Реферат на тему планеты гиганты
Обновлено: 05.07.2024
Планеты в Солнечной системе возникли не сразу. Это случилось примерно 4,6 миллиарда лет назад. Они сформировались из материала, оставшегося после рождения Солнца: вокруг него вращался диск из газа (водород и гелий) и частичек камня, железа и льда. Из сгустков этих частиц в результате сил тяготения и сформировались 4 твердые планеты. А чуть дальше из газа и пыли были образованы газовые гиганты, вот о них и пойдет речь. В чем их отличие? И какая особенность у каждой из планет?
1) Юпитер.
Самая крупная планета в Солнечной системе, в 1000 раз больше Земли. В состав Юпитера входит водород и гелий. Водород – это своего рода горючее для звезд. Так вот, будь Юпитер еще больше, раз так в 80, то он превратился бы в звезду. Еще у Юпитера очень мощное притяжение. Мало того, что он имеет 63 спутника, так еще и большую часть астероидов, летящих в нашу сторону, Юпитер тянет на себя.
2) Сатурн.
Известность планета получила, прежде всего, благодаря своим кольцам. У остальных газовых гигантов они тоже есть, но не настолько красивые, как у Сатурна. Невооруженным глазом колец не видно. Второе, чем интересен Сатурн – это его спутник, Титан. Возможно, там существуют формы жизни, ведь на Титане есть атмосфера. Еще один факт – Сатурн является самой легкой планетой Солнечной системы. Есть поместить планету в океан, то она не потонет.
3) Уран.
Долгое время никто не мог найти его или признать планетой. Первый, кто нашел Уран – это Джон Флемстид. Случилось в 1690 году, но астроном принял планету за звезду. В 1781 году Уильям Гершель рассмотрел Уран в телескоп и счел его за комету. Позже, изучив записи других астрономов, Гершель заключил, что Уран – это планета. В Уране льда больше, чем газа. Уран вращается вокруг Солнца, лежа на боку.
4) Нептун.
Данную планету обнаружил немецкий астроном Иоганн Готфрид Галле в 1846 году. Один год на Нептуне – это 164 земных года. На планете дуют очень сильные ветры. Скорость ветра составляет 2000 км/ч. Такая скорость у самого быстрого реактивного самолета.
Доклад №2
Все они имеют огромные размеры и массы, в тысячи раз превышая данные характеристики других небесных тел. Например, Нептун имеет 17 масс Земли, а Юпитер - 318.
Количество вращений гигантов вокруг своих осей также в несколько раз выше числа оборотов других планет. При этом следует отметить, что полярные районы планет-гигантов вращаются медленнее, чем их экваториальные зоны. В связи с чрезвычайно быстрым вращением гиганты сильно сжимаются, о чем свидетельствуют многочисленные наблюдения ученых.
Из-за большой удаленности от центральной звезды Солнечной системы на планетах-гигантах всегда отмечаются низкие температуры, независимо от времени года. Интересной особенностью данных планет является своеобразная смена сезонов или их полное отсутствие в зависимости от угла наклона оси планеты к плоскости орбиты: чем ближе угол к 90 градусам, тем меньше различий при смене сезонов, при перпендикулярном положении смена полностью отсутствует.
Вокруг всех гигантов вращается большое число спутников: у Юпитера их обнаружено 79, Сатурна - 62, Урана - 27, у Нептуна – 17. Также всем планетам присущи кольца.
Гиганты имеют интересную особенность: у всех наблюдается газовое строение. При этом отмечается наличие мощных атмосфер, не дающих изучить вещество, которое находится под газовым облаком, а также внешним планетам присуща более низкая средняя плотность, близкая к средней солнечной. По химическому составу гиганты кардинально отличаются от планет, имеющих литосферу.
Все гиганты обладают сильным магнитным полем, что связано, по мнению ученых, с чрезвычайно быстрым вращением материи экваториальных областей гигантов, которая проводит ток. В связи с этой особенностью каждый гигант обладает радиационными поясами, которые представляют собой заряженные частицы, движущиеся вокруг гиганта и растространяющиеся на млн км.
Вариант №3
Планетами-гигантами – это тела в Солнечной системе, получившие такое название из-за своих размеров. Ими являются четыре планеты Сатурн, Юпитер, Уран, Нептун. Данные планеты имеют общие черты, которые позволяют их выделить в одну группу. Пояс астероидов разделяет обычные планеты от планет-гигантов, которые находятся за ним. Планеты-гиганты состоят в основном из различных газов. Их объединяют большие размеры, быстрое вращение вокруг оси, низкая плотность. Все они имеют большое количество спутников (от 14 до 72) и кольца. В центре Урана и Нептуна присутствует много высокотемпературного льда. Планеты-гиганты влияют на нашу планету, защищая ее и еще три каменных планеты от столкновения с астероидами.
