Планеты-гиганты
- самые большие тела Солнечной системы после Солнца: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Они располагаются за Главным поясом астероидов и поэтому их ещё называют "внешними" планетами.
Юпитер и Сатурн - газовые гиганты, то есть они состоят в основном из газов, находящихся в твёрдом состоянии: водорода и гелия.
А вот Уран и Нептун были определены как ледяные гиганты, поскольку в толще самих планет вместо металлического водорода находится высокотемпературный лёд.
Планеты-гиганты
во много раз больше Земли, но по сравнению с Солнцем, они совсем не большие:
Компьютерные расчёты показали, что планеты-гиганты играют важную роль в деле защиты внутренних планет земной группы от астероидов и комет.
Не будь этих тел в Солнечной системе, наша Земля в сотни раз чаще подвергалась бы падению астероидов и комет!
Как же планеты-гиганты защищают нас от падений незванных гостей?
Вы наверняка слышали о "космическом слаломе", когда автоматические станции, направляемые к далёким объектам Солнечной системы, совершают "гравитационные манёвры" около некоторых планет.
Они подходят к ним по заранее расчитанной траектории и, используя силу их притяжения, разгоняются ещё сильнее,
но не падают на планету, а "выстреливают" слово из пращи с ещё большей скоростью, чем на входе и продолжают своё движение.
Тем самым экономится топливо, которое было бы нужно для разгона одними только двигателями.
Точно также планеты-гиганты выбрасывают за пределы Солнечной системы астероиды и кометы, которые пролетают мимо них,
пытаясь прорваться к внутренним планетам, в том числе к Земле.
Юпитер, со своими собратьями, увеличивает скорость такого астероида, сталкивает его со старой орбиты, тот вынужденно меняет свою траекторию и улетает в космическую бездну.
Так что, без планет-гигантов
, жизнь на Земле вероятно была бы невозможна из-за постоянных метеоритных бомбардировок.
Ну, а теперь вкратце познакомимся с каждой из планет-гигантов.
Юпитер - самая большая планета-гигант.
Первым по порядку от Солнца, из планет-гигантов, идёт Юпитер.
Это и самая большая планета Солнечной системы.
Иногда говорят, что Юпитер - не состоявшаяся звезда. Но, чтобы запустить собственный процесс ядерных реакций, Юпитеру не хватает массы, причём довольно много.
Хотя, масса потихоньку растёт за счёт поглощения межпланетного вещества - комет, метеоритов, пыли и солнечного ветра.
Один из вариантов развития Солнечной системы показывает, что если так пойдёт и дальше, то Юпитер вполне может стать звездой или коричневым карликом.
И тогда наша Солнечная станет двойной звёздной ситемой.
Кстати, двойные звёздные системы - обычное дело в окружающем нас Космосе. Одиночных звёзд, вроде нашего Солнца, - гораздо меньше.
Существуют расчёты, показывающие, что уже сейчас Юпитер излучает больше энергии, чем поглощает её от Солнца.
И если это действительно так, то ядерные реакции уже должны идти, иначе энергии взяться просто неоткуда.
А это уже признак именно звезды, а не планеты...
На этом снимке видно и знаменитое Большое Красное Пятно, его ещё называют "глазом Юпитера". Это гигантский вихрь, который существует по-видимому уже не одну сотню лет.
В 1989 году к Юпитеру был запущен аппарат "Галилео". За 8 лет работы, он сделал уникальные снимки самой планеты-гиганта, спутников Юпитера, а также провёл множество измерений.
Что творится в атмосфере Юпитера и в его недрах - остаётся только догадываться.
Зонд аппарата "Галилео" спустившися в его атмосферу на 157 км., выдержал всего 57 минут, после чего был раздавлен давлением в 23 атмосферы.
Но, он успел сообщить о мощных грозах и ураганных ветрах, также передал данные о составе и температуре.
Ганимед, самый большой из спутников Юпитера , является и самым большим из спутников планет в Солнечной системе.
В самом начале исследований, в 1994 году "Галилео" наблюдал падение кометы Шумейкеров-Леви на поверхность Юпитера и прислал изображения этой катастрофы.
С Земли это событие наблюдать было нельзя - только остаточные явления, которые стали видны по мере вращения Юпитера.
Далее идёт не менее знаменитое тело Солнечной системы - планета-гигант Сатурн, который известен прежде всего благодаря своим кольцам.
Кольца Сатурна состоят из частичек льда, размером от пылинок до довольно больших кусков льда.
При внешнем диаметре колец Сатурна 282000 километров, их толщина - всего около ОДНОГО километра.
Поэтому, при взгляде сбоку, кольца Сатурна не видны.
Но, у Сатурна есть и спутники. Сейчас открыто около 62 спутников Сатурна.
Самый большой спутник Сатурна - Титан, размер которого больше планеты Меркурий!
Но, он состоит в значительной мере из замёрзшего газа, то есть легче Меркурия.
Если Титан переместить на орбиту Меркурия, то лёдяной газ испарится и размеры Титана сильно уменьшатся.
Ещё один интересный спутник Сатурна - Энцелад, привлекает учёных тем, что под его ледяной поверхностью есть океан жидкой воды.
А если так, то в ней возможна и жизнь, ведь и температуры там положительные.
На Энцеладе открыты мощные водяные гейзеры, бьющие в высоту на сотни километров!
Исследовательская станция "Кассини" находится на орбите Сатурна с 2004 года.
За это время собрано множество данных о самом Сатурне, его спутниках и кольцах.
Так же осуществлена посадка автоматической станции "Гюйгенс" на поверхность Титана, одного из спутников Сатурна.
Это была первая в истории посадка зонда на поверхность небесного тела во Внешней части Солнечной системы.
Несмотря на свои значительные размеры и массу, плотность Сатурна примерно в 9.1 раза меньше плотности Земли.
Поэтому, ускорение свободного падения на экваторе - всего 10,44 м/с². То есть, совершив там посадку, мы бы не почувствовали возросшей силы тяжести.
Уран - ледяной гигант.
Атмосфера Урана состоит из водорода и гелия, а недра - изо льда и твёрдых горных пород.
Уран выглядит довольно спокойной планетой, в отличие от буйного Юпитера, но всё-же в его атмосфере были замечены вихри.
Если Юпитер и Сатурн называют газовыми гигантами, то Уран и Нептун - ледяные гиганты, поскольку в их недрах отсутствует металлический водород, а вместо него много льда в различных высокотемпературных состояниях.
Уран выделяет очень мало внутреннего тепла и поэтому является самой холодной из планет Солнечной системы -
на нём зарегистрирована темперутура -224°С. Даже на Нептупне, который находится дальше от Солнца - и то теплее.
У Урана есть спутники, но они не очень крупные. Самый большой из них, Титания, в диаметре более чем в два раза меньше нашей Луны.
Нет, я не забыл повернуть фотографию:)
В отличие от других планет Солнечной системы, Уран как бы лежит на боку - его собственная ось вращения лежит почти в плоскости вращения Урана вокруг Солнца. Поэтому, он поворачивается к Солнцу то Южным, то Северным полюсами. То есть, солнечный день на полюсе длится 42 года, а потом сменяется на 42 года "полярной ночи", во время которой освещён противоположный полюс.
Этот снимок сделан телескопом Хаббл в 2005 году. Видны кольца Урана, светло окрашенный южный полюс и яркое облако в северных широтах.
Оказывается, не только Сатурн украсил себя кольцами!
Любопытно, что все планеты носят имена римских богов. И только Уран назван именем бога из древнегреческой мифологии.
Ускорение свободного падения на экваторе Урана - 0,886 g. То есть, сила тяжести на этой планете-гиганте даже меньше чем на Земле! И это несмотря на его огромную массу...
Виной этому - опять же малая плотность ледяного гиганта Урана.
