Планетыгиганты Подготовила Норенко М Планеты-гиганты Солнечной системы

Планетыгиганты Подготовила Норенко М.

Планеты-гиганты Солнечной системы: n. Юпитер n. Сатурн n. Уран n. Нептун

n расположены за пределами кольца малых планет. Все планеты-гиганты являются газовыми планетами, обладают значительно большими размерами и массами (вследствие чего давление в их недрах значительно выше), более низкой средней плотностью (близкой к средней Солнечной, 1, 4 г/см³), мощными атмосферами, быстрым вращением, а также кольцами (в то время как у планет земной группы таковых нет) и большим количеством спутников. Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну.

ЮПИТЕР n Юпитер обладает массой в 318 масс Земли, что в 2, 5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых. Он состоит главным образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно.

n Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант. Его экваториальный радиус равен 71, 4 тыс. км. n Масса Юпитера в 2, 47 раза превышает суммарную массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых, в 317, 8 раз — массу Земли и примерно в 1000 раз меньше массы Солнца. n Плотность Юпитера - 1326 кг/м³. n Сила тяжести на его поверхности более чем в 2, 4 раза превосходит земную. Это соответствует ускорению свободного падения 24, 79 м/с² на Юпитере. n Среднее расстояние между Юпитером и Солнцем составляет 778, 57 млн км, а период обращения составляет 11, 86 года. n На Юпитере не бывает смены времён года. n Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Период вращения у экватора — 9 ч. 50 мин. 30 сек. , а на средних широтах — 9 ч. 55 мин. 40 сек.

Модель внутренней структуры Юпитера: 1. Атмосфера. Её делят на три слоя: 1. 2. 3. внешний слой, состоящий из водорода; средний слой, состоящий из водорода (90 %) и гелия (10 %); нижний слой, состоящий из водорода, гелия и примесей аммиака, гидросульфата аммония и воды, образующих три слоя облаков: 1. 2. 3. вверху — облака из оледеневшего аммиака (NH 3). Его температура составляет около − 145 °C, давление — около 1 атм; ниже — облака кристаллов гидросульфида аммония (NH 4 HS); в самом низу — водяной лёд и, возможно, жидкая вода. Вероятно, имеется в виду — в виде мельчайших капель. Давление в этом слое составляет около 1 атм, температура примерно − 130 °C (143 К). Ниже этого уровня планета непрозрачна. 2. Слой металлического водорода. Температура этого слоя меняется от 6300 до 21 000 К, а давление от 200 до 4000 ГПа. 3. Каменное ядро.

n У Юпитера имеется 65 спутников. Четыре крупнейших — Ганимед, Каллисто, Ио и Европа — схожи с планетами земной группы такими явлениями, как вулканическая активность и внутренний нагрев. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, больше Меркурия.

САТУРН n Сатурн, известный своей обширной системой колец, имеет несколько схожие с Юпитером структуру атмосферы и магнитосферы. Хотя размер Сатурна составляет 60 % юпитерианского, масса (95 масс Земли) — меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн — наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность сравнима с плотностью воды).

n n n Экваториальный радиус Сатурна равен 60 300 км, полярный радиус — 54 400 км. Масса планеты в 95 раз превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0, 69 г/см³, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды. Ускорение свободного падения на экваторе Сатурна составляет 10, 44 м/с². Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем составляет 1430 млн км. Сатурн обращается вокруг Солнца за 10 759 дней (примерно 29, 5 лет).

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, а водород переходит в жидкое состояние, однако этот переход является постепенным. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (давление там достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электрических токов в металлическом водороде создаёт магнитное поле. В центре планеты находится массивное ядро из тяжёлых материалов — камня, железа и, предположительно, льда. Его масса составляет приблизительно от 9 до 22 масс Земли. Температура ядра достигает 11 700 °C, а энергия, которую оно излучает в космос, в 2, 5 раза больше. Область ядра имеет диаметр приблизительно 25 000 км.

n У Сатурна имеется 62 подтверждённых спутника; два из них — Титан и Энцелад — проявляют признаки геологической активности. Активность эта, однако, не схожа с земной, поскольку в значительной степени обусловлена активностью льда. Титан, превосходящий размерами Меркурий, — единственный спутник в Солнечной системе с существенной атмосферой.

УРАН n Уран с массой в 14 масс Земли является самой лёгкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку» ; наклон оси его вращения к плоскости эклиптики примерно 98 градусов. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает очень немного тепла в космос.

n n n Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Об открытии Урана Уильям Гершель объявил 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времён античности расширив границы Солнечной системы в глазах человека. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, более ранние наблюдатели не догадывались, что это планета, из-за его тусклости и медленного движения. Средняя удалённость планеты от Солнца составляет 2, 8 млрд км. Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Большая полуось орбиты около 3 млрд км. Уран тяжелее Земли в 14, 5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана равна 1, 270 г/см³.

n n Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре — каменное ядро, в середине — ледяная оболочка, снаружи — водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0, 55 до 3, 7 земных масс и с радиусом в 20 % от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет бо льшую часть планеты (60 % от общего радиуса, до 13, 5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0, 5 земных масс (или, по другим оценкам, 1, 5 земной массы), простирается на 20 % радиуса Урана. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака» .

n У Урана открыты 27 спутников; крупнейшие — Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда.

НЕПТУН n n Нептун, хотя и немного меньше Урана, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн. Внутреннее строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Атмосфера составляет примерно 10— 20 % от общей массы планеты, и расстояние от поверхности до конца атмосферы составляет 10— 20 % расстояния от поверхности до ядра. Вблизи ядра давление может достигать 10 ГПа. Объёмные концентрации метана, аммиака и воды найдены в нижних слоях атмосферы.

n n n Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений. Обнаружение непредвиденных изменений в орбите Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. 12 июля 2011 года исполнился ровно один Нептунианский год или 164, 79 земных лет с момента открытия Нептуна. Масса Нептуна – 1, 0243· 1026 кг. Экваториальный радиус Нептуна равен 24 764 км. Среднее расстояние между Нептуном и Солнцем — 4, 55 млрд км. Осевой наклон Нептуна — 28, 32°. В результате этого планета испытывает схожие сезонные изменения. Однако из-за длинного орбитального периода сезоны длятся в течение сорока лет каждый.

n n Внутреннее строение Нептуна: 1. Верхняя атмосфера, верхние облака 2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана 3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда 4. Каменно-ледяное ядро Постепенно атмосфера уплотняется в перегретую жидкую мантию, где температуры достигают 2000— 5000 К. Масса мантии Нептуна превышает земную в 10— 15 раз, по разным оценкам, и богата водой, аммиаком, метаном и прочими соединениями. Эту материю называют ледяной, хотя это горячая, очень плотная жидкость (океаном водного аммиака). На глубине 7000 км условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы, которые «падают» на ядро. Согласно одной из гипотез, имеется целый океан «алмазной жидкости» . Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов. Давление в центре достигает 7 мегабар. Температура в центре, возможно, достигает 5400 К.

n У Нептуна имеется 13 известных спутников. Крупнейший — Тритон, является геологически активным, с гейзерами жидкого азота. Тритон — единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении. Также Нептун сопровождается астероидами, называемыми Нептунские троянцы, которые находятся с ним в резонансе 1: 1.