ПРЕЗЕНТАЦІЯ НА ТЕМУ: ПЛАНЕТИ-ГІГАНТИ становила: Рахманіна Т.

Планети-гіганти дуже швидко обертаються довкола своїх осей; менше 10 годин потрібно величезному Юпітеру, щоб зробити один оборот. Причому, як з'ясувалося внаслідок наземних оптичних спостережень, екваторіальна зона планет-гігантів обертається швидше, ніж полярні. Результат швидкого обертання – велике стиснення планет-гігантів. Ці планети знаходяться далеко від Сонця, і незалежно від характеру, зміни пори року на них завжди панують низькі температури. На Юпітері взагалі немає зміни пори року, оскільки вісь цієї планети майже перпендикулярна до площини її орбіти.

Планети-гіганти відрізняються великою кількістю супутників; у Пітера їх виявлено до теперішнього часу 16, Сатурна - 17, Урана - 16 і тільки у Нептуна - 8. Чудова особливість планет-гігантів - кільця, які відкриті на всіх планетах. Найважливішою особливістю будови планет-гігантів є те, що ці планети не мають твердих поверхонь. На Юпітері навіть у невеликі телескопи помітні смуги, витягнуті вздовж екватора. У верхніх шарах воднево-гелієвої атмосфери Юпітера у вигляді домішок зустрічаються хімічні сполуки, атмосфери вуглеводні, а також різні сполуки, що фарбують деталі атмосфери в червоно-коричневі та жовті кольори.

Система супутників Юпітера нагадують Сонячну систему у мініатюрі. Чотири супутники, відкриті Галілеєм, називають Галілеєвими супутниками, це ІО, Європа, Ганімед та Каллісто. Найближчий до Юпітера супутник Амальтея, а також всі далекі супутники, що знаходяться за межами орбіт супутників Галілея, мають неправильну форму і цим нагадують малі планети сонячної системи.

З супутників Сатурна особливий інтерес представляє Титан, який має атмосферу. Вона майже повністю складається із азоту. Чудовий і Трітон – найбільший супутник Нептуна. Діаметр Трітона 2705 км. На Тритоні є атмосфера, що здебільшого складається з азоту. Тритон – селікатно-крижане небесне тіло, на ньому виявлені кратори, полярні шапки та навіть газові гейзери.

Першими було відкрито кільця Сатурна. Ще ХІХ столітті англійський фізик Дж.Максвелл (1831-1879), який вивчав стійкість руху кілець Сатурна, і навіть російський астрофізик А.А.Белопольский (1854-1934) довели, що кільця Сатурна неможливо знайти суцільними. З Землі кращі телескопи видно кілька кілець, розділених проміжками. Кільця дуже широкі: вони простягаються над шаром планети на 60 тисяч кілометрів. Кожне складається з частинок і брил, що рухаються своїми орбітами навколо Сатурна. Товщина кілець трохи більше 1 км.

Тому коли Земля при своєму русі навколо Сонця опиняється в площині кілець Сатурна, кільця перестаю бути видимими: нам здається, що вони зникають. Не виключено, що речовина, з якої складаються кільця, не увійшла до складу планет та їхніх великих супутників під час формування цих небесних тіл. У 1977 році були відкриті кільця в Урана, в 1979 - у Юпітера, в 1989 - у Нептуна. На можливість існування кілець у всіх планет-гігантів ще 1960 року вказував відомий астроном С. К. Усіхсвятський.

Запитання та завдання: 1. Чим відрізняється за своїми основними фізичними характеристиками планети-гіганти від планет земної групи? 2. Яка особливість обертання планет-гігантів навколо осі? 3. Яка особливість будови планет-гігантів? 4. Що є кільцями планет? 5. Чому іноді навіть у великі телескопи не видно кільця Сатурна? 6. Що Ви знаєте про Юпітера і Сатурна?

Дякую за увагу!!!

Під поняттям планети-гіганти мають на увазі 4 планети Сонячної системи: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Основні відмінності планет-гігантів від інших планет Сонячної системи:

• а) великі розміри планет
• б) великі маси планет
• в) швидке обертання навколо осей
• г) великий стиск - результат швидкого обертання
• д) велика кількість супутників
• е) наявність кілець
• ж) мала щільність
• з) велика кількість водню

Особливості будови планет-гігантів

До ряду особливостей планет-гігантів можна віднести:

• а) ці планети не мають твердих поверхонь
• б) існування значних магнітних полів цих планет
• в) наявність радіаційних поясів
• г) незважаючи на те, що на поверхні переважають низькі температури, всередині планет температура досить висока (може досягати кількох десятків тисяч кельвінів).

Планети гіганти

Юпітер- Найбільша планета Сонячної системи. Його маса в 318 разів більша за земну і становить близько 1/1050 маси Сонця. Екваторіальний радіус Юпітера дорівнює 71 400 км (в 11,2 рази більше земного). Полярний радіус дорівнює 66 900 км, тобто. стиск планети = 1/16.

Гравітаційне прискорення близько 2500 см/сек 2 . Середня густина 1,3 г/см 3 .

Видима поверхня Юпітера є хмарним покривом. Найбільш помітні чорні червоні лінії, витягнуті паралельно екватору. Світлі проміжки між ними називаються зонами.

Смугаста структура диска Юпітера є наслідком переважно зонального (тобто орієнтованого вздовж паралелей) напряму вітру в атмосфері Юпітера. Механізм, який приводить у дію загальну циркуляцію на Юпітері, такий самий, як і на Землі.

На Юпітері можуть формуватись циклони. Великі циклони можуть бути дуже стійкими (час життя до 10 5 років). Ймовірно, Велика Червона пляма є прикладом такого циклону.

Спектроскопічними спостереженнями встановлено присутність в атмосфері Юпітера молекулярного водню Н 2 , гелію Не, метану СН 4 , аміаку NH 3 , етану С 2 Н 6 , ацетилену С 2 Н 2 і водяної пари Н 2 О. Елементний склад атмосфери ) не відрізняється від сонячного.

Повний тиск у верхній межі хмарного шару становить близько 1 атм. Хмарний шар має складну структуру. Верхній ярус складається з кристаликів NH 3 нижче повинні бути розташовані хмари з кристалів льоду і крапель води.

Повне випромінювання Юпітера в 2,9 разів перевищує енергію, одержувану від Сонця, і більшість випромінюваної ним енергії зумовлена ​​внутрішнім джерелом тепла. У цьому сенсі Юпітер ближчий до зірок, ніж до планет земного типу.

Наявність великого потоку внутрішнього тепла означає, що температура досить швидко зростає із глибиною.

Розрахунки внутрішньої будови показують, що атмосфера Юпітера дуже глибокої, а переважна більшість планети перебуває у рідкої фазі. Водень при цьому знаходиться у виродженому або металевому стані (електрони відірвані від протонів). У товщі атмосфери водень і гелій перебувають над газоподібному, а надкритичному стані. У самому центрі планети, можливо, є тверде ядро ​​з важких елементів.

Юпітер є одним із найсильніших космічних джерел радіовипромінювання у децаметровому діапазоні. Воно має спорадичний характер, тобто. складається з окремих сплесків різної інтенсивності. Природа спорадичного радіовипромінювання залишається поки що не розкритою.

Юпітер має, як і Земля, радіаційні пояси, але щільність і енергія електронів, а також напруженість магнітного поля в поясах Юпітера більша. Напруженість магнітного поля поблизу поверхні досягає приблизно 10 е. Радіус магнітосфери становить близько 100 радіусів планети.

Навколо Юпітера звертається 13 супутників. Чотири з них відкрив Галілей - це Іо, Європа, Ганімед та Каллісто. За розмірами вони приблизно такі самі, як Місяць. Супутники Галілея обертаються навколо осі синхронно з рухом навколо Юпітера і звернені до нього весь час однією стороною. П'ятий супутник (Амальтея) був відкритий Барнардом в 1892 р. Всі інші супутники були відкриті в 20 столітті за фотографічними спостереженнями.

Сатурнрозташований приблизно вдвічі далі від Сонця, ніж Юпітер, і звертається навколо Сонця за 29,5 року. Екваторіальний радіус Сатурна дорівнює 60400 км, маса в 95 разів більша за земну, прискорення сили тяжіння на екваторі 1100 см/сек 2 . Сатурн має помітне стиснення диска, що дорівнює 1/10, тобто. більше, ніж у Юпітера.

Період обертання на екваторі дорівнює 10 год 14 м і, як у Юпітера, збільшується зі збільшенням широти.

На диску Сатурна теж можна розрізнити смуги, зони та інші тонші утворення, але контрастність деталей значно менше, ніж у Юпітера.

Спектроскопічні дослідження виявили в атмосфері Сатурна Н2, СН4, С2Н2, С2Н6. Елементний склад, очевидно, немає від сонячного, тобто. планета складається на 99% з водню та гелію. Глибина атмосфери (водень і гелій – у надкритичному стані) може досягати половини радіусу планети.

Інфрачервоні спостереження показують температуру Сатурна близько 95 0 К. Так само як і у Юпітера, більше половини енергії, що випромінюється, обумовлено потоком внутрішнього тепла.

Кільця Сатурна вперше побачив Галілей у 1610 р., але встановити дійсну форму знайденого ним освіти Галілею не вдалося. Це зробив у 1655 р. Гюйгенс, який виявив, що воно є плоским кільцем, концентричним тілом планети, але не примикає до нього.

Кільце складається з трьох концентричних кілець, які, як і екватор планети, нахилені до площини орбіти під кутом 26 0 45". Зовнішнє кільце А відокремлено від середнього кільця В різким темним проміжком, званим щілиною Кассіні. Середнє кільце є найяскравішим. С, темне та напівпрозоре, називається креповим кільцем.