Юпитер – это первая из газовых планета после пояса астероидов. И самая большая. Масса Юпитера продолжает расти за счёт того, что межпланетное вещество поглощается им. Эта планета имеет в своем составе в основном такие элементы, как гелий и водород. Юпитер поглощает энергию от Солнца в меньшем размере, чем излучает, а значит, в нем протекают ядерные реакции. Вследствие этого, принято считать, что через определенный промежуток времени Юпитер может превратиться в звезду. В атмосфере Юпитера происходят очень мощные ураганы. На протяжении многих веков с Земли наблюдают на Юпитере Большое Красное Пятно – огромнейший атмосферный вихрь. У Юпитера имеется 79 спутников. Самый крупный спутник Солнечный системы Ганимид принадлежит Юпитеру.
После Юпитера идет планета Сатурн знаменитая своими кольцами, состоящими из частиц льда разного размера и пыли. Диаметр колец намного превосходит их толщину, поэтому при взгляде со стороны их не видно. Из всех планет Сатурн обладает самой низкой плотностью (меньше плотности воды). У Сатурна также большое количество 62 спутника. Спутник Сатурна Титан второй по размеру среди спутников Солнечной системы. По размеру он больше Меркурия. Титан – единственный спутник, имеющий плотную атмосферу. Сатурн обращается вокруг Солнца за 29 с половиной лет. Сатурн видим невооружённым глазом с Земли.
Уран третья по счету планета-гигант. Его атмосфера также состоит из газов и в ней также наблюдаются вихри. В недрах Урана находятся льды и горные породы. Отличительная особенность Урана – это его ось вращения. Он совпадает с плоскостью вращения вокруг Солнца. Поэтому на Уране попеременно, продолжительностью 42 года освещается либо Северный, либо Южный полюс. Сутки на Уране длятся приблизительно семнадцать часов. На Уране атмосфера из газа переходит в жидкость, поэтому на нем нет твёрдой поверхности. Уран – лидер по рекордно низким температурам, которые могут опускаться до -200°. При этом даже на планете Нептун, расположенной в конце Солнечной системы, теплее. Скорость ветра на Уране больше 200 м/с. Планета Уран больше Земли, но сила тяжести на ней меньше. У Урана обнаружены 27 спутников.
Нептун – планета, находящаяся на окраине нашей Солнечной системы. Она дальше всех остальных расположена от Солнца. Нептун нельзя увидеть невооружённым глазом. Он был открыт не путем зрительного наблюдения в телескоп, а через математические вычисления. Нептун по размеру меньше Урана, но при этом более массивный и плотный. Эта планета-гигант излучает много внутреннего тепла. На Нептуне дуют ветры со сверхзвуковыми скоростями обратном направлении по отношению к вращению планеты вокруг оси. Эти ветры появляются благодаря внутренне энергии планеты. У Нептуна открыто в настоящее время 14 спутников.
5 класс, 11 класс
Планеты гиганты
К древнейшим видам письменности относятся клинопись, древнеегипетские иероглифы, китайские иероглифы. Клинопись эти один из древних видов письма. Возникла в Древней Месопотамии,
Календула – один из ярких представителей травянистых растений. Удобным местом для ее произрастания является морское побережье. Также календула свободно разрастается на скалистой поверхности и в кустарниках.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Юпитер - пятая от Солнца и самая большая по величине планета Солнечной системы. Юпитер более чем в два раза массивнее, чем все остальные планеты вместе взятые (он в 318 раз массивнее Земли).
Орбита: 778 330 000 км (5,20 АЕ) от Солнца
Диаметр: 142 984 км (экватор)
Масса: 1.900е27 кг
Юпитер (у греков - Зевс) - повелитель богов, правитель Олимпа и покровитель Римского государства. Зевс был сыном Кроноса (Сатурна).
Юпитер - четвертый по яркости объект нашего неба (после Солнца, Луны и Венеры, но иногда Марс бывает более ярким). Он был известен с доисторических времен. Открытие Галилео в 1610 году четырех больших спутников Юпитера Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто было первым открытием, показавшим, что может существовать иной центр движения, и не все тела движутся вокруг Земли. Это было главным доказательством в пользу гелиоцентрической теории Коперника о движении планет. Галилео вынуждали отречься от своих убеждений, и он был заключен в тюрьму до конца его жизни.
Первым кораблем, летавшим к Юпитеру в 1973 году, был Pioneer 10, а позже это были Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 и Ulysses. Космический корабль Galileo в настоящее время находится на постоянной орбите вокруг Юпитера и будет присылать получаемые данные по крайней мере еще следующие два года.
Газовые планеты, к которым относится Юпитер, не имеют твердой поверхности, их газообразный материал просто становится более плотным с глубиной (радиусы и диаметры для таких планет определяются по уровням, соответствующим давлению в 1 атмосферу). Так что когда мы смотрим на такую планету, мы видим верхние слои облаков.
Юпитер состоит приблизительно на 90% из водорода и на 10% из гелия (по числу атомов и в соотношении 75/25 % по массе) со следами метана, воды, аммиака. Этот состав очень близок к составу исконной Солнечной Туманности, из которой сформировалась вся Солнечная система. Подобный состав и у Сатурна, а в состав Урана и Нептуна входит намного меньше водорода и гелия.
