4 планеты гиганта

  • Газовые гиганты нашей Солнечной системы – это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти четыре большие планеты находятся во внешней части Солнечной системы после орбиты Марса и пояса астероидов. Юпитер и Сатурн значительно больше, чем Уран и Нептун, и каждая пара планет имеет несколько разный состав.

    В нашей с вами Солнечной системе есть только четыре больших планеты, но астрономы обнаружили их тысячи за ее пределами, в частности, используя космический телескоп NASA «Kepler». Эти экзопланеты (так их называют) изучаются в том числе, и для того, чтобы узнать больше о том, как появилась Солнечная система.

    Основные факты

    Юпитер – самая большая планета в Солнечной системе. Он имеет радиус, почти в 11 раз превышающий размер Земли. По данным НАСА, у планеты 50 известных спутников и 17 ожидающих подтверждения. Планета в основном состоит из водорода и гелия, окружающих плотное ядро горных пород и льда, причем большая часть его массы, скорее всего, состоит из жидкого металлического водорода, который создает мощное магнитное поле. Юпитер виден невооруженным глазом и был известен древним людям. Атмосфера его состоит в основном из водорода, гелия, аммиака и метана.

    Сатурн примерно в девять раз больше Земли по радиусу. Он интеремен наличием больших колец. Как они сформировались, пока неизвестно. По данным НАСА, у планеты 53 известных спутника и еще девять ожидает подтверждения. Подобно Юпитеру, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия, которые окружают плотное ядро. Планета тоже была известна древними культурам. Атмосфера гиганта похожа на атмосферу Юпитера.

    Уран имеет радиус примерно в четыре раза больше, чем у Земли. Это единственная планета, вращающаяся как бы лежа на боку. И к тому же делает это она в противоположном направлении относительно других планет Солнечной системы, кроме Венеры. Считается, что такое вращение возникло в результате столкновения с другим огромным телом во времена формирования Солнечной системы. По данным НАСА, у планеты 27 спутников. Ее атмосфера состоит из водорода, гелия и метана. Уран был открыт Уильямом Гершелем в 1781 году.

    У Нептуна радиус примерно в четыре раза больше, чем у Земли. Как и у Урана, его атмосфера в основном состоит из водорода, гелия и метана. По данным НАСА, у Нептуна есть 13 подтвержденных спутников и еще один ожидающий подтверждения. Был открыт несколькими астрономами одновременно в 1846 году.

    Супер-Земли

    Ученые нашли множество «суперземель» (планет размером между размерами Земли и Нептуна) в других звездных системах. В нашей Солнечной системе нет известных «суперземель». Хотя некоторые ученые предполагают, что в наружной области Солнечной системы может существовать «Планета Девять». Ученые изучают эту категорию планет, чтобы узнать, являются ли такие объекты более похожими на маленькие газовые планеты или большие, но земного типа.

    Формирование газовых гигантов

    Астрономы считают, что гиганты сначала сформировались как скалистые и ледяные миры, похожие на планеты земного типа. Однако более крупный, чем у Земли, размер позволил этим планетам (в частности, Юпитеру и Сатурну) захватить водород и гелий из газового облака, из которого формировалось Солнце. Это произошло до того, как оно вобрало в себя большую часть газа.

    Поскольку Уран и Нептун были меньше по размерам и имели более удаленные орбиты, им было сложнее собирать водород и гелий так же эффективно, как Юпитер и Сатурн. Вероятно, это объясняет, почему сейчас они меньше, чем их родственники. В процентном соотношении их атмосферы сильнее «загрязнены» более тяжелыми по сравнению с водородом и гелием элементами, такими как метан и аммиак, потому что они существенно меньше по размерам.

    Ученые обнаружили уже тысячи экзопланет. Многие из них – это «горячие Юпитеры». Это гигантские газовые объекты, которые расположены очень близко к своим родительским звездам. (Скалистые миры все же более многочисленны во Вселенной, согласно оценкам «Кеплера»). Ученые предполагают, что крупные планеты могут перемещаться назад и вперед по своим орбитам, прежде чем оставаться в постоянной конфигурации. Но то, как именно, и на какую величину они могут перемещаться, все еще остается предметом дебатов.

    У планет-гигантов есть десятки спутников. Многие формируются одновременно с родительскими планетами. Это подтверждается тем, что планеты вращаются в том же направлении, что и их спутники. Например, так вращаются огромные луны Юпитера Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). Но есть и исключения.

    Одна из лун Нептуна, Тритон, вращается вокруг планеты в направлении, противоположном направлению вращению Нептуна. Это позволяет предположить, что Тритон был захвачен, возможно, когда-то более крупной атмосферой Нептуна, когда пролетал мимо. Есть еще много крошечных лун в Солнечной системе, которые вращаются далеко от экватора их планет. Это означает, что они также были захвачены сильным гравитационным притяжением.

    Текущие исследования

    космический аппарат НАСА «Юнона» прибыл на планету в 2016 году. И уже сделал несколько открытий. Он изучал кольца планеты, что очень трудоемко, поскольку они намного более тонкие, чем у Сатурна. «Юнона» обнаружила, что частицы, отвечающие за полярные сияния Юпитера, отличаются от подобных частиц на Земле. Это открытие дало понимание загадок атмосферы, например, существование снега, исходящего из высотных облаков. Ученые, использующие космический телескоп «Хаббл», также подробно изучают Великое красное пятно Юпитера. Они наблюдаят за его динамикой и интенсивностью меняющихся цветов.

    Космический аппарат «Кассини» работал более 13 лет, наблюдая систему Сатурна до 2017 года. Данные, полученные «Кассини», все еще обрабатываются и анализируются учеными. В последние месяцы работы миссия изучала гравитационные и магнитные поля Сатурна, смотрела на кольца под другим углом, чем прежде, и преднамеренно погружалась в атмосферу.

    Бури на Уране являются популярными объектами изучения как для профессиональных ученых, так и для астрономов-любителей. Они следят за тем, как бури эволюционируют и изменяются с течением времени. Ученые также заинтересованы в изучении структуры колец Урана и получении данных о том, из чего состоит его атмосфера. Уран может также иметь несколько троянских астероидов (астероидов на той же орбите, что и планета). Первый из них был обнаружен в 2013 году.

    Нептун

    Буря на Нептуне также является популярной целью наблюдения, и в 2018 году эти наблюдения снова принесли свои плоды; работа космического телескопа»Хаббл» показала, что в настоящее время шторм утихает. Исследователи отметили, что буря рассеивается иначе, чем ожидалось в результате моделирования. Это означает, что наше понимание атмосферы Нептуна по-прежнему требует уточнения.

    Экзопланеты

    Многие наземные телескопы ищут экзопланеты. Есть также несколько активных космических миссий, выполняющих исследования экзопланет, включая «Кеплер», «Хаббл» и «Спитцер». Планируется также запуск новых миссий.

    Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

    • Газовые планеты Солнечной системы

      Газовые планеты Солнечной системы удивительны, они практически полностью состоят из различных газов. Многие астрономы считают, что внутри таких объектов присутствует твердое ядро. В нашей системе находятся 4 таких гиганта.

      Общие характеристики

      Газовые планеты Солнечной системы обладают рядом сходных характеристик:

      • орбита располагается дальше от Солнца;
      • имеют крупные размеры;
      • гиганты имеют низкую плотность;
      • быстро вращаются;
      • рядом с гигантами располагается несколько спутников.

      Основу газовых гигантов составляет водород. Также они содержат гелий, метан и другие элементы.

      Юпитер

      Крупнейший и наиболее детально изученный небесный объект Солнечной системы. Юпитер обладает мощнейшим магнитным полем, из-за которого на планете постоянно дуют сильные ветра. Вследствие быстрой скорости вращения день там длится 10 часов.

      Сатурн

      Сверху вниз: Нептун, Уран, Сатурн и Юпитер (не в масштабе).

      Сатурн — это вторая по размерам планета, которая также совершает 10-часовой поворот вокруг собственно оси. А продолжительность года составляет 29 лет. Он отличается наличием множества колец, состоящих твердых пород. Также встречаются ледяные образования и частицы пыли. Размеры таких объектов варьируются от нескольких миллиметров до сотен метров.
      Сатурн характеризуется малой плотностью (вода плотнее). Здесь постоянно дуют сильные ветра.

      Уран

      Атмосфера Урана состоит из водорода, метана и гелия. При этом на поверхности присутствуют скальные образования и множество льда.
      Температура на поверхности Урана составляет -224 градуса. Астрономы предполагают наличие здесь воды.
      Одна из главных особенностей Урана заключается в том, что его экватор располагается поперек орбиты. День на планете занимает чуть более 17 часов, а на полный оборот вокруг нашего светила уходит до 84 лет.

      Нептун находится на значительном удалении от Солнца, поэтому информация о нем получена на основании астрономических расчетов. Гигант облетает наше светило за 165 лет. У Нептуна очень нестабильная атмосфера, поэтому в районе экватора планета обращается вокруг оси за 18 часов, а на полюсах — за 12. В центре гиганта располагается ядро, температура которого достигает 7 тысячи градусов.

      Газовые планеты Солнечной системы ещё очень мало изучены и человеку ещё только предстоит сделать ряд интересных и удивительных открытий.

      Газовые гиганты

      Планеты-гиганты в сравнении с Солнцем Художественное изображение планеты-гиганта

      Га́зовые гига́нты — планеты, состоящие в значительной мере из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, краткий период суточного вращения и, следовательно, значительное сжатие у полюсов; их видимые поверхности хорошо отражают, или, иначе говоря, рассеивают солнечные лучи.

      В Солнечной системе к газовым гигантам относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Согласно гипотезе происхождения Солнечной системы, планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса). Существует гипотеза о пятом газовом гиганте, вытолкнутом при формировании современного облика Солнечной системы на её далёкие окраины (ставшим гипотетической планетой Тюхе или другой «Планетой X») или за её пределы (ставшим планетой-сиротой). Последней такой гипотезой является гипотеза о девятой планете Брауна и Батыгина.

      Самым большим известным газовым гигантом является экзопланета TrES-4b.

      Период очень быстрого вращения газовых гигантов вокруг своей оси составляет 9—17 часов.

      Модели внутреннего строения газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет достигает высоких значений, достаточных для перехода водорода в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода (напоминающего жидкий металл, где протоны и электроны существуют раздельно), электрические токи в котором порождают мощное магнитное поле планеты. Предполагается, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.

      Как показали измерения спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила около 420 кельвинов (145 градусов Цельсия), давление — 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают заметно больше тепла, чем получают от Солнца, вследствие выделения гравитационной энергии при сжатии. Предложены модели, допускающие выделение крайне незначительных количеств тепла внутри Юпитера при реакциях термоядерного синтеза, но эти модели не имеют наблюдательного подтверждения.

      В атмосферах газовых планет дуют мощные ветры со скоростями до нескольких тысяч километров в час (скорость ветра на экваторе Сатурна составляет 1800 км/ч.). Имеются постоянные атмосферные образования, представляющие собой гигантские вихри. Например, Большое красное пятно (размером в несколько раз больше Земли) на Юпитере наблюдают уже более 300 лет. Имеется Большое тёмное пятно на Нептуне, более мелкие пятна на Сатурне.

      Для всех газовых планет Солнечной системы отношение суммарной массы их спутников к массе планеты составляет около 0,01 % (1 к 10 000). Для объяснения этого факта разработаны модели формирования спутников из газо-пылевых дисков с большим количеством газа (при этом действует механизм, ограничивающий рост спутников).

      Газовыми могут являться лишь крупные планеты, так как небольшие небесные тела не способны удержать такой лёгкий газ, как водород.

      Большинство обнаруженных экстрасолнечных планет столь велики, что предположительно тоже являются газовыми гигантами. На крупнейшей из известных (обращающейся очень близко от звезды) удалось обнаружить разогретую атмосферу.

      > См. также

      • Субкоричневый карлик
      • Планеты-гиганты
      • Планеты земной группы
      • Карликовые планеты
      • Экзопланеты
      • Горячий юпитер

      Примечания

      • Как разложить планеты по полочкам или Астрономии требуются Линнеи

      Классы Планеты
      земной группы
      Газовые планеты Жизнепригодность
      Виды и
      методы
      Системы Методы
      поиска
      Списки По методу
      обнаружения
      По
      характеристикам
      Миссии

      • MOST (2003 — настоящее время)
      • EPOXI (2005 — 2013)
      • SWEEPS (2006)
      • COROT (2006 — 2013)
      • «Кеплер» (2009 — 2018) (KOI, список)
      • Gaia (2013 — настоящее время)
      • TESS (2018 — настоящее время)

      • «Хеопс» (2019)
      • EXCEDE (2019)
      • New Worlds Mission (2020)
      • EChO (2022)
      • PLATO (2026)
      • ATLAST
      • LUVOIR

      • PEGASE (отложен)
      • TPF (отложен)
      • «Дарвин» (отложен)
      • Eddington (англ.) (отменён)
      • SIM (отменён)

      Наземные
      • Anglo-Australian Planet Search
      • Automated Planet Finder
      • California and Carnegie Planet Search (англ.)
      • Проект HATNet
      • HARPS, часть Geneva Extrasolar Planet Search
      • HATSouth
      • Проект MEarth
      • MOA
      • OGLE
      • Magellan Planet Search Program
      • SuperWASP
      • TrES
      • Телескоп XO
      • EAPSNet (англ.)
      • High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES)
      • MARVELS (англ.)
      • MUSCA
      • MicroFUN (англ.)
      • NASA-UC Eta-Earth
      • PHASES
      • PlanetPol (англ.)
      • PARAS (англ.)
      • Телескоп Субару, с использованием инструмента HiCIAO
      • Systemic (англ.), любительский проект поиска экзопланет
      • ZIMPOL/CHEOPS (англ.)
      • GPI
      Космические Завершённые и действующие Предложенные Другие

      Планеты-гиганты


      Юпитер

      Сатурн

      Уран

      Нептун

      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!


      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 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.  Николай Курдяпин, kosmoved.ru или расскажите друзьям:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *