Планеты гиганты период вращения вокруг солнца

Планеты газовые гиганты: основные характеристики и сравнительная таблица

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

Общая характеристика газовых гигантов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица «Сравнительная характеристика планет-гигантов»

Список использованных источников

Источник

Планеты-гиганты

Планеты-гиганты — самые крупные тела Солнечной системы

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.

Сравнение размеров Земли и Юпитера:
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.

Сатурн.

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! Подробнее об Энцеладе
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.

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 Уран, 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.

Источник

Планеты гиганты

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

В отличие от планет земной группы, имеющих твёрдую поверхность, эти планеты газовые гиганты, состоящие, главным образом, из водорода и гелия. Уран и Нептун содержат также метан и угарный газ. Огромные их размеры (например, экваториальный радиус Юпитера в 11,2 раза больше радиуса Земли) позволяют им иметь большое количество спутников, а также кольца. Состоят эти кольца из небольших камней разного размера и льда. Самые знаменитые кольца у Сатурна. В остальных планет гигантов они еле заметны.

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

Некоторые характеристики планет гигантов изложены в таблице ниже.

Юпитер

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

Химический состав внутренних слоёв планеты точно определить, с Земли, невозможно. Однако хорошо известен состав его атмосферы. В основном там преобладает молекулярный водород и гелий. В малой степени существуют и такие соединения, как вода, метан, сероводород, аммиак и фосфин. Наличие, в тропосфере, этих соединений говорит о том, что атмосфера Юпитера также богата углеродом, азотом, серой и, скорее всего, ещё и кислородом. В незначительных количествах присутствуют арсин AsH₃ (не путать с арсеном) и герман GeH₄.

Атмосфера Юпитера состоит из трёх слоев:

• внешний слой, состоит из водорода;
• средний слой – 90% водорода и 10% гелия;
• нижний слой, также состоит из водорода и гелия. Присутствуют примеси аммиака, гидросульфида аммония и воды.

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

• верхний слой – оледеневший аммиак образует облака, с температурой, около – 145ºС и давлением, приблизительно в 1 атмосферу;
• средний слой – облака из кристаллов гидросульфида аммония;
• нижний слой – водяной лёд, и возможно жидкая вода (скорее всего в виде мельчайших капель). Давление здесь, около 1 атм. и температура в – 130ºС. Ниже этого уровня планета непрозрачна.

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

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

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

Сатурн

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

Масса Сатурна в 95 раз превышает массу Земли и его плотность даже меньше плотности воды – это единственная планета, в которой наблюдается такое явление. Ускорение свободного падения не намного отличается от земного, и составляет 10,44 м/с 2 .

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

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

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

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

Уран – седьмая планета Солнечной системы. Он тяжелее Земли в 14,6 раз и больше по размерам в 4 раза. Ускорение свободного падения составляет 8,87 м/с 2 . Средняя плотность немного меньше, чем в Юпитера и, почти, в два раза больше чем в Сатурна.

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

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

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

В центре Урана находиться каменное ядро, с радиусом около 20% от всего радиуса планеты. Плотность ядра достигает значения в 9 г/см 3 , давление в этой области должно достигать 800 ГПа., а температура равна 5000К. Выше ядра находиться ледяная мантия, занимающая 60% от общего радиуса. По большому счёту, «ледяная» — это громко сказано. Мантия Урана состоит из плотной и горячей жидкости, состоящей из смеси воды, аммиака и метана. Эту жидкость иногда называют «океаном водного аммиака».

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

Нептун

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

Ускорение свободного падения на нём составляет 11,15 м/с 2 . Температура на Нептуне меняется в зависимости от давления и варьирует от – 145ºС (давление 0,1бар.) до – 200ºС (1 бар.).

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

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

Внутренняя структура Нептуна такая же, как и у Урана. В центре находится ядро, состоящее из железа, никеля и силикатов, давление там достигает 10 ГПа. Мантия имеет температуру в 2000К-5000К, представляет собой перегретую жидкость из воды, аммиака, метана и других элементов. На глубине, где-то 7000 км. царят такие условия, что метан распадается на алмазные кусочки, которые оседают на ядре. По одной из гипотез там может существовать «океан алмазной жидкости».

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

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

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

Если Вам понравилась статья, поделитесь ней

Источник