Планеты гиганты солнечной системы таблица


Наша Солнечная система состоит из Солнца, вращающихся вокруг него планет и более маленьких небесных тел. Все эти планеты загадочны и удивительны, потому что они до сих пор не до конца изучены. Ниже будут указаны размеры планет Солнечной системы по возрастанию, и коротко рассказано о самих планетах.

Существует всем известный список планет, в котором они перечислены в порядке их удаления от Солнца:

  • Меркурий;
  • Венера;
  • Земля;
  • Марс;
  • Юпитер;
  • Сатурн;
  • Уран;
  • Нептун.

На последнем месте раньше находился Плутон, но в 2006 г. он потерял статус планеты, так как дальше него были найдены более крупные небесные тела. Перечисленные планеты подразделяются на каменные (внутренние) и планеты-гиганты.

Размеры планет Солнечной системы по возрастанию и интересные сведения о планетах

Краткие сведения о каменных планетах


К внутренним (каменным) планетам относят те тела, которые располагаются внутри астероидного пояса, отделяющего Марс и Юпитер. Своё название «каменные» они получили потому, что состоят из различных твёрдых пород, минералов и металлов. Их объединяет малое количество или вовсе отсутствие спутников и колец (как у Сатурна). На поверхности каменных планет имеются вулканы, впадины и кратеры, образовавшиеся в результате падения других космических тел.

К этой категории относятся (в этом списке они перечислены по мере удаления от Солнца):

  • Меркурий:
  • Венера;
  • Земля;
  • Марс.

Но если сравнивать их размеры и располагать по возрастанию, то список будет выглядеть так:

  • Меркурий;
  • Марс;
  • Венера;
  • Земля.

    Размеры планет Солнечной системы

Краткие сведения о планетах-гигантах

Планеты-гиганты находятся за астероидным поясом и поэтому их ещё называют внешними. Состоят они из очень лёгких газов – водорода и гелия. К ним относятся:

  • Юпитер;
  • Сатурн;
  • Уран;
  • Нептун.

Но если составлять список по размерам планет в Солнечной системе по возрастанию, то порядок меняется:

  • Нептун;
  • Уран;
  • Сатурн;
  • Юпитер.

Источник: vseonauke.com

Группу планет-гигантов составляют четыре планеты Солнечной системы – Нептун, Сатурн, Уран и Юпитер. Поскольку эти огромные планеты гораздо дальше удалены от Солнца, чем меньшие по размерам планеты, у них есть и другое название — внешние планеты.

Можно распределить интересные факты о планетах-гигантах по нескольким категориям. В первой учитываются их строение и вращение. Вторая посвящена явлениям, наблюдаемым в их атмосферах. В третьей отмечается наличие у планет колец. Четвертая описывает наличие у них спутников.

Структура планет-гигантов и их вращение

В основном планеты-гиганты образованы из сложной смеси газов – аммиака, водорода, метана и гелия. Как считают ученые, эти планеты имеют каменные или металлические ядра небольших размеров.

Из-за громадной массы объекта давление в недрах газовой планеты достигает миллионов атмосфер. Ее сжатие силой гравитации высвобождает значительную энергию. В результате этого фактора планетами-гигантами тепла выделяется больше, чем поглощается из солнечного излучения.


Имея размеры, значительно больше земных, суточный оборот такие газовые планеты совершают за 9-17 часов. что касается средней плотности планет-гигантов, то она близка к 1,4 г/куб. см. – примерно равна солнечной.

У Юпитера, крупнейшей планеты Солнечной системы, масса превышает общую массу всех прочих планет. Вероятно, именно за это его назвали в честь главного бога римского Пантеона. Ученые полагают, что именно быстрым вращением Юпитера объясняется расположение облаков в его атмосфере — мы их наблюдаем в виде протяженных полос.

Атмосферные явления

К числу интересных фактов о планетах-гигантах относится и наличие мощных атмосферных оболочек, где проходят неординарные по земным понятиям процессы.

В атмосферах таких планет нередки сильные ветры, имеющие скорость свыше тысячи километров в час.


Там же наблюдаются долгоживущие ураганные вихри, к примеру, на Юпитере — трехсотлетнее Большое красное пятно. На Нептуне существовало на протяжении подолжительного периода Большое темное пятно, а на Сатурне отмечаются пятна антициклонов.

Кольца и спутники планет-гигантов

Малозаметность «оправы» Юпитера объясняется ее узостью и небольшими размерами частиц пыли в ее составе.

Кольцо Сатурна самое внушительное по размеру – его диметр равен 400 тысячам километров, а вот ширина кольца насчитывает только несколько десятков метров. Состоит кольцо из вращающихся вокруг планеты кусков льда и небольших камней. Эти части разделены несколькими щелями, что формирует несколько разных колец, опоясывающих планету.

Кольцевая система у Урана — вторая по величине, и его «оправа» имеет красный, серый и синий цвета. В ее составе кусочки водяного льда и очень темные обломки размером не более метра в диаметре.


В кольце Нептуна пять подколец, состоящих, предположительно, из частичек льда.

Спутниковая система Юпитера включает в себя почти 70 объектов. Один из них – Ганимед, считается крупнейшим спутником в составе Солнечной системы.

Исследователи обнаружили у Сатурна более 60 спутников, Нептун обладает 27 спутниками, Нептун – 14, включая Тритон. Последний примечателен своей ретроградной орбитой — единственной из всех крупных спутников Солнечной системы.

Этот спутник, а также два других спутника газовых планет – Титан и Ио, имеют атмосферы.

Юпитер

ЮПИТЕР (астрологический знак G), планета, среднее расстояние от Солнца 5,2 а. е. (778,3 млн. км), сидерический период обращения 11,9 года, период вращения (облачного слоя близ экватора) ок. 10 ч, эквивалент диаметра ок. 142 800 км, масса 1,90·1027 кг. Состав атмосферы: H2, CH4, NH3, He. Юпитер — мощный источник теплового радиоизлучения, обладает радиационным поясом и обширной магнитосферой. Юпитер имеет 16 спутников (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Синопе), а также кольцо шириной ок. 6 тыс. км, почти вплотную примыкающее к планете.


Юпитер, пятая от Солнца большая планета Солнечной системы, самая крупная из планет-гигантов.

Движение, размеры, форма

Юпитер движется вокруг Солнца по близкой к круговой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 1°18,3′. Минимальное расстояние Юпитера от Солнца 4,95 а. е., максимальное — 5,45 а. е., среднее — 5,2 а. е. (1 а. е. = 149,6 млн. км).

Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5′; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо. Юпитер, двигаясь вокруг Солнца со средней скоростью 13,06 км/с, совершает один оборот за 11, 862 земных года. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. В противостоянии Юпитер виден как чуть желтоватая звезда -2,6 звездной величины; из всех планет уступает в блеске только Венере и Марсу во время великого противостояния последнего.

Юпитер не имеет твердой поверхности, поэтому, говоря о его размерах, указывают радиус верхней границы облаков, где давление порядка 10 КПа; радиус Юпитера на экваторе равен 71400км.


атмосфере Юпитера отчетливо просматриваются параллельные плоскости его экватора слои, или зоны, вращающиеся вокруг оси планеты с различными угловыми скоростями. Быстрее всего вращается экваториальная зона — период ее обращения 9 ч 50 мин 30 с, что на 5 мин 11 с меньше периода обращения полярных зон. Так быстро не вращается ни одна другая планета Солнечной системы.

Масса Юпитера составляет 1,899*1027кг, что в 317,8 раз превосходит массу Земли, но при этом средняя плотность равна 1,33 г/см3, то есть в 4 раза меньше, чем у Земли. Ускорение свободного падения на экваторе 23,5 м/с2.

В умеренных южных широтах Юпитера медленно перемещается овальное Большое Красное Пятно, поперечные размеры которого 30-40 тыс. км. За сто лет оно совершает примерно 3 оборота. Природа этого феномена до конца неясна.

Строение и состав Юпитера

Как и другие планеты-гиганты, Юпитер существенно отличается по химическому составу от планет земной группы. Абсолютно доминирующими здесь являются водород и гелий в «солнечной» пропорции 3,4 : 1, но в центре планеты согласно существующим моделям имеется жидкое ядро из расплавленных металлов и силикатов, окруженное водно-аммиачной жидкой оболочкой. Радиус этого ядра порядка 1/10 радиуса планеты, масса ~ 0,3-0,4 ее массы, температура около 2500 К при давлении ~ 8000ГПа.


Поток тепла из недр Юпитера вдвое превышает энергию, получаемую им от Солнца. Ввиду отсутствия твердой поверхности атмосфера как таковая у Юпитера отсутствует. Его газовая оболочка состоит в основном из водорода и гелия, но имеется и небольшая примесь метана, молекул воды, аммиака и др.

Физические и химические параметры

Красноватый оттенок планеты приписывают главным образом присутствию в атмосфере красного фосфора и, возможно, органике, возникающей благодаря электрическим разрядам. В области, где давление порядка 100 КПа, температура составляет около 160 К. Замечены интенсивные атмосферные потоки, в том числе вертикальная циркуляция. Установлено наличие облаков, высота которых в различных поясах различна. Светлые полосы и Большое Красное Пятно связаны с восходящими потоками; облака здесь выше, а температура ниже, чем в остальных областях. Исследователи обращают внимание на необычную устойчивость вихрей.


В атмосфере Юпитера замечены грозы. Установлено также наличие ионосферы, протяженность которой по высоте — порядка 3000 км.

На Юпитере имеется магнитное поле. Его магнитный дипольный момент почти в 12000 раз превосходит дипольный момент Земли, но так как напряженность магнитного поля обратно пропорциональна кубу радиуса, а он у Юпитера на два порядка больше, чем у Земли, то напряженность у поверхности Юпитера выше, по сравнению с Землей, только в 5-6 раз. Магнитная ось наклонена к оси вращения на (10,2 ± 0,6)°. Дипольная структура магнитного поля доминирует до расстояний порядка 15 радиусов планеты. Юпитер обладает обширной магнитосферой, которая подобна земной, но увеличена примерно в 100 раз. Имеются радиационные пояса.

Спутники Юпитера

Первые четыре спутника были открыты Г. Галилеем еще в 1610. Это открытие послужило мощным толчком к утверждению гелиоцентрической системы мира Коперника, явившись яркой моделью этой системы. В настоящее время известно 16 спутников Юпитера. Это (в порядке их удаленности от планеты) — Адрастея, Метис, Амальтея (по имени нимфы, вскормившей Юпитера), Фива; затем четыре галилеевых спутника — Ио, Европа, Ганимед, Каллисто; далее — Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Синопе.


утники внешней группы названы по именам возлюбленных Юпитера. Примерно четверть спутников обращаются вокруг Юпитера в направлениях, обратных направлению его собственного вращения. Полагают, что это захваченные планетой астероиды. Открытие значительного числа спутников Юпитера, в том числе первых двух ближайших к нему, стало возможным только после пролета космических кораблей, начиная с автоматических межпланетных станций «Пионер» (1973-74), а несколько позже (1977) — «Вояджеров».

Первый из галилеевских спутников, Ио, по размерам превосходит Луну. Имеет атмосферу и ионосферу, состоящую, в основном, из ионов серы и натрия. Весьма активна его вулканическая деятельность (больше, чем на Земле). Размеры вулканических кратеров достигают сотни километров, превосходя земные в десятки и даже сотни раз, хотя высота вулканов сравнительна невелика. Только в полярных областях Ио есть вулканы высотой около 10 км. Выбросы серы из вулканов вздымаются на высоту до 250 км. По мнению ряда исследователей, под тонкой твердой поверхностной коркой спутника, засыпанной слоем серы и ее диоксида, может находиться жидкая сера. Температура у поверхности Ио около -120° С на экваторе (кроме вулканических областей) и еще на 50° ниже у полюсов. Относительная немногочисленность ударных кратеров крупнее 1-2 км позволяет считать поверхность Ио сравнительно молодой (менее 1млн. лет).

Еще меньше кратеров, превышающих 5 км в диаметре, на поверхности Европы. Плотности спутников Юпитера убывают по мере увеличения радиусов их орбит. В отличие от Ио, поверхности других спутников покрыты льдом, в том числе водяным, пропорциональная доля которого чем дальше от Юпитера, тем делается все выше. Предположение о ледяной корке, под которой находится сравнительно рыхлый слой «губчатого» льда, пропитанного водой, может объяснить ряд наблюдаемых особенностей некоторых спутников, например, сравнительную гладкость поверхностей и высокую отражательную способность. Так, у Европы отражательная способность велика, а перепад высот на ней составляет всего лишь около 10 м. Кроме того, на Европе нет кратеров более 10 км в диаметре, но имеется много длинных (200-300 км) неглубоких борозд, что связано с особенностями приповерхностного покрова. Следует отметить, что перепады высот на Ганимеде (радиус которого превосходит радиус Меркурия на 500 км) и Каллисто на порядок выше, чем на Европе.

Однако далеко не все спутники Юпитера имеют гладкие поверхности. Так, плотность кратеров в некоторых районах Каллисто, уступающему по размерам Ганимеду, близка к предельной. В отдельных участках края кратеров смыкаются. Одной из причин такого распределения кратеров может быть легкоплавкость пород поверхности (в частности, льда).

Кольцо Юпитера

У Юпитера установлено существование огромного плоского кольца из пыли и некрупных камней, которое при ширине в 6 км и толщине в 1 км простирается до десятков тыс. км от верхней границы облаков.

Изучение Юпитера и его спутников, уже давшее много существенно новых результатов, привело и к постановке ряда новых проблем. В частности, еще только в процессе становления находятся исследования, касающиеся физической природы интенсивных электрических полей у ближайших к Юпитеру спутников.

 

Сатурн

САТУРН (астрономический знак H), планета, среднее расстояние от Солнца 9,54 а. е., период обращения 29,46 года, период вращения на экваторе (облачный слой) 10,2 ч, экваториальный диаметр 120 660 км, масса 5,68·1026 кг, имеет 30 спутников, в состав атмосферы входят СН4, Н2, Не, NН3. У Сатурна обнаружены радиационные пояса. Сатурн — планета, имеющая кольца (см. Кольца Сатурна).

Сатурн, шестая от Солнца, вторая по размерам после Юпитера большая планета Солнечной системы; относится к планетам-гигантам.

Движение, размеры, форма

Эллиптическая орбита Сатурна имеет эксцентриситет 0,0556 и средний радиус 9,539 а. е. (1427 млн. км). Максимальное и минимальное расстояния от Солнца равны приблизительно 10 и 9 а. е. Расстояния от Земли меняются от 1,2 до 1,6 млрд. км. Наклон орбиты планеты к плоскости эклиптики 2°29,4′. Угол между плоскостями экватора и орбиты достигает 26°44′. Сатурн движется по своей орбите со средней скоростью 2,64 км/с; период обращения вокруг Солнца составляет 29,46 земных лет.

Планета не имеет твердой поверхности, оптические наблюдения затрудняются непрозрачностью атмосферы. Для экваториального и полярного радиусов приняты значения 60 тыс. км и 53,5 тыс. км. Средний радиус Сатурна в 9,1 раз больше, чем у Земли. На земном небе Сатурн выглядит как желтоватая звезда, блеск которой меняется от нулевой до первой звездной величины. Масса Сатурна составляет 5,68 · 1026 кг, что в 95,1 раз превосходит массу Земли; при этом средняя плотность Сатурна, равная 0,68 г/см3, почти на порядок меньше, чем плотность Земли. Ускорение свободного падения у поверхности Сатурна на экваторе равно 9,06 м/с2. Поверхность Сатурна (облачный слой), как и Юпитера, вращается не как единое целое. Тропические области в атмосфере Сатурна обращаются с периодом 10 ч 14 мин земного времени, а на умеренных широтах этот период на 26 мин больше.

Строение и состав

Температура в средних слоях атмосферы (преимущественно водородной, хотя и предполагается присутствие небольшого количества гелия, аммиака и метана) около 100 К.

По внутреннему строению и составу Сатурн сильно напоминает Юпитер. В частности, на Сатурне в экваториальной области существует образование, аналогичное Большому Красному Пятну, хотя оно и меньших размеров, чем на Юпитере.

На две трети Сатурн состоит из водорода. На глубине, примерно равной R/2, то есть половине радиуса планеты, водород при давлении около 300 ГПа переходит в металлическую фазу. По мере дальнейшего увеличения глубины, начиная с R/3, возрастает доля соединений водорода и оксидов. В центре планеты (в области ядра) температура порядка 20000 К.

Спутники Сатурна

У Сатурна 30 спутников, примерно половина из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Ниже перечислены все спутники Сатурна, имеющие собственные имена, в порядке их удаленности от планеты с указанием в скобках их радиусов (в километрах) и средних расстояний от Сатурна (в тысячах километров): Атлас (20, 137,7); Пандора (70, 139,4); Прометей (55, 141,7); Эпиметий (70, 151,4); Янус (110, 151,5); Мимас (196, 185,5); Энцелад (250, 238); Тефия (530, 294,7); Телесто (17, 294,7); Калипсо (17, ?); Диона (560, 377,4); 198 S6 (18, 377,4); Рея (754, 527,1); Титан (2575, 1221,9); Гиперион (205, 1481); Япет (730, 3560,8); Феба (110, 12954).

Все спутники, кроме огромного Титана, превосходящего по размерам Меркурий и имеющего атмосферу, сложены в основном изо льда (с некоторой примесью скальных пород у Мимаса, Дионы и Реи). Уникальным по яркости является Энцелад — он отражает свет, почти как свежевыпавший снег. Темнее всего поверхность Фебы, которая поэтому почти не видна. Необычна поверхность Япета: его передняя (по ходу движения) полусфера сильно отличается по отражательной способности от задней.

Из всех больших спутников Сатурна только Гиперион имеет неправильную форму, возможно, из-за произошедшего некогда столкновения с массивным телом, например, с гигантским ледяным метеоритом. Поверхность Гипериона сильно загрязнена. Поверхности многих спутников в значительной степени кратерированы. Так, на поверхности Дионы обнаружен крупнейший десятикилометровый кратер; на поверхности Мимаса лежит кратер, вал которого так высок, что это явственно заметно даже на фотографиях. Кроме кратеров, на поверхностях ряда спутников существуют разломы, борозды, впадины. Наибольшая тектоническая и вулканическая деятельность обнаружена у Энцелада.

Кольцо Сатурна 

Три видимых с Земли кольца Сатурна обнаружены астрономами уже давно. Наиболее ярким является среднее кольцо; внутреннее (ближайшее к планете) из-за темного цвета иногда называют «креповым». Радиусы крупнейших колец 120-138, 90-116 и 76-89 тыс. км; толщина — 1-4 км. Кольца состоят из ледяных и (или) силикатных образований, размеры которых могут быть от мелких песчинок до фрагментов порядка нескольких метров.

 

 

Уран

УРАН (астрономический знак I), планета, среднее расстояние от Солнца — 19,18 а. е. (2871 млн. км), период обращения 84 года, период вращения ок. 17 ч, экваториальный диаметр 51 200 км, масса 8,7·1025 кг, состав атмосферы: Н2, Не, СН4. Ось вращения Урана наклонена на угол 98 °. Уран имеет 15 спутников (5 открыты с Земли — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, и 10 открыты космическим аппаратом «Вояджер-2» — Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) и систему колец.

Уран, седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам.

Движение, размеры, масса

Уран движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (среднее гелиоцентрическое расстояние) в 19,182 больше, чем у Земли, и составляет 2871 млн. км. Эксцентриситет орбиты равен 0,047, то есть орбита довольно близка к круговой. Плоскость орбиты наклонена к эклиптике под углом 0,8°. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84,01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.

Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а направление вращения противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное (из всех других больших планет обратное направление вращения наблюдается только у Венеры). Уран относят к числу планет-гигантов: его экваториальный радиус (25600 км) почти в четыре раза, а масса (8,7·1025 кг) — в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана (1,26 г/см3 ) в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом», тогда как планеты земной группы включают заметную долю более тяжелых элементов.

Состав и внутреннее строение 

Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана, хотя их относительные вклады несколько ниже по сравнению с Юпитером и Сатурном.

Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты

Температура в центре Урана близка к 10000 К при давлении 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар). Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет ок. 55 К.

Спутники Урана 

Подобно Нептуну и Сатурну, Уран имеет большое число спутников (к 1997 открыто 15) и систему колец. Наибольшие размеры (в километрах) и масса (в долях массы Урана) характерны для первых пяти (открытых с Земли) спутников. Это Миранда (127 км, 10-7), Ариэль (565 км, 1,1·10-5), Умбриэль (555 км, 1,1·10-5), Титания (800 км, 3,2·10-5) и Оберон (815 км, 3,4·10-5). Последние два спутника, согласно теоретическим оценкам, испытывают дифференциацию, то есть перераспределение различных элементов по глубине, в результате чего произошло образование силикатного ядра, мантии из льда (водяного и аммиачного) и ледяной коры. Выделяющаяся при дифференциации теплота приводит к заметному разогреванию недр, что может вызывать даже их расплавление. Остальные 10 спутников Урана (Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) были открыты с борта космического аппарата «Вояджер-2» в 1985-86.

История открытия Урана

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781 был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба. 13 марта вблизи одной из звезд созвездия Близнецов Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран». Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных.

В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям — обнаружению заурановых планет.

 Нептун

НЕПТУН (астрологический знак J), планета, среднее расстояние от Солнца 30,06 а. е. (4500 млн. км), период обращения 164,8 года, период вращения 17,8 ч, экваториальный диаметр 49 500 км, масса 1,03.1026 кг, состав атмосферы: CH4, H2, Нe. Нептун имеет 6 спутников. Открыт в 1846 И. Галле по теоретическим предсказаниям У. Ж. Леверье и Дж. К. Адамса. Удаленность Нептуна от Земли существенно ограничивает возможности его исследования.

Нептун, восьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам.

Движение и параметры планеты 

Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет — 0,009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30,058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см3, почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей. Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.

Эффективная температура поверхностных областей — ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14)·103 К при давлении 7-8 мегабар.

Состав и внутреннее строение 

Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.

Спутники Нептуна

Около Нептуна движутся 6 спутников. Самый крупный из них — Тритон — имеет радиус 1600 км, что немногим (на 138 км) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Второй по величине спутник, Нереида, значительно меньших размеров (радиус 100 км) и в 20000 раз меньше по массе, чем Луна.

История открытия

После того, как в 1781 У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты — оно то «отставало» от расчетного, то опережало его.

В 1832 в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. По-видимому, это было первым предложением искать «возмущающую» планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.

А еще за год до этого талантливый молодой студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: «В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию».

Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843 предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных расчетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии новой планеты.

Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции У. Ж. Леверье. 10 ноября 1845 он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: «Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате».

Такие оценки были проведены в первой половине 1846. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим —Тициуса Боде правилом, по орбите, радиус которой равен утроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету. Получив второй трактат Леверье, Эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846, поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.

Тем временем Леверье 31 августа 1846 закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не приступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, который, получив разрешение директора обсерватории, 23 сентября вместе со студентом Д’Арре начал поиски. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52′ от предполагаемого места.

Весть об открытии планеты «на кончике пера», что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.

Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственного отношения не имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.

Источник: www.sites.google.com

Орбиты планет Солнечной системы

Ор­би­таль­ное дви­же­ние П. опи­сы­ва­ет­ся Ке­п­ле­ра за­ко­на­ми. Эл­лип­тич­ность ор­би­ты ха­рак­те­ри­зу­ет­ся экс­цен­три­си­те­том e, рав­ным от­но­ше­нию по­ло­ви­ны меж­фо­кус­но­го рас­стоя­ния к боль­шой по­лу­оси эл­лип­са (рис. 1). Кру­го­вой ор­би­те со­от­вет­ст­ву­ет e=0 (фо­ку­сы F1 и F2 сов­па­да­ют с цен­тром O). Ор­би­ты П. Сол­неч­ной сис­те­мы близ­ки к кру­го­вым (осо­бен­но ор­би­ты Ве­не­ры и Неп­ту­на: e=0,007 и e=0,011 со­от­вет­ст­вен­но). Са­мую вы­тя­ну­тую ор­би­ту сре­ди П. Сол­неч­ной сис­те­мы име­ет Мер­ку­рий (e=0,206). Экс­цен­три­си­тет по­ка­зы­ва­ет так­же, на­сколь­ко раз­ли­ча­ет­ся уда­лён­ность П. от Солн­ца в пе­ри­ге­лии (при макс. сбли­же­нии) и афе­лии (при макс. уда­ле­нии). В со­от­вет­ст­вии с за­ко­на­ми Ке­п­ле­ра ор­би­таль­ная ско­рость П. па­да­ет при уда­ле­нии от Солн­ца, при­чём на ор­би­тах с боль­шим экс­цен­три­си­те­том ско­рость в пе­ри­ге­лии зна­чи­тель­но вы­ше, чем в афе­лии. Ор­би­таль­ная ско­рость Зем­ли со­став­ля­ет ок. 30 км/с (что ис­поль­зу­ет­ся при за­пус­ке КА к дру­гим П.: ор­би­таль­ная ско­рость сум­ми­ру­ет­ся со ско­ро­стью КА от­но­си­тель­но Зем­ли). Вы­со­кие ор­би­таль­ные ско­ро­сти внут­рен­них (от­но­си­тель­но ор­би­ты Зем­ли) П. пред­став­ля­ют серь­ёз­ную про­бле­му для кос­мич. мис­сий.

Ха­рак­те­ри­сти­ки ор­бит П. на­хо­дят­ся в слож­ных ре­зо­нанс­ных со­от­но­ше­ни­ях, что, на­ря­ду с др. их осо­бен­но­стя­ми, обес­пе­чи­ва­ет ус­той­чи­вость Сол­неч­ной сис­те­мы. По­ло­же­ние ор­бит П. под­чи­ня­ет­ся за­ко­но­мер­но­стям, ко­то­рые эм­пи­ри­че­ски ус­та­нов­ле­ны в 1766 нем. учё­ным И. Ти­циу­сом. Он пред­ло­жил гео­мет­рич. про­грес­сию, опи­сы­ваю­щую ве­ли­чи­ны боль­ших по­лу­осей a ор­бит П. (см. Ти­циу­са – Бо­де пра­ви­ло). Эта про­грес­сия по­зво­ли­ла с хо­ро­шей точ­но­стью пред­ска­зать су­ще­ст­во­ва­ние П., рас­по­ло­жен­ной за Са­тур­ном на ор­би­те с a=19,6 а. е. В 1781 на ор­би­те с a=19,2 а. е. дей­ст­витель­но бы­ла от­кры­та П., на­зван­ная Ура­ном.

Си­де­ри­че­ский пе­ри­од об­ра­ще­ния П. тем боль­ше, чем даль­ше она от Солн­ца (т. к. с уда­ле­ни­ем от Солн­ца уве­ли­чи­ва­ет­ся дли­на ор­би­ты и па­да­ет ср. ор­би­таль­ная ско­рость). Зем­ля в сво­ём го­дич­ном дви­же­нии ока­зы­ва­ет­ся на сто­ро­не ор­би­ты, об­ра­щён­ной к да­лё­кой внеш­ней П., при­мер­но при од­ном и том же ор­би­таль­ном по­ло­же­нии обо­их тел, по­это­му си­но­ди­че­ские пе­рио­ды об­ра­ще­ния Юпи­те­ра, Са­тур­на, Ура­на и Неп­ту­на (в от­ли­чие от си­но­дич. пе­рио­дов об­ра­ще­ния Мер­ку­рия, Ве­не­ры и Мар­са) ма­ло от­ли­ча­ют­ся от зем­но­го го­да.

Плос­ко­сти ор­бит П. на­кло­не­ны к плос­ко­сти эк­лип­ти­ки (плос­ко­сти ор­би­ты Зем­ли) на еди­ни­цы гра­ду­сов, что объ­яс­ня­ет­ся про­ис­хо­ж­де­ни­ем П. из еди­но­го га­зо­пы­ле­во­го дис­ка. Су­ще­ст­ву­ет ги­по­те­за изо­хро­низ­ма, со­глас­но ко­то­рой на­чаль­ный пе­ри­од вра­ще­ния всех П. был пример­но оди­на­ков и со­став­лял ок. 8–9 ч. По­сле­дую­щее за­мед­ле­ние близ­ких к Солн­цу П. (по­те­рю вра­ща­тель­но­го мо­мен­та) в со­от­вет­ст­вии с этой ги­по­те­зой объ­яс­ня­ют сле­дую­щи­ми при­чи­на­ми. При­лив­ное воз­дей­ст­вие Лу­ны не­зна­чи­тель­но, но по­сто­ян­но за­мед­ля­ет вра­ще­ние Зем­ли. За­мед­ле­ние вра­ще­ния Зем­ли и Мар­са мог­ло про­изой­ти в ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний с ас­те­рои­да­ми и др. не­бес­ны­ми те­ла­ми на ран­них эта­пах фор­ми­ро­ва­ния П. (см. в ст. Кос­мо­го­ния). В тот же пе­ри­од ор­би­таль­ная ско­рость пла­не­то­об­ра­зую­щих тел на ор­би­те Мер­ку­рия бы­ла на­столь­ко вы­со­ка, что про­цес­сы его раз­ру­ше­ния пре­ва­ли­ро­ва­ли над про­цес­са­ми об­ра­зо­ва­ния. В фор­ми­ро­ва­нии пе­рио­да вра­ще­ния Мер­ку­рия гл. роль иг­ра­ли вы­со­кий экс­цен­три­си­тет его ор­би­ты и ре­зо­нанс­ное при­лив­ное воз­дей­ст­вие Солн­ца. В ре­зуль­та­те пе­рио­ды об­ра­ще­ния Мер­ку­рия и его вра­ще­ния во­круг сво­ей оси от­но­сят­ся как 3/2 (за 2 обо­ро­та во­круг Солн­ца Мер­ку­рий со­вер­ша­ет ров­но 3 обо­ро­та во­круг оси). Зна­чи­тель­но слож­нее объ­яс­нить чрез­вы­чай­но мед­лен­ное и рет­ро­град­ное (об­рат­ное по зна­ку) вра­ще­ние Ве­не­ры (при­чём ор­би­таль­ный пе­ри­од Зем­ли от­но­сит­ся к си­де­рич. пе­рио­ду вра­ще­ния Ве­не­ры поч­ти точ­но как 3/2). Для то­го что­бы на­столь­ко за­мед­лить вра­ще­ние Ве­не­ры, не­об­хо­ди­мо бы­ло рас­се­ять энер­гию, эк­ви­ва­лент­ную той, что из­лу­ча­ет Солн­це бо­лее чем за 1 час.

Оси вра­ще­ния ря­да П. (Зем­ли, Мар­са, Са­тур­на и Неп­ту­на) зна­чи­тель­но на­кло­не­ны к плос­ко­сти ор­би­ты. По­это­му ко­ли­че­ст­во сол­неч­но­го те­п­ла, по­лу­чае­мо­го сев. и юж. по­лу­ша­рия­ми этих П., в раз­ных точ­ках ор­би­ты су­ще­ст­вен­но раз­ли­ча­ет­ся: на П. на­блю­да­ют­ся вы­ра­жен­ные вре­ме­на го­да.

Физические характеристики планет Солнечной системы

Мас­сы П. не мо­гут пре­вы­шать оп­ре­де­лён­но­го пре­де­ла. При дос­ти­же­нии мас­сой не­бес­но­го те­ла ве­ли­чи­ны 1,3% мас­сы Солн­ца (ок. 13 масс Юпи­те­ра) темп-ра в цен­тре те­ла в ре­зуль­та­те его гра­ви­тац. сжа­тия по­вы­ша­ет­ся до уров­ня, дос­та­точ­но­го для про­те­ка­ния тер­мо­ядер­ной ре­ак­ции на ос­но­ве од­но­го из изо­то­пов во­до­ро­да (из во­до­ро­да пре­им. со­сто­ят га­зо­пы­ле­вые об­ла­ка, где фор­ми­ру­ют­ся звёз­ды и П.). Та­ким об­ра­зом не­бес­ное те­ло ста­но­вит­ся звез­дой.

Плот­ность ρ, дав­ле­ние p и темп-ра Т воз­рас­та­ют к цен­тру П. и дос­ти­га­ют очень боль­ших ве­ли­чин. Для цен­тра Зем­ли p=3,6·1011 Па (ок. 3,6 млн. ат­мо­сфер), Т=(5–6)·103 К, ρ=12500 кг/м3. Дав­ле­ние в цен­тре са­мой круп­ной П. Сол­неч­ной сис­те­мы (Юпи­те­ра) оце­ни­ва­ет­ся ве­ли­чи­ной (5–7)·1012 Па (50–70 млн. ат­мо­сфер), а темп-ра – ве­ли­чи­ной (25–30)·103 К.

Поч­ти все П. Сол­неч­ной сис­те­мы име­ют ат­мо­сфе­ру (она от­сут­ст­ву­ет толь­ко у Мер­ку­рия, об­ла­даю­ще­го силь­но раз­ре­жен­ной эк­зо­сфе­рой). Со­став пла­нет­ных ат­мо­сфер оп­ре­де­ли­ли про­цес­сы фор­ми­ро­ва­ния и эво­лю­ции П. Наи­бо­лее мас­сив­ные П. (Юпи­тер и Са­турн) со­хра­ни­ли пер­вич­ные во­до­род­но-ге­лие­вые ат­мо­сфе­ры.

Уда­лён­ность П. от Солн­ца оп­ре­де­ля­ет ве­ли­чи­ну па­даю­щей на П. сол­неч­ной ра­диа­ции: плот­ность сол­неч­ной ра­диа­ции на ор­би­те Мер­ку­рия пре­вы­ша­ет зем­ную при­мер­но в 6,7 раза, а на ор­би­те Неп­ту­на – мень­ше зем­ной в 903 раза. До­лю сол­неч­ной ра­диа­ции, от­ра­жае­мой ка­ж­дой П., по­ка­зы­ва­ет ве­ли­чи­на её сфе­рич. аль­бе­до; ос­тав­шая­ся часть сол­неч­ной ра­диа­ции по­гло­ща­ет­ся П. Эф­фек­тив­ная (на­блю­дае­мая из­вне) ра­диа­ци­он­ная тем­пе­ра­ту­ра оп­ре­де­ля­ет по­ток энер­гии, из­лу­чае­мой са­мой П. Эф­фек­тив­ные темп-ры Юпи­те­ра, Са­тур­на и Неп­ту­на пре­вы­ша­ют рав­но­вес­ное зна­че­ние: эти П. из­лу­ча­ют в про­стран­ст­во в 1,8–2,5 раза боль­ше энер­гии, чем по­лу­ча­ют от Солн­ца. При этом из­лу­ча­ет­ся энер­гия, по­лу­чен­ная П. в про­цес­се их фор­ми­ро­ва­ния, а так­же энер­гия, вы­де­ляе­мая в ре­зуль­та­те гра­ви­тац. диф­фе­рен­циа­ции – по­гру­же­ния к цен­тру П. бо­лее тя­жё­лых ком­по­нен­тов.

П. Сол­неч­ной сис­те­мы ус­лов­но де­лят на 2 груп­пы, раз­де­лён­ные Глав­ным поя­сом ас­те­рои­дов: П. зем­но­го ти­па и пла­не­ты-ги­ган­ты, вклю­чаю­щие две под­груп­пы (соб­ст­вен­но пла­не­ты-ги­ган­ты и ле­дя­ные ги­ган­ты). П., от­но­ся­щие­ся к раз­ным груп­пам, зна­чи­тель­но раз­ли­ча­ют­ся по раз­ме­ру (рис. 2), фи­зич. ха­рак­те­ри­сти­кам и по­ло­же­нию в Сол­неч­ной сис­те­ме. Изу­че­ни­ем фи­зич. свойств П., их строе­ния и хи­мич. со­ста­ва за­ни­ма­ет­ся пла­не­то­ло­гия. Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки П. Сол­неч­ной сис­те­мы при­ве­де­ны в таб­ли­це (см. стр. 350) (дан­ные по­сто­ян­но уточ­ня­ют­ся).

Планеты земного типа

К этой груп­пе от­но­сят Мер­ку­рий, Ве­не­ру, Зем­лю и Марс. От ос­таль­ных П. Сол­неч­ной сис­те­мы их от­ли­ча­ют вы­со­кая плот­ность, бли­зость к Солн­цу, мед­лен­ное вра­ще­ние во­круг сво­ей оси и бы­строе дви­же­ние по ор­би­те, на­ли­чие твёр­дой по­верх­но­сти, ма­лое чис­ло (или пол­ное от­сут­ст­вие) спут­ни­ков. П. зем­но­го ти­па су­ще­ст­вен­но мень­ше пла­нет-ги­ган­тов, но и раз­ли­чие раз­ме­ров внут­ри груп­пы зна­чи­тель­но (рис. 3). Внутр. строе­ние П. этой груп­пы в це­лом по­доб­но строе­нию Зем­ли: ме­тал­лич. двух­слой­ное яд­ро ок­ру­же­но про­тя­жён­ной ман­ти­ей и ко­рой, со­стоя­щей из си­ли­кат­ных гор­ных по­род. С элек­трич. то­ка­ми, цир­ку­ли­рую­щи­ми в жид­ком яд­ре Зем­ли, свя­за­но ди­поль­ное маг­нит­ное по­ле П. (см. Зем­ной маг­не­тизм). У Ве­не­ры и Мар­са от­сут­ст­вует ди­поль­ное маг­нит­ное по­ле. Пред­по­ла­га­ет­ся, что при­чи­нами это­го могут быть твёр­дое со­стоя­ние их ме­тал­лич. ядер, мед­лен­ное вра­ще­ние Ве­не­ры и др. осо­бен­но­сти их строе­ния. У Мер­ку­рия, не­смот­ря на его мед­лен­ное вра­ще­ние, име­ет­ся ди­поль­ное маг­нит­ное по­ле (на­пря­жён­но­стью ок. 1% зем­но­го). Ме­тал­лич. яд­ро Мер­ку­рия, в от­ли­чие от ядер др. П., со­став­ля­ет при­мер­но 76% его ра­диу­са; на ко­ру и ман­тию при­хо­дит­ся слой не бо­лее 600–700 км.

Мас­са П. зем­но­го ти­па не­дос­та­точ­на для то­го, что­бы удер­жать в их ат­мо­сфе­рах во­до­род и ге­лий. Эти га­зы бы­ли поте­ря­ны П. в про­цес­се фор­ми­ро­ва­ния, а их вто­рич­ные ат­мо­сфе­ры поя­ви­лись в ре­зуль­та­те за­хва­та П. про­то­пла­нет­ных тел и про­цес­сов, про­ис­хо­див­ших в твёр­дом ве­ще­ст­ве ко­ры. Ве­не­ра об­ла­да­ет са­мой мощ­ной (сре­ди П. зем­но­го ти­па) ат­мо­сфе­рой: её мас­са (0,47·1021 кг) срав­ни­ма с мас­сой океа­нов Зем­ли (1,45·1021 кг). Ат­мо­сфе­ра Ве­не­ры со­сто­ит пре­им. из уг­ле­ки­сло­го га­за; при­мер­но та­ким же ко­ли­че­ст­вом уг­ле­ки­сло­го га­за об­ла­да­ет Зем­ля в свя­зан­ных кар­бо­нат­ных фор­мах. Мас­са азо­та оди­на­ко­ва в ат­мо­сфе­рах обе­их П. Ки­сло­род в ат­мо­сфе­ре Зем­ли име­ет био­ген­ное про­ис­хо­ж­де­ние. Марс об­ла­да­ет весь­ма раз­ре­жен­ной ат­мо­сфе­рой, со­стоя­щей в осн. из уг­ле­ки­сло­го га­за. Дав­ле­ние у по­верх­но­сти Мар­са в 160 раз ни­же зем­но­го, в то вре­мя как на Ве­не­ре в 95 раз вы­ше.

Темп-ра по­верх­но­сти П. оп­ре­де­ля­ет­ся дву­мя осн. фак­то­ра­ми: плот­но­стью сол­неч­ной ра­диа­ции и пар­ни­ко­вым эф­фек­том в ат­мо­сфе­ре П. У Мер­ку­рия, прак­ти­че­ски ли­шён­но­го ат­мо­сфе­ры и рас­по­ло­жен­но­го к Солн­цу бли­же дру­гих П., темп-ра по­верх­но­сти днём мо­жет пре­вы­шать 600 К, а но­чью па­дать до 90 К. Т. к. те­п­ло­вой ре­жим П. этой груп­пы рав­но­вес­ный, ка­ж­дая П. из­лу­ча­ет в кос­мич. про­стран­ст­во столь­ко же энер­гии, сколь­ко по­гло­ща­ет с сол­неч­ной ра­диа­ци­ей. Од­на­ко П. из­лу­ча­ет в ИК-диа­па­зо­не спек­тра, где про­зрач­ность ат­мо­сфе­ры мо­жет быть не­ве­ли­ка. В ре­зуль­та­те при­по­верх­но­ст­ная темп-ра П. ока­зы­ва­ет­ся вы­ше её эф­фек­тив­ной ра­ди­ац. темп-ры – воз­ни­ка­ет пар­ни­ко­вый эф­фект, ко­то­рый для Зем­ли со­став­ля­ет 33 К, для Ве­не­ры – ок. 500 К. Т. о., Ве­не­ра име­ет са­мую вы­со­кую сре­ди П. Сол­неч­ной сис­те­мы темп-ру по­верх­но­сти (735 К). При та­кой темп-ре во­да не мо­жет на­хо­дить­ся в жид­ком со­стоя­нии. Ни­чтож­ное со­дер­жа­ние во­ды в ат­мо­сфе­ре Ве­не­ры ука­зы­ва­ет на то, что в ис­то­рии П. про­ис­хо­ди­ли про­цес­сы, вы­звав­шие ин­тен­сив­ную по­те­рю во­ды.

Уг­ле­кис­лый газ в ат­мо­сфе­ре Мар­са так­же вы­зы­ва­ет пар­ни­ко­вый эф­фект. Од­на­ко плот­ность ат­мо­сфе­ры здесь столь низ­ка, что пар­ни­ко­вый эф­фект на Мар­се со­став­ля­ет еди­ни­цы гра­ду­сов. Ср. темп-ра по­верх­но­сти Мар­са ок. 210–215 К, темп-ра ле­том на эк­ва­то­ре мо­жет дос­ти­гать 280 К, а зи­мой на по­лю­сах – по­ни­жать­ся до 150 К. Под­роб­ная съём­ка, про­ве­дён­ная с КА, по­ка­за­ла, что в не­ко­то­рых мес­тах на по­верх­но­сти Мар­са спо­ра­ди­че­ски по­яв­ля­ют­ся по­то­ки во­ды, об­ра­зую­щие­ся при тая­нии под­поч­вен­ной мерз­ло­ты. Зна­чит. часть за­па­сов во­ды Мар­са бы­ла по­те­ря­на в те­че­ние его ис­то­рии.

Планеты-гиганты и ледяные гиганты

Поч­ти до кон. 20 в. к груп­пе, на­зы­вае­мой пла­не­та­ми-ги­ган­та­ми, от­но­си­ли Юпи­тер, Са­турн, Уран и Неп­тун. Од­на­ко в по­след­нее вре­мя эту груп­пу при­ня­то де­лить на 2 под­груп­пы, вклю­чаю­щие соб­ст­вен­но пла­не­ты-ги­ган­ты (Юпи­тер, Са­турн) и ле­дя­ные ги­ган­ты (Уран и Неп­тун); диа­мет­ры пер­вых пре­вы­ша­ют диаметр Земли в 10–11 раз, а вто­рых – лишь в 4 раза (рис. 4).

Все П. этой груп­пы от­ли­ча­ет низ­кая плот­ность, зна­чит. уда­лён­ность от Солн­ца, бы­строе вра­ще­ние во­круг сво­ей оси и мед­лен­ное дви­же­ние по ор­би­те. У этих П. нет твёр­дой по­верх­но­сти, их на­блю­дае­мая по­верх­ность – это внеш­ний слой об­ла­ков. П. этой груп­пы име­ют мно­го спут­ни­ков, при­чём дан­ные об их чис­ле по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся, по­сколь­ку от­кры­ва­ют но­вые не­боль­шие спут­ни­ки. Пред­по­ла­га­ет­ся, что с об­ра­зо­ва­ни­ем и воз­мож­ным раз­ру­ше­ни­ем спут­ни­ков П. свя­за­ны коль­ца, ко­то­ры­ми об­ла­да­ют все П. этой груп­пы (см. Коль­ца пла­нет). Наи­бо­лее ши­ро­кое и плот­ное коль­цо у Са­тур­на, ос­таль­ные коль­ца уве­рен­но на­блю­да­ют­ся толь­ко с КА.

Юпи­тер и Са­турн – са­мые боль­шие из П. Сол­неч­ной сис­те­мы: мас­са Юпи­те­ра пре­вы­ша­ет мас­су всех ос­таль­ных П., вме­сте взя­тых, а мас­са Са­тур­на пре­вы­ша­ет сум­мар­ную мас­су всех ос­таль­ных П. без Юпи­те­ра. Низ­кая плот­ность этих двух П. ука­зы­ва­ет на их во­до­род­но-ге­лие­вый со­став (на Н и Не при­хо­дит­ся ок. 92% всей мас­сы этих П.). Уран и Неп­тун в совр. клас­си­фи­ка­ции на­зы­ва­ют ле­дя­ны­ми ги­ган­та­ми или пла­не­та­ми-океа­на­ми. Под льда­ми в фи­зи­ке пла­нет по­ни­ма­ют ле­ту­чие ве­ще­ст­ва (во­ду, ме­тан и ам­ми­ак), ко­то­рые в оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях пе­ре­хо­дят в твёр­дую фа­зу. На льды при­хо­дит­ся зна­чит. часть мас­сы Ура­на и Неп­ту­на.

Пред­став­ле­ния о внутр. строе­нии Юпи­те­ра и Са­тур­на опи­ра­ют­ся на тео­рию фи­гур га­зо-жид­ких тел. Рас­чёт­ные мо­де­ли ос­но­ва­ны на том, что вра­ще­ние из­ме­ня­ет струк­ту­ру га­зо-жид­ко­го те­ла и при­во­дит к от­кло­не­нию гра­ви­тац. по­тен­циа­ла от сфе­ри­че­ски сим­мет­рич­но­го. Внут­рен­нее строе­ние Юпи­те­ра оп­ре­де­ля­ет­ся его ог­ром­ной мас­сой. Тол­щи­ну его ат­мо­сфе­ры при­ни­ма­ют близ­кой к 1500 км. Со­глас­но тео­ре­тич. мо­де­лям и из­ме­ре­ни­ям, вы­пол­нен­ным с КА, под ат­мо­сфе­рой Юпи­те­ра дол­жен на­хо­дить­ся слой га­зо-жид­ко­го мо­ле­ку­ляр­но­го во­до­ро­да тол­щи­ной до 7000 км. Ни­же, на уров­не 0,88 ра­диу­са П., мо­ле­ку­ляр­ный во­до­род пол­но­стью пе­ре­хо­дит в жид­кое со­стоя­ние с плот­ностью до 660 кг/м3. На уров­не 0,77 ра­диу­са, где дав­ле­ние дос­ти­га­ет 5·1011 Па (5 млн. атм), а темп-ра – 10000 К, во­до­род пе­ре­хо­дит в жид­кую ме­тал­лич. фа­зу. Яд­ро П. по мас­се пре­вы­ша­ет 5 масс Зем­ли и име­ет, ве­ро­ят­но, ме­тал­ло­си­ли­кат­ный со­став. Строе­ние Са­тур­на по­доб­но строе­нию Юпи­те­ра, но га­зо-жид­кая ат­мо­сфе­ра про­сти­ра­ет­ся глуб­же. Об­ла­ка Юпи­те­ра со­сто­ят в осн. из кон­ден­си­ров. ам­миа­ка с при­ме­ся­ми др. ве­ществ, в об­ла­ках Са­тур­на, на­ря­ду с ам­миа­ком, при­сут­ст­ву­ет кон­ден­си­ров. ме­тан.

