Планеты гиганты

Сходство планет гигантов

• Внешние планеты наиболее удаленны от Солнца, поэтому им требуется много времени для прохождения солнечной орбиты. Например, Юпитеру необходимо почти 12 лет, а Нептуну — более 164 лет. На внешних планетах всегда господствуют низкие температуры.
• Гиганты отличаются исполинским весом и огромными размерами. Юпитер в 318 раз тяжелее Земли. Сатурн примерно на 25% тяжелее Юпитера, а Уран и Нептун — всего на 5%.
• Для полного вращения вокруг своей оси планетам требуется мало времени, от 10 до 17 часов.
• Представители внешней системы не имеют твердых поверхностей.
• Внешние планеты характеризует низкая плотность, что делает их достаточно легкими для своих размеров.
• У всех гигантов есть спутники и кольца, которые вращаются вокруг них. Кольца представляют собой тонкие диски из пыли и камней. Предположительно они возникли из разбитых или несформированных спутников.

Планеты-гиганты — самые крупные тела Солнечной системы

Планеты-гиганты — самые большие тела Солнечной системы после Солнца: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Они располагаются за Главным поясом астероидов и поэтому их ещё называют «внешними» планетами.
Юпитер и Сатурн — газовые гиганты, то есть они состоят в основном из газов, находящихся в твёрдом состоянии: водорода и гелия.
А вот Уран и Нептун были определены как ледяные гиганты, поскольку в толще самих планет вместо металлического водорода находится высокотемпературный лёд.
Планеты-гиганты во много раз больше Земли, но по сравнению с Солнцем, они совсем не большие:

Компьютерные расчёты показали, что планеты-гиганты играют важную роль в деле защиты внутренних планет земной группы от астероидов и комет.
Не будь этих тел в Солнечной системе, наша Земля в сотни раз чаще подвергалась бы падению астероидов и комет!
Как же планеты-гиганты защищают нас от падений незванных гостей?
Вы наверняка слышали о «космическом слаломе», когда автоматические станции, направляемые к далёким объектам Солнечной системы, совершают «гравитационные манёвры» около некоторых планет.
Они подходят к ним по заранее расчитанной траектории и, используя силу их притяжения, разгоняются ещё сильнее,
но не падают на планету, а «выстреливают» словно из пращи с ещё большей скоростью, чем на входе и продолжают своё движение.
Тем самым экономится топливо, которое было бы нужно для разгона одними только двигателями.
Точно также планеты-гиганты выбрасывают за пределы Солнечной системы астероиды и кометы, которые пролетают мимо них,
пытаясь прорваться к внутренним планетам, в том числе к Земле.
Юпитер, со своими собратьями, увеличивает скорость такого астероида, сталкивает его со старой орбиты, тот вынужденно меняет свою траекторию и улетает в космическую бездну.
Так что, без планет-гигантов, жизнь на Земле вероятно была бы невозможна из-за постоянных метеоритных бомбардировок.
Ну, а теперь вкратце познакомимся с каждой из планет-гигантов.

Планеты земного типа

Меркурий

Самая маленькая планета Солнечной системы имеет радиус всего 2440 км. Период обращения вокруг Солнца, для простоты понимания приравненный к земному году, составляет 88 дней, при этом оборот вокруг собственной оси Меркурий успевает совершить всего полтора раза. Таким образом, его сутки длятся приблизительно 59 земных дней. Долгое время считалось, что эта планета все время повёрнута к Солнцу одной и той же стороной, поскольку периоды его видимости с Земли повторялись с периодичностью, примерно равной четырем Меркурианским суткам.  Это заблуждение было развеяно с появлением возможности применять радиолокационные исследования и вести постоянные наблюдения с помощью космических станций. Орбита Меркурия – одна из самых нестабильных, меняется не только скорость перемещения и его удалённость от Солнца, но и само положение. Любой интересующийся может наблюдать этот эффект.

Меркурий в цвете, снимок космического аппарата MESSENGER

Близость к Солнцу стала причиной того, что Меркурий подвержен самым большим перепадам температуры среди планет нашей системы. Средняя дневная температура составляет около 350 градусов по Цельсию, а ночная -170 °C. В атмосфере выявлены натрий, кислород, гелий, калий, водород и аргон. Существует теория, что он был ранее спутником Венеры, но пока это остается недоказанным. Собственные спутники у него отсутствуют.

Венера

Вторая от Солнца планета, атмосфера которой почти полностью состоит из углекислого газа. Её часто называют Утренней звездой и Вечерней звездой, потому что она первой из звёзд становится видна после заката, так же как и перед рассветом продолжает быть видимой и тогда, когда все остальные звёзды скрылись из поля зрения. Процент диоксида углерода составляет в атмосфере 96%, азота в ней сравнительно немного – почти 4% и в совсем незначительном количестве присутствует водяной пар и кислород.

Венера в УФ спектре

Подобная атмосфера создает эффект парника, температура на поверхности из-за этого даже выше, чем у Меркурия и достигает 475 °C. Считается самой неторопливой, венерианские сутки длятся 243 земных дня, что почти равно году на Венере – 225 земных дней. Многие называют её сестрой Земли из-за массы и радиуса, значения которых очень близки к земным показателям. Радиус Венеры составляет 6052 км (0,85% земного). Спутников, как и у Меркурия, нет.

Земля

Третья планета от Солнца и единственная в нашей системе, где на поверхности есть жидкая вода, без которой не смогла бы развиться жизнь на планете. По крайней мере, жизнь в том виде, в котором мы её знаем. Радиус Земли равен 6371 км и, в отличие от остальных небесных тел нашей системы, более 70% её поверхности покрыто водой. Остальное пространство занимают материки. Ещё одной особенностью Земли являются тектонические плиты, скрытые под мантией планеты. При этом они способны перемещаться, хоть и с очень малой скоростью, что со временем вызывает изменение ландшафта. Скорость перемещения планеты по ней – 29-30 км/сек.

Наша планета из космоса

Один оборот вокруг своей оси занимает почти 24 часа, причем полное прохождение по орбите длится 365 суток, что намного больше в сравнении с ближайшими планетами-соседями. Земные сутки и год также приняты как эталон, но сделано это лишь для удобства восприятия временных отрезков на остальных планетах. У Земли имеется один естественный спутник – Луна.

Марс

Марс, снимок космического телескопа Хаббл в 2003 году

Четвёртая планета от Солнца, известная своей разрежённой атмосферой. Начиная с 1960 года, Марс активно исследуется учеными нескольких стран, включая СССР и США. Не все программы исследования были успешными, но найденная на некоторых участках вода позволяет предположить, что примитивная жизнь на Марсе существует, или существовала в прошлом.

Яркость этой планеты позволяет видеть его с Земли без всяких приборов. Причем раз в 15-17 лет, во время Противостояния, он становится самым ярким объектом на небе, затмевая собой даже Юпитер и Венеру.

Радиус почти вдвое меньше земного и составляет 3390 км, зато год значительно дольше – 687 суток. Спутников у него 2 — Фобос и Деймос.

Внешние планеты Солнечной системы

Между тем за пределами «линии замерзания» разыгрывался совершенно иной сценарий. Поскольку там было так много нетронутого материала, планетезимали росли быстрее и до большего размера по сравнению с планетами земной группы. Благодаря своим огромным массам эти тела смогли захватывать имевшиеся поблизости в большом количестве водород и гелий. Это газовые гиганты — крупнейшие планеты Солнечной системы.

Последующая эволюция внешних планет несколько сложнее, чем у планет земного типа. Газовые гиганты Юпитер и Сатурн образовались быстро, как описано выше, а вот расположенные за ними Уран и Нептун, по-видимому, сформировались позже и гораздо ближе к Солнцу, чем они находятся сейчас. К тому же они образовались, когда Солнце испускало в космос интенсивные потоки частиц, которые выдули большую часть первичного водорода и гелия из Солнечной системы. В результате эти две планеты оказались меньше по размеру. Более того, по своему химическому составу они отличаются от Юпитера и Сатурна. Их часто называют ледяными, а не газовыми гигантами, чтобы подчеркнуть эту разницу.

Четыре планеты-гиганта, а также все оставшиеся планетезимали вместе с прочими объектами продолжали двигаться по своим орбитам, гравитационно взаимодействуя друг с другом. Согласно модельным расчетам, Юпитер сформировался на внешнем крае того образования, которое принято сейчас называть поясом астероидов. Последовательность сложных гравитационных взаимодействий Юпитера, Сатурна и оставшегося вещества в протопланетном диске запускает цепь событий, которые астрономы называют Большим галсом (по названию маневра парусного судна при движении против ветра).

На этой иллюстрации изображен бурный процесс формирования Земли в самом начале существования Солнечной системы, когда внутренние планеты подвергались бомбардировке бесчисленными планетезималями и в результате нагревались.

Большой галс начался с того, что Юпитер сместился к Солнцу и расположился между нынешними орбитами Марса и Земли. В ходе этого дрейфа зарождающаяся планета рассеивала вещество протопланетного диска, частично вышибая его за пределы Солнечной системы, а частично закидывая на Солнце. В этот момент гравитационное взаимодействие Юпитера и Сатурна (чья орбита также сместилась внутрь) привело к изменению направления дрейфа планет-гигантов на противоположное и перемещению их наружу, на современные орбиты.

Другим результатом этих маневров было то, что орбита Нептуна оказалась вытеснена наружу, так что она влетела в остатки протопланетного диска, словно шар для боулинга в кегли. К этому времени диск расширился примерно до размеров нынешней орбиты Урана, а ко времени окончания планетных миграций система уже вышла далеко за пределы нынешней орбиты Плутона.

Большой галс позволяет объяснить ряд особенностей внутренней Солнечной системы. Например, потеря столь большого количества вещества протопланетного диска объясняет, почему Марс намного меньше Земли и Венеры, — предназначенный для него запас строительных материалов был попросту выброшен из Солнечной системы. Это же соображение позволяет объяснить, почему в поясе астероидов осталось так мало вещества.

Результатом всех этих дрейфов стал период длительностью несколько сотен миллионов лет, который отличался высокой интенсивностью столкновений, затронувших все тела во внутренней Солнечной системе. Этот период получил название Поздней тяжелой бомбардировки. Оставленные им шрамы видны в кратерах, которые дожили до наших дней на поверхности безвоздушных тел, таких как Меркурий и Луна.

За последние несколько десятилетий астрономы поняли, что ранняя эволюция Солнечной системы была весьма непохожа на спокойный, упорядоченный коллапс, который представлял Лаплас в XVIII веке. Но после окончания первоначальных фейерверков Солнечная система стала гораздо более упорядоченным и предсказуемым местом — как раз то, что нужно для начала путешествия по первой из наших вселенных.

Кликните по картинке, она откроется в новом окне и ее можно будет увеличить

Орбиты планет Солнечной системы лежат в одной плоскости проходящей через солнце. Почему все планеты вращаются в одной плоскости?

Если вы взглянете на карту Солнечной системы, то сразу же заметите, что все планеты вращаются в одной плоскости вокруг находящейся в центре звезды. И мы не можем обвинять в этом издателя карты, который решил сэкономить на бумаге. Нет, небесные тела здесь действительно выстроены в своеобразную шеренгу.

Орбиты планет Солнечной системы

Люди заметили это ещё до изобретения телескопов, банально фиксируя положение Солнца и планет на небосклоне. Чтобы понять, почему они оказались в одной плоскости, нужно вернуться ко времени формирования Солнечной системы. Когда-то здесь располагалось огромное сферическое облако газа и пыли, которое медленно вращалось. Затем по какой-то причине оно начало коллапсировать. Говоря более простым языком, сжиматься. Учёные не могут с уверенностью назвать причину, инициировавшую такое развитие событий, но, вероятнее всего, это был не очень далёкий взрыв сверхновой.

Как бы то ни было, гравитация заставила газопылевое облако сгущаться – всё сильнее и сильнее. По мере того как эта сфера уменьшалась в размерах, она вращалась быстрее. Это один из основных физических законов, относящихся к вращающимся системам. Он называется “сохранение момента импульса”. Количество этого момента у того или иного объекта зависит от двух факторов – распределения массы и скорости вращения. Если один меняется, второй должен быть компенсирован – общий момент импульса остаётся неизменным, он сохраняется.

Очередность и траектории планет солнечной системы

Это значит, что по мере того как гигантское газопылевое облако ужималось в размерах, оно быстрее вращалось. В конце концов это вращение создало силу, достаточную, чтобы расплющить облако в диск. Наглядно представьте себе это так – у вас есть круглый комок теста, вы начинаете быстро вращать его вокруг собственной оси, и он превращается в лепёшку для пиццы. Это, кстати, не чисто теоретическая модель. Мы визуально наблюдаем формирование этих дисков вокруг молодых звезд, в том числе и в нашей галактике.

Вернёмся, однако, на миллиарды лет назад к своему родному светилу. Внутри образовавшегося диска частички пыли и газа постоянно сталкивались между собой и слипались, в результате чего формировались всё более объёмные небесные тела. Подавляющее их большинство не выросло крупнее картофелеобразных астероидов, однако нашлись и такие, которые превратились в Землю и семь других планет Солнечной системы. В той связи, что все они образовались внутри одного вращающегося диска материи, который может быть только плоским, объекты эти оказались внутри одной плоскости. Более того, они и вращаются в одном и том же направлении вокруг Солнца.

Планеты Солнечной системы

Имеется множество объектов меньшего размера, движущихся вокруг Солнца по наклонным орбитам – это и Плутон, и кометы, и некоторые астероиды. Все они, вероятно, изначально располагались в описываемой плоскости, но были вытолкнуты из неё Юпитером или Нептуном в тот период, когда эти планеты добирались до нынешних мест своей дислокации. Но им ещё повезло – эти гиганты, как считается, выкинули множество небольших небесных тел вообще за пределы Солнечной системы.

Кому-то это покажется странным, но тот факт, что все планеты вращаются в одной плоскости – это обычное явление, оно наблюдается и в других известных нам звёздных системах. Расстраиваться из-за этой ординарности, конечно же, не стоит. Вспомните, что у нас есть нечто такое, чего мы не смогли пока обнаружить нигде во Вселенной. Разумная жизнь. Люди. В этом плане мы пока весьма уникальны.

Венера

Специалисты считают Венеру младшей сестрой (иногда называют близнецом) Земли, она близка к ней по многим характеристикам: масса – 4,868 * 1024кг (0,82 от земной), объём – 92,84 * 1010 км3 (0,86 от земного), плотность – 5,24 г/см3 (0,95 от земной). Но давление на поверхности Венеры равно земному на глубине 900 метров, то есть в 92 раза превосходит земное на поверхности.

Сравнительные размеры Меркурия, Венеры и Земли

Из всех планет Венера ближе всех к Земле – максимальное расстояние 42 млн. км. Из особенностей можно также отметить, что периоды обращения вокруг Солнца 225 дней, а вокруг собственной оси 243 дня, то есть год почти равен суткам. К тому же Венера единственная из планет Солнечной системы, которая вращается по часовой стрелке (с востока на запад). Она почти не имеет магнитного поля. Показатели температуры на поверхности достигают рекордных +475 оC.

Знакомство с Солнечной системой

Солнечная система является частью спиралевидной галактики — Млечного пути. В самом ее центре находится Солнце – самый большой обитатель Солнечной системы. Солнце – это горячая звезда, состоящая из газов – водорода и гелия. Оно производит огромное количество тепла и энергии, без которых жизнь на нашей планете была бы просто невозможна. Солнечная система возникла пять млрд. лет назад в результате сжатия газопылевого облака.

Млечный путь

Центральное тело нашей планетной системы — Солнце (по астрономической классификации — желтый карлик), сосредоточило в себе 99,866% всей массы Солнечной системы. Оставшиеся 0,134% вещества представлены девятью большими планетами и несколькими десятками их спутников (в настоящее время их открыто более 100), малыми планетами — астероидами (примерно 100 тысяч), кометами (около 1011 объектов), огромным количеством мелких фрагментов — метеороидов и космической пылью. Все эти объекты объединены в общую систему мощной силой притяжения превосходящей массы Солнца.

Планеты земной группы составляют внутреннюю часть Солнечной системы. Планеты-гиганты образуют ее внешнюю часть. Промежуточное положение занимает пояс астероидов, в котором сосредоточена большая часть малых планет.

Фундаментальной особенностью строения Солнечной системы является то, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, совпадающем с направлением осевого вращения Солнца, и в том же направлении они обращаются вокруг своей оси. Исключение составляют Венера, Уран и Плутон, осевое вращение которых противоположно солнечному. Существует корреляция между массой планеты и скоростью осевого вращения. В качестве примеров достаточно упомянуть Меркурий, сутки которого составляют около 59 земных суток, и Юпитер, который успевает сделать полный оборот вокруг своей оси менее, чем за 10 часов.

Планеты солнечной системы

Сколько существует планет?

Планеты и их спутники:

1. Меркурий,
2. Венера,
3. Земля (спутник Луна),
4. Марс (спутники Фобос и Деймос),
5. Юпитер (63 спутника),
6. Сатурн (49 спутника и кольца),
7. Уран (27 спутника),
8. Нептун (13 спутников).

• Астероиды,
• Объекты пояса Койпера (Квавар и Иксион),
• Карликовые планеты (Церера, Плутон, Эрида),
• Объекты облака Орта (Седна, Оркус),
• Кометы (комета Галлея),
• Метеорные тела.

Чем отличается земная группа?

К планетам земной группы традиционно относят Меркурий, Венеру, Землю и Марс (в порядке удаления от Солнца). Орбиты этих четырёх планет расположены до Главного пояса астероидов. Эти планеты объединяют в одну группу также из-за схожести их физических свойств — они имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность их в несколько раз превосходит плотность воды, они медленно вращаются вокруг своих осей, у них мало или совсем нет спутников (у Земли — один, у Марса — два, у Меркурия и Венеры — ни одного).

Планеты земного типа или группы отличаются от планет-гигантов меньшими размерами, меньшей массой, большей плотностью, более медленным вращением, гораздо более разрежёнными атмосферами (на Меркурии атмосфера практически отсутствует, поэтому его дневное полушарие сильно накаляется. Температура у планет земной группы значительно выше чем у гигантов (на Венере до плюс 500 С). Элементные составы планет земной группы и планет-гигантов также резко отличаются друг от друга. Юпитер и Сатурн состоят их водорода и гелия примерно в той же пропорции, что и Солнце. У планет земной группы имеется много тяжелых элементов. Земля в основном состоит из железа (35 %), кислорода (29 %) и кремния (15 %). Наиболее распространенные соединения в коре — окислы алюминия и кремния. Таким образом, элементный состав Земли резко отличается от солнечного.

Какие есть планеты-гиганты?

К планетам-гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают большими размерами, но небольшой плотностью из-за своего газового состава из водорода и гелия. Тем не менее примерно 98 % суммарной массы планет Солнечной системы приходится на массу планет-гигантов!  Тепловой поток из центра Юпитера и Сатурна немного превосходит поток энергии, получаемой планетой от Солнца, тогда как тепловой поток из центра Земли пренебрежимо мал по сравнению с потоком энергии, получаемой Землей от Солнца.Эти планеты удалены на большие расстояния от Солнца, поэтому самые дальние из них — Нептун и Уран, содержат большое количество льда и именуются ледяными гигантами.

Размеры планет солнечной системы

Планеты данного типа обладают большим количеством спутников, в отличие от планет земной группы, и обладают высокой скоростью вращения. Спутниками называются небольшие тела, вращающиеся вокруг планет. Область между планетами наполнена небольшими твердыми частицами и разреженными газами.

Уран – ледяной гигант

Еще в 18 веке ученые считали Сатурн последней планетой Солнечной системы. Однако  уже в то время предполагали, что за его орбитой могут находиться и другие космические тела. Это стало ясно в 1781 году, когда известный английский астроном У. Гершель заметил в телескоп светящееся тело, которого до сих пор не было на звездной карте неба. В течение нескольких дней он наблюдал за объектом и установил, что он движется среди звезд. А значит, является планетой. Имя она получила Уран.

 Источник

Со временем стало известно, что  удаленность Урана от Солнца составляет 2877 миллионов километров. То есть в 19 раз планета-гигант находится дальше от Светила, чем Земля. Даже Сатурн, который находится ближе всех к Урану, расположен в два раза ближе к звезде. Один полный оборот вокруг Солнца планета-гигант делает за 84 года.