Наши знания относительно внутреннего строения Юпитера (и других газовых планет) носят косвенный характер и, вероятно, еще долго останутся таковыми. Атмосферный зонд Галилео передал данные о составе атмосферы всего на глубине 150 км. ниже верхних слоев облаков.
Юпитер, возможно, имеет ядро из твердого материала, масса которого составляет примерно от 10 до 15 масс Земли.
Выше ядра находится основной объем планеты в форме жидкого металлического водорода. Эта экзотическая форма возможна только при давлениях, превышающих 4 миллиона бар. Жидкий металлический водород состоит из ионизированных протонов и электронов (как внутри Солнца, но при более низкой температуре). При такой температуре и давлении, как у Юпитера, водород внутри него - жидкость, а не газ. Он является электрическим проводником и источником магнитного поля Юпитера. Этот водородный слой, возможно, также содержит некоторое количество гелия.
Наиболее удаленный от ядра слой состоит прежде всего из обычного молекулярного водорода и гелия, которые находятся в жидком состоянии внутри и постепенно переходят в газообразное снаружи. Атмосфера, которую мы видим - только самая верхняя часть этого глубокого уровня. Также присутствуют, но в крошечных количествах, вода, двуокись углерода, метан и другие простые молекулы.
Как полагают, существует три отчетливо выделяемых слоя облаков: из замороженного аммиака, гидросульфида аммония и смеси льда и воды.
Данные атмосферного зонда Galileo также показывают значительно меньшее количество воды, чем ожидали.
На Юпитере и других газовых планетах существуют полосы, ограниченные по широте, внутри которых дуют ветры с очень высокими скоростями, причем их направления противоположны в смежных полосах. Небольшой разницы в химическом составе и температуре между этими областями достаточно для того, чтобы они выглядели как цветные полосы, которые мы видим на изображениях этих планет. Светлые полосы называются зонами, темные - поясами. Полосы были известны некоторое время на Юпитере, но вихри на границе между полосами были впервые замечены благодаря наблюдениям на Voyager. Согласно данным зонда Galileo обнаружено, что скорость ветра оказалась гораздо выше ожидаемой (больше чем 400 миль в час), и эти потоки простираются на всю глубину атмосферы, на которую был способен опуститься зонд; они могут проникать на тысячи километров внутрь планеты. Оказалось, что атмосфера Юпитера высоко турбулентна.
Яркие цвета, видимые в облаках Юпитера, являются результатом протекания различных химических реакций элементов, присутствующих в атмосфере, возможно, включая серу, наличие которой может давать широкий спектр цветов, но подробности пока не известны.
Цвета соотносятся с высотой облаков: синие - самые низкие, сопровождаемые коричневым и белыми, самые высокие - красные. Иногда мы можем наблюдать нижние уровни через разрывы в верхних слоях облаков.
Большое Красное Пятно было замечено земными наблюдателями более чем 300 лет назад (открытие обычно приписывается Кассини, или Роберту Хуку, в 17 столетии). Оно имеет размеры 12 000 на 25 000 км - достаточно для того, чтобы вместить две такие планеты, как Земля. Другие меньшие подобные пятна наблюдались в течение десятилетий. Инфракрасные наблюдения и направление его вращения указывают, что это пятно - область высокого давления, над которой верхние слои облаков располагаются значительно выше и они более холодные, чем над окружающими областями. Подобные структуры были замечены на Сатурне и Нептуне. Не известно, как такие структуры могут сохраняться так долго.
Юпитер излучает в космос большее количество энергии, чем получает от Солнца. Внутри Юпитера - горячее ядро, температура которого составляет приблизительно 20 000 K. Теплота генерируется механизмом Кельвина - Гельмгольца, за счет медленного гравитационного сжатия планеты. Юпитер не производит энергию ядерным синтезом, как Солнце; он слишком мал, и его внутренняя температура слишком холодна для того, чтобы запустить ядерные реакции. Эта внутренняя теплота, возможно, вызывает конвекцию глубоко в жидких слоях Юпитера, вследствии чего мы наблюдаем сложные движения в верхних слоях облаков. Сатурн и Нептун подобны Юпитеру в этом отношении, но Уран, как ни странно, нет.
Юпитер имеет огромное магнитное поле, намного более сильное, чем у Земли. Магнитосфера тянется больше чем на 650 миллионов км - за орбиту Сатурна! Обратите внимание, что магнитосфера Юпитера далека от сферической - она тянется на несколько миллионов километров в направлении к Солнцу. Спутники Юпитера, следовательно, находятся в пределах его магнитосферы, что может частично объяснять активность на Ио. К сожалению для будущих космических путешественников и проектировщиков космических кораблей Voyager и Galileo, окружающая среда вокруг Юпитера содержит высокие уровни энергетических частиц, захваченных магнитным полем Юпитера. Эта радиация подобна найденной в пределах Радиационных поясов Ван Аллена Земли, но намного более интенсивна, она гибельна для незащищенного человека.
У Юпитера есть кольца, подобно Сатурну, но намного более слабые (слева). В отличие от Сатурна, кольца Юпитера - темные (альбедо приблизительно 0.05). Они состоят из очень мелких частиц горных пород. Также в отличие от колец Сатурна они не содержат льда.
