Какие планеты газовые гиганты. Газовые планеты Солнечной системы — самые большие гиганты

Юпитер является самым интересным объектом Солнечной системы. Этот гигантский газовый шар в тысячу раз больше Земли по объёму и примерно в триста раз по массе. Скорее всего, он не имеет твёрдой поверхности. Являясь самым массивным телом в нашей системе после Солнца, Юпитер оказывает на другие планеты и астероиды наибольшее воздействие.

Являясь самым ярким объектом на ночном небе после Луны и Венеры, Юпитер с древних времён привлекал к себе внимание людей. Во многих культурах Юпитер становился объектом религиозного поклонения. У древних арабов и евреев до появления монотеистического мировоззрения Юпитер ассоциировался с божеством удачи – Гадди. Китайский и индуистский пантеоны также имеют божеств, связанных с Юпитером. Собственно, само название «Юпитер» означает верховное божество древнеримской мифологии. Согласно представлениям астрологов, Юпитер является «королём планет» и символизирует мощь и удачу.

Но, оставим мистику и рассмотрим Юпитер с точки зрения науки. Необходимо сказать, что мало какое небесное тело вызывало столько энтузиазма у исследователей и открывало такое большое количество ранее неизвестных и значительных явлений, как Юпитер.

Собственно, Юпитер был первой планетой, у которой были обнаружены спутники. Первые спутники планет (кроме Луны, разумеется) были обнаружены Галилеем в начале XVII века; они так и называются «галилеевы спутники Юпитера». В дальнейшем эти спутники озадачивали исследователей не меньше, чем сам Юпитер. Всего же у Юпитера почти 70 спутников – абсолютный рекорд в Солнечной системе; 14 из них были открыты при помощи наблюдений с Земли, остальные – благодаря использованию космических аппаратов.

Несмотря на свои огромные размеры, Юпитер очень быстро вращается. За неполных 10 часов он совершает полный оборот вокруг своей оси. Такая огромная скорость вращения создаёт в атмосфере Юпитера колоссальные ветры и штормы. В ней бушуют ураганы, сверкают молнии, и, возможно, идут дожди из сконцентрированного газа, из которого и состоит атмосфера. Масштаб штормов Юпитера таков, что размеры вихрей и циклонов превосходят в диаметре размеры Земли, а их время существования измеряется не неделями, как у нас, а годами и десятилетиями.

Погодные явления в атмосфере Юпитера настолько грандиозны, что имеют имена собственные. Более трёхсот лет в южном полушарии Юпитера наблюдается гигантский ураган – так называемое Большое красное пятно. Его размеры в несколько раз превышают размеры Земли. Помимо этого урагана существуют несколько других, с меньшими размерами. Один из них называется Малое красное пятно, другой – Белый овал. Во всех этих ураганах происходят разряды молний, по мощности в десятки тысяч раз превышающих земные.

Юпитер – единственная планета Солнечной системы, которая сама излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Чудовищная сила гравитационного сжатия выделяет гигантское количество тепла, а высокая скорость вращения, приводящая к наэлектризованности атмосферы, создаёт вокруг Юпитера мощную магнитосферу и радиационные пояса. Абсолютно все космические аппараты, посылаемые к Юпитеру, получили гигантские дозы радиации, в десятки раз превышающие смертельные дозы для человека.

Среди учёных существует мнение, что будь Юпитер в несколько десятков раз массивнее, он бы стал звездой. Во Вселенной наблюдается множество коричневых карликов, состав которых повторяет состав Юпитера. Вполне возможно, что распределись концентрация газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система, немного иначе, мы бы имели не одно, а два Солнца на нашем небосклоне. Естественно, в этом случае эволюция Земли и жизни на ней могли бы пойти по совсем другому пути.

Огромная масса Юпитера делает его главной причиной появления комет на нашем небосклоне. Гравитационное воздействие Юпитера «вырывает» кометы из области их постоянного обитания – так называемого «Облака Оорта»; кометы устремляются к Солнцу, и отнюдь не все возвращаются обратно в Облако. Некоторые кометы притягиваются Солнцем и падают на него, однако, большинство из них заканчивает свой путь в атмосфере Юпитера.

