Планеты-гиганты

Общая плотность Сатурна, ниже чем даже плотность воды, поэтому несмотря на 95-кратное превосходство в размерах над Землей, сила тяготения на

Планеты-гиганты

Информация

Авиация, Астрономия, Космонавтика

Другие материалы по предмету

Авиация, Астрономия, Космонавтика

Сдать работу со 100% гаранией

Введение

 

Далеко за орбитой Марса (самой дальней от Солнца планеты земной группы) и главным поясом астероидов мы встречаем четырех гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их часто обсуждают вместе, и во многих отношениях это логично, хотя пара Юпитер - Сатурн сильно отличается от пары Уран - Нептун, и каждая планета обладает собственными уникальными характеристиками. Разумеется Юпитер является крупнейшей планетой, и кто-то даже сказал, что солнечная система состоит из Солнца, Юпитера и кучки прочего мусора. Но к другим планетам не стоит относиться свысока: даже Уран, наименее массивный из этой четверки, весит в 14 раз больше Земли.

 

Юпитер

 

Юпитер - это планета-гигант, которая содержит в себе более 2/3 массы всей нашей планетной системы. Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше, чем у Земли. Средняя плотность Юпитера 1330 кг/м3, что сравнимо с плотностью воды и в четыре раза меньше, чем плотность Земли. Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли, но застроить Юпитер землянам не удастся: он представляет собой гигантский шар из водорода, практически его химический состав совпадает с солнечным. Юпитер формировался в толстой и самой плотной части протопланетного облака. Именно сюда, в эту часть первичного облака, выметались давлением солнечных лучей все легкие летучие вещества, в особенности водород и гелий. Именно благодаря этой густой питательной среде Юпитер вырос в гиганта.

Юпитер быстро вращается. Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась, и ее полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального, равного 71400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного - компас там будет работать отменно, только северный конец стрелки будет направлен на юг.

Юпитер, названный в честь верховного олимпийского божества, является настоящим великаном по планетарным меркам, но никак не звездой-неудачницей, как ранее предполагалось. Обычная звезда сияет из-за ядерных реакций, происходящих глубоко внутри нее. Для запуска гелиево-водородной реакции температура должна достигать 10 000 000о, но Юпитер, не смотря на свои размеры, все же в тысячу раз меньше солнца, и температура в его ядре не может превышать 50 000о (возможно, 30 000о будет более точной оценкой). Этого совершенно недостаточно для начала ядерной реакции; чтобы Юпитер стал звездой, его масса должна увеличиться, по меньшей мере, в десятки раз.

Возле Юпитера побывало пять американских космических аппаратов серии Вояджер и Пионер. В декабре 1995г. до него долетела межпланетная станция Галилео, которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила в его атмосферу зонд.

Совершим и мы небольшое мысленное путешествие в глубь Юпитера.

Атмосфера. Когда давление атмосферы Юпитера достигнет давления земной атмосферы, остановимся и осмотримся. наверху видно обычное голубое небо, вокруг клубятся густые белые облака сконденсированного аммиака. На этой высоте температура воздуха достигает -100о С.

Красноватая окраска части юпитерианских облаков говорит о том, что здесь много сложных химических соединений. Разнообразные химические реакции в атмосфере инициируются солнечным ультрафиолетовым излучением, мощными разрядами молний (гроза на Юпитере должна быть впечатляющим зрелищем!), а также теплом, идущим из недр планеты.

Атмосфера Юпитера кроме водорода (87%) и гелия (13%) содержит малые количества метана, аммиака, водяного пара, фосфорина, пропана и много других веществ. Здесь трудно определить из-за каких веществ юпитерианская атмосфера приобрела оранжевый цвет.

Следующий ярус облаков состоит из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония при температуре -10о С. Водяной пар и кристаллы воды образуют более низкий ярус облаков при температуре 20о С и давлением в несколько атмосфер - почти над самой поверхностью океана Юпитера.

Толщина атмосферного слоя, в котором возникают все эти удивительные облачные структуры, - 1000 км.

Темные полосы и светлые зоны, параллельные экватору, соответствуют атмосферным течениям разного направления (одни отстают от вращения планеты, другие его опережают). Скорости этих течений - до 100 м/с. На границе разнонаправленных течений образуются гигантские завихрения.

Особенно впечатляет Большое Красное Пятно - колоссальный атмосферный вихрь эллиптической формы размером около 15 х 30 тыс. километров. Когда он возник - неизвестно, но в наземные телескопы он наблюдается уже 300 лет. Этот антициклон иногда почти исчезает, а затем появляется вновь. Очевидно, он родственник земных антициклонов, но из-за своих размеров гораздо более долгоживущий.