В июле 1994 года комета Шумахера-Леви столкнулась с Юпитером (справа). Последствия были ясно видны даже в любительские телескопы. Обломки, оставшиеся от столкновения, можно было наблюдать еще почти целый год.
Юпитер часто является самой яркой "звездой" нашего неба, уступая по яркости только Венере, которая редко видна в темном небе. Четыре его спутника легко можно увидеть в бинокль; несколько полос и Большое Красное Пятно можно наблюдать с помощью небольшого телескопа.
У Юпитера известно 16 спутников: 4 больших и 12 маленьких. Вращение Юпитера постепенно замедляется из-за приливного торможения, производимого на него его большими спутниками. Те же самые приливные силы изменяют орбиты лун, вынуждая их очень медленно отдаляться от Юпитера.
Cатурн - шестая от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы.
Орбита: 1 429 400 000 км (9,54 АЕ) от Солнца
Диаметр: 120 536 км (экватор)
Масса: 5.68е26 кг
В Римской мифологии Сатурн - бог сельского хозяйства. Соответствующий ему Греческий бог, Кронус, был сыном Урана и Геи и отцом Зевса (Юпитера).
Сатурн был известен с доисторических времен. Галилей первым наблюдал его в телескоп в 1610 году. Ранние наблюдения Сатурна были усложнены предположением, согласно которому Земля проходит через плоскость колец Сатурна каждые несколько лет, когда Сатурн пересекает ее орбиту. Только в 1659 году Кристиан Гюйгенс правильно вывел геометрию колец. Кольца Сатурна оставались уникальными для Солнечной системы до 1977 года, когда были обнаружены очень слабые кольца вокруг Урана и вскоре после этого вокруг Юпитера и Нептуна. Первым кораблем, летавшим к Сатурну, был Pioneer 11 в 1979 году, и позднее - Voyager, 1 и Voyager 2. Cassini, который сейчас находится на пути к нему, прибудет туда в 2004 году.
Даже в малый телескоп можно заметить, что Сатурн явно сплющен; его экваториальный и полярный диаметры различаются почти на 10 % (120,536 км и 108,728 км). Это - результат быстрого вращения и жидкого состояния. Другие газовые планеты тоже сплющены, но не так сильно.
Сатурн имеет самую низкую плотность среди всех планет, его удельный вес составляет всего 0.7 - меньше, чем у воды.
Подобно Юпитеру, Сатурн состоит приблизительно на 75 % из водорода и на 25 % из гелия со следами воды, метана, аммиака и камня, что соответствует составу исконной Солнечной Туманности, из которой была сформирована Солнечная система.
По своему внутреннему строению Сатурн подобен Юпитеру и состоит из скалистого ядра, жидкого металлического водородного слоя и молекулярного водородного слоя. Присутствуют также следы различных льдов.
Внутри Сатурна - горячее ядро с температурой 12000 K, и он излучает в космос большее количество энергии, чем получает от Солнца. Основная часть дополнительной энергии сгенерирована механизмом Келвина - Гельмгольца, как в Юпитере. Но этого недостаточно, чтобы объяснить видимую яркость Сатурна; должен присутствовать некоторый дополнительный механизм внутри Сатурна.
Полосы, так выделяющиеся на Юпитере, на Сатурне намного более слабые. Они намного более широки ближе к экватору. У Сатурна также существуют долговечные пятна (красное пятно в центре изображения слева) и другие особенности, общие с Юпитером.
Два основных кольца (А и B) и одно слабое кольцо (C) могут наблюдаться с Земли. Промежуток между кольцами А и B известен как раздел Cassini. Изображения Voyager показывают четыре дополнительных слабых кольца. Кольца Сатурна, в отличие от колец других планет, являются очень яркими (альбедо 0.2 - 0.6).
Хотя с Земли кольца выглядят непрерывными, фактически они состоят из бесчисленных малых частичек, каждая из которых имеет свою собственную независимую орбиту. Расстояние между ними колеблется от сантиметра до нескольких метров.
Кольца Сатурна необычайно тонки: хотя их диаметр - 250,000 км или чуть больше, их толщина составляет 1.5 км. Они состоят в основном из льда и частиц горных пород, покрытых ледяной коркой.
Наиболее удаленное кольцо Сатурна, называемое F-кольцом, является сложной структурой, составленной из отдельных малых колец, вдоль которых видны "узлы". Эти узлы состоят из скоплений материала, составляющего кольца (слева).
Происхождение колец Сатурна и других планет неизвестно, возможно, они возникли путем разрушения больших спутников. Кольцевые системы не устойчивы, они должны восстанавливаться постоянно продолжающимися процессами.
Как и другие планеты группы Юпитера, Сатурн имеет значительное магнитное поле.
Сатурн легко увидеть в ночном небе невооруженным глазом. Хотя он не такой яркий, как Юпитер, его просто идентифицировать как планету, так как он не "мерцает", как звезды. Кольца и большие спутники можно наблюдать в небольшой телескоп.