Подобный сценарий ещё 30 лет назад казался невероятным, однако, наблюдение в 1994 году гибели кометы Шумейкера-Леви в атмосфере Юпитера стало первым доказательством этой теории. В дальнейшем, за примерно 20 лет было зафиксировано около пяти случаев гибели планет в атмосфере Юпитера. Таким образом, число уничтоженных Юпитером комет за всё время его существования превышает несколько миллионов! И кто знает, возможно, появление на Земле воды, и, соответственно, жизни, было вызвано падением на неё гигантской кометы, вырванной Юпитером из её «сна» в Облаке Оорта. Как тут не удивиться прозорливости древних, давших Юпитеру имя верховного божества…

Каждый из четырёх галилеевых спутников Юпитера представляют собой уникальное явление, более нигде в нашей системе не повторяющееся. На поверхности спутника Ио имеется множество активных вулканов, извержения которых не раз наблюдалось с космических аппаратов, исследовавших окрестности Юпитера. Европа полностью покрыта тонким слоем льда, под которым располагается гигантский океан, глубиной около сотни километров. Ганимед является самым большим спутником в Солнечной система вообще. А Каллисто обладает сильным магнитным полем, настолько сильным, что оно искажает магнитное поле Юпитера в его окрестностях. Учёные всерьёз рассматривают возможность примитивной жизни в океанах, находящихся на Европе и Каллисто. Все галилеевы спутники всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной, как Луна обращена к Земле.

Юпитер всегда привлекал к себе внимание жителей Земли. Практически все исследования Солнечной системы дальше Марса обязательно включали пролёт космических аппаратов вблизи Юпитера: начиная от аппаратов серии «Пионер» и заканчивая новейшими станциями программы «Новые рубежи». Каждая серия исследований открывает всё новые и новые границы познания, и кто знает, что будет открыто в ближайшее время…

Газовые гиганты Солнечной системы, как и любой другой, по большей части состоят из газов. Физические и химические характеристики этих планет настолько отличаются от всего нашего окружения, что не могут не вызывать к себе интерес даже тех, кто очень далек от астрономии.

Газовые гиганты

Известно, что объекты нашей звездой системы условно разделены на две группы: земную и газовую. Ко второй относятся планеты, не имеющие твердой оболочки. У нашей звезды имеется четыре таких объекта:

• Юпитер.
• Сатурн.
• Уран.
• Нептун.

Газовые гиганты Солнечной системы отличаются неопределенностью границ между ядром, оболочкой и атмосферой планеты. Собственно, даже уверенности в наличии ядра у ученых нет.

Согласно наиболее вероятной системе возникновения нашего мира, газовые гиганты Солнечной системы появились намного позднее планет земной группы. Давление в атмосфере великанов растет по мере углубления. Специалисты считают, что ближе к центру планеты оно настолько велико, что водород переходит в жидкую форму.

Газовые тела вращаются вокруг своей оси быстрее, чем твердые. Любопытно, что планеты (газовые гиганты) Солнечной системы выделяют больше тепла, чем получают от Светила. Этот феномен частично можно объяснить гравитационной энергией, но происхождение оставшейся части ученым до конца не совсем понятно.

Юпитер

Самая большая планета Солнечной системы - газовый гигант Юпитер. Он настолько велик, что разглядеть его можно даже невооруженным глазом - в ночном небе это объект третий по яркости, более заметны лишь Луна и Венера. Даже в небольшой телескоп можно разглядеть диск Юпитера с четырьмя точками - спутниками.

Планета может похвастаться не только самыми большими размерами, но и самым сильным магнитным полем - оно больше земного в 14 раз. Существует мнение, что оно создано движением в недрах гиганта. Радиоизлучение планеты настолько мощное, что повреждает любые аппараты, подходящие близко. Несмотря на гигантские вращается он быстрее всех своих собратьев по звездной системе - полное обращение занимает всего 10 часов. Зато его орбита так велика, что облет вокруг Светила занимает 12 земных лет.

