Планеты группы Юпитера. Юпитер, Уран, Сатурн, Нептун

К планетам группы Юпитера принадлежат гигантские флюидные планеты (Юпитер, Уран, Сатурн, Нептун), имеющие мощный тепловой запас в своих недрах. По составу флюидных оболочек планеты группы Юпитера подразделяются на периферические с оболочками по большей части водного состава (Уран, Нептун) и водородные планеты, занимающие внутреннюю позицию в Солнечной системе (Юпитер, Сатурн), с составом, несущественно отличающимся от солнечного.

Юпитер

Юпитер — пятая по расположению от Солнца и самая большая планета Солнечной системы. Юпитер выглядит как золотой шар, едва сплюснутый перпендикулярно к полюсам. Эта планета находится от Солнца в 5,2 раза дальше, чем Земля, и тратит на один оборот по орбите почти 12 лет. Экваториальный диаметр Юпитера 142 600 км (в 11 раз больше диаметра Земли). Период обращения Юпитера вокруг оси в экваториальной области составляет 9 часов 50 мин., вблизи полюсов — 9 часов 55 мин.

Фото Юпитера (сделанное космическим аппаратом Juno, NASA).

Таким образом, Юпитер, подобно Солнцу, вращается не как твердое тело, так как скорость его вращения неодинакова в разных широтах. Из-за быстрого вращения эта планета имеет сильное сжатие у полюсов. Масса Юпитера равна 318 массам Земли. Средняя плотность его вещества близка к плотности Солнца — 1,33 г/см3.

Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты (наклон 87°). Флюидная оболочка Юпитера состоит в основном из водорода (74%) и гелия (26%), а также метана (0,1%) и небольшого количества этана, ацетилена, фосфен и водяного пара. Атмосферный слой имеет толщину около 1000 км.

Планету окутывает слой облаков, но все детали на поверхности Юпитера постоянно меняют свой вид, так как в этом слое происходят бурные передвижения, связанные с переносом большого количества энергии. Облака Юпитера состоят из кристалликов и капель аммиака.

Наиболее показательной деталью планеты является Большое Красное Пятно, которое наблюдается уже более 300 лет. Это огромное овальное образование, размером около 35000 x 14000 км, расположенный между Южной тропической и Южной умеренной полосами. Цвет его красный, но претерпевает изменения. Вероятно, Большое Красное Пятно поддерживается за счет конвективных ячеек, через которые из недр выносится на видимую поверхность Юпитера его вещество и внутреннее тепло.

В 1956 г. было обнаружено радиоизлучение Юпитера на волне длиной 3 см, что соответствует тепловому излучению с температурой 145 К. По измерениям в инфракрасном диапазоне температура внешних облаков Юпитера составила 130 К. Уже достоверно установлено, что Юпитер испускает тепло, количество которого более чем вдвое превышает тепловую-энергию, получаемую им от Солнца. Возможно, тепло выделяется из-за того, что планета-гигант постоянно сжимается (1 мм в год).

В центре планеты — огромное железо-каменное ядро, которое генерирует мощное магнитное поле. Магнитное поле планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей: дипольного (подобного земному), простирающаяся до 1500000 км от Юпитера, и недипольного, занимающий другую часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля поверхности в 20 раз больше, чем на Земле. Кроме этого, Юпитер еще и источником радиовсплесков (резких скачков мощности излучения) на волнах длиной волны от 4 до 85 м, они идут с периодом от долей секунды до нескольких минут или даже часов. Длительные всплески включают в себя целую серию возмущений, состоящих из своеобразных шумовых бурь и гроз. Согласно современным гипотезам, эти всплески объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты.

Юпитер имеет 15 спутников. Первые 4 спутника открыты еще Галилеем (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Они, а также внутренний, ближайший спутник Амальтея движутся почти в плоскости экватора планеты. По размерам Ио и Европу можно сравнить с Луной, а Ганимед и Каллисто — больше Меркурия, но по массе значительно ему уступают.

Внешние спутники вращаются вокруг планеты вдоль сильно вытянутых орбит с большими углами наклона к экватору (до 30 °). Это маленькие тела (от 10 до 120 км), очевидно, неправильной формы. Четыре внешние спутники Юпитера вращаются вокруг планеты в обратном направлении. В экваториальной области Юпитер окружен системой колец. Кольца расположены на расстоянии 50 000 км от поверхности планеты, ширина колец около 1000 км.

