Астрономия

ПЛАНЕТЫ ГИГАНТЫ, ИХ СПУТНИКИ И КОЛЬЦА

By Евгения Воронцова

Любая из планет-гигантов, состоящих преимущественно из водорода и гелия, превосходит по массе все планеты земной группы, вместе взятые.

Крупнейшая планета Солнечной системы – Юпитер – в 11 раз по диаметру и в 300 с лишним раз по массе больше, чем Земля.

​

Общность характеристик планет-гигантов

Все планеты-гиганты имеют мощные протяженные атмосферы, состоящие в основном из молекулярного водорода и содержащие также гелий (от 6 до 15% по объему), метан, аммиак, воду и некоторые другие соединения.

Атмосфера

Экваториальные области планет-гигантов вращаются быстрее, чем области, находящиеся ближе к полюсам.

На Юпитере различие периодов вращения на разных широтах составляет около 6 мин, а на Сатурне превышает 20 мин.

Сжатие планет-гигантов, которое заметно даже на первый взгляд, вызвано их быстрым вращением вокруг оси.

​

Наиболее изученным среди планет-гигантов является Юпитер, на котором даже в небольшой телескоп видны многочисленные темные и светлые полосы, тянущиеся параллельно экватору планеты.

Красновато-коричневый цвет полос объясняется тем, что, помимо кристалликов аммиака, составляющих основу облаков, в них содержатся различные аэрозольные примеси, в частности соединения серы и фосфора.

Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, поэтому там очень холодно.

Температура в атмосфере Юпитера на уровне облачного слоя около -140°С, Сатурна – около  -180 °С,

а на Уране и Нептуне она

не превышает  -210 °С.

Такая температура установилась на планетах не только за счет энергии, приходящей от Солнца, но и благодаря потоку энергии из их недр.

На Юпитере, Сатурне и Нептуне поток энергии из недр существенно больше потока солнечной энергии, но на Уране он практически отсутствует.

Согласно модели внутреннего строения планет-гигантов

температура в центре Юпитера достигает 30000°С,

давление – около 8•10^12 Па,

а у Нептуна – 7000°С и 6•10^11 Па.

Расчеты показывают, что по мере приближения к центру планеты водород вследствие возрастания давления должен переходить из газообразного в газожидкое состояние  – так называют состояние вещества, при котором сосуществуют его газообразная и жидкая фазы.

Когда при дальнейшем приближении к центру давление в миллионы раз превысит атмосферное давление, существующее на Земле, водород приобретает свойства, характерные для металлов.

В недрах Юпитера металлический водород вместе с силикатами и металлами образует ядро, которое по размерам примерно в 1,5 раза, а по массе в 10–15 раз превосходит Землю.​

Все планеты-гиганты обладают магнитным полем.

Магнитное поле Юпитера значительно сильнее земного, поэтому его радиационные пояса, подобные земным, значительно их превосходят, а магнитосфера, которая по своим размерам в 10 раз превосходит диаметр Солнца, охватывает четыре крупнейших спутника.

Спутники и кольца планет-гигантов

В условиях, когда водород и гелий на периферии протопланетного облака почти полностью вошли в состав планет-гигантов, их спутники оказались похожими на Луну и планеты земной группы.

​

Все эти спутники состоят из тех же веществ, что и планеты земной группы, – силикатов, оксидов и сульфидов металлов и т. д., а также водяного (или водно-аммиачного) льда.  

На поверхности многих спутников помимо многочисленных кратеров метеоритного происхождения обнаружены также тектонические разломы

и трещины их коры или ледяного покрова.

Кольца Сатурна представляют собой скопления небольших по размеру тел, крупных и мелких кусков, которые обращаются вокруг планеты по почти круговым орбитам.

Кроме множества спутников, все планеты-гиганты имеют кольца

Кольца всех остальных планет-гигантов значительно уступают по размерам и яркости кольцам Сатурна.

На снимках заметно, что в кольцах Нептуна вещество распределено неравномерно и образует отдельные сгущения – арки.Вероятнее всего, кольца планет-гигантов образовались из вещества существовавших прежде спутников, которые затем разрушились под действием приливных сил и при столкновениях между собой.

Multiple Select

Основные отличия планет-гигантов от планет земной группы?

• отличаются по химическому составу

• наличие атмосферы у планет земной группы

• наличие колец у планет-гигантов

• наличие спутников у планет земной группы

Open Ended

Каковы по своему строению кольца планет-гигантов?

Open Ended

Почему планеты-гиганты по своей массе во много раз больше, чем планеты земной группы?