Боль­шин­ст­во рас­чё­тов, на ко­то­рые опи­ра­ют­ся мо­де­ли строе­ния Ура­на и Неп­ту­на, ос­но­ва­но на т. н. трёх­слой­ной мо­де­ли: яд­ро из скаль­ных (си­ли­кат­ных) по­род, же­ле­за и ни­ке­ля; сред­ний (жид­кий) слой и во­до­род­но-ге­лие­вая ат­мо­сфе­ра. Льды сред­не­го слоя – это смесь ле­ту­чих ве­ществ: пре­им. во­ды с не­боль­ши­ми ко­ли­че­ст­ва­ми ме­та­на и ам­миа­ка. Льды Неп­ту­на (гл. обр. во­дя­ные) со­став­ля­ют бо­лее по­ло­ви­ны его мас­сы (от­сю­да назв. «пла­не­та-оке­ан»). Мас­са яд­ра Неп­ту­на оце­ни­ва­ет­ся в 1,2 мас­сы Зем­ли. В об­ла­ках Ура­на и Неп­ту­на пре­об­ла­да­ет кон­ден­си­ров. ме­тан.

Источник: bigenc.ru

Планеты гиганты солнечной системы таблица

В группу планет гигантов входят: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Все эти планеты (и особенно Юпитер) имеют большие размеры и массы. Например, по объему Юпитер превосходит Землю почти в 1320 раз, а по массе — в 318 раз.

Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем экваториальные зоны планет-гигантов вращаются быстрее, чем полярные, т. е. там, где максимальны линейные скорости точек в их движении вокруг оси, максимальны и угловые скорости. Результат быстрого вращения — большое сжатие планет-гигантов (заметное при визуальных наблюдениях). Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера она равна 4400 км.

Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит смена времен года и на планете Уран, так как ось этой планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 8°.

Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера к середине 2001 года их обнаружено уже 28, Сатурна — 30, Урана — 21 и только у Нептуна — 8. Замечательная особенность планет-гигантов — кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна.

Важнейшая особенность строения планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твердых поверхностей. Такое представление хорошо согласуется с малыми средними плотностями планет-гигантов, их химическим составом (они состоят в основном из легких элементов — водорода и гелия), быстрым зональным вращением и некоторыми другими данными. Следовательно, все, что удается рассмотреть на Юпитере и Сатурне (на более далеких планетах детали вообще не видны), происходит в протяженных атмосферах этих планет. На Юпитере даже в небольшие телескопы заметны полосы, вытянутые вдоль экватора. В верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются химические соединения (например, метан и аммиак), углеводороды (этан, ацетилен), а также различные соединения (в том числе содержащие фосфор и серу), окрашивающие детали атмосферы в красно-коричневые и желтые цвета. Таким образом, по своему химическому составу планеты-гиганты резко отличаются от планет земной группы. Это отличие связано с процессом образования планетной системы.

На фотографиях, переданных с борта американских АМС «Пионер» и «Вояджер», отчетливо видно, что газ в атмосфере Юпитера участвует в сложном движении, которое сопровождается образованием и распадом вихрей. Предполагается, что наблюдаемое на Юпитере около 300 лет Большое Красное Пятно (овал с полуосями 15 и 5 тыс. км) тоже представляет собой огромный и очень устойчивый вихрь. Потоки движущегося газа и устойчивые пятна видны и на снимках Сатурна, переданных автоматическими межпланетными станциями.

«Вояджер-2» дал возможность рассмотреть и детали атмосферы Нептуна.

Вещество, находящееся под облачным слоем планет-гигантов, недоступно непосредственному наблюдению. О его свойствах можно судить по некоторым дополнительным данным. Например, предполагают, что в недрах планет-гигантов вещество должно иметь высокую температуру. Как же такой вывод был сделан? Во-первых, зная расстояние Юпитера от Солнца, вычислили количество теплоты, которое Юпитер от него получает. Во-вторых, определили отражательную способность атмосферы, что позволило узнать, сколько солнечной энергии планета отражает в космическое пространство. Наконец, вычислили температуру, которую должна иметь планета, находящаяся на известном расстоянии от Солнца. Она оказалась близкой к -160 С. Но температуру планеты можно определить и непосредственно, исследуя ее инфракрасное излучение с помощью наземной аппаратуры или приборов, установленных на борту АМС. Такие измерения показали, что температура Юпитера близка к -130 С, т. е. выше расчетной. Следовательно, Юпитер излучает энергии почти в 2 раза больше, чем получает от Солнца. Это и позволило сделать вывод о том, что планета обладает собственным источником энергии.

Совокупность всех имеющихся сведений о планетах-гигантах дает возможность построить модели внутреннего строения этих небесных тел, т. е. рассчитать, каковы плотность, давление и температура в их недрах. Например, температура вблизи центра Юпитера достигает нескольких десятков тысяч Кельвинов.

В отличие от планет земной группы, обладающих корой, мантией и ядром, на Юпитере газообразный водород, входящий в состав атмосферы, переходит в жидкую, а затем и в твердую (металлическую) фазу. Появление таких необычных агрегатных состояний водорода (в последнем случае он становится проводником электричества), связано с резким увеличением давления по мере погружения в глубину. Так, на глубине, несколько большей 0.9 радиуса планеты, давление достигает 40 млн. атмосфер.

Возможно, что с быстрым вращением проводящего ток вещества, находящегося в центральных областях планет-гигантов, связано существование значительных магнитных полей этих планет. Особенно велико магнитное поле Юпитера. Оно во много раз превосходит магнитное поле Земли, причем полярность его обратна земной (у Земли вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный). Магнитное поле планеты улавливает летящие от Солнца заряженные частицы (ионы, протоны, электроны и др.), которые образуют вокруг планеты пояса частиц высоких энергий, называемые радиационными поясами. Такие пояса из всех планет земной группы есть только у нашей планеты. Радиационный пояс Юпитера простирается на расстояние до 2,5 млн. км. Он в десятки тысяч раз интенсивнее земного. Электрически заряженные частицы, движущиеся в радиационном поясе Юпитера, излучают радиоволны в диапазоне дециметровых и декаметровых волн. Как и на Земле, на Юпитере наблюдаются полярные сияния, связанные с прорывом заряженных частиц из радиационных поясов в атмосферу, а также мощные электрические разряды в атмосфере (грозы).

Источник: planetologia.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.