Интересные факты о Юпитере

Сатурн

Сатурн — вторая по величине, но довольно легкая (со средней плотностью 0,69 г/см3) планета в Солнечной системе. Низкая плотность объясняется тем, что планеты-гиганты состоят преимущественно из водорода и гелия. При этом в недрах Сатурна давление не достигает столь высоких значений, как на Юпитере, поэтому плотность вещества там меньше. Подобно Юпитеру, он вращается вокруг своей оси очень быстро (с периодом обращения около 10 часов) и поэтому заметно сплюснутый.

Сатурн. Фото сделано космическим аппаратом Cassini (NASA)

Спектроскопические исследования позволили найти в атмосфере Сатурна некоторые молекулы. В недрах планеты содержится мощная тепловая энергия, которую она излучает (в 2,5 раза больше, чем получает от Солнца). Температура поверхности облаков на Сатурне близка к температуре плавления метана (-184 ° С), твердые частицы которого, скорее всего, и содержатся в облачном слое планеты.

Атмосфера Сатурна по составу подобна гелиево-водородной атмосфере Юпитера, хотя метана в ней больше, а аммиака меньше. В телескоп видно вытянутые вдоль экватора темные полосы (пояса) и светлые зоны, которые являются менее контрастными, чем на Юпитере, гораздо реже в них наблюдаются отдельные белые и красные пятна. У Сатурна установлено мощное магнитное поле с осью, которая почти совпадает с осью вращения планеты. Сатурн состоит из железо-каменного жидкого центрального ядра (примерно земного размера), которое окружено флюидной оболочкой из водорода, гелия, метана, аммиака и воды.

Сатурн окружен кольцами (толщиной около 3 км), которые хорошо видны в телескоп в виде «ушек» с обеих сторон диска планеты. Они были замечены еще в 1610 году Галилеем. Плоскость колец практически совпадает с плоскостью экватора планеты и имеет постоянный наклон к плоскости орбиты, равный примерно 27 °.

Фото колец Сатурна, сделанное аппаратом Cassini в 2008 году.

Кольца Сатурна — одно из самых удивительных и интересных образований в Солнечной системе. Плоская система колец опоясывает планету вокруг экватора и нигде не соприкасается с поверхностью. В кольцах разделяются три основные концентрические зоны, разграниченные узкими щелями: внешнее кольцо А (диаметром около 275 тыс. км), среднее В (наиболее яркое) и внутреннее кольцо С, относительно прозрачное. Ближайшие к планете едва заметные части внутреннего кольца обозначаются символом D. Обнаружено также существование еще одного, практически прозрачного внешнего кольца. Кольца вращаются вокруг Сатурна и скорость движения их внутренних слоев больше, чем внешних.

Кольца Сатурна представляют собой плоскую систему из множества мелких спутников планеты. У Сатурна известно 17 спутников. Самый большой спутник — Титан, он также один из крупнейших по размерам и массе спутников в Солнечной системе. Спутник Янус — ближайший к Сатурну, расположенный почти вплотную к планете. Один из спутников — Феба — движется по орбите с довольно большим эксцентриситетом в обратном направлении.

Интересные факты о Сатурне

Уран

Уран — седьмая по расположению от Солнца планета, по диаметру (с радиусом 25650 км) почти в четыре раза больше Земли. Уран очень удален от Солнца и освещен сравнительно слабо. Средняя плотность Урана (1,58 г/см3) немного больше, чем плотность Сатурна и Юпитера, хотя вещество в недрах этих гигантов сжато гораздо сильнее, чем на Уране. В составе атмосферы Урана по спектроскопическими наблюдениями найдены водород и небольшое количество метана, также есть, по косвенным признакам, относительно большое количество гелия. Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет такой состав, вероятно, почти до самого центра.

Уран

Уран до сих пор плохо изучен, так как рассмотреть его крайне сложно из-за малых угловых размеров в поле зрения телескопа. По этой же причине невозможно изучить и закономерности вращения планеты. Очевидно, что Уран (в отличие от других планет) вращается вокруг своей оси, как бы лежа на боку. Такой наклон экватора создает необычные условия освещения: на полюсах в определенный сезон солнечные лучи падают почти отвесно, а полярные день и ночь охватывают (попеременно) всю поверхность планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора.

Так как Уран делает полный оборот по орбите вокруг Солнца за 84 года, то полярный день на его полюсах продолжается 42 года, затем сменяется полярной ночью такой же продолжительности. Лишь в экваториальном поясе Урана Солнце регулярное всходит и заходит с периодичностью, равномерной с осевым вращением планеты. Даже в тех участках, где Солнце расположено в зените, температура на видимой поверхности облаков составляет около -215 ° С. При таких температурных условиях некоторые газы замерзают.

Железо-каменные ядро Урана по размеру (около 8000 км) больше по сравнению с планетами земной группы. Генерируемое магнитное поле Урана также больше земного.

Необычной особенностью Урана является система колец, удаленность которых от планеты составляет от 1,6 до 1,85 радиуса Урана. Узкие кольца, которые выглядят как «ниточные» образования, состоящие из множества отдельных непрозрачных и, очевидно, очень темных частиц. В области колец находится целая система радиационных поясов, заполненных частицами высоких энергий, которые похожи на земные радиационные пояса, но отличаются высоким уровнем радиации.

Уран имеет 6 спутников, вращающихся по орбитам, плоскости которых практически совпадают между собой. Вся система в целом отличается необычайным наклоном — ее плоскость почти перпендикулярна к средней плоскости всех планетных орбит.

Нептун

Нептун — восьмая по счету планета Солнечной системы и близкий аналог Урана, но имеет едва большую массу и немного меньший радиус. Средняя удаленность Нептуна от Солнца — 4500000000 км, период обращения по орбите — 164 года и 288 дней. Экваториальный диаметр Нептуна составляет 50200 км; средняя плотность — 2,30 г/см3.

Нептун

Характеристики Нептуна типичны для планет-гигантов, которые состоят в основном из водорода и гелия с примесью соединений других химических элементов. Нептун имеет тяжелое ядро, содержащее силикаты, металлы и другие элементы, входящие в состав земной группы. Флюидная (в основном водная) оболочка атмосферы состоит из водорода, гелия и метана.

Нептун имеет сильное магнитное поле, ось которого, как и ось Урана, наклонена примерно на 50° к оси вращения и смещена от центра планеты примерно на 10 000 км. В отличие от спокойной замерзающей поверхности Урана, на поверхности Нептуна господствуют сильные ветры, вызывающие штормы из мощных струй газов, которые поднимаются из недр планеты. Детали поверхности Нептуна различить очень трудно.

Нептун имеет всего два спутника. Первый — Тритон — по размерам и массе больше Луны, имеет обратное направление орбитального движения. Второй спутник — Нереида — в отличие от первого, очень небольшой, имеет сильно вытянутую орбиту. Расстояние от спутника до планеты меняется в пределах от 1500000 до 9600000 км. Направление орбитального движения прямое.

Планеты солнечной системы — расположение орбит и краткая характеристика

Плутон

Плутон — девятая планета Солнечной системы, наиболее удаленная от Солнца (39,5 а. е.) точка. Плутон делает оборот по орбите очень медленно — за 247,7 лет. Орбита имеет необычно большой наклон (17 °) к плоскости эклиптики, и вытянута настолько, что в перигелии Плутон подходит к Солнцу на меньшее расстояние, чем Нептун.

Плутон

Изучать Плутон очень сложно из-за значительной удаленности от Солнца и слабой освещенности. Диаметр Плутона примерно 3 тыс. км. Поверхность Плутона, нагревается Солнцем до -220 ° С, даже в наименее холодных полуденных участках покрыта, очевидно, снегом из замерзшего метана.

Атмосфера планеты разреженная и состоит из газообразного метана с возможной примесью инертных газов. Блеск Плутона меняется с периодом вращения 6 суток 9 часов. Относительно недавно выяснилось, что эта же периодичность соответствует орбитальному движению спутника Плутона — Харона. Спутник относительно яркий, но расположен настолько близко к планете, что его изображения на фотоснимках сливается с изображением Плутона и он выглядит как «горб» планеты. Харон, как и Плутон, представляет собой скопление кометного вещества, то есть смеси льда и пыли.

Удалось вычислить массу системы «Плутон-Харон»: 1,7% массы Земли. Почти вся она сосредоточена в Плутоне, потому что диаметр спутника, судя по блеску, мал по сравнению с диаметром планеты. Средняя плотность Плутона составляет примерно 0,7-1,12 г/см3. Такая малая плотность означает, что Плутон состоит преимущественно из легких химических элементов и соединений, то есть его состав подобен составу планет-гигантов и их спутников.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.