Причина, через яку Сатурн на відстані близько 10 5 км має саме кільце, а не супутник, полягає у припливній силі. Якби супутник і утворився на такій відстані, він був би розірваний під дією приливної сили на дрібні уламки. В епоху формування планет-гігантів навколо них на деякому етапі виникли сплощені хмари протопланетної матерії, з якої утворилися потім супутники. У зоні кілець приливна сила перешкодила утворенню супутника. Таким чином, кільця Сатурна, ймовірно, є рештками допланетної матерії. Кільця складаються з величезної кількості частинок, що незалежно обертаються навколо планети по орбітах кеплерів.

У Сатурна відомо 10 супутників: Мімас, Енцелад, Тефія, Діона, Рея, Титан, Гіперіон, Япет, Феба, Янус. Титан – єдиний супутник у Сонячній системі, на якому знайдено атмосферу. Усі супутники, окрім Феби, обертаються навколо планети у прямому напрямку.

Уранвидно тільки в телескоп і виглядає маленьким зеленим диском. Велика піввісь орбіти планети дорівнює близько 19,2 а.о., а період звернення навколо Сонця – 84 роки. Маса Урана в 14,6 раза більша за земну, радіус 24800 км. Уран має помітне стиснення (1/14).

Деталі на диску Урана певним чином не відрізняються, але спостерігаються періодичні коливання блиску. За цими коливаннями і ефектом Доплера було визначено період обертання навколо осі 10 год 49 м. Вдалося встановити також напрямок осі обертання планети, причому виявилося, що екватор Урана нахилений до площині його орбіти на 82 0 , а напрям обертання - зворотний.

Середня густина Урану 1,6 г/см 3 . Ця планета містить більше важких елементів, ніж Юпітер та Сатурн.

Уран має 5 супутників: Аріель, Умбріель, Титанія, Оберон, Міранда. Площини їх орбіт майже перпендикулярні площині орбіти планети і рухаються вони у бік її обертання.

Лінійний радіус Нептунадорівнює 25050 км, маса – 17,2 маси Землі. Велика піввісь орбіти планети дорівнює близько 30,1 а. е., а період звернення навколо Сонця майже 165 років. Період обертання був визначений спектроскопічно та становить 15,8 год плюс/мінус 1 год.

Напрямок обертання прямий. В результаті спектроскопічних спостережень у спектрах Нептуна знайдено водень та метан. Середня густина Нептуна - 1,6 г/см 3 .

У Нептуна два супутники: Тритон і Нереїда. Тритон належить до найбільших супутників у Сонячній системі (його радіус дорівнює 2000 км) і рухається навколо планети у зворотному напрямку

У Сатурна 17 супутників та кільце, точніше ціла система кілець. Радіус зовнішнього кільця перевищує 900 000 км, товщина не більше 4 км. Моделью кільця Сатурна може бути диск діаметром 250 м та товщиною всього 1мм! Чому ця система частинок існує досі в такому вигляді, поки що не відомо. Як і супутники Юпітера, місяця Сатурна кожен по-своєму цікавий і загадковий. Так поверхня Тефії досить світла і вкрита кратерами, причому один має діаметр 400 км. Великий кратер такого самого розміру виявлено на Мімасі. Енцелад порівнюють із гігантською замороженою в космосі краплею води, на одній із сторін якої, зверненої до Сатурна, видно численні викривлені борозенки, тоді як на протилежній – численні метеоритні кратери. Великий інтерес викликає найбільший супутник Сатурна – Титан, єдиний супутник у Сонячній системі, оточений щільною атмосферою. Складається вона в основному з азоту (85%) та аргону (близько 12%), хоча зовсім недавно припускали, що її головні складові – метан та аміак. За своїм цікавим є восьмий супутник Сатурна Япет: його тильна сторона приблизно в 10 разів яскравіша за передню, звернену до планети (до речі, всі супутники цієї та інших планет, як і місяць, звернені до своєї планети однією і тією ж стороною).

До групи планет гігантіввходять: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун.

Всі ці планети(і особливо Юпітер) мають великі розміри та маси. Наприклад, за обсягом Юпітер перевершує Землю майже 1320 раз, а, по масі - 318 раз.

Планети-гігантидуже швидко обертаються навколо своїх осей; менше 10 год потрібно величезному Юпітеру, щоб зробити один оборот. Причому екваторіальні зони планет- гігантів обертаються швидше, ніж полярні, т. е. там, де максимальні лінійні швидкості точок у русі навколо осі, максимальні і кутові швидкості. Результат швидкого обертання – великий стиск планет- гігантів (Помітне при візуальних спостереженнях). Різниця екваторіального та полярного радіусів Землі становить 21 км, а у Юпітера вона дорівнює 4400 км.

Планети-гігантизнаходяться далеко від Сонця, і незалежно від характеру зміни пір року на них завжди панують низькі температури. На Юпітері взагалі немає зміни пір року, оскільки вісь цієї планетимайже перпендикулярна до площини її орбіти. Своєрідно відбувається зміна пір року і на планетіУран, так як вісь цієї планетинахилена до площини орбіти під кутом 8?

Планети-гігантивідрізняються великою кількістю супутників; у Юпітера до середини 2001 їх виявлено вже 28, Сатурна - 30, Урана - 21 і тільки у Нептуна - 8. Чудова особливість планет- гігантів - кільця, які відкриті не тільки у Сатурна, а й у Юпітера, Урана та Нептуна.

Найважливіша особливість будови планет- гігантів полягає в тому що ці планетине мають твердих поверхностей. Таке уявлення добре узгоджується з малими середніми щільностями. планет- гігантів , їх хімічним складом (вони складаються в основному з легких елементів - водню та гелію), швидким зональним обертанням та деякими іншими даними. Отже, все, що вдається розглянути на Юпітері та Сатурні (на більш далеких планетахдеталі взагалі не видно), відбувається у протяжних атмосферах цих планет. На Юпітері навіть у невеликі телескопи помітні смуги, витягнуті вздовж екватора. У верхніх шарах воднево-гелієвої атмосфери Юпітера у вигляді домішок зустрічаються хімічні сполуки (наприклад, метан і аміак), вуглеводні (етан, ацетилен), а також різні сполуки (у тому числі фосфор і сірку), що фарбують деталі атмосфери в червоно-коричневі. та жовті кольори. Таким чином, за своїм хімічним складом планети-гігантирізко відрізняються від планетземної групи. Ця відмінність пов'язана з процесом освіти планетноїсистеми.

На фотографіях, переданих з борту американських АМС "Піонер" та "Вояджер", чітко видно, що газ в атмосфері Юпітера бере участь у складному русі, який супроводжується утворенням та розпадом вихорів. Передбачається, що спостерігається на Юпітері близько 300 років Велика Червона Пляма (овал з півосями 15 і 5 тис. км) теж є величезним і дуже стійким вихором. Потоки газу, що рухається, і стійкі плями видно і на знімках Сатурна, переданих автоматичними міжпланетними станціями.

Вояджер-2 дав можливість розглянути і деталі атмосфери Нептуна.

Речовина під хмарним шаром планет- гігантів , Недоступне безпосередньому спостереженню. Про його властивості можна будувати висновки за деякими додатковими даними. Наприклад, припускають, що у надрах планет- гігантів речовина повинна мати високу температуру. Як же такий висновок було зроблено? По-перше, знаючи відстань Юпітера від Сонця, вирахували кількість теплоти, яку Юпітер від нього отримує. По-друге, визначили відбивну здатність атмосфери, що дозволило дізнатися, скільки сонячної енергії планетавідбиває у космічний простір. Зрештою, вирахували температуру, яку повинна мати планета, що знаходиться на відомій відстані від Сонця. Вона виявилася близькою до -160 С. Але температуру планетиможна визначити безпосередньо, досліджуючи її інфрачервоне випромінювання з допомогою наземної апаратури чи приладів, встановлених на борту АМС. Такі виміри показали, що температура Юпітера близька до -130 С, тобто вище за розрахункову. Отже, Юпітер випромінює енергії майже вдвічі більше, ніж отримує від Сонця. Це і дозволило зробити висновок про те, що планетамає власне джерело енергії.

Сукупність всіх наявних відомостей про планетах-гігантахдає можливість побудувати моделі внутрішньої будови цих небесних тіл, тобто розрахувати, які щільність, тиск і температура в їх надрах. Наприклад, температура поблизу центру Юпітера сягає кількох десятків тисяч Кельвінів.

На відміну від планетземної групи, що мають кору, мантію і ядро, на Юпітері газоподібний водень, що входить до складу атмосфери, переходить у рідку, а потім і в тверду (металеву) фазу. Поява таких незвичайних агрегатних станів водню (в останньому випадку він стає провідником електрики), пов'язане з різким збільшенням тиску з зануренням у глибину. Так, на глибині, трохи більшій за 0.9 радіусу планети, тиск сягає 40 млн. атмосфер.

Можливо, що зі швидким обертанням провідної струму речовини, що знаходиться в центральних областях планет- гігантів пов'язано існування значних магнітних полів цих планет. Особливо велике магнітне поле Юпітера. Воно у багато разів перевершує магнітне поле Землі, причому полярність його обернена до земної (у Землі поблизу північного географічного полюса розташований південний магнітний). Магнітне поле планетивловлює заряджені частки, що летять від Сонця (іони, протони, електрони та ін.), які утворюють навколо планетипояси частинок високих енергій, які називаються радіаційними поясами. Такі пояси з усіх планетземної групи є тільки наша планети. Радіаційний пояс Юпітера тягнеться на відстань до 2,5 млн. км. Він у десятки тисяч разів інтенсивніший за земний. Електрично заряджені частинки, що рухаються в радіаційному поясі Юпітера, випромінюють радіохвилі в діапазоні дециметрових та декаметрових хвиль. Як і Землі, на Юпітері спостерігаються полярні сяйва, пов'язані з проривом заряджених частинок з радіаційних поясів у атмосферу, і навіть потужні електричні розряди у атмосфері (грози).