У Сатурна 18 спутников, имеющих свои наименования. Из тех спутников, скорости вращения которых известны, все, кроме Фебы и Гиперона, вращаются синхронно. Три пары спутников - Мимас - Тезис, Енцелад - Диона и Титан - Гиперон - взаимодействуют гравитационно таким образом, чтобы поддержать устойчивые связи между их орбитами. В дополнение к этим 18 спутникам по крайней мере еще дюжине были присвоены временные обозначения, но теперь считается, что вряд ли все они реальны и являются спутниками Сатурна.
Уран - седьмая от Солнца и третья по величине диаметра планета Солнечной системы. Диаметр Урана больше, чем диаметр Нептуна, но масса меньше, чем у Нептуна.
Орбита: 2 870 990 000 км (19,218 АЕ) от Солнца
Диаметр: 51 118 км (экватор)
Масса: 8.683е25 кг
Уран - древнее греческое божество небес, самый ранний высший бог.
Уран - первая планета, обнаруженная в наше время Уильямом Гершелем во время его систематического обзора неба с телескопом 13 марта 1781 года. Эта планета фактически была замечена много раз и прежде, но ее считали просто звездой (самая ранняя запись о ней относится к 1690 году, когда Джон Фламстид каталогизировал ее как 34 Tauri). Гершель назвал ее "Georgium Sidus " (Планета Джорджа) в честь его патрона, короля Англии Джорджа III; другие назвали ее "Гершель". Название "Уран" предложил Боде в соответствии с наименованиями других планет именами из классической мифологии, но оно стало широко использоваться только в 1850 году.
К Урану подлетал только один космический корабль - Вояджер 2 - 24 января 1986 г. Ось вращения большинства планет почти перпендикулярна плоскости эклиптики, а ось Урана почти параллельна эклиптике. Во время полета к Урану Вояджера 2 южный полюс Урана почти точно указывал на Солнце. Поэтому полярные области Урана получают большее количество энергии от Солнца, чем экваториальные области. Однако Уран более горячий в районе экватора, чем на полюсах. Механизм, лежащий в основе этого, неизвестен.
Уран состоит прежде всего из горной породы и различных льдов, количество водорода составляет только приблизительно 15 % и есть небольшое количество гелия (в отличие от Юпитера и Сатурна, основным составляющим которых является водород). По-видимому, Уран не имеет каменного ядра подобно Юпитеру и Сатурну. Атмосфера Урана состоит на 83% из водорода, на 15% из гелия и на 2% из метана.
Как и другие газовые планеты, у Урана есть полосы облаков, которые быстро перемещаются вокруг него. Но они чрезвычайно слабы и видимы только при очень высоком качестве изображения. Недавние наблюдения показывают большие и более явные полосы.
Синий цвет Урана - результат поглощения красного света метаном в верхних слоях атмосферы. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Как и у Юпитера, они очень темные и, как у Сатурна, кроме мелкой пыли включают довольно большие частицы размером до 10 метров в диаметре. Известно 11 колец, все очень слабые; самое яркое называется Эпсилон.
Вояджер 2 обнаружил 10 малых лун в дополнение к 5 большим, уже известным. Вероятно, что имеются более мелкие спутники в пределах колец. Магнитное поле Урана наклонено почти на 60 градусов относительно оси вращения.
Уран иногда видим невооруженным глазом в очень ясную ночь; довольно просто найти его с биноклем (если вы точно знаете, куда смотреть). В малый телескоп виден диск. У Урана 15 известных и имеющих названия лун и 5 недавно обнаруженных, еще не получивших наименования; таким образом, у Урана самое большое количество спутников из всех планет Солнечной системы.
Нептун - восьмая от Солнца и четвертая по величине диаметра планета Солнечной системы. Нептун меньше в диаметре, но больше по массе, чем Уран.
Орбита: 4 504 000 000 км (30,06 АЕ) от Солнца
Диаметр: 49 532 км (экватор)
Масса: 1.0247е26 кг
В римской мифологии Нептун (у греков - Посейдон) был морским богом.
После того как открыли Уран, было отмечено, что его орбита не согласуется с законами Ньютона. Таким образом было предсказано существование другой более отдаленной планеты, которая должна была воздействовать на орбиту Урана. Нептун первыми наблюдали Galle и d'Arrest 23 сентября 1846 года очень близко к местонахождению, независимо предсказанному Adams и Verrier из вычислений, основанных на наблюемых положениях Юпитера, Сатурна и Урана.
Нептун был посещен только одним космическим кораблем, Вояджером 2, 25 августа 1989 года. Почти все, что мы знаем об этой планете, мы знаем благодаря этой экспедиции.
То, что орбита Плутона настолько эксцентрическая, что иногда пересекает орбиту Нептуна, делает Нептун наиболее отдаленной от Солнца планетой в течение нескольких лет.
По своему составу Нептун подобен Урану: различные "льды" и горная порода с небольшим количеством гелия и приблизительно 15% водорода. Как и Уран, Нептун не имеет отчетливого внутреннего иерархического строения, а скорее более или менее однороден по составу. Но, вероятно, внутри него находится малое ядро из скалистого материала. Его атмосфера по большей части состоит из водорода и гелия с небольшим количеством метана.
