Опрос: Нравиться ли Вам сайт?                                                              На главную

Спутники Юпитера             Сайт space555.narod.ru                                Спутники Сатурна

Планеты – гиганты.

Планеты-гиганты(Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) сильно отличаются от планет земной группы. У них нет твёрдой поверхности, и все они окружены атмосферами, которые никак нельзя назвать разреженными. Эти планеты представляют собой огромные жидкие шары из водорода и гелия, возможно, с небольшим жидким ядром внутри. По своему химическому составу они напоминают Солнце и другие звёзды, однако из-за их гораздо меньшей массы в них не смогли начаться термоядерные реакции, служащие источником энергии звёзд.

Строение. Благодаря наземным наблюдениям и информации, переданной межпланетными зондами, мы располагаем прямыми данными наблюдений за верхними 2000 км атмосфер планет-гигантов. Однако при исследовании более глубоких слоёв мы можем опираться только на теоретические модели. Их выбор определяется ограничениями, которые накладывают другие данные наблюдений. Это известное соотношение содержания водорода и гелия во внешних слоях атмосферы наблюдаемое превышением энергии, излучаемой планетой, над энергией, получаемой от Солнца, и гравитационными аномалиями, которые зафиксировали межпланетные зонды. Таким образом, можно считать, что атмосфера планеты-гиганта простирается внутрь неё вплоть до границы гипотетического ядра, однако температура и давление в ней сильно отличаются от всего того, что когда – либо воспроизводилось в земных лабораториях. Кроме водорода и гелия, атмосферы планет – гигантов,  по-видимому, содержат небольшое количество углерода, азота, кремния, марганца, серы и других элементов.

 

 

            Спутники Юпитера                            Юпитер и Сатурн.            Спутники Сатурна

В обоих наружных слоях этих двух планет есть очень разреженная внешняя атмосфера, состоящая из водорода. Под ней расположена средняя атмосфера, состоящая из водорода и гелия (соответственно 90% и 10% у Юпитера, 93 и 7% у Сатурна) и небольшого количества (0,1%) других соединений, главным образом метана. Нижняя атмосфера расположена под тропопаузой(уровень температурного минимума в атмосфере планеты: 120 К у Юпитера и 85 К у Сатурна). В нижней атмосфере имеется небольшое количество аммиака, который там очень важен. Именно в нижней атмосфере возникают наблюдаемые с Земли облачные структуры (особенно активно они проявляются на Юпитере). Облака начинаются на уровне, где давление равно 1 атм., и их считают своего рода “поверхностью” планеты. Ниже этого уровня планета непрозрачна для излучения, но при этом она всё ещё не однородна. На уровне, где давление достигает 1 млн. атм., происходит очень важное изменение. При этом давлении молекулы водорода разрушаются, и образуется неправильная структура из свободных протонов. Электроны теряют связь с конкретными ядрами атомов водорода и начинают свободно передвигаться между протонами. В результате плотность возрастает и водород становиться проводником электрического тока. Это новое его состояние называется металлическим водородом: такого вещества на Земле не встречается. На этом уровне проявляется существенное различие между Юпитером и Сатурном. Дело в том, что на Юпитере водород переходит в металлическое состояние при достаточно высокой температуре (10000 К), поэтому гелий в нём может растворяться. Но на Сатурне температура металлического водорода составляет всего 8000 К, а в этом случае гелий в металлическом водороде нерастворим и образует капли, которые осаждаются к центру планеты. Выделяющаяся при этом гравитационная энергия служит источником разогрева Сатурна. Опусканием гелия, вероятно, можно объяснитьто, что во внешней атмосфере Сатурна его содержиться меньше по отношению к водороду. Наконец, в центр каждой из двух планет,

по-видимому, находиться ядро, которое состоит из силикатов, железа и, возможно, льда, аммиака и метана. Образовалось оно в результате аккреции первичных планетезималей. На Юпитере выделившаяся при первичной аккреции энергия нагрела планету; именно этим объясняется тот факт, что Юпитер излучает в 1,7 раза больше тепла, чем получает от Солнца. Сатурн же из-за его меньшего размера должен был остыть гораздо быстрее Юпитера. И поскольку Сатурн излучает в 2,8 раза больше энергии, чем получает от солнца, считается что дополнительным источником энергии у него является рассмотренный выше процесс конденсации и опускания гелия.

Первое, что обращает на себя внимание при взгляде на фотографии Юпитера и (в меньшей степени) других планет – гигантов, - это чрезвычайная сложность и разнообразие видимых облачных структур. Облака имеют в основном вид перемежающихся светлых и тёмных полос, параллельных экватору. Они очень ярко выражены на Юпитере и гораздо более размыты у других планет-гигантов. На Юпитере и Сатурне обнаружены чрезвычайно сильные ветры, дующие переменно то в западном, то в восточном направлении. В отличие от Сатурна, на Юпитере эти струйные потоки связаны с границами между светлыми и тёмными полосами. Кроме того, атмосферные потоки на экваторе Сатурна гораздо интенсивнее в западном направлении. Причина этих различий между двумя планетами пока не объяснена. Светлые полосы – это зоны с вертикальными восходящими из внутренних частей планеты потоками вещества, которое охлаждается и накапливается в тёмных полосах, чтобы потом опуститься и снова нагреться.

25 июля 1610 г. Галилей, наблюдая Сатурн в созданный им за несколько месяцев до этого телескоп, впервые увидел кольцо, которому планета обязана своей славой. Галилей не смог объяснить того, что увидел; первым на кольцеобразную природу этого образования указал Гюйгенс в 1654 г.

Традиционно кольца Сатурна разделяют на семь частей. Кольца А и В видны в обычный бинокль. Кольцо F очень узкое, извилистое. Оно – результат воздействия на частицы кольца гравитационных возмущений со стороны двух спутников планеты: орбита одного из них расположена вне, а другого – внутри кольца (т.н. спутники- “пастухи”). За исключением кольца Е, связанного со спутником Энцелад, остальные кольца Сатурна состоят из множества тонких концентрических колец, обязанным своим существованием многочисленным резонансам в обширной системе спутников планеты. Кольца состоят из покрытых льдом частиц размером от одного микрона до километра (при этом размеры их основной части – от сантиметра до метра).

            Написать мне письмо sasharam@rambler.ru