1. Використовуючи довідники, заповніть таблицю з основними фізичними характеристиками планет-гігантів.

80% H, 19% He, 1% CH 4

Число супутників

Назви найбільших супутників

Іо, Європа, Ганімед, Каллісто, Амальтея

Титан, Рея, Япет, Діона, Тефія

Аріель, Оберон, Умбріель, Дездемона, Джульєтта

Тритон, Нереїда, Протей, Ларісса, Таласса

Заповнивши таблицю, зробіть висновки та вкажіть подібності та відмінності між планетами-гігантами.

Висновки: Це газоподібні тіла з потужними протяжними атмосферами, швидко обертаються навколо своїх осей, мають багато супутників, також всі вони мають кільця. У планет-гігантів немає ні твердої, ні рідкої поверхні. Основні компоненти всіх планет-гігантів – гелій та водень.

2. Проведіть якісне порівняння властивостей планет земної групи та планет-гігантів. Використовуйте при цьому слова: "висока", "низька", "велика" і т. п. У висновку вкажіть принципову відмінність планет земної групи від планет-гігантів.

Висновок: Планети земної групи мають значно менші маси і розміри, але більшу щільність, не мають кілець. Вони ближче розташовані до Сонця і швидше рухаються по своїх орбітах, але повільніше обертаються навколо своєї осі і менше стиснуті біля полюсів. Також вони мають значно менше супутників.

3. Закінчіть речення:

Особливістю обертання планет-гігантів навколо осі є те, що вони обертаютьсяшарами: шар планети поблизу екватора обертається швидше за інші шари .

Наявність у Юпітера та Сатурна щільних та протяжних атмосфер пояснюється тим, що при формуванні вони швидко досягли такої маси, щоб утримати більшеводню.

Супутник Сатурна Титан має потужну атмосферу, що складається в основному зазоту .

Планети-гіганти мають малу середню щільність через те, що їхні атмосфери мають в основномуводнево-гелієвий склад.

Існування кілець виявлено у наступних планет-гігантів:Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун .

Юпітер випромінює значно більше теплової енергії, ніж отримує від Сонця. Причиною цього вважатимуться поступове стиснення планети( гравітаційна диференціація надр - опускання до центру планети більш важких речовин)і процес радіоактивного розпаду в її надрах .

4. Зоряний період обертання Сатурна навколо Сонця T = 29,5 року. Яка середня відстань від Сатурна до Сонця?

5. Який вигляд матимуть кільця Сатурна для спостерігача, що знаходиться на екваторі та на полюсах Сатурна?

6. Закінчіть пропозиції щодо внутрішньої будови планет-гігантів.

У планет Юпітер і Сатурн між центральним ядром і протяжною атмосферою єоболонка із властивостями металу .

Планети-гіганти, як і Земля, маютьмагнітним полем , Напруженість якого у Юпітера в 12 разів вище, ніж у Землі; у Сатурна близька до земної;
у Урана приблизно дорівнює земній; у Нептуна втричі менше, ніж у Землі.

Полярні сяйва були відзначені у наступних планет-гігантів:Юпітер, Сатурн та Уран .

Зовнішні планети

За складом, будовою та розмірами зовнішні планети сонячної системи різко відрізняються від внутрішніх планет земної групи. Зовнішні планети мають малу густину, що визначається їх газовим складом. Причому провідним елементом цих планет є водень та його сполуки. За деякими оцінками, Юпітер містить 78% водню за вагою, а Сатурн 63%. Уран і Нептун мають вищі середні щільності, і, мабуть, пропорція водню у яких нижче.

У спектрах протяжних атмосфер зовнішніх планет відзначаються сильні смуги метану та смуги молекулярного водню. Крім того, у спектрах Юпітера та Сатурна спостерігаються слабкі смуги аміаку. Однак на Урані та Нептуні аміак знаходиться в замороженому стані, оскільки температура поверхні цих планет дуже низька, близько -210 ° С. При таких температурах більшість газів переходить у рідкий і твердий стан. За деякими непрямими даними, можна припустити, що у складі зовнішніх планет є багато гелію.

Таким чином, великі зовнішні планети сонячної системи за своїм атомарним складом багато в чому близькі до складу Сонця. Вони складені переважно з легких компонентів – H, Не, СН 4 , NH 3 , H 2 O. Збереження цих речовин у складі великих планет пов'язана з високими значеннями мас самих планет, а також низькими температурами зовнішніх крайових областей сонячної туманності, від якої вони походять.

Викладені вище дані дозволяють дійти певнихвисновків які мають пряме відношення до питань походження сонячної системи

Планети сонячної системи різняться за своїм хімічним складом. Внутрішні планети складені, переважно, твердими тілами, зовнішні - переважно газами.

Серед внутрішніх планет також є відмінність у складі - найближчі до Сонця планети щільніші, ніж віддалені.

Відмінність у складі внутрішніх планет, мабуть, обумовлена ​​тими самими причинами, як і відмінність у складі метеоритів, т. е. планети більш щільні містять більше металевої (залізонікелевої) фази і менше силікатної. Максимальний вміст заліза, ймовірно, характерний для Меркурія, мінімальний для Місяця, в якому більшість заліза знаходиться в силікатах.

Відмінність складу планет свідчить про хімічне та фізичне фракціонування елементів у процесі утворення сонячної системи. Фракціонування визначалося різним ступенем окиснення речовини залежно від відстані від Сонця.

Гігантські зовнішні планети сонячної системи виникли з речовини, надзвичайно близької до складу Сонця, і процеси фракціонування при їх освіті виявилися незначною мірою.

Планети-гіганти – найбільші тіла Сонячної системи

Планети-гіганти - Найбільші тіла Сонячної системи після Сонця: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Вони розташовуються за Головним поясом астероїдів і тому ще називають " зовнішніми " планетами.
Юпітер і Сатурн - газові гіганти, тобто вони складаються в основному з газів, що знаходяться в твердому стані: водню та гелію.
А ось Уран та Нептун були визначені як крижані гіганти, оскільки в товщі самих планет замість металевого водню знаходиться високотемпературний лід.
Планети-гіганти у багато разів більше Землі, але в порівнянні з Сонцем вони зовсім невеликі:

Комп'ютерні розрахунки показали, що планети-гіганти відіграють важливу роль у захисті внутрішніх планет земної групи від астероїдів і комет.
Якби не було цих тіл у Сонячній системі, наша Земля в сотні разів частіше піддавалася б падінню астероїдів і комет!
Як же планети-гіганти захищають нас від падіння непроханих гостей?

Ви напевно чули про "космічний слалом", коли автоматичні станції, що прямують до далеких об'єктів Сонячної системи, здійснюють "гравітаційні маневри" біля деяких планет. Вони підходять до них за заздалегідь розрахованою траєкторією і, використовуючи силу їхнього тяжіння, розганяються ще сильніше, але не падають на планету, а "вистрілюють" немов із пращі з ще більшою швидкістю, ніж на вході і продовжують свій рух. Тим самим економиться паливо, яке було б потрібне для розгону одними лише двигунами.
Так само планети-гіганти викидають за межі Сонячної системи астероїди та комети, які пролітають повз них, намагаючись прорватися до внутрішніх планет, у тому числі до Землі. Юпітер, зі своїми побратимами, збільшує швидкість такого астероїда, зіштовхує його зі старої орбіти, той вимушено змінює свою траєкторію та відлітає у космічну прірву.
Так що, без планет-гігантів , життя на Землі, ймовірно, було б неможливим через постійні метеоритні бомбардування.

Ну, а тепер коротко познайомимося з кожною з планет-гігантів.

Юпітер – найбільша планета-гігант

Першим по порядку від Сонця, із планет-гігантів, йде Юпітер. Це і найбільша планета Сонячної системи.
Іноді кажуть, що Юпітер - зірка, що не відбулася. Але щоб запустити власний процес ядерних реакцій, Юпітеру не вистачає маси, причому досить багато. Хоча, маса потихеньку росте за рахунок поглинання міжпланетної речовини - комет, метеоритів, пилу та сонячного вітру. Один із варіантів розвитку Сонячної системи показує, що якщо так піде й надалі, то Юпітер цілком може стати зіркою чи коричневим карликом. І тоді наша Сонячна стане подвійною зоряною системою. До речі, подвійні зоряні системи - звичайна справа в навколишньому Космосі. Поодиноких зірок, на кшталт нашого Сонця, набагато менше.

Існують розрахунки, що показують, що вже зараз Юпітер випромінює більше енергії, ніж поглинає її від Сонця. І якщо це справді так, то ядерні реакції вже повинні йти, інакше енергії взяти просто ні звідки. А це вже ознака саме зірки, а не планети...

Порівняння розмірів Землі та Юпітера:

На цьому знімку видно і знамениту Велику Червону Пляму, її ще називають "очем Юпітера". Це гігантський вихор, який існує, мабуть, уже не одну сотню років.

1989 року до Юпітера був запущений апарат "Галілео". За 8 років роботи він зробив унікальні знімки самої планети-гіганта, супутників Юпітера, а також провів безліч вимірювань.Що коїться в атмосфері Юпітера і його надрах - залишається тільки здогадуватися. Зонд апарату "Галілео", що спустився в його атмосферу на 157 км, витримав всього 57 хвилин, після чого був роздавлений тиском у 23 атмосфери. Але він встиг повідомити про потужні грози і ураганні вітри, також передав дані про склад і температуру.Ганімед, найбільший супутник Юпітера, є і найбільшим із супутників планет у Сонячній системі.На початку досліджень, в 1994 році "Галілео" спостерігав падіння комети Шумейкерів-Леві на поверхню Юпітера і надіслав зображення цієї катастрофи. З Землі цю подію спостерігати було не можна - лише залишкові явища, що стали видно у міру обертання Юпітера.

Сатурн

Далі йде не менш знамените тіло Сонячної системи – планета-гігант Сатурн, який відомий своїми кільцями. Кільця Сатурна складаються з частинок льоду, розміром від порошин до досить великих шматків льоду. При зовнішньому діаметрі кілець Сатурна 282 000 кілометрів, їх товщина - всього близько одного кілометра. Тому при погляді збоку кільця Сатурна не видно.
Але, Сатурн має і супутників. Наразі відкрито близько 62 супутників Сатурна.
Найбільший супутник Сатурна - Титан, розмір якого більший за планету Меркурій! Але він складається значною мірою із замерзлого газу, тобто легше Меркурія. Якщо Титан перемістити на орбіту Меркурія, то крижаний газ випарується і розміри Титану сильно зменшаться.
Ще один цікавий супутник Сатурна – Енцелад, приваблює вчених тим, що під його крижаною поверхнею є океан рідкої води. А якщо так, то в ньому можливе й життя, адже й температури там позитивні. На Енцеладі відкриті потужні водяні гейзери, що б'ють у висоту на сотні кілометрів!

І дослідницька станція "Кассіні" знаходиться на орбіті Сатурна з 2004 року. За цей час зібрано безліч даних про самого Сатурна, його супутників і кільця.Також здійснено посадку автоматичної станції "Гюйгенс" на поверхню Титана, одного з супутників Сатурна. Це була перша в історії посадка зонда на поверхню небесного тіла у зовнішній частині Сонячної системи.Незважаючи на свої значні розміри та масу, щільність Сатурна приблизно в 9,1 раза менша за щільність Землі. Тому прискорення вільного падіння на екваторі - лише 10,44 м/с². Тобто, здійснивши там посадку, ми не відчули б збільшеної сили тяжіння.

Уран - крижаний гігант

Атмосфера Урану складається з водню та гелію, а надра – з льоду та твердих гірських порід. Уран виглядає досить спокійною планетою, на відміну від буйного Юпітера, але все ж таки в його атмосфері були помічені вихори. Якщо Юпітер і Сатурн називають газовими гігантами, то Уран і Нептун – крижані гіганти, оскільки в їхніх надрах відсутній металевий водень, а замість нього багато льоду у різних високотемпературних станах.
Уран виділяє дуже мало внутрішнього тепла і тому є найхолоднішою із планет Сонячної системи - на ньому зареєстрована температура -224°С. Навіть на Нептуні, який знаходиться далі від Сонця – і те тепліше.
Уран має супутники, але вони не дуже великі. Найбільший з них, Титанія, в діаметрі більш ніж удвічі менше нашого Місяця.

(Ні, я не забув повернути фотографію)

На відміну від інших планет Сонячної системи, Уран ніби лежить на боці – його власна вісь обертання лежить майже у площині обертання Урану навколо Сонця. Тому він повертається до Сонця то Південним, то Північним полюсами. Тобто сонячний день на полюсі триває 42 роки, а потім змінюється на 42 роки "полярної ночі", під час якої освітлено протилежний полюс.

Цей знімок зроблений телескопом Хаббл у 2005 році. Видно кільця Урана, світло пофарбований південний полюс і яскрава хмара в північних широтах.

Виявляється, не лише Сатурн прикрасив себе обручками!

Цікаво, що це планети носять імена римських богів. І лише Уран названо ім'ям бога із давньогрецької міфології.
Прискорення вільного падіння на екваторі Урану – 0,886 g. Тобто сила тяжіння на цій планеті-гіганті навіть менша, ніж на Землі! І це незважаючи на його величезну масу... Виною цьому - знову ж таки мала щільність крижаного гіганта Урана.

Космічні апарати пролітали повз Уран, роблячи попутно знімки, але детальних досліджень поки не проводилося. Щоправда, NASA планує відправити до Урану дослідницьку станцію у 2020-х роках. Є плани й у Європейського космічного агентства.

Нептун

Нептун - найдальша планета Сонячної системи, після того, як Плутон "розжалували" на "карликові планети". Як і інші планети-гіганти, Нептун значно більше і важче за Землю.

Н
ептун, як і Сатурн, є крижаною планетою-гігантом.

Нептун знаходиться досить далеко від Сонця і тому став першою планетою, відкритою завдяки математичним обчисленням, а не за допомогою прямих спостережень. Планета була візуально виявлена ​​в телескоп 23 вересня 1846 астрономами Берлінської обсерваторії, на підставі попередніх розрахунків французького астронома Левер'є.Цікаво, що, судячи з малюнків, Галілео Галілей спостерігав Нептун набагато раніше, ще 1612 року, у свій перший телескоп! Але... він не розпізнав у ньому планети, взявши за нерухому зірку. Тому Галілей не вважається першовідкривачем планети Нептун.

Незважаючи на свої значні розміри та масу, щільність Нептуна приблизно в 3,5 рази менша за щільність Землі. Тому на екваторі сила тяжіння - всього 1,14 g, тобто майже як на Землі, як і у двох попередніх планет-гігантів.

Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун являють собою юпітерову групу планет, або групу планет-гігантів, хоча їхні великі діаметри не єдина риса, що відрізняє ці планети від планет земної групи.

Планети-гіганти дуже швидко обертаються довкола своїх осей; менше 10 год потрібно величезному Юпітеру, щоб зробити один оборот. Причому екваторіальні зони планет-гігантів обертаються швидше, ніж полярні, тобто там, де максимальні лінійні швидкості точок у русі навколо осі, максимальні і кутові швидкості. Результат швидкого обертання – велике стиснення планет-гігантів (помітне при візуальних спостереженнях). Різниця екваторіального та полярного радіусів Землі становить 21 км, а у Юпітера вона дорівнює 4400 км.

Планети-гіганти знаходяться далеко від Сонця, і незалежно від характеру зміни пір року на них завжди панують низькі температури. На Юпітері взагалі немає зміни пори року, оскільки вісь цієї планети майже перпендикулярна до площини її орбіти. Своєрідно відбувається зміна пір року і планети Уран, оскільки вісь цієї планети нахилена до площині орбіти під кутом 8°.

Планети-гіганти відрізняються великою кількістю супутників; у Юпітера до середини 2001 року їх виявлено вже 28, Сатурна – 30, Урана – 21 і лише у Нептуна – 8. Чудова особливість планет-гігантів – кільця, які відкриті не тільки у Сатурна, а й у Юпітера, Урана та Нептуна.

Найважливішою особливістю будови планет-гігантів є те, що ці планети не мають твердих поверхонь. Таке уявлення добре узгоджується з малими середніми щільностями планет-гігантів, їх хімічним складом (вони складаються в основному з легких елементів - водню та гелію), швидким зональним обертанням та деякими іншими даними. Отже, все, що вдається розглянути на Юпітері та Сатурні (на більш далеких планетах деталі взагалі не видно), відбувається у протяжних атмосферах цих планет. На Юпітері навіть у невеликі телескопи помітні смуги, витягнуті вздовж екватора.

У верхніх шарах воднево-гелієвої атмосфери Юпітера у вигляді домішок зустрічаються хімічні сполуки (наприклад, метан і аміак), вуглеводні (етан, ацетилен), а також різні сполуки (у тому числі фосфор і сірку), що фарбують деталі атмосфери в червоно-коричневі. та жовті кольори. Таким чином, за своїм хімічним складом планети-гіганти різко відрізняються від планет земної групи. Ця відмінність пов'язана з процесом утворення планетної системи.

На відміну від планет земної групи, що мають кору, мантію і ядро, на Юпітері газоподібний водень, що входить до складу атмосфери, переходить у рідку, а потім і в тверду (металеву) фазу. Поява таких незвичайних агрегатних станів водню (в останньому випадку він стає провідником електрики), пов'язане з різким збільшенням тиску з зануренням у глибину.

Можливо, що з швидким обертанням струму речовини, що знаходиться в центральних областях планет-гігантів, пов'язане існування значних магнітних полів цих планет. Особливо велике магнітне поле Юпітера. Воно у багато разів перевершує магнітне поле Землі, причому полярність його обернена до земної (у Землі поблизу північного географічного полюса розташований південний магнітний).

Магнітне поле планети вловлює заряджені частинки, що летять від Сонця (іони, протони, електрони та ін.), які утворюють навколо планети пояси частинок високих енергій, звані радіаційними поясами. Такі пояси зі всіх планет земної групи є лише у нашої планети. Радіаційний пояс Юпітера тягнеться на відстань до 2,5 млн. км. Він у десятки тисяч разів інтенсивніший за земний. Електрично заряджені частинки, що рухаються в радіаційному поясі Юпітера, випромінюють радіохвилі в діапазоні дециметрових та декаметрових хвиль. Як і Землі, на Юпітері спостерігаються полярні сяйва, пов'язані з проривом заряджених частинок з радіаційних поясів у атмосферу, і навіть потужні електричні розряди у атмосфері (грози).