Синий цвет Нептуна - результат поглощения красного света метаном в верхних слоях атмосферы.
Как на любой газовой планете, на Нептуне дуют ветры с очень высокими скоростями. Ветры Нептуна самые быстрые в солнечной системе, их скорость достигает 2000 км/час.
Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник теплоты - он излучает вдвое больше энергии, чем получает от Солнца. Во время полета Вояджера наиболее выдающейся особенностью Нептуна было Большое Темное Пятно(слева) в южном полушарии. Его размер составлял приблизительно половину размера Большого Красного Пятна Юпитера (размер диаметра Земли). Ветер, дующий на поверхности Нептуна, перемещал Большое Темное Пятно в западном направлении со скоростью 300 метров в секунду (700 миль в час). Вояджер 2 также обнаружил меньшее темное пятно в южном полушарии и малое неправильное белое облако, которое проносилось вокруг Нептуна каждые 16 часов, известное сейчас под названием "Скутер" (справа). Природа его остается загадкой.
Однако наблюдения Нептуна 1994 года (слева) показывают, что Большое Темное Пятно исчезло! Оно или просто рассеилось, или постоянно скрыто под атмосферой. Несколькими месяцами позже было обнаружено новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за небольших изменений в разностях температур между верхними и нижними слоями облаков.
М и н и с т е р с т в о о б р а з о в а н и я Р Ф
Г и м н а з и я № 3 8
Р е ф е р а т н а т е м у:
“П л а н е т ы г и г а н т ы”.
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 1 .
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.
1. Юпитер.
Юпитер, пятая и самая большая планета Солнечной системы, более чем в два раза тяжелее, чем все другие планеты вместе взятые и почти в 318 раз тяжелее Земли. Обладая "солнечным" химическим составом, самая крупная планета Солнечной системы имеет массу в 70 - 80 раз меньше той, при которой небесное тело может стать звездой.
Тем не менее, в недрах Юпитера происходят процессы с достаточно мощной энергетикой: тепловое излучение планеты, эквивалентное 4х1017 Вт, примерно в два раза превышает энергию, получаемую этой планетой от Солнца 2 .
Атмосфера Юпитера водородно-гелиевая (по объему соотношения этих газов составляют 89% водорода и 11% гелия).
Вся видимая поверхность Юпитера – это плотные облака, расположенные на высоте около 1000 км над "поверхностью", где газообразное состояние меняется на жидкое и образующие многочисленные слои желто-коричневых, красных и голубоватых оттенков.
Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет -133° С. Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и темных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам.
Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно 20 км.), а их светлая окраска объясняется повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже темные облака поясов состоят в основном из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру.
Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется от 9 час.49 мин на широте 23 градуса до 9 час.56 мин. на широте 18 градусов с.ш. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельные экватору в одном направлении.
Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводят к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.
Большое Красное Пятно – это овальное образование, изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне 3 .
Рис. 2. Большое Красное Пятно
В настоящее время оно имеет размеры 15х30 тыс. км, а сто лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень четко видимым. Большое Красное Пятно - это долгоживущий свободный вихрь (антициклон) в атмосфере Юпитера, совершающий полный оборот за 6 земных суток и характеризующийся, как и светлые зоны, восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях поясов.
Космический аппарат "Вояджер 1" в марте 1979 г впервые сфотографировал систему слабых колец, шириной около 1000 км и толщиной не более 30 км, обращающихся вокруг Юпитера на расстоянии 57000 км от облачного покрова планеты.
Рис. 3. Кольца Юпитера, сфотографированные космическим аппаратом "Вояджер 1"
В отличие от колец Сатурна, кольца Юпитера темны (альбедо (отражательная способность) - 0,05). и, вероятно, состоят из очень небольших твердых частиц метеорной природы. Частицы колец Юпитера, скорее всего, не остаются в них долго (из-за препятствий, создаваемых атмосферой и магнитным полем). Следовательно, раз кольца постоянны, то они должны непрерывно пополняться. Небольшие спутник Метис и Адрастея, чьи орбиты лежат в пределах колец, - очевидные источники таких пополнений. С Земли кольца Юпитера могут быть замечены при наблюдении только в ИК-диапазоне.
Юпитер имеет огромное магнитное поле, состоящее из двух компонетных полей: дипольного (как поле Земли), которое простирается до 1,5 млн. км. от Юпитера, и недипольного, занимающего остальную часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля у поверхности планеты 10-15 эрстед, т.е. в 20 раз больше, чем на Земле. Магнитосфера Юпитера простирается на 650 млн. км (за орбиту Сатурна!). Но в направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше. Даже на таком расстоянии от себя Солнце показывает, кто в доме хозяин. Магнитное поле захватывает заряженные частицы, летящие от Солнца (этот поток называют солнечным ветром), образуя на расстоянии 177000 км от планеты радиационный пояс, приблизительно в 10 раз мощнее земного, расположенный между кольцом Юпитера и самыми верхними атмосферными слоями.
Магнитометрические измерения показали существенные возмущения магнитного поля Юпитера вблизи Европы и Каллисто, которое не может быть объяснено существованием у этих спутников внутреннего ядра из ферромагнитного вещества, поскольку в таком случае магнитное поле, спадая обратно пропорционально кубу расстояния, было бы в восемь раз меньше наблюдаемого. Одно из возможных объяснений — возбуждение в оболочках планет вихревых электрических токов, магнитное поле которых искажает поле планеты-гиганта. Эти токи могут распространяться в проводящей жидкости, например в воде океана, с соленостью (37.5‰), близкой к солености океанов Земли, лежащего под поверхностью небесного тела; его существование на Европе уже почти доказано. Уже в слое воды толщиной немногим более 10 км создавались бы вихревые токи, обеспечивающие наблюдаемые вариации.
Магнитосфера Юпитера удерживает окружающую плазму в узком слое, полутолщина которого около двух радиусов планеты вблизи экватора эквивалентного магнитного диполя. Плазма вращается вместе с Юпитером, периодически накрывая его спутники. В системах отсчета, связанных со спутниками, магнитное поле пульсирует с амплитудами 220 нТл (Европа) и 40 нТл (Каллисто), наводя вихревые токи в проводящих слоях спутников. Эти токи генерируют вихревые магнитные поля также дипольной конфигурации, которые накладываются на собственные поля этих спутников. Периоды изменения магнитных полей составляют 11.1 и 10.1 ч для Европы и Каллисто соответственно.
Если наличие океана на Европе можно считать достаточно правдоподобным, то для Каллисто более вероятно обратное. Хотя мощность аккреционных и радиогенных источников тепла на спутнике близка к требуемой для возникновения жидкой фазы, гравитационные измерения с борта “Галилео” показали, что этот спутник состоит только из металлической оболочки и льда.
Существование воды во внешнем слое Каллисто возможно, однако для стабилизации жидкой фазы необходимо наличие либо приливов, которые, по данным “Галилео”, отсутствуют, либо растворенной в воде соли. Более вероятно существование внутреннего водного океана у Ганимеда, имеющего дифференцированную структуру. Однако его сильное внутреннее магнитное поле маскирует все наведенные поля.
Кроме теплового и радиоизлучения на волне 3 см, соответствующего температуре 145К, Юпитер является источником радиовсплесков (резких усилений мощности излучения) на волнах длиной от 4 до 85 м., продолжительностью от долей секунды до минут и даже часов. Однако длительное возмущения- это не отдельные всплески, а серии всплесков- своеобразные шумовые бури или грозы. Согласно современным гипотезам, эти всплески объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты 4 .
Рис. 4. Инфракрасное и видимое изображение Юпитера
Внутреннее строение Юпитера можно представить в виде оболочек с плотностью, возрастающей по направлению к центру планеты. На дне уплотняющейся вглубь атмосферы толщиной 1500 км находится слой газо-жидкого водорода толщиной около 7000 км. На уровне 0,88 радиуса планеты, где давление составляет 0,69 Мбар, а температура - 6200° С, водород переходит в жидкомолекулярное состояние и еще через 8000 км в жидкое металлическое состояние. Наряду с водородом и гелием в состав слоев входит небольшое количество тяжелых элементов. Внутреннее ядро диаметром 25000 км - металлосиликатное, включающее воду, аммиак и метан, окружено гелием. Температура в центре составляет 23000 градусов, а давление 50 Мбар.
Вокруг Юпитера обращаются 16 спутников, обращённых к нему, из-за действия приливных сил всегда одной стороной. Их можно разделить на две группы внутреннюю и внешнюю, включающие по 8 спутников каждая. Спутники внутренней группы обращаются почти по круговым орбитам, практически совпадающим с плоскостью экватора планеты. Четыре самых близких к планете спутника Адрастея, Метида, Амальтея и Теба диаметром от 40 до 270 км находятся в пределах 1-3 радиусов Юпитера и резко отличаются по размерам от следующих за ними 4 спутников, расположенных на расстоянии от 6 до 26 радиусов Юпитера и имеющих размеры, близкие к Луне.
Рис. 5. Внутренние спутники: Метида, Амальтея, Теба
Они были открыты в самом начале семнадцатого века почти одновременно Симоном Марием и Галилеем, но принято их называть галилеевыми спутниками Юпитера, хотя первые таблицы движения этих спутников Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто составил Марий.
Внешняя группа состоит из маленьких диаметром от 10 до 180 км спутников, движущихся по вытянутым и сильно наклоненным к экватору Юпитера орбитам, причем четыре более близких к Юпитеру спутника Леда, Гималия, Лиситея, Элара движутся по своим орбитам в ту же сторону, что и Юпитер, а четыре самых внешних спутника Ананке, Карме, Пасифе и Синопе движутся в обратном направлении.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Планеты-гиганты
пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном Юпитер классифицируется как газовый гигант. Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур: месопотамской, вавилонской, греческой и других. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримского верховного бога-громовержца. Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли. При наблюдении Юпитера в телескоп с 40-кратным увеличением, его угловые размеры соответствуют размерам Луны, наблюдаемой невооружённым глазом. Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет, в 318 раз — массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 70 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли. Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года.
Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7—25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000°С). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Под жидким водородом находится слой металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера. Учёные полагают, что Юпитер имеет ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15—30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура ядра планеты — порядка 30 000°С, а давление — 30—100 млн. атмосфер.
Сатурн — шестая планета от Солнца, и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн назван в честь римского бога земледелия. Сатурн был римским богом земледелия. Греки называли его Кроносом. Он являлся сыном Урана и отцом Юпитера. Сатурн сверг своего отца, чтобы стать царем богов, но затем был свергнут своим сыном – Юпитером.
Сатурн относится к типу газовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности.
Сатурн является наименее плотной планетой в нашей Солнечной системе. Он состоит в большой своей части из водорода и гелия, которые являются самыми легкими элементами во Вселенной и таким образом делают Сатурн самой легкой планетой, которую мы знаем. Вот почему вы столько весили бы на Сатурне. Ученые полагают, что Сатурн, если бы мог, действительно плавал в воде, так как водород и гелий, которые составляют всю планету, легче воды.
Поскольку Сатурн такая легкая планета и вращается очень быстро, он не имеет форму идеального шара, как большинство других планет. Как и Юпитер, Сатурн шире в середине и более узкий вблизи его северного и южного полушария.
В 1610 году астроном Галилео Галилей был первым человеком, который увидел кольца Сатурна. Тем не менее, в то время не было достаточно мощных телескопов, чтобы увидеть все детали. В 1655 году голландский астроном Христиан Гюйгенс был поражен тем, что увидел Галилей и сделал предположение, что Сатурн окружен неким диском. Чтобы получить представление о том, что имел ввиду Гюйгенс представьте Пого Мяч – это такие надувные шары с диском вокруг, возможно они у вас были, когда вы были маленькими.
Из всех планет Солнечной Системы, Сатурн – царь спутников, потому что Сатурн имеет больше спутников, чем любая другая планета. В настоящее время обнаружено 62 спутника. Из них, 53 официально классифицируются как спутники, 9 являются предварительными (неофициальными) спутниками. Хотя большинство из спутников Сатурна небольшие, существуют несколько таких, как например Титан, которые просто огромны.
Многие из спутников движутся вокруг орбиты по краю колец планеты. Они помогают держать кольца на месте, как пастух держит своих овец. По этой причине мы называем эти спутники – спутники пастухи. Крупнейшие спутники — Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан и Япет — были открыты к 1789 году, однако и по сегодняшний день остаются основными объектами исследований.
Диаметры этих спутников варьируются в пределе от 397 (Мимас) до 5150 км (Титан), большая полуось орбиты от 186 тыс. км (Мимас) до 3561 тыс. км (Япет). Распределение по массам соответствует распределению по диаметрам. Наибольшим эксцентриситетом орбиты обладает Титан, наименьшим — Диона и Тефия.
Для прохождения полного цикла вокруг солнца для Урана нужно 84 земные года. В системе планеты Уран открыто 27 естественных спутников. Наибольший из них — Титания — имеет радиус в 789 км, что меньше половины радиуса Луны. Лето на Уране длится один долгий день – 42 года. День на Уране составляет приблизительно 17 часов. У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров. Это — вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе. На данный момент у Урана известно 13 колец, самым ярким из которых является кольцо эпсилон. Кольца планеты Уран, вероятно, весьма молоды — на это указывают промежутки между ними, а также различия в их прозрачности. Это говорит о том, что кольца не были сформированы вместе с планетой. Возможно, ранее кольца были одним из спутников Урана, который разрушился либо при столкновении с неким небесным телом, либо под действием приливообразующих сил.
Расстояние планеты к солнцу 2.9 млд. км
Темный, холодный и ветряный Нептун является последним из газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Находясь на расстоянии в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, планете требуется почти 165 земных лет, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. В 2011 году Нептун завершил свой первый оборот вокруг Солнца с момента его открытия в 1846 году. Планета Нептун была открыта 23 сентября 1846 года. Нептун был первой планетой, существование которой было вычислено с помощью математических расчетов, прежде чем он был обнаружен в телескоп. Сбои в орбите Урана привели французского астронома Алексиса Бувара к мнению, что виной этому может быть гравитационное притяжение другого небесного тела. Немецкий астроном Иоганн Галле сделал необходимые вычисления, чтобы обнаружить Нептун с помощью телескопа. В соответствии с именованием других планет Солнечной системы, этому нового миру было дано имя из греческой и римской мифологии – Нептун, бог моря у римлян.
Кольца могут состоять из ледяных частиц, покрытых силикатами, или основанным на углероде материалом, — наиболее вероятно, это он придаёт им красноватый оттенок.
Относительно узкое, самое внешнее, расположенное в 63 000 км от центра планеты — кольцо Адамса; кольцо Леверье на удалении в 53 000 км от центра и более широкое; более слабое кольцо Галле на расстоянии в 42 000 км.
Кольцо Араго расположено на расстоянии в 57 000 км. От внешних границ кольца Леверье до внутренних границ кольца Араго располагается широкое кольцо Лассел.
Читайте также: