Газовые гиганты нашей Солнечной системы

05.02.2023
0
14 мин
2 154
Газовые гиганты нашей Солнечной системы

Доброго здравия, друзья!

Сегодня мы поговорим о газовых гигантах нашей Солнечной системы.

Газовый гигант, также известный как юпитерианская планета в честь планеты Юпитер, газообразный гигант или планета-гигант, представляет собой большую планету, масса которой не менее чем в десять раз превышает массу Земли, расположенную во внешней части Солнечной системы.

Факты о газовых гигантах

  • Газовые гиганты — это четыре большие планеты, находящиеся во внешней части Солнечной системы, за поясом астероидов. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун;
  • Термин «газовые гиганты» был придуман не астрономами, а Джеймсом Блишем (James Blish). Все планеты-гиганты писатель-фантаст назвал газовыми гигантами. Однако эти планеты не полностью газообразные, так как они, скорее всего, имеют каменистое ядро;
  • По составу четыре ближайшие к Солнцу планеты имеют каменистые части. Однако более крупные юпитерианские планеты — это просто большие газовые шары (в основном водород и гелий) без твердой поверхности!
  • Как планета земной группы Земля намного меньше газовых гигантов. Для сравнения, диаметр Юпитера примерно в 11 раз больше диаметра Земли. Сатурн также больше более чем в девять раз, в то время как Уран и Нептун имеют размеры примерно в четыре раза больше;
  • Четыре газовых гиганта в нашей Солнечной системе вращаются относительно быстрее, чем Земля и другие планеты земной группы;
  • В то время как день на нашей планете длится 24 часа, день на Юпитере длится всего около 10 часов. Это почти 11 часов на Сатурне и около 17 и 16 земных часов на Уране и Нептуне соответственно.
  • Луны в изобилии встречаются среди газовых планет-гигантов. Сатурн с 82 лунами (на данный момент) является рекордсменом по количеству известных естественных спутников. За ним следует предыдущий рекордсмен Юпитер, у которого 79. Уран — 27, а Нептун — 14;
  • Сатурн известен как «кольцевая планета». Однако у трех других газовых гигантов тоже есть свои наборы великолепных колец;
  • Как и у Земли, у газовых гигантов есть ветряные полосы. Они также испытывают штормы, которые совсем не похожи на те, что мы видели, часто длящиеся в течение многих лет!

Что такое газовые гиганты?

какие газовые гиганты

Газовые гиганты — это планеты, сильно отличающиеся от наших.

Слова «газовые гиганты» уже кое-что говорят нам об их размере и составе.

В отличие от планет земной группы, состав которых каменистый, газовые гиганты имеют в основном газообразный состав, такой как водород и гелий.

У них действительно есть каменистый материал, хотя чаще всего его можно найти в ядре планеты.

Давайте посмотрим на нашу солнечную систему.

Мы можем думать о поясе астероидов как о разделительной линии между планетами земного типа и газовыми гигантами.

Газовые гиганты — это планеты, сильно отличающиеся от наших

Первые четыре планеты от Солнца — Меркурий, Венера, Земля и Марс являются земными.

Четыре газовых гиганта (в порядке удаления от Солнца ): Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Эти планеты — просто большие газовые миры, поэтому мы не можем ходить по ним, как здесь, на Земле!

Другие названия, которые мы можем назвать газовыми гигантами — это планеты-гиганты или юпитерианские планеты.

«Юпитерианский» — от Юпитера, что указывает на то, что остальные три планеты подобны ему.

Хотя их до сих пор в основном называют газовыми гигантами, было обнаружено, что Уран и Нептун имеют разный состав.

Относительное расстояние внешних планет от Солнца

Относительное расстояние внешних планет от Солнца

Состав

Планеты состоят из различных элементов и соединений.

Чтобы легко идентифицировать их, ученые сгруппировали эти планетарные составляющие в три группы:

  1. Горные породы: силикаты и металлы;
  2. Газы: водород и гелий;
  3. Льды: вода, метан и аммиак.

Планеты земной группы, включая Землю, также называют каменистыми планетами из-за высокого содержания силикатов и металлов.

Водород и гелий составляют более 90% Юпитера и Сатурна.

Они, скорее всего, имеют внешний слой молекулярного водорода, который окружает слой жидкого металлического водорода.

Уран и Нептун состоят всего на 20% из водорода и гелия.

Эти две внешние планеты в основном состоят из «льда».

Из-за этого открытия в составе Уран и Нептун правильнее называть ледяными гигантами.

Хотя ледяные гиганты уже были классифицированы отдельно, Уран и Нептун по-прежнему обычно называют газовыми гигантами наряду с Юпитером и Сатурном.

Считается, что ядра этих газовых гигантов имеют каменистый или металлический состав.

Вы знали?

Юпитер иногда называют «неудавшейся звездой».

Это потому, что он состоит из водорода и гелия, как и звезда вроде нашего Солнца.

Тем не менее, он недостаточно массивен, чтобы генерировать энергию и стать звездой.

Юпитер — самая большая планета в нашей Солнечной системе, но она очень мала по сравнению с размерами звезд.

Он недостаточно массивен, чтобы запустить процесс термоядерного синтеза в его ядре.

На самом деле, масса Юпитера должна быть как минимум в 80 раз больше его нынешней массы, чтобы начать эту реакцию и таким образом произвести энергию!

Как и когда образовались газовые гиганты?

Формирование газовых гигантов

Газовые гиганты существуют миллиарды лет, и мы еще ни разу не видели их образования.

Тем не менее, мы можем получить представление о том, как они образовывались, с помощью теорий и использования компьютерного моделирования.

Все началось 4,6 миллиарда лет назад с солнечной туманности.

Это облако состоит из пыли и газа, которые породили Солнце.

Остальная часть туманности, которая не использовалась при ее формировании, закрутилась вокруг Солнца, образуя аккреционный диск.

На диске скапливалось все больше и больше пылинок, превращаясь в более крупные шары частиц.

Эти шары мягко столкивались друг с другом и образовали планетезимали.

По мере того, как они испытывали больше столкновений, эти километровые тела становились более крупными протопланетами.

Эти протопланеты вращались вокруг нашего Солнца примерно от 10 до 100 миллионов лет.

Порядок из хаоса

В результате гравитации и других столкновений сформировались восемь планет.

Газовые гиганты возникли так же, как твердые планеты земной группы.

Однако облака газа вокруг молодой звезды существуют всего несколько миллионов лет.

Из-за этого эти твердые планеты, которые позже станут газовыми гигантами, должны быстро увеличиться в размерах, чтобы захватить газ, пока он все еще окружает Солнце.

Большая часть материала туманности была вытянута, чтобы сформировать Солнце.

Сильный звездный ветер сдул большую часть газов ближайших планет земной группы.

Этот непрерывный поток от Солнца не унес газы газовых гигантов, потому что они находятся гораздо дальше от него.

Тем не менее, Вселенная остается большой загадкой, но эти теории могут помочь нам понять, как все могло начаться.

Внесолнечные газовые гиганты

Внесолнечные газовые гиганты

Внесолнечные планеты, или экзопланеты для краткости — это планеты за пределами Солнечной системы.

Они бