Чем объяснить сравнительно большое сжатие планет гигантов. Дидактические материалы по астрономии на тему "планеты-гиганты"

21.12.2023

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун представляют юпитерову группу планет, или группу планет-гигантов, хотя их большие диаметры не единственная черта, отличающая эти планеты от планет земной группы.

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. 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 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.

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.

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).

Почитай:В группу планет гигантов вошли Сатурн, Юпитер, Нептун и Уран. Все перечисленные планеты (в особенности Юпитер) имеют огромные массы и размеры. К примеру, Юпитер по объему превзошел Землю почти в полторы тысячи раз, а по массе – более чем в триста раз.Планета-гигант довольно-таки быстро вращается вокруг своей оси; менее десяти часов потребуется большущему Юпитеру, чтобы совершить 1 оборот. При этом экваториальная зона планеты-гиганта вращается быстрее, чем полярная, то есть именно там, где максимальна линейная скорость точки в ее движении вокруг оси, максимальна и угловая скорость. Итог быстрого вращения – это огромное сжатие планеты-гиганта (заметное при визуальном наблюдении). Разность полярного и экваториального радиусов Земли составила двадцать один километр, а у Юпитера она равняется четырем тысячам четыремстам километров. Планета-гигант находится далеко от Солнца, и в независимости от характера смены времени года на ней всегда господствует низкая температура. На Юпитере нет смены времени года вообще, потому, что ось этой планеты практически перпендикулярна плоскости ее орбиты. Оригинально совершается смена времени года и на планете Уран, поскольку ось данной планеты наклонена к плоскостям орбит под углом восемь градусов.Планета-гигант отличается большим числом спутников; у Юпитера к середине две тысячи первого года обнаружено их уже двадцать восемь, Сатурна — тридцать, Урана – двадцать один и только у Нептуна — восемь. Превосходная особенность планеты-гиганта — кольцо, которое открыто не только у Сатурна, но и у Урана, Нептуна и Юпитера.Важной особенностью построения планеты-гиганта заключается в том, что такая планета не имеет твердой поверхности. Это представление прекрасно согласуется с маленькими средними частотами планет-гигантов. Соответственно, все, что, получается, рассмотреть на Сатурне и Юпитере, случается в протяженных атмосферах этой планеты. На Юпитере в небольшие телескопы заметны даже полосы, которые вытянуты вдоль экватора. В верхнем слое водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примеси можно встретить химические соединения (к примеру, аммиак и метан), углеводороды (ацетилен, этан) и разные соединения, содержащие серу и фосфор, способные окрасить детали атмосферы в красно-коричневый и желтый цвета. Так, по химическому составу планета-гигант резко отличается от планеты земной группы.Смотрите также:Общая характеристика планет земной группы
Планетами, которые относятся к земной группе, являются следующие: Венера, Марс, Земля, Меркурий, Плутон – все они имеют небольшие массы и размеры, их средняя плотность в несколько раз превзошла плотность воды; они способны медленно вращаться вокруг личных осей; у них малое количество спутников (у Марса — два, у Земли – всего лишь один… Планеты-гиганты
На фотографиях, которые были переданы с борта американского АМС «Вояджер» и «Пионер», ясно видно, что в атмосфере Юпитера газ участвует в не простом движении, сопровождаемым распадом и образованием вихрей. Предполагают, что наблюдаемое Большое Красное Пятно на Юпитере около трехсот лет в виде овала с полуосями пятнадцать и пять тысяч километров так же представляет громадный… Характеристика планет-гигантов
В отличие от планеты земных групп, наделенных мантией, корой и ядром, на Юпитере есть газообразный водород, который входит в состав атмосферы, и может переходить в жидкую, а потом в твердую фазу. Появление этих агрегатных противоестественных состояний водорода связано с острым повышением давления по мере его погружения в глубину…

Из внешнего астероидного пояса (пояса Койпера). Орбита Плутона, в отличие от орбит больших планет всей Солнечной системы (за исключением Меркурия) имеет больший наклон к эклиптике и больший экс-центриситет.