Вояджеры, посланные к Юпитеру провели тщательный анализ облаков, подтвердивший уже имевшуюся модель внутреннего строения планеты. Стало совершенно ясно, что Юпитер представляет собой мир хаоса: там бушуют нескончаемые бури с громами и молниями, кстати Красное Пятно является частью этого хаоса. А на ночной стороне планеты Вояджеры зарегистрировали многочисленные зарницы.

Океан. Юпитерианский океан состоит из главного на планете элемента - водорода. При достаточном высоком давлении водород превращается в жидкость. Вся поверхность Юпитера под атмосферой - это огромный океан сжиженного молекулярного водорода.

Какие волны возникают в океане жидкого водорода при сверхплотном ветре со скоростью 100 м/с? Вряд ли поверхность водородного моря имеет четкую границу: при больших давлениях на ней образуется газожидкая водородная смесь. Это выглядит как непрерывное кипение всей поверхности юпитерианского океана. Падение в него кометы в 1994 г. вызвало исполинское цунами многокилометровой высоты.

По мере погружения в океан Юпитера на протяжении 20 тыс. километров быстро увеличиваются давление и температура. На расстоянии 46 тыс. км. от центра Юпитера давление достигает 3 млн. атмосфер, температура 11 тыс. градусов. Водород не выдерживает высокого давления и переходит в жидкое металлическое состояние.

Ядро. Погрузимся еще на 30 тыс. км., во второй океан Юпитера. Ближе к центру температура достигает 30 тыс. градусов, а давление 100 млн. атмосфер: здесь располагается небольшое (всего в 15 масс Земли!) ядро планеты, которое в отличие от океана состоит из камня и металлов. Ничего в этом удивительного в этом нет - ведь и Солнце содержит примеси тяжелых элементов. Ядро сформировалось в результате слипания частиц, состоявших из тяжелых химических элементов. Именно с него и началось образование планеты.

 

Спутники Юпитера и его кольцо

 

Сведения о Юпитере и его спутниках существенно пополнились благодаря пролету возле планеты нескольких автоматических космических аппаратов. Общее число известных спутников подскочило с 13 до 16. Двое из них - Ио и Европа - размером с нашу Луну, а другие две - Ганимед и Каллисто - превзошли по диаметру ее в полтора раза.

Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты).

Спутники Юпитера - это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей, которые открылись нам только в космическую эру.

Благодаря космическим станциям Пионер, получила непосредственное подтверждение прежняя мысль о существовании вокруг Юпитера разряженного газо-пылевого кольца наподобие знаменитого кольца Сатурна.

Основное кольцо Юпитера отстоит от планеты на один радиус и простирается в ширину на 6 тыс. км. и имеет толщину в 1 км. Один из спутников обращается по внешней кромке этого кольца. Однако еще ближе к планете, почти достигая ее облачного слоя, располагается система значительно менее плотных внутренних колец Юпитера.

Увидеть кольцо Юпитера с Земли практически не возможно: оно очень тонкое и постоянно повернуто к наблюдателю ребром из-за малого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты.

 

Сатурн.

 

 

Следующим по порядку от Солнца идет Сатурн - возможно, самый красивый объект в ночном небе. Сатурн представляется невооруженному глазу звездой 1-й звездной величины, он значительно слабее по блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. Его тусклый свет, имеющий матово-белый оттенок, а также очень медленное движение по небу создали планете дурную славу, и рождение под знаком Сатурна считалось недобрым предзнаменованием.

По размеру и массе Сатурн уступает лишь Юпитеру. Хотя он имеет тот же основной состав, но есть некоторые важные отличия.

Общая плотность Сатурна, ниже чем даже плотность воды, поэтому несмотря на 95-кратное превосходство в размерах над Землей, сила тяготения на поверхности Сатурна лишь в 1,2 раза больше. Сама поверхность газообразна, и главным ее компонентом является водород, а остальная часть атмосферы в основном состоит из гелия. Под облаками находятся глубинные слои жидкого водорода и, наконец, силикатное ядро размером немного больше Земли. Температура внутри ядра может достигать 15 000о, но во внешних слоях облаков она опускается до -180оС. Пояса, вихри, ореолы и яркие зоны видны даже в маленький телескоп, но они хуже выражены, чем на Юпитере, и конечно, на Сатурне нет ничего похожего на Красное пятно. Эти образования не отличаются ни длительностью существования ни регулярностью появления. В целом строение Сатурна во многом напоминает строение Юпитера.

Планета обладает магнитным полем, гораздо более сильным, чем земное, но далеко не таким мощным, как у Юпитера.

В телескоп средней силы хорошо заметно, что шар Сатурна сильно сплюснут у полюсов - еще сильнее, чем Юпитер. Это объясняется тем, что планета быстро вращается и под действием центробежных сил она приняла такую форму.

Пер

Лучшие

Похожие работы

1 2 3 > >>