Юпитер - самый близкий к нам газовый гигант, поэтому он наиболее изучен среди планет своей группы. Именно к этому телу было направлено больше всего космических аппаратов. В настоящее время на орбите находится зонд «Юнона», собирающий информацию о планете и ее спутниках. Корабль был запущен в 2011 году, в июле 2016 он достиг орбиты планеты. В августе того же года он подлетел на максимально близкое расстояние - огибал Юпитер всего в 4200 км от его поверхности. В феврале 2018 года планируется затопление аппарата в атмосфере гиганта. Снимков этого процесса ждет весь мир.

Сатурн

Второй по величине газовый гигант Солнечной системы - Сатурн. Эта планета считается самой загадочной, благодаря своим кольцам, о происхождении которых спорят ученые всего мира. Сегодня известно, что состоят они из различных по размеру кусочков скальных пород, льда и пыли. Есть частицы с пылинку, но имеются и объекты до километра в диаметре. Любопытно, что ширины колец могло бы хватить для того, чтобы перейти по ним от Земли до Луны, тогда как их ширина всего порядка километра.

Отраженный свет этого объекта превышает количество, отражаемое планетой. Даже не слишком мощного телескопа хватит, чтобы разглядеть

Ученые выяснили, что плотность планеты в два раза меньше, чем у воды: если бы была возможность погрузить Сатурн в воду, он бы остался на плаву.

На гиганте очень сильные ветры - на экваторе зафиксированы вихри со средней скоростью 1800 км/ч. Чтобы примерно представить их силу, следует сравнить их с самым мощным торнадо, скорость которого достигает 512 км/ч. День Сатурна пролетает быстро - всего за 10 часов, 14 минут, тогда как год тянется 29 земных лет.

Уран

Планета может похвастать самой холодной в нашей Звездной системе атмосферой - минус 224 градуса. Ученые предполагают наличие воды на гиганте, что, в свою очередь, делает возможным существование жизни.

Интересная особенность Урана - его экватор расположен поперек орбиты: планета словно легла на бок. Такое положение делает совершенно уникальной смену времен года. Полюса планеты по 42 наших года не видят солнечного света. Несложно подсчитать, что полный оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84 года. Вращение вокруг своей оси происходит за 17 ч. 14 мин., однако сильные ветры до 250 м/с (900 км/ч) ускоряют некоторые детали атмосферы, заставляя их пробежать над планетой за 14 часов.

Ранее считалось, что наклон планеты изменился после столкновения с крупным объектом, однако сегодня ученые склоняются к версии воздействия соседей по системе. Предполагается, что сбили ось Урана гравитационные поля Сатурна, Юпитера и Нептуна.

Нептун

Эта планета наиболее удалена от Солнца, поэтому большая часть информации о ней основана на расчетах и удаленных наблюдениях.

Год на Нептуне равен почти 165 земным годам. Атмосфера настолько нестабильна, что экватор планеты обращается вокруг оси за 18 часов, полюса - за 12, магнитное поле - за 16,1.

Гравитация гиганта оказывает значительное влияние на объекты, расположенные в поясе Койпера. Существуют доказательства того, что планета вывела из строя несколько областей пояса, в результате чего в его структуре появились промежутки. Температура центра Нептуна достигает 7000 градусов - столько же, сколько и у большинства известных планет или на поверхности Светила.

Газовые гиганты Солнечной системы имеют схожие характеристики, но все же это совершенно отличные друг от друга объекты, каждый из которых заслуживает того, чтобы мы узнали о них как можно больше.

1978

Газовыми гигантами называются планеты, основная часть которых состоит из газов различных видов. Этими газами являются преимущественно водород и гелий. В меньшей степени возможно присутствие аммиака и метана, а иногда азота. Для таких планет характерны обычно низкие температуры и высокое давление в атмосфере.

Основные особенности газовых гигантов:

1. Имеют небольшую плотность. Таким образом, у них нет твердой поверхности в привычном для нас понимании.
2. Обладают чрезвычайно кратким периодом суточного вращения. Он составляет примерно от 9 до 17 часов, что по земным меркам, очень мало.
3. Из-за быстрого вращения, как правило, сжаты или приплюснуты в области полюсов.
4. Хорошо рассеивают солнечные лучи.

Строение газовых гигантов

Структура газовых планет состоит из нескольких слоев:

• газообразный (представлен в виде облаков);
• жидкого газа, возникающего в силу высокого давления;
• металлического газа (здесь возникает электромагнитное поле);
• небольшого ядра, которое может быть металлическим или каменным.

Для газовых планет характерно присутствие в атмосферах сильных ветров, достигающих тысячи километров. А также устойчивых гигантских вихрей, существующих не одну сотню лет.

По современным данным, большинство планет находящихся вне нашей солнечной системы, то есть экзопланет, являются газовыми. В нашей галактике их сейчас насчитывается около ста миллиардов.

Газовые гиганты солнечной системы

Все планеты нашей солнечной системы принято делить на две части: внешние и внутренние. Газовые гиганты представлены группой, которую в науке называют «внешние планеты». В нее входят Нептун, Уран, Сатурн и Юпитер. Они находятся дальше от Солнца, чем остальные - внутренние планеты и отделены от них поясом из астероидов.

Внешние планеты обладают совокупностью общих отличительных признаков:

1. Значительной удаленностью от Солнца.
2. Наличием сильных магнитных полей.
3. Большими размерами и массой.
4. Присутствием вокруг планеты множества спутников.
5. Низкими температурами.
6. Наличием кольцевых систем опоясывающих планету.

Самой большой из внешних планет является Юпитер. Она является пятой по расстоянию от Солнца. Обладает атмосферой, состоящей преимущественно из водорода и на одиннадцать процентов из гелия. Наличие в ней серы и фосфора придает красивый оранжевый цвет внешнему облику планеты. В более низких слоях находится океан, наполненный жидким водородом.

Здесь присутствуют классические признаки газовых планет: сильные ветра и продолжительные (до трехсот лет существования) вихри. Самым гигантским из последних является Большое Красное пятно. Его размеры в несколько раз превосходят земные.

Планета обладает мощнейшим магнитным полем в 650 миллионов километров. В его зоне вращается двадцать восемь спутников.

Следующий газовый гигант внешней системы - это Сатурн. Планета является второй по размерам в нашей солнечной системе. Время ее вращения очень короткое - чуть более 10 часов. По размерам она немногим уступает Юпитеру. А вот по массе - в три раза.

В состав Сатурна входит в основном водород, в небольшой степени присутствуют гелий аммиак, метан и остатки воды.

Знаменитое кольцо Сатурна, окружающие его в районе экватора, не являются единым целым. Его внешние слои вращаются вокруг планеты с гораздо меньшей скоростью, чем внутренние. По своей структуре они состоят из мельчайших частиц льда с добавлением силикатной пыли. По ширине они могут достигать восьмидесяти тысяч километров. Толщина же колец гораздо меньше - не более одного километра.

Протяженность года на Сатурне больше земной в 29, 5 раза. Во время годового цикла вид колец небесного тела с Земли сильно различается.

Для периода равноденствия характерно прекращение возможности их наблюдения. То есть они практически перестают быть видимыми с нашей планеты, за исключением небольшой линии. После этого, в течение семи летнего срока, кольца становятся все больше и больше видимы в ширину и достигают максимальных визуальных размеров, когда происходит солнцестояние. Затем цикл повторяется.

Сатурн имеет шестьдесят два спутника. Состав их представлен каменными породами и льдом, а размеры, как правило, небольшие. Один из его спутников - Титан, получивший свое наименование за максимальные, по сравнению с другими, размеры, обладает плотной атмосферой, состоящей преимущественно из азота с добавлением метана. Ученые предполагают, что подобные условия могли существовать на Земле в период появления на ней жизни.

Планетой, следующей за Сатурном, является Уран. Открытая в XVII веке, она является четвертой по массе в солнечной системе.

Год на Уране в 84 раза больше земного, а вращение вокруг своей оси она совершает всего за семнадцать часов. В составе Урана, в отличие от большинства других планет кроме Нептуна, ученые не обнаружили металлического водорода. Однако там был выявлен большой процент льда. Поэтому планета, так же как и Нептун была отнесена к ледяным гигантам.

В ее водородно-гелиевой атмосфере были найдены примеси метана, аммиака и водорода.

Уран является самой холодной планетой солнечной системы. С температурой 224 градуса по Цельсию он совершенно не пригоден для жизни.

Несомненным является наличие слабо выраженных колец на Уране. При этом более яркую окраску имеют внешние кольцевые образования.

Особенностью Урана является его свойство вращения в горизонтальном положении, как бы лежа на «боку». Двадцать семь спутников планеты носят имена героев произведений У. Шекспира и А. Поупа.

Последним, и самым маленьким, из внешних газовых гигантов является Нептун. Не видимый с Земли, он имеет уникальную историю открытия, так как был впервые обнаружен не визуально, а с помощью математических расчетов. Причиной этому послужили изменения в орбите Урана и предположение, что они вызваны влиянием гравитации неизвестной планеты.

По составу Нептун сходен с Ураном. Это заставило ученых отнести его к ледяным гигантам. Поверхность планеты представляет собой океан из воды и сжиженных газов. Один год на планете соответствует примерно 165 земным. Сутки длятся около 16 часов.

За счет внутреннего источника энергии Нептуна, на нем возникают самые сильные в Солнечной системе ветры. Они могут достигать 2100 километров в час. Для атмосферы планеты характерны устойчивые штормы, продолжающиеся по несколько месяцев.

На Нептуне были открыты слабо выраженные кольца с красноватым оттенком. Предполагается, что его придает наличие в их составе, народу со льдом и силикатом, углерода.

Нептун обладает сильнейшим магнитным полем, протяженностью 650 тысяч километров. Но, в отличие от Земли, его орбита отклонена от оси вращения самой планеты на 47 градусов.

Из четырнадцати спутников Нептуна самым крупным является Тритон.

В настоящее время, среди ученых также существует теория, что в нашей солнечной системе существовала еще одна планета, являвшаяся газовым гигантом. Но под воздействием гравитации Юпитера ей пришлось из области притяжения Солнца.

Самый большой газовый гигант

В начале XXI века была обнаружена самая большая планета Вселенной, являющаяся одновременно и газовым гигантом. Ей присвоили наименование TrES-4. Она находится в созвездии Геркулеса, на расстоянии 1600 световых лет от нашей планеты. Небесное тело в двадцать раз больше Земли. В диаметре оно в 1,7 раза превышает Юпитер, но по массе только в три. Сутки на TrES-4 равны трем с половиной земным.

Из-за близости к материнской звезде температура на планете чрезвычайно высока и достигает примерно 1260 градусов. Поэтому, а также по причине небольшой массы, она постоянно расширяется. TrES-4 не может удержать атмосферу. Часть ее постоянно испаряется, преобразуясь в хвост, на подобие тех, что сопровождают комету.

В нашей Солнечной системе есть два типа планет. Это планеты земной группы и газовые гиганты.

Планеты первого типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс) это внутренние планеты и расположены ближе к Солнцу. Они почти полностью состоят из твёрдых каменистых пород и могут обладать небольшим соотношением к их массе содержанием газов и атмосферы, обладают небольшими в сравнении с газовыми планетами массой и размерами.

Газовые планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) состоят преимущественно из газов и обладают намного большей массой и размером. Трудно сказать где именно заканчивается атмосфера и начинается сама планета. Предполагается, что внутри каждого гиганта находиться твёрдое каменисто - металлическое ядро.

Каждая планета обладает рядом удивительных и в то же время уникальных особенностей, с которыми предлагаю Вам ознакомится прямо сейчас. Итак - поехали!

Юпитер: сила тяжести и легкие газы.

Сегодня не существует технических возможностей исследовать строение Юпитера: слишком уж велика эта планета, слишком сильна ее гравитация, слишком плотна и неспокойна атмосфера. Впрочем, где здесь кончается атмосфера и начинается сама планета, сказать трудно: этот газовый гигант, по сути, не имеет никаких четких внутренних границ.

По существующим теориям, в центре Юпитера имеется твердое ядро по массе в 10-15 раз больше и в полтора раза крупнее ее по размерам. Впрочем, на фоне планеты-великана (масса Юпитера больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых) эта величина совсем незначительна. Вообще же состоит на 90% из обычного водорода, а на оставшиеся 10% − из гелия, с некоторым количеством простых углеводородов, азота, серы, кислорода. Но не стоит думать, что из-за этого структура газового гиганта «проста».

При колоссальном давлении и температуре водород (а по некоторым данным, и гелий) здесь должен существовать, в основном, в необычной металлической форме − этот слой, возможно, тянется на глубину в 40-50 тыс. км. Здесь электрон отрывается от протона и начинает вести себя свободно, как в металлах. Такой жидкий металлический водород, естественно, является отличным проводником и создает на планете исключительно мощное магнитное поле.

Сатурн: саморазогревающаяся система.

Несмотря на все внешние различия, отсутствие знаменитого Красного пятна и наличие еще более знаменитых колец, Сатурн очень похож на соседний Юпитер. Он состоит из водорода на 75%, и на 25% из гелия, со следовым количеством воды, метана, аммиака и твердых веществ, в основном сосредоточенных в горячем ядре. Как и на Юпитере, здесь имеется толстый слой металлического водорода, создающий мощное магнитное поле.

Пожалуй, главным отличием двух газовых гигантов являются теплые недра Сатурна: процессы в глубине поставляют планете уже больше энергии, чем солнечное излучение − он излучает в 2,5 раза больше энергии сам, чем получает от .

Этих процессов, видимо, два (отметим, что и на Юпитере они также работают, просто на Сатурне имеют большее значение) − радиоактивный распад и механизм Кельвина − Гельмгольца. Работу этого механизма можно представить довольно легко: планета охлаждается, давление в ней падает, и она немного сжимается, а сжатие создает дополнительное тепло. Впрочем, нельзя исключать и наличие других эффектов, создающих энергию в недрах Сатурна.

Уран: лед и камень.

А вот на Уране внутреннего тепла явно недостаточно, причем настолько, что это до сих пор требует специального объяснения и озадачивает ученых. Даже Нептун, на Уран очень похожий, излучает тепло в разы больше, Уран же мало того, что получает от Солнца совсем немного, так и отдает порядка 1% этой энергии. Это самая холодная планета , температура здесь может падать до 50 Кельвин (-223 по Цельсию).

Считается, что основная масса Урана приходится на смесь льдов − водного, метанового и аммиачного. Вдесятеро меньше по массе здесь водорода с гелием, и еще меньше твердых пород, скорее всего, сосредоточенных в сравнительно небольшом каменном ядре. Основная доля приходится на ледяную мантию. Правда, этот лед − не совсем та субстанция, к которой мы привыкли, он текуч и плотен.

Это означает, что у ледяного гиганта тоже нет никакой твердой поверхности: газообразная, состоящая из водорода и гелия атмосфера без явной границы переходит в жидкие верхние слои самой планеты.

Нептун: алмазные дожди.

Как и у Урана, атмосфера особенно заметна, она составляет 10-20% всей массы планеты и простирается на 10-20% расстояния до ядра в ее центре. Состоит она из водорода, гелия и метана, который придает планете голубоватый цвет. Опускаясь сквозь нее вглубь, мы заметим, как атмосфера постепенно уплотняется, медленно переходя в жидкую и горячую электропроводящую мантию.

Мантия Нептуна в десяток раз тяжелее всей нашей Земли и богата аммиаком, водой, метаном. Она действительно горяча − температура может достигать тысяч градусов − но традиционно вещество это называют ледяным, а Нептун, как и Уран, относят к ледяным гигантам.

Существует гипотеза, согласно которой ближе к ядру давление и температура достигают такой величины, что метан «рассыпается» и «спрессовывается» в кристаллы алмазов, которые на глубине ниже 7000 км образуют океан «алмазной жидкости», который проливается «дождями» на ядро планеты. Железно-никелевое ядро Нептуна богато силикатами и лишь немногим больше земного, хотя давление в центральных областях гиганта намного выше.