Основное отличие планет-гигантов от планет груп-пы Земли — их существенно большие массы и размеры. В то же время плотности планет этой группы значительно меньше плотностей пла-нет земной группы. Это говорит о различии химического со-става планет обеих групп.

Все планеты-гиганты об-ладают мощными атмосферами , в их спектрах хорошо видны полосы поглощения метана и аммиака. Однако основными ком-понентами атмосфер этих планет являются водород и гелий. Отсутствие линий поглощения этих элементов объясняется тем, что при условиях, царящих в атмосферах планет-гигантов, они видны только в далёкой ультрафиолетовой области спектра, недоступной для наблюдений с Земли. Легкообнаруживаемые аммиак и метан составляют в действительности не более 0,1% массы атмосферы планет-гигантов.

Характерными особенностями видимого диска планет-гигантов являются па-раллельные экватору полосы, хорошо видимые на Юпитере и Сатурне, на фотографиях, сделанных с Земли, АМС «Вояд-жер-2».

Структура внутреннего стро-ения планет-гигантов име-ет вид оболочек. Различия в строении возникают из-за разно-родности масс. Верхний слой облаков планет представляется видимой поверхностью. Облака состоят из капель и кристал-лов жидких и твёрдых метана и аммиака. Несмотря на то, что полосы метана и аммиака в спектрах планет хорошо заметны, их содержание в атмосфере составляет не более 5 . 10 -2 %. Ни-же облаков лежит слой газожидкой атмосферы. Далее следу-ют слои молекулярного водорода и металлического водорода. Эти состояния вещества в земных условиях получить невоз-можно.

В строение Сатурна толщина слоёв намного меньше (как намного мень-ше и размеры планеты).

Строение Урана и Нептуна очень простое, поскольку их массы намного меньше. У них только три оболочки: атмосфе-ра, мантия из льдов и металлосиликатное ядро.

Ядро

В самом центре планет-гигантов расположено металлоси-ликатное ядро. В нем нет водорода, но, возможно, есть лёд, несмотря на температуру около 23 000 K. Объясняется это громад-ным давлением, достигающим 5 . 10 11 Па.

Все планеты-гиганты вращаются значительно быстрее планет группы Земли. Причём у них отмечается интересная закономерность. Период вращения экваториальных областей значительно меньше периода вращения вблизи полюсов. Та-кой закон вращения наблюдается и у Солнца . По-видимому, он характерен для газообразных тел. Поэтому следует ожи-дать, что если у этих планет и есть твёрдые ядра, то они не-велики по сравнению с их мощными атмосферами.

Магнитное поле

Если среди планет группы Земли только сама Земля обла-дает значительным магнитным полем, то для планет-гигантов характерны очень сильные, намного более сильные, чем у Земли, магнитные поля. Это связано с более быстрым вращением этих планет.

У всех планет-гигантов есть спутники, число их может доходить до нескольких десятков.

Планеты-гиганты обладают развитыми системами спутников. Так, Юпитер и Уран имеют по два десятка, а Сатурн почти три десятка спутников. Боль-шинство из них — это небольшие (максимум десятки кило-метров в поперечнике) ледяные глыбы. Но некоторые пред-ставляют большой научный интерес.

Спутник Сатурна — Титан и спутник Нептуна — Тритон привлекают внимание исследователей тем, что на них имеет-ся плотная атмосфера, состоящая главным образом из азота.

Планеты-гиганты об-ладают системами колец. Кольца Сатурна видны даже в любительский телескоп. Они были открыты ещё в XVII в. голландцем X. Гюйгенсом. Кольца Юпитера были от-крыты при полете КА «Пионер» в начале 70-х гг. XX в. По-сле этого тончайшими наземными наблюдениями были обна-ружены кольца у Урана и Нептуна. Их существование было подтверждено в полете космического аппарата «Вояджер».

Исследование планет-гигантов затрудняется тем, что они расположены очень далеко. Только современные телескопы с их потрясающей разрешающей способностью позволяют уви-деть на Юпитере объекты, размеры которых не превышают десятков километров. На Нептуне можно увидеть детали раз-мером в сотни километров. Важнейшая информация о приро-де планет-гигантов была получена с помощью ряда АМС («Пи-онер-10», «Вояджер-1 и -2», «Галилео» и др.).

Издавна внимание людей привлекает космос. Планеты Солнечной системы астрономы начали изучать еще в средние века, рассматривая их в примитивные телескопы. Но тщательную классификацию, описание особенностей строения и движения небесных тел стало возможно сделать только в 20 веке. С появлением мощного оборудования, оснащенных по последнему слову техники обсерваторий и космических кораблей было открыто несколько ранее неизвестных объектов. Теперь каждый школьник может перечислить все планеты Солнечной системы по порядку. Почти на все из них опускался космический зонд, а человек пока побывал только на Луне.

Что такое Солнечная система

Вселенная огромна и включает в себя множество галактик. Наша Солнечная система входит в состав галактики в которой более 100 миллиардов звезд. Но очень мало таких, которые похожи на Солнце. В основном все они - красные карлики, которые и по размеру меньше него, и светят не так ярко. Ученые высказали предположение, что Солнечная система образовалась после возникновения Солнца. Его огромное поле притяжения захватило газо-пылевое облако, из которого в результате постепенного охлаждения образовались частички твердого вещества. Со временем из них сформировались небесные тела. Считается, что Солнце сейчас пребывает на середине своего жизненного пути, поэтому существовать оно, равно как и все зависимые от него небесные тела, будет еще несколько миллиардов лет. Ближний космос астрономами изучен давно, и любой человек знает, какие существуют планеты Солнечной системы. Фото их, сделанные с космических спутников, можно найти на страницах всевозможных информационных ресурсов, посвященных данной тематике. Все небесные тела удерживаются сильным полем притяжения Солнца, которое составляет более 99 % объема Солнечной системы. Крупные небесные тела вращаются вокруг светила и вокруг своей оси в одном направлении и в одной плоскости, которую называют плоскостью эклиптики.

Планеты Солнечной системы по порядку

В современной астрономии принято считать небесные тела, начиная от Солнца. В 20 веке была создана классификация, в которую входит 9 планет Солнечной системы. Но последние исследования космоса и новейшие открытия подтолкнули ученых к пересмотру многих положений в астрономии. И в 2006 году на международном конгрессе, из-за своих маленьких размеров (карлик, в диаметре не превышающий трех тыс. км), Плутон был исключен из числа классических планет, и их осталось восемь. Теперь строение нашей Солнечной системы приняло симметричный, стройный вид. Она включает в себя четыре планеты земной группы: Меркурий, Венеру, Землю и Марс, потом идет пояс астероидов, после него следуют четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. На окраине Солнечной системы тоже проходит который ученые назвали поясом Койпера. Именно в нем и расположен Плутон. Эти места еще мало изучены из-за своей отдаленности от Солнца.

Особенности планет земной группы

Что же позволяет отнести эти небесные тела к одной группе? Перечислим основные характеристики внутренних планет:

относительно небольшие размеры;
твердая поверхность, высокая плотность и схожий состав (кислород, кремний, алюминий, железо, магний и прочие тяжелые элементы);
наличие атмосферы;
одинаковое строение: ядро из железа с примесями никеля, мантия, состоящая из силикатов, и кора из силикатных пород (кроме Меркурия - у него коры нет);
малое количество спутников - всего 3 на четыре планеты;
довольно слабое магнитное поле.

Особенности планет-гигантов

Что же касается внешних планет, или газовых гигантов, то им присущи такие схожие характеристики:

большие размеры и массы;
они не имеют твердой поверхности и состоят из газов, в основном это гелий и водород (поэтому их еще называют газовыми гигантами);
жидкое ядро, состоящее из металлического водорода;
высокая скорость вращения;
сильное магнитное поле, чем объясняется необычность многих процессов, протекающих на них;
в этой группе 98 спутников, большинство из которых принадлежат Юпитеру;
самая характерная особенность газовых гигантов - это наличие колец. Они есть у всех четырех планет, правда, не всегда заметны.

Первая по счету планета - Меркурий

Расположен он ближе всех к Солнцу. Поэтому с его поверхности светило выглядит в три раза большим, нежели с Земли. Этим же объясняются сильные перепады температур: от -180 до +430 градусов. Меркурий очень быстро движется по орбите. Может, поэтому он получил такое название, ведь в греческой мифологии Меркурий - это вестник богов. Здесь практически нет атмосферы, и небо всегда черное, но Солнце светит очень ярко. Впрочем, на полюсах есть места, куда его лучи не попадают никогда. Этот феномен можно объяснить наклоном оси вращения. Воды на поверхности не нашли. Это обстоятельство, а также аномально высокая дневная температура (равно как и низкая ночная) вполне объясняют факт отсутствия жизни на планете.

Венера

Если изучать планеты Солнечной системы по порядку, то второй по счету идет Венера. Ее люди могли наблюдать на небе еще в древности, но, поскольку показывалась она только утром и вечером, считалось, что это 2 разных объекта. Кстати, наши предки-славяне называли её Мерцаной. Это третий по яркости объект в нашей Солнечной системе. Раньше люди называли ее утренней и вечерней звездой, ведь лучше всего она видна перед восходом и закатом Солнца. Венера и Земля очень похожи по строению, составу, размерам и силе тяжести. Вокруг своей оси эта планета движется очень медленно, делая полный оборот за 243.02 земных суток. Конечно, условия на Венере сильно отличаются от земных. Она находится в два раза ближе к Солнцу, поэтому там очень жарко. Высокая температура объясняется еще и тем, что густая облачность из серной кислоты и атмосфера из углекислого газа создают на планете парниковый эффект. Кроме того, давление у поверхности больше, чем на Земле, в 95 раз. Поэтому первый корабль, посетивший Венеру в 70-е годы 20 века, выдержал там не более часа. Особенностью планеты является еще и то, что вращается она в противоположном направлении, по сравнению с большинством планет. Больше астрономам об этом небесном объекте пока ничего не известно.

Третья от Солнца планета

Единственное место в Солнечной системе, да и во всей известной астрономам Вселенной, где существует жизнь, - Земля. В земной группе она имеет самые большие размеры. Каковы еще ее

Самая большая гравитация среди планет земной группы.
Очень сильное магнитное поле.
Высокая плотность.
Она единственная среди всех планет обладает гидросферой, что способствовало образованию жизни.
Она имеет самый большой, по сравнению со своими размерами, спутник, который стабилизирует ее наклон относительно Солнца и влияет на природные процессы.

Планета Марс

Это одна из самых маленьких планет нашей Галактики. Если рассматривать планеты Солнечной системы по порядку, то Марс - четвертая от Солнца. Атмосфера у нее сильно разреженная, а давление на поверхности почти в 200 раз меньше, чем на Земле. По этой же причине наблюдаются очень сильные перепады температур. Планета Марс мало изучена, хотя издавна привлекала внимание людей. По мнению ученых, это единственное небесное тело, на котором могла бы существовать жизнь. Ведь в прошлом на поверхности планеты была вода. Такой вывод можно сделать на основании того, что на полюсах существуют большие ледяные шапки, а поверхность покрыта множеством борозд, которые могли быть высохшими руслами рек. Кроме того, на Марсе существуют некоторые минералы, образование которых возможно только в присутствии воды. Еще одной особенностью четвертой планеты является наличие двух спутников. Необычность их в том, что Фобос постепенно замедляет свое вращение и приближается к планете, а Деймос, наоборот, отдаляется.

Чем знаменит Юпитер

Пятая по счету планета является самой большой. В объем Юпитера поместилось бы 1300 Земель, а масса его в 317 раз больше земной. Как и у всех газовых гигантов, его структура водородно-гелиевая, напоминающая состав звезд. Юпитер - самая интересная планета, которая имеет много характерных особенностей:

это третье по яркости небесное тело после Луны и Венеры;
на Юпитере самое сильное магнитное поле среди всех планет;
полный оборот вокруг оси он совершает всего за 10 земных часов - быстрее, чем другие планеты;
интересной особенностью Юпитера является большое красное пятно - так виден с Земли атмосферный вихрь, вращающийся против часовой стрелки;
как и все планеты-гиганты, он имеет кольца, правда, не такие яркие, как у Сатурна;
эта планета имеет самое большое большое количество спутников. Их у него 63. Самые известные - это Европа, на которой нашли воду, Ганимед - самый большой спутник планеты Юпитер, а также Ио и Калисто;
еще одна особенность планеты - это то, что в тени температура поверхности выше, чем в местах, освещенных Солнцем.