Космические аппараты пролетали мимо Урана, делая попутно снимки, но детальных исследований пока не проводилось. Правда, NASA планирует отправить к Урану исследовательскую станцию в 2020-ых годах. Есть планы и у Европейского космического агентства.
Нептун - самая дальняя планета Солнечной системы, после того, как Плутон "разжаловали" в "карликовые планеты".
Как и остальные планеты-гиганты, Нептун значительно больше и тяжелее Земли.
Нептун, как и Сатурн, является ледяной планетой-гигантом.
Нептун находится довольно далеко от Солнца и поэтому стал первой планетой, открытой благодаря математическим вычислениям, а не при помощи прямых наблюдений.
Планета была зрительно обнаружена в телескоп 23 сентября 1846 года астрономами Берлинской обсерватории, на основании педварительных расчётов француского астронома Леверье.
Любопытно, что судя по рисункам, Галилео Галией наблюдал Нептун задолго до этого, ещё в 1612 году, в свой первый телескоп! Но... он не распознал в нём планету, приняв за неподвижную звезду.
Поэтому, Галилей не считается первооткрывателем планеты Нептун.
Несмотря на свои значительные размеры и массу, плотность Нептуна примерно в 3,5 раза меньше плотности Земли. Поэтому, на экваторе сила тяжести - всего 1,14 g, то есть почти как на Земле, как и у двух предыдущих планет-гигантов.
или расскажите друзьям:К планетам-гигантам относят четыре планеты Солнечной системы – Уран, Нептун, Сатурн, Юпитер. От остальных планет-представителей земной группы их отличает не только огромный размер, но и химический состав. Интересные факты о планетах гигантах читайте в нашей статье.
По строению планеты-гиганты газообразны, в их составе много водорода и гелия, они разрежены и их отличают большие размеры. единственное исключение из четырех вышеупомянутых планет составляет Плутон, поскольку химические элементы его оболочки близки к планетам земной группы. Но среди определяющего отличия этих планет, конечно, размер – даже самый маленький Уран в пятнадцать раз больше Земли.
У всех планет-гигантов насчитывается большое количество спутников, которые называют лунами. Для сравнения с единственным спутником Земли, у Юпитера имеется более 60 маленьких спутников.
Каждый помнит, что Сатурн знаменит своими кольцами, но далеко не все знают о наличии таких же колец и у других четырех планет, они имеют немного другой химический состав и менее различимы, тем не менее, при наблюдении за гигантами с помощью астрономической техники позволяет их увидеть.
Как и Земля, планеты-гиганты вращаются вокруг своей оси и по кругу Солнечной системы, но их вращение имеет несколько иной характер, что обусловлено газообразным строением, поэтому зона вращения представлена слоями, самой быстрой скоростью оборота характеризуется зона экватора, или середины, медленнее всего движение происходит в зонах полюсов.
Самая большая из планет-гигантов – это Юпитер, названный в честь знаменитого римского бога. Притяжение на этой планете гораздо больше, чем на нашей Земле, да и вес Юпитера превосходит массы других планет на 70 процентов. Также для него характерны большие скорости вращения, если сравнить длительность дня с Землей, то на Юпитере он равен десяти часам.
Самая крупная планета в нашей Солнечной системе – это Юпитер. Наряду с Нептуном, Сатурном и Ураном эта планета классифицируется не иначе как газовый гигант. Юпитер был известен человечеству еще со времен древних цивилизаций, он нашел своё отражение в религиозных верованиях и мифологии. Название же его происходит от имени верховного бога-громовержца Древнего Рима.
Диаметр этого гиганта более чем в 10 раз превышает диаметр нашей планеты, а его объемы превосходят все планеты нашей Солнечной системы. В нем поместятся 1300 таких планет, как наша. Сила притяжения Юпитера такова, что может изменить траекторию движения комет, притом, чтов итоге это небесное тело может покинуть Солнечную систему вовсе. Магнитное поле планеты Юпитер также самое сильное среди всех планет системы.
Оно в 14 раз превышает наше. Многие астрономы склонны считать, что это поле создается благодаря движению водорода внутри гиганта. Юпитер – очень сильный радиоисточник, он может повредить любой из существующих космических аппаратов, подлетевших слишком близко.
Несмотря на свои огромные параметры, Юпитер – самая быстрая планета системы Солнца. Для полного её вращения достаточно десяти часов. Но для того, что бы облететь Солнце гигант затрачивает около 12 лет.
Это интересно: на планете нет смены времен года!
В принципе, гиганта можно рассматривать и как отдельную систему, такая своеобразная система Юпитера в системе Солнца. Всё дело в том, что вокруг него вращается более 60 спутников. Все они вращаются в противоположном направлении от вращения самой планеты. Вполне возможно, что истинное число спутников Юпитера переваливает за сотню, но, увы, пока они неизвестны для ученых. Среди всех небесных тел, вращающихся вокруг этого гиганта, можно выделить четыре: Каллисто, ИО, Европа и Ганимед. Все вышеперечисленные спутники больше нашей Луны минимум в 1,5 раза.
Юпитер имеет 4 кольца. Одно, самое главное, появилось благодаря столкновению метеорита с 4мя спутниками этой планеты: Метида, Альматея, Фива и Адрестея. Кольца Юпитера имеют одно отличие: в них не был найден лёд. Сравнительно недавно ученые обнаружили еще одно кольцо, которое расположилось само ближе к планете-гиганту, оно получило название Гало.
Удивительным фактом является то, что на планете Юпитер располагается Большое Красное пятно, котороя на самом деле является трехсот пятидесяти летним антициклоном. Возможно ему даже больше, чем мы предполагаем. Его открыл астроном Дж. Кассини в 1665 году. Он достигал своего максимума век назад: 14 тысяч км в ширину и 40 тысяч км в длину. На данный момент антициклон уменьшился вдвое. Красное пятно – это своеобразный вихрь, который вращается со скоростью 400-500 км/ч против часовой стрелки.
Земля и Юпитер чем-то похожи друг на друга. К примеру, бури на этой огромной планете долго не продолжаются, до 4 дней, а ураганы всегда сопровождаются штормом и молнией. Конечно, сила этих явлений намного больше, чем у нас.
Оказывается, Юпитер умеет «говорить». Он издает странные звуки, похожие на речь, их так же называются электромагнитные голоса. Это странное явление впервые зарегистрировал зонд NASA-Voyager.
Юпитер – довольно странная планета. Ученые не могут точно ответить, почему на ней природные явления ведут себя по-другому. К примеру, Юпитеру свойствен один интересный феномен – феномен «горячих теней». Всё дело в том, что обычно в тени температура ниже, чем на освещенных участках. Однако на этом гиганте там, где поверхность в тени, температура выше, чем в открытой окружающей местности. Существует много объяснений этой аномалии. Самой правдоподобной теорией является мнение, что все планеты поглощают большую часть энергии нашего светила, но небольшую часть – отражают. Выходит, что Юпитер наоборот отражает больше тепла, чем получает его от Солнца.
На этом странности не заканчиваются. Недавно на одном из спутников Юпитера – Ио – была зафиксирована вулканическая деятельность! На поверхности спутника было открыто восемь действующих вулканов. Это новость стала сенсацией, потому как нигде, кроме Земли, вулканов нет. На другом же спутнике – Европе – ученые обнаружили воду, которая находится под очень толстым слоем льда.
Юпитер может по праву считаться самой богатой планетой. По подсчетам ученых на этом гиганте может быть град из кусков алмаза. Дело в том, что на Юпитере углерод в кристаллических формах – далеко не редкость. Сначала молнии превращают метан в углерод, далее при падении он твердеет и превращается в графит. Падая еще ниже, графит в итоге становится алмазом, которому еще предстоит падать в течение 30 тысяч км. В самом конце, камни достигают такой большой глубины, что высокая температура ядра газового гиганта плавит их и, вполне возможно, что внутри создается огромный океан жидкого углерода.
Есть ли признаки жизни на Юпитере? Увы, на сегодняшний день наличие жизни на этой планете – маловероятно, потому как в атмосфере низкая концентрация воды и твёрдая поверхность в принципе отсутствует.
Перечитывая вышеизложенные факты, создается впечатление, что это далеко не все сенсации, самые интересные ждут нас впереди. Многие исследователи и ученые считают, что на Юпитере вполне возможна жизнь. Атмосфера этого гиганта очень похожа на нашу атмосферу в далеком прошлом. Поэтому, думается, это не последняя статья и это не последние факты, которые нам предстоит еще рассмотреть.
Группу планет-гигантов составляют четыре планеты Солнечной системы – Нептун, Сатурн, Уран и Юпитер. Поскольку эти огромные планеты гораздо дальше удалены от Солнца, чем меньшие по размерам планеты, у них есть и другое название - внешние планеты.
Можно распределить интересные факты о планетах-гигантах по нескольким категориям. В первой учитываются их строение и вращение. Вторая посвящена явлениям, наблюдаемым в их атмосферах. В третьей отмечается наличие у планет колец. Четвертая описывает наличие у них спутников.
Структура планет-гигантов и их вращение
В основном планеты-гиганты образованы из сложной смеси газов – аммиака, водорода, метана и гелия. Как считают ученые, эти планеты имеют каменные или металлические ядра небольших размеров.
Из-за громадной массы объекта давление в недрах газовой планеты достигает миллионов атмосфер. Ее сжатие силой гравитации высвобождает значительную энергию. В результате этого фактора планетами-гигантами тепла выделяется больше, чем поглощается из солнечного излучения.
Имея размеры, значительно больше земных, суточный оборот такие газовые планеты совершают за 9-17 часов. что касается средней плотности планет-гигантов, то она близка к 1,4 г/куб. см. – примерно равна солнечной.
У Юпитера, крупнейшей планеты Солнечной системы, масса превышает общую массу всех прочих планет. Вероятно, именно за это его назвали в честь главного бога римского Пантеона. Ученые полагают, что именно быстрым вращением Юпитера объясняется расположение облаков в его атмосфере - мы их наблюдаем в виде протяженных полос.
Атмосферные явления
К числу интересных фактов о планетах-гигантах относится и наличие мощных атмосферных оболочек, где проходят неординарные по земным понятиям процессы.
В атмосферах таких планет нередки сильные ветры, имеющие скорость свыше тысячи километров в час.
Там же наблюдаются долгоживущие ураганные вихри, к примеру, на Юпитере - трехсотлетнее Большое красное пятно. На Нептуне существовало на протяжении подолжительного периода Большое темное пятно, а на Сатурне отмечаются пятна антициклонов.
Кольца и спутники планет-гигантов
Малозаметность «оправы» Юпитера объясняется ее узостью и небольшими размерами частиц пыли в ее составе.
Кольцо Сатурна самое внушительное по размеру – его диметр равен 400 тысячам километров, а вот ширина кольца насчитывает только несколько десятков метров. Состоит кольцо из вращающихся вокруг планеты кусков льда и небольших камней. Эти части разделены несколькими щелями, что формирует несколько разных колец, опоясывающих планету.
Кольцевая система у Урана - вторая по величине, и его «оправа» имеет красный, серый и синий цвета. В ее составе кусочки водяного льда и очень темные обломки размером не более метра в диаметре.
В кольце Нептуна пять подколец, состоящих, предположительно, из частичек льда.
Спутниковая система Юпитера включает в себя почти 70 объектов. Один из них – Ганимед, считается крупнейшим спутником в составе Солнечной системы.
Исследователи обнаружили у Сатурна более 60 спутников, Нептун обладает 27 спутниками, Нептун – 14, включая Тритон. Последний примечателен своей ретроградной орбитой - единственной из всех крупных спутников Солнечной системы.
Этот спутник, а также два других спутника газовых планет – Титан и Ио, имеют атмосферы.
Юпитер
Юпитер, пятая от Солнца большая планета Солнечной системы, самая крупная из планет-гигантов.
Движение, размеры, форма
Юпитер движется вокруг Солнца по близкой к круговой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 1°18,3". Минимальное расстояние Юпитера от Солнца 4,95 а. е., максимальное - 5,45 а. е., среднее - 5,2 а. е. (1 а. е. = 149,6 млн. км).
Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5"; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо. Юпитер, двигаясь вокруг Солнца со средней скоростью 13,06 км/с, совершает один оборот за 11, 862 земных года. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. В противостоянии Юпитер виден как чуть желтоватая звезда -2,6 звездной величины; из всех планет уступает в блеске только Венере и Марсу во время великого противостояния последнего.
Юпитер не имеет твердой поверхности, поэтому, говоря о его размерах, указывают радиус верхней границы облаков, где давление порядка 10 КПа; радиус Юпитера на экваторе равен 71400км. В атмосфере Юпитера отчетливо просматриваются параллельные плоскости его экватора слои, или зоны, вращающиеся вокруг оси планеты с различными угловыми скоростями. Быстрее всего вращается экваториальная зона - период ее обращения 9 ч 50 мин 30 с, что на 5 мин 11 с меньше периода обращения полярных зон. Так быстро не вращается ни одна другая планета Солнечной системы.
Масса Юпитера составляет 1,899*10 27 кг, что в 317,8 раз превосходит массу Земли, но при этом средняя плотность равна 1,33 г/см 3 , то есть в 4 раза меньше, чем у Земли. Ускорение свободного падения на экваторе 23,5 м/с 2 .
В умеренных южных широтах Юпитера медленно перемещается овальное Большое Красное Пятно, поперечные размеры которого 30-40 тыс. км. За сто лет оно совершает примерно 3 оборота. Природа этого феномена до конца неясна.
Строение и состав Юпитера
Как и другие планеты-гиганты, Юпитер существенно отличается по химическому составу от планет земной группы. Абсолютно доминирующими здесь являются водород и гелий в «солнечной» пропорции 3,4: 1, но в центре планеты согласно существующим моделям имеется жидкое ядро из расплавленных металлов и силикатов, окруженное водно-аммиачной жидкой оболочкой. Радиус этого ядра порядка 1/10 радиуса планеты, масса ~ 0,3-0,4 ее массы, температура около 2500 К при давлении ~ 8000ГПа.
Поток тепла из недр Юпитера вдвое превышает энергию, получаемую им от Солнца. Ввиду отсутствия твердой поверхности атмосфера как таковая у Юпитера отсутствует. Его газовая оболочка состоит в основном из водорода и гелия, но имеется и небольшая примесь метана, молекул воды, аммиака и др.
Физические и химические параметры
В атмосфере Юпитера замечены грозы. Установлено также наличие ионосферы, протяженность которой по высоте - порядка 3000 км.
На Юпитере имеется магнитное поле. Его магнитный дипольный момент почти в 12000 раз превосходит дипольный момент Земли, но так как напряженность магнитного поля обратно пропорциональна кубу радиуса, а он у Юпитера на два порядка больше, чем у Земли, то напряженность у поверхности Юпитера выше, по сравнению с Землей, только в 5-6 раз. Магнитная ось наклонена к оси вращения на (10,2 ± 0,6)°. Дипольная структура магнитного поля доминирует до расстояний порядка 15 радиусов планеты. Юпитер обладает обширной магнитосферой, которая подобна земной, но увеличена примерно в 100 раз. Имеются радиационные пояса.
Спутники Юпитера
Первый из галилеевских спутников, Ио, по размерам превосходит Луну. Имеет атмосферу и ионосферу, состоящую, в основном, из ионов серы и натрия. Весьма активна его вулканическая деятельность (больше, чем на Земле). Размеры вулканических кратеров достигают сотни километров, превосходя земные в десятки и даже сотни раз, хотя высота вулканов сравнительна невелика. Только в полярных областях Ио есть вулканы высотой около 10 км. Выбросы серы из вулканов вздымаются на высоту до 250 км. По мнению ряда исследователей, под тонкой твердой поверхностной коркой спутника, засыпанной слоем серы и ее диоксида, может находиться жидкая сера. Температура у поверхности Ио около -120° С на экваторе (кроме вулканических областей) и еще на 50° ниже у полюсов. Относительная немногочисленность ударных кратеров крупнее 1-2 км позволяет считать поверхность Ио сравнительно молодой (менее 1млн. лет).
Однако далеко не все спутники Юпитера имеют гладкие поверхности. Так, плотность кратеров в некоторых районах Каллисто, уступающему по размерам Ганимеду, близка к предельной. В отдельных участках края кратеров смыкаются. Одной из причин такого распределения кратеров может быть легкоплавкость пород поверхности (в частности, льда).
Кольцо Юпитера
У Юпитера установлено существование огромного плоского кольца из пыли и некрупных камней, которое при ширине в 6 км и толщине в 1 км простирается до десятков тыс. км от верхней границы облаков.
Изучение Юпитера и его спутников, уже давшее много существенно новых результатов, привело и к постановке ряда новых проблем. В частности, еще только в процессе становления находятся исследования, касающиеся физической природы интенсивных электрических полей у ближайших к Юпитеру спутников.
Сатурн
Сатурн, шестая от Солнца, вторая по размерам после Юпитера большая планета Солнечной системы; относится к планетам-гигантам.
Движение, размеры, форма
Эллиптическая орбита Сатурна имеет эксцентриситет 0,0556 и средний радиус 9,539 а. е. (1427 млн. км). Максимальное и минимальное расстояния от Солнца равны приблизительно 10 и 9 а. е. Расстояния от Земли меняются от 1,2 до 1,6 млрд. км. Наклон орбиты планеты к плоскости эклиптики 2°29,4". Угол между плоскостями экватора и орбиты достигает 26°44". Сатурн движется по своей орбите со средней скоростью 2,64 км/с; период обращения вокруг Солнца составляет 29,46 земных лет.
Планета не имеет твердой поверхности, оптические наблюдения затрудняются непрозрачностью атмосферы. Для экваториального и полярного радиусов приняты значения 60 тыс. км и 53,5 тыс. км. Средний радиус Сатурна в 9,1 раз больше, чем у Земли. На земном небе Сатурн выглядит как желтоватая звезда, блеск которой меняется от нулевой до первой звездной величины. Масса Сатурна составляет 5,68 · 10 26 кг, что в 95,1 раз превосходит массу Земли; при этом средняя плотность Сатурна, равная 0,68 г/см3, почти на порядок меньше, чем плотность Земли. Ускорение свободного падения у поверхности Сатурна на экваторе равно 9,06 м/с 2 . Поверхность Сатурна (облачный слой), как и Юпитера, вращается не как единое целое. Тропические области в атмосфере Сатурна обращаются с периодом 10 ч 14 мин земного времени, а на умеренных широтах этот период на 26 мин больше.
Строение и состав
Температура в средних слоях атмосферы (преимущественно водородной, хотя и предполагается присутствие небольшого количества гелия, аммиака и метана) около 100 К.
По внутреннему строению и составу Сатурн сильно напоминает Юпитер. В частности, на Сатурне в экваториальной области существует образование, аналогичное Большому Красному Пятну, хотя оно и меньших размеров, чем на Юпитере.
На две трети Сатурн состоит из водорода. На глубине, примерно равной R/2, то есть половине радиуса планеты, водород при давлении около 300 ГПа переходит в металлическую фазу. По мере дальнейшего увеличения глубины, начиная с R/3, возрастает доля соединений водорода и оксидов. В центре планеты (в области ядра) температура порядка 20000 К.
Спутники Сатурна
Все спутники, кроме огромного Титана, превосходящего по размерам Меркурий и имеющего атмосферу, сложены в основном изо льда (с некоторой примесью скальных пород у Мимаса, Дионы и Реи). Уникальным по яркости является Энцелад - он отражает свет, почти как свежевыпавший снег. Темнее всего поверхность Фебы, которая поэтому почти не видна. Необычна поверхность Япета: его передняя (по ходу движения) полусфера сильно отличается по отражательной способности от задней.
Из всех больших спутников Сатурна только Гиперион имеет неправильную форму, возможно, из-за произошедшего некогда столкновения с массивным телом, например, с гигантским ледяным метеоритом. Поверхность Гипериона сильно загрязнена. Поверхности многих спутников в значительной степени кратерированы. Так, на поверхности Дионы обнаружен крупнейший десятикилометровый кратер; на поверхности Мимаса лежит кратер, вал которого так высок, что это явственно заметно даже на фотографиях. Кроме кратеров, на поверхностях ряда спутников существуют разломы, борозды, впадины. Наибольшая тектоническая и вулканическая деятельность обнаружена у Энцелада.
Кольцо Сатурна
Уран
УРАН (астрономический знак I), планета, среднее расстояние от Солнца - 19,18 а. е. (2871 млн. км), период обращения 84 года, период вращения ок. 17 ч, экваториальный диаметр 51 200 км, масса 8,7·10 25 кг, состав атмосферы: Н 2 , Не, СН 4 . Ось вращения Урана наклонена на угол 98 °. Уран имеет 15 спутников (5 открыты с Земли - Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, и 10 открыты космическим аппаратом «Вояджер-2» - Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) и систему колец.
Движение, размеры, масса
Уран движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (среднее гелиоцентрическое расстояние) в 19,182 больше, чем у Земли, и составляет 2871 млн. км. Эксцентриситет орбиты равен 0,047, то есть орбита довольно близка к круговой. Плоскость орбиты наклонена к эклиптике под углом 0,8°. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84,01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.
Состав и внутреннее строение
Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана, хотя их относительные вклады несколько ниже по сравнению с Юпитером и Сатурном.
Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже - ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты
Температура в центре Урана близка к 10000 К при давлении 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар). Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет ок. 55 К.
Спутники Урана
История открытия Урана
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» - планет. 1781 был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба. 13 марта вблизи одной из звезд созвездия Близнецов Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался - «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран». Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных.
В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям - обнаружению заурановых планет.
Нептун
НЕПТУН (астрологический знак J), планета, среднее расстояние от Солнца 30,06 а. е. (4500 млн. км), период обращения 164,8 года, период вращения 17,8 ч, экваториальный диаметр 49 500 км, масса 1,03.10 26 кг, состав атмосферы: CH 4 , H 2 , Нe. Нептун имеет 6 спутников. Открыт в 1846 И. Галле по теоретическим предсказаниям У. Ж. Леверье и Дж. К. Адамса. Удаленность Нептуна от Земли существенно ограничивает возможности его исследования.Нептун, восьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам.
Движение и параметры планеты
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет - 0,009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30,058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см 3 , почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей. Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Состав и внутреннее строение
Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.
Спутники Нептуна
История открытия
После того, как в 1781 У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты - оно то «отставало» от расчетного, то опережало его.
В 1832 в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. По-видимому, это было первым предложением искать «возмущающую» планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.
А еще за год до этого талантливый молодой студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: «В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию».
Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843 предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных расчетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии новой планеты.
Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции У. Ж. Леверье. 10 ноября 1845 он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: «Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате».
Такие оценки были проведены в первой половине 1846. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим -Тициуса Боде правилом, по орбите, радиус которой равен утроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету. Получив второй трактат Леверье, Эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846, поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.
Тем временем Леверье 31 августа 1846 закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не приступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, который, получив разрешение директора обсерватории, 23 сентября вместе со студентом Д"Арре начал поиски. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52" от предполагаемого места.
Весть об открытии планеты «на кончике пера», что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.
Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственного отношения не имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