Уран также относится к уникальным планетам. Он размещен в плоскости Солнечной системы под наклоном, будто бы «лежа на одном боку». Ось этого небесного тела наклонена на 98 градусов. Магнитный и географический полюса планеты сильно отклонены друг от друга. Разница между ними составляет 60 градусов. Магнитное поле Урана почти такое же, как на Земле. А значит, в верхних слоях его атмосферы могут появляться световые явления, похожие на полярные сияния. Погода на планете практически никогда не меняется. Одно ее полушарие во время движения по орбите очень долго разогревается, а другое – сильно охлаждается. Протяженность суток на этом космическом теле составляет 17,5 часа. Из этого следует, что Уран очень быстро вращается вокруг своей оси. Это указывает и на то, что он не является плотной планетой.

Уран состоит из:

1. Атмосферы.
2. Газовой оболочки.
3. Океана (включает воду, аммиак и метан).
4. Ядра.

Этот газовый гигант из-за большого количества метана в облаках имеет очень красивый сине-зеленый цвет. Твердая поверхность у него отсутствует, а в атмосфере из-за перепада температур периодически дуют сильные ветры. Они сглаживают температуру верхних слоев и снова стихают. Так что на поверхности Урана постоянно царит холод – минус 200 градусов Цельсия.

Большую часть вещества планеты составляют водород и гелий. А вот металлического водорода, как у Юпитера или Сатурна, в его ядре нет. Это необычное вещество образуется только в условиях невероятно высокого давления. А на Уране его нет, потому что размер планеты не настолько большой. Третья часть радиуса гиганта, около 8000 километров, составляет газовая оболочка. Под ней расположился самый настоящий океан, глубина которого около 10000 км. Его густая масса состоит из смеси метана, аммиака и воды. Поверхность океана из-за высокого давления нижних слоев атмосферы разогрета до +2000 градусов Цельсия. А в сердце Урана находится раскаленное до +7000 градусов каменно-металлическое ядро.

У полюсов Уран заметно сжат. Как и Сатурн с Юпитером, он окутан облачной атмосферой. В ее составе преобладает метан, а вот аммиак почти отсутствует. Дело в том, что при страшном холоде, царящем так далеко от Солнца, аммиак не может находиться в газообразном состоянии. Он просто замерзает и садится в виде белого «снега».

Спутники планет-гигантов

У любой планеты этой группы есть свои спутники, причем в многочисленном количестве. Особенно много их у Юпитера и Сатурна. Причем постоянно открываются и исследуются новые спутники, поэтому их число время от времени растет. Минимальные объемы и массу спутников не установили, из-за чего у Сатурна эти показатели приблизительные: если рядом с ним находят объект диаметром около 30 метров, то считать его спутником или все-таки частью кольцевой системы?

Среди спутников гигантских планет тех, которые небольших размеров, гораздо больше, чем те, что огромные. Маленькие спутники – это обычно глыбы, не сформированные в шар, чаще всего они ледяные. При размере меньше 500 километров, они не могут при помощи собственных гравитационных сил стать правильной формы. На вид они напоминают астероиды и ядра комет. Возможно, что какие-то из них как раз и являются чем-то подобным, потому что их движение происходит вдалеке от планет, причем по довольно необычным орбитальным направлениям. Планета, возможно, присвоила их, а спустя какой-то временной период может снова лишиться. Небольшие спутники, которые похожи на астероиды, еще довольно плохо исследованы.

Каждый небольшой спутник имеет на себе множественные отметины от ударов. Это происходит потому, что иногда между ними, а также между оказавшимися случайно в этом месте телами происходят столкновения. Частицы могут стать раздробленными или же, наоборот, соединиться в одно целое. Именно по этой причине выяснить их историческое возникновение – дело очень затруднительное. Но все же среди массы спутников есть и такие, которые связаны с планетой на уровне генетики, потому как их движение происходит неподалеку от планеты в плоскости экватора. Поэтому, скорее всего, такие спутники имеют то же происхождение, что и планеты, к которым они пристроены.

Наиболее интересны большие спутники-планеты. Юпитер имеет в наличии четыре подобных спутника, а у Сатурна – один. Эти спутники по своим свойствам практически невозможно отличить от обычных планет. Просто они двигаются не только под солнечным контролем, но и под контролем более крупными планетами.