Планета Сатурн

Это второй по величине газовый гигант, также названный в честь античного бога. Он состоит из водорода и гелия, но на его поверхности были обнаружены следы метана, аммиака и воды. Ученые выяснили, что Сатурн - это самая разреженная планета. Ее плотность меньше, чем у воды. Вращается этот газовый гигант очень быстро - один оборот совершает за 10 земных часов, в результате чего планета сплющивается с боков. Огромные скорости на Сатурне и у ветра - до 2000 километров в час. Это больше скорости звука. У Сатурна есть еще одна отличительная особенность - он держит в поле своего притяжения 60 спутников. Самый крупный из них - Титан - является вторым по величине во всей Солнечной системе. Уникальность данного объекта заключается в том, что, исследуя его поверхность, ученые впервые обнаружили небесное тело с условиями, схожими с теми, что существовали на Земле около 4 миллиардов лет назад. Но самая главная особенность Сатурна - это наличие ярких колец. Они опоясывают планету вокруг экватора и отражают больше света, чем она сама. Четыре - это самое удивительное явление в Солнечной системе. Необычно то, что внутренние кольца движутся быстрее, чем наружные.

- Уран

Итак, продолжаем рассматривать планеты Солнечной системы по порядку. Седьмая от Солнца планета - Уран. Она самая холодная из всех - температура опускается до -224 °С. Кроме того, ученые не обнаружили в ее составе металлического водорода, а нашли модифицированный лед. Потому Уран относят к отдельной категории ледяных гигантов. Удивительная особенность данного небесного тела в том, что вращается оно, лежа на боку. Необычна также смена времен года на планете: целых 42 земных года там царит зима, и Солнце не показывается совсем, лето также длится 42 года, и Солнце в это время не заходит. Весной же и осенью светило появляется каждые 9 часов. Как и у всех планет-гигантов, у Урана есть кольца и много спутников. Целых 13 колец вращается вокруг него, но они не такие яркие, как у Сатурна, а спутников планета удерживает всего 27. Если сравнивать Уран с Землей, то он в 4 раза больше ее, в 14 раз тяжелее и находится от Солнца на расстоянии, в 19 раз превышающем путь к светилу от нашей планеты.

Нептун: планета-невидимка

После того как Плутон исключили из числа планет, последним от Солнца в системе стал Нептун. Расположен он в 30 раз дальше от светила, чем Земля, и с нашей планеты не виден даже в телескоп. Открыли его ученые, так сказать, случайно: наблюдая за особенностями движения ближайших к нему планет и их спутников, они сделали вывод, что за орбитой Урана должно быть еще одно крупное небесное тело. После обнаружения и исследования выяснились интересные особенности этой планеты:

из-за наличия в атмосфере большого количества метана цвет планеты из космоса кажется сине-зеленым;
орбита Нептуна почти идеально круглая;
вращается планета очень медленно - один круг совершает за 165 лет;
Нептун в 4 раза больше Земли и в 17 раз тяжелее, но сила притяжения почти такая же, как и на нашей планете;
самый большой из 13 спутников этого гиганта - Тритон. Он всегда повернут к планете одной стороной и медленно к ней приближается. По этим признакам ученые предположили, что он был захвачен притяжением Нептуна.

Во всей галактике Млечный Путь - около ста миллиардов планет. Пока ученые не могут изучить даже некоторые из них. А вот количество планет Солнечной системы известно почти всем людям на Земле. Правда, в 21 веке интерес к астрономии немного угас, но даже дети знают название планет Солнечной системы.

19. Планеты-гиганты

1. Особенности планет-гигантов

Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер - самая большая планета этой группы и ближайшая из планет-гигантов к нам и Солнцу. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, поэтому сезонных изменений условия освещения на нем нет.

У всех планет-гигантов вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого они значительно сжаты.

Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим лишь плавающие в них облака, вытянутые полосами, параллельными экватору, вследствие их быстрого вращения.

Используя данные приложения V, рассчитайте линейную и угловую скорости вращения на экваторах Земли и Юпитера.

Полосы облаков видны на Юпитере даже в слабый телескоп (см. форзац). Юпитер вращается зонами - чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а на средних широтах на несколько минут больше. Аналогичным образом вращаются и другие планеты-гиганты.

Поскольку планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, их температура (по крайней мере над их облаками) очень низка: на Юпитере - 145°С, на Сатурне - 180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.

Атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород, есть там метан СН 4 и, по-видимому, много гелия, а в атмосфере Юпитера и Сатурна обнаружен еще и аммиак NH 3 . Отсутствие полос NH 3 в спектрах более далеких планет объясняется тем, что он там вымерз. При низкой температуре аммиак конденсируется, и из него, вероятно, состоят видимые облака Юпитера.

Химический состав облаков на планетах весьма различен. Каковы общие свойства этих облаков? Какие процессы лежат в основе их образования на различных планетах?

Интенсивные движения, охватывающие облачный и соседние с ним слои атмосферы, имеют устойчивый характер. В частности, таким устойчивым атмосферным "вихрем" является знаменитое Красное пятно, наблюдаемое на Юпитере уже свыше 300 лет.

Изучение процессов, происходящих в атмосферах различных планет, помогает земной метеорологии и климатологии.

Теоретически построены модели массивных планет, состоящих из водорода и гелия. Расчеты модели внутреннего строения Юпитера показывают, что по мере приближения к центру водород должен последовательно проходить через газообразную, газожидкую и жидкую фазы. В центре планеты, где температура может достигать нескольких тысяч кельвин, находится жидкое ядро, состоящее из металлов, силикатов и водорода в металлической фазе, которая наступает при давлениях порядка 10 11 Па. В 1975 г. металлическую фазу водорода удалось экспериментально получить на Земле, что подтверждает справедливость теоретических расчетов внутреннего строения планет-гигантов.

Благодаря наличию магнитного поля Юпитер имеет пояса радиации, подобные земным, но значительно превосходящие их. Его магнитосфера простирается на миллионы километров, охватывая четыре крупнейших спутника. Юпитер является источником радиоизлучения. Космические аппараты зарегистрировали на нем мощные вспышки молний.

Из остальных данных о планетах заслуживает упоминания особенность осевого вращения Урана, которое, как и у Венеры, происходит в направлении, противоположном направлению вращения всех остальных планет. Кроме того, он вращается как бы лежа на боку, поэтому в течение года происходит значительное изменение условий освещения поверхности планеты.

Самая далекая планета - Плутон - не является планетой-гигантом. Это очень небольшая и плохо изученная холодная планета, год на которой длится около 250 земных лет.

2. Спутники и кольца планет

У Меркурия и Венеры спутников нет. У Земли имеется один естественный спутник - Луна . Она меньше Земли по диаметру всего лишь в 4 раза. У Плутона обнаружен единственный спутник - Харон , который по размерам вдвое меньше, чем сама планета. У Марса - два спутника - Фобос и Деймос (рис. 53). У остальных планет спутников много, но они неизмеримо меньше своих планет. Почти каждый космический аппарат, пролетающий вблизи планет-гигантов, обнаруживает у них неизвестные ранее спутники небольшого размера. Так, у Урана за последнее время открыто еще 8 спутников.

По таблице (см приложение V) найдите планеты, у которых наибольшее число спутников.

Самые крупные спутники - Титан (спутник Сатурна) и Ганимед (третий спутник Юпитера). Они в 1,5 раза больше Луны по диаметру и немного больше Меркурия. Титан - единственный спутник, обладающий мощной атмосферой, которая в основном состоит из азота.

С помощью автоматических межпланетных станций удалось получить с близкого расстояния четкие фотографии спутников Марса и многих спутников планет-гигантов. На них хорошо видны многочисленные детали поверхности: кратеры, трещины, отдельные неровности. Спутники Юпитера и более далеких планет покрыты слоем льда с пылью в десятки километров толщиной. На спутнике Юпитера - Ио было сфотографировано несколько действующих вулканов. Кратерами, главным образом ударного (метеоритного) происхождения, оказались покрыты все спутники, даже столь малые, как спутники Марса размером около 20 км (см. рис. 53).

Многие спутники, как и Луна, повернуты к своей планете всегда одной и той же стороной. Их звездные периоды вращения равны периодам их обращения вокруг своих планет.

Четыре наибольших спутника Юпитера можно разглядеть даже в призменный бинокль. В телескоп за несколько часов удается проследить, как спутники заметно перемещаются (рис. 54), иногда проходят между Юпитером и Землей, а иногда уходят за диск Юпитера или в его тень. Наблюдая периодичность этих затмений спутников, Ремер в XVII в. открыл, что скорость распространения света конечна, и определил ее числовое значение.

Многие из спутников планет интересны своим движением; например, Фобос обращается вокруг Марса втрое быстрее, чем сама планета вращается вокруг оси. Поэтому для наблюдателя на Марсе он дважды в сутки восходит на западе и дважды полностью меняет все фазы, проносясь по небосклону навстречу суточному вращению звезд. Спутники Марса близки к его поверхности. Фобос находится от поверхности Марса на расстоянии меньше, чем диаметр планеты.

Далекие спутники Юпитера и Сатурна очень малы, имеют неправильную форму, и некоторые из них обращаются в сторону, противоположную вращению самой планеты. Плоскости орбит спутников Урана близки к плоскости экватора планеты и, следовательно, почти перпендикулярны к плоскости его орбиты.

Для планет-гигантов характерно наличие не только большого числа спутников, но и колец. Однако с Земли в телескоп можно увидеть лишь яркое кольцо толщиной не более чем в несколько сотен метров, окружающее Сатурн (см. обложку). Оно расположено в плоскости экватора Сатурна, которая наклонена к плоскости его Орбиты на 27°.

Поэтому в течение 30-летнего оборота Сатурна вокруг Солнца кольцо его видно нам то довольно раскрытым, то точно с ребра, когда его нельзя разглядеть даже в большие телескопы (рис. 55). Ширина этого кольца в несколько раз больше диаметра земного шара.

Русский ученый А. А. Белопольский (1854-1934), изучив спектр кольца, подтвердил теоретический вывод о том, что кольцо у Сатурна должно быть не сплошным, а состоять из множества мелких частиц. По спектру, используя эффект Доплера, он установил, что внутренние части кольца вращаются быстрее, чем наружные, в соответствии с III законом Кеплера.

Фотографии, переданные автоматическими станциями, запущенными к Сатурну, показали, что его кольцо состоит из многих сотен отдельных узких "колечек", разделенных темными промежутками. Предполагается, что такая структура колец связана с гравитационным влиянием многочисленных спутников планеты на движение частиц вещества, образующего кольца.

Система колец Сатурна либо возникла при разрушении некогда существовавшего спутника планеты (например, при его столкновении с другим спутником или астероидом), либо же что представляет остаток вещества, из которого в далеком прошлом образовались спутники Сатурна и которое из-за приливного воздействия планеты не смогло "собраться" в отдельные спутники.

Спутники Марса, далекие и малые спутники планет-гигантов, по-видимому, были астероидами, которые эти планеты захватили своим притяжением.

Недавно были обнаружены очень слабые и тонкие кольца вокруг Урана и Юпитера. Они значительно уступают по яркости кольцам Сатурна. Их существование вокруг больших планет было предсказано ранее советским ученым С. К. Всехсвятским.

Готовясь к рассказу о планетах, используйте данные, помещенные в приложении V, и придерживайтесь такого плана:

1. Группа, к которой принадлежит планета. Отличительные характеристики данной группы.

2. Размеры и масса планеты.

3. Расстояние планеты от Солнца.

4. Периоды ее вращения и обращения.

5. Характеристика атмосферы.

6. Температурные условия.

7. Рельеф (для планет земной группы.)

8. Число и характеристика спутников.

Похожие статьи: