 1,0243х10 в 26 кг.

Атмосфера и бушующие ветра

Основу представляют: водород – 82%, гелий – 15% и метан – 1%. Это традиционный состав для газовых гигантов. Температура на условной поверхности Нептуна показывает -220 градусов по Цельсию. В нижних слоях атмосферы замечены облака, образованные кристаллами метана, сероводородом, аммиаком или сульфидом аммония. Именно эти кусочки льда создают голубое свечение вокруг планеты, но это лишь часть объяснения. Существует гипотеза о неизвестном веществе, которое дает яркий синий цвет.

Уникальной скоростью обладают ветра, дующие на Нептуне, ее среднее число равно 1000 км/ч, а порывы при урагане достигают 2400 км/ч. Воздушные массы движутся против оси вращения планеты. Необъяснимым фактом является усиление бурь и ветров, которое наблюдается с нарастанием расстояния между планетой и Солнцем.

Космический аппарат « » и телескоп Хаббл наблюдали удивительное явление – Большое Темное Пятно – ураган грандиозных размеров, который несся по Нептуну со скоростью 1000 км/ч. Подобные вихри появляются и пропадают в разных местах планеты.

Магнитосфера

Магнитное поле гиганта получило значительную мощность, его основой считается токопроводящая жидкая мантия. Смещение магнитной оси по отношению к географической на 47 градусов заставляет магнитосферу изменять свою форму вслед за вращением планеты. Этот могучий щит отражает энергию солнечного ветра.

Спутники Нептуна

Спутник – Тритон – был замечен спустя месяц после грандиозного открытия Нептуна. Его масса равняется 99% от всей системы спутников. Появление Тритона связывают с возможным захватом из .
Пояс Койпера — обширная область, заполненная объектами размером с небольшой спутник, но есть немногие из них размером с Плутон и некоторые, может даже и больше. За поясом Койпера располагается — место откуда к нам прилетают кометы. Облако Оорта простирается почти на полпути к ближайшей звезде.

Тритон — одна из трех лун в нашей системе, обладающая атмосферой. Тритон единственный имеет сферическую форму. Всего в компании Нептуна 14 небесных тел, названных именами более мелких богов морских глубин.

Со времени обнаружения планеты обсуждалось наличие у нее , но подтверждений теории не находили. Только в 1984 году в чилийской обсерватории заметили яркую дугу. Остальные пять колец были найдены благодаря исследованиям аппарата «Вояджер-2». Образования имеют темный цвет и не отражают солнечный свет. Своими именами они обязаны людям, открывшим Нептун: Галле, Леверье, Арго, Лассель, а самое далекое и необычное названо в честь Адамса. Это кольцо состоит из отдельных дужек, которые должны были слиться в единую конструкцию, но не делают этого. Возможной причиной считается воздействие гравитации не открытых еще спутников. Одно образование осталось безымянным.

Исследования

Огромная удаленность Нептуна от Земли и особенное расположение в космосе затрудняют наблюдения за планетой. Появление крупных телескопов с мощной оптикой расширило возможности ученых. Все исследования Нептуна основываются на данных, полученных миссией «Вояджер – 2». Далекая синяя планета, летящая у границы известного нам мира, полна , о которых мы практически ничего еще не знаем.

Новые Горизонты запечатлели Нептун и его спутник Тритон. Снимок сделан 10 июля 2014 года с расстояния 3,96 млрд. километров.

Изображения Нептуна

Изображения Нептуна и его спутников, сделанные Вояджером-2 в значительной степени недооценивают. Более увлекательным, чем даже сам Нептун, является его гигантский спутник Тритон, который похож по размеру и плотности на Плутон. Тритон, возможно, был захвачен Нептуном о чем свидетельствует его ретроградное движение (по часовой стрелке) по орбите вокруг Нептуна. Гравитационное взаимодействие между спутником и планетой генерирует тепло и поддерживает Тритон активным. Его поверхность имеет несколько кратеров и геологически активна.

Его кольца тонкие и слабые и почти невидимые с Земли. Вояджер-2 сделал снимок, когда они были подсвечены Солнцем. Изображение сильно переэкспонированно (10-минут).

Облака Нептуна

Несмотря на большое расстояние от Солнца, Нептун имеет весьма динамичную погоду, в том числе самые сильные ветра в Солнечной системе. «Большое Темное Пятно», которое видно на снимке, уже исчезло и показывает нам как быстро происходят изменения на самой далекой планете.

Самая полная карта Тритона на сегодняшний день

Пол Шенк из института Луны и планет (Хьюстон, США) переработал старые данные Вояджера, чтобы выявить больше деталей. В результате получилась карта обоих полушарий, хотя большая часть Северного полушария отсутствует, из-за того, что в момент пролета зонда была в тени.

Анимация пролета космического аппарата Вояджер-2 мимо Тритон а, совершенного в 1989 году. Во время пролета, большая часть Северного полушария Тритон а была в тени. Из-за большой скорости Вояджера и медленного вращения Тритон а, мы смогли увидеть только одно полушарие.

Гейзеры Тритона

Любая большая планета может быть классифицирована, как гигантская. Такие планеты в основном состоят из веществ с низкой температурой кипения, например, лед и газы, хотя существуют гигантские планеты подобные Земле. Планеты-гиганты Солнечной системы также именуемые внешними планетами, включают Юпитер, Нептун, Уран и Сатурн. Фраза газовый гигант впервые была использована в 1952 году Джеймсом Блишем, писателем-фантастом.

Четыре крупнейшие планеты Солнечной системы:

Юпитер

Масса Юпитера в 2,5 раза тяжелее общей массы других и составляет одну тысячную массы Солнца. Юпитер - газовый гигант, в основном состоящий из водорода, а также на четверть своей массы из гелия. Быстрое вращение повлияло на форму планеты, сделав ее сплюснуто-сфероидальной. Диаметр Юпитера на экваторе составляет 142 984 км. Юпитер интересовал умы астрономов с древних времен, а римляне даже дали ему имя в честь своего главного божества Юпитера. Планета обладает по меньшей мере 69 лунами (спутниками), а крупнейший из них - Ганимед считается наибольшим в Солнечной системе и превосходит в диаметре Меркурий.

Сатурн

Сатурн, как и Юпитер, является газовым гигантом, который также образован из гелия и водорода. Он отличается своей кольцевой системой, включающей 9 непрерывных первичных колец в дополнение к трем разрывным дугам. Планета имеет не менее 62 спутников, 53 из которых официально названы. Эта цифра исключает сотни лунных зон, составляющих кольца. Самым большим из спутников Сатурна является Титан, который занимает второе место среди крупнейших спутников в нашей системе. Сатурн примерно на 30% менее плотный, чем вода. Юпитер и Сатурн, в совокупности составляют 92% от общей массы планет Солнечной системы.

Уран

Уран классифицируется как ледяной гигант, и хотя в его составе преобладают водород с гелием, он имеет больше «льда», включая метан, воду и аммиак. Уран был назван в честь греческого бога неба по имени Уранос. Планета имеет 27 спутников, магнитосферу и кольцевую систему. Температурный минимум Урана оценивается в -223 градуса Цельсия, что делает его атмосферу . Уран делает полный оборот вокруг Солнца каждые 84 года, а среднее расстояние до звезды составляет 20 астрономических единиц. Масса Урана равна чуть более четырнадцати с половиной масс Земли.

Нептун

Масса Нептуна в семнадцать раз больше массы Земли. Нептун признан единственной планетой Солнечной системы, обнаруженной с помощью математических вычислений, а не эмпирических наблюдений. Иоганн Галле стал первым человеком, который идентифицировал планету через телескоп 23 сентября 1846 года, и он полагался на предсказания Урбана Ле Верье. Самый крупный спутник Нептуна - Тритон был открыт всего через две с половиной недели после самой планеты, хотя остальные 13 спутников идентифицировали с помощью телескопа только в 20 веке. Значительное расстояние от Земли до Нептуна делает его очень маленьким, что затрудняет изучение планеты в телескоп. Продвинутые современные телескопы с адаптивной оптикой облегчили получение дополнительных сведений издалека. Атмосфера Нептуна имеет видимые и активные погодные условия, в то время как температуры в центре планеты оцениваются в 5100 градусов по Цельсию.

В Солнечной системе к газовым гигантам относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Согласно гипотезе происхождения Солнечной системы, планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса). Существует гипотеза о пятом газовом гиганте, вытолкнутом при формировании современного облика Солнечной системы на её далёкие окраины (ставшим гипотетической планетой Тюхе или другой «Планетой X») или за её пределы (ставшим планетой-сиротой). Последней такой гипотезой является гипотеза о девятой планете Брауна и Батыгина.

Газовые гиганты - планеты, состоящие в значительной мере из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, краткий период суточного вращения и, следовательно, значительное сжатие у полюсов; их видимые поверхности хорошо отражают, или, иначе говоря, рассеивают солнечные лучи.

Период очень быстрого вращения газовых гигантов вокруг своей оси составляет 9-17 часов.

Модели внутреннего строения газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет достигает высоких значений, достаточных для перехода водорода в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода (напоминающего жидкий металл, где протоны и электроны существуют раздельно), электрические токи в котором порождают мощное магнитное поле планеты. Предполагается, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.

Как показали измерения спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила около 420 кельвинов (145 градусов Цельсия), давление - 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают заметно больше тепла, чем получают от Солнца, вследствие выделения гравитационной энергии при сжатии. Предложены модели, допускающие выделение крайне незначительных количеств тепла внутри Юпитера при реакциях термоядерного синтеза, но эти модели не имеют наблюдательного подтверждения.

В атмосферах газовых планет дуют мощные ветры со скоростями до нескольких тысяч километров в час (скорость ветра на экваторе Сатурна составляет 1800 км/ч.). Имеются постоянные атмосферные образования, представляющие собой гигантские вихри. Например, Большое красное пятно (размером в несколько раз больше Земли) на Юпитере наблюдают уже более 300 лет. Имеется Большое тёмное пятно на Нептуне, более мелкие пятна на Сатурне.

Для всех газовых планет Солнечной системы отношение суммарной массы их спутников к массе планеты составляет около 0,01% (1 к 10 000). Для объяснения этого факта разработаны модели формирования спутников из газо-пылевых дисков с большим количеством газа (при этом действует механизм, ограничивающий рост спутников).

Газовые гиганты Солнечной системы, как и любой другой, по большей части состоят из газов. Физические и химические характеристики этих планет настолько отличаются от всего нашего окружения, что не могут не вызывать к себе интерес даже тех, кто очень далек от астрономии.

Газовые гиганты

Известно, что объекты нашей звездой системы условно разделены на две группы: земную и газовую. Ко второй относятся планеты, не имеющие твердой оболочки. У нашей звезды имеется четыре таких объекта:

• Юпитер.
• Сатурн.
• Уран.
• Нептун.

Газовые гиганты Солнечной системы отличаются неопределенностью границ между ядром, оболочкой и атмосферой планеты. Собственно, даже уверенности в наличии ядра у ученых нет.

Согласно наиболее вероятной системе возникновения нашего мира, газовые гиганты Солнечной системы появились намного позднее планет земной группы. Давление в атмосфере великанов растет по мере углубления. Специалисты считают, что ближе к центру планеты оно настолько велико, что водород переходит в жидкую форму.

Газовые тела вращаются вокруг своей оси быстрее, чем твердые. Любопытно, что планеты (газовые гиганты) Солнечной системы выделяют больше тепла, чем получают от Светила. Этот феномен частично можно объяснить гравитационной энергией, но происхождение оставшейся части ученым до конца не совсем понятно.

Юпитер

Самая большая планета Солнечной системы - газовый гигант Юпитер. Он настолько велик, что разглядеть его можно даже невооруженным глазом - в ночном небе это объект третий по яркости, более заметны лишь Луна и Венера. Даже в небольшой телескоп можно разглядеть диск Юпитера с четырьмя точками - спутниками.

Планета может похвастаться не только самыми большими размерами, но и самым сильным магнитным полем - оно больше земного в 14 раз. Существует мнение, что оно создано движением в недрах гиганта. Радиоизлучение планеты настолько мощное, что повреждает любые аппараты, подходящие близко. Несмотря на гигантские вращается он быстрее всех своих собратьев по звездной системе - полное обращение занимает всего 10 часов. Зато его орбита так велика, что облет вокруг Светила занимает 12 земных лет.

Юпитер - самый близкий к нам газовый гигант, поэтому он наиболее изучен среди планет своей группы. Именно к этому телу было направлено больше всего космических аппаратов. В настоящее время на орбите находится зонд «Юнона», собирающий информацию о планете и ее спутниках. Корабль был запущен в 2011 году, в июле 2016 он достиг орбиты планеты. В августе того же года он подлетел на максимально близкое расстояние - огибал Юпитер всего в 4200 км от его поверхности. В феврале 2018 года планируется затопление аппарата в атмосфере гиганта. Снимков этого процесса ждет весь мир.

Сатурн

Второй по величине газовый гигант Солнечной системы - Сатурн. Эта планета считается самой загадочной, благодаря своим кольцам, о происхождении которых спорят ученые всего мира. Сегодня известно, что состоят они из различных по размеру кусочков скальных пород, льда и пыли. Есть частицы с пылинку, но имеются и объекты до километра в диаметре. Любопытно, что ширины колец могло бы хватить для того, чтобы перейти по ним от Земли до Луны, тогда как их ширина всего порядка километра.

Отраженный свет этого объекта превышает количество, отражаемое планетой. Даже не слишком мощного телескопа хватит, чтобы разглядеть

Ученые выяснили, что плотность планеты в два раза меньше, чем у воды: если бы была возможность погрузить Сатурн в воду, он бы остался на плаву.

На гиганте очень сильные ветры - на экваторе зафиксированы вихри со средней скоростью 1800 км/ч. Чтобы примерно представить их силу, следует сравнить их с самым мощным торнадо, скорость которого достигает 512 км/ч. День Сатурна пролетает быстро - всего за 10 часов, 14 минут, тогда как год тянется 29 земных лет.

Уран

Планета может похвастать самой холодной в нашей Звездной системе атмосферой - минус 224 градуса. Ученые предполагают наличие воды на гиганте, что, в свою очередь, делает возможным существование жизни.

Интересная особенность Урана - его экватор расположен поперек орбиты: планета словно легла на бок. Такое положение делает совершенно уникальной смену времен года. Полюса планеты по 42 наших года не видят солнечного света. Несложно подсчитать, что полный оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84 года. Вращение вокруг своей оси происходит за 17 ч. 14 мин., однако сильные ветры до 250 м/с (900 км/ч) ускоряют некоторые детали атмосферы, заставляя их пробежать над планетой за 14 часов.

Ранее считалось, что наклон планеты изменился после столкновения с крупным объектом, однако сегодня ученые склоняются к версии воздействия соседей по системе. Предполагается, что сбили ось Урана гравитационные поля Сатурна, Юпитера и Нептуна.

Нептун

Эта планета наиболее удалена от Солнца, поэтому большая часть информации о ней основана на расчетах и удаленных наблюдениях.

Год на Нептуне равен почти 165 земным годам. Атмосфера настолько нестабильна, что экватор планеты обращается вокруг оси за 18 часов, полюса - за 12, магнитное поле - за 16,1.

Гравитация гиганта оказывает значительное влияние на объекты, расположенные в поясе Койпера. Существуют доказательства того, что планета вывела из строя несколько областей пояса, в результате чего в его структуре появились промежутки. Температура центра Нептуна достигает 7000 градусов - столько же, сколько и у большинства известных планет или на поверхности Светила.

Газовые гиганты Солнечной системы имеют схожие характеристики, но все же это совершенно отличные друг от друга объекты, каждый из которых заслуживает того, чтобы мы узнали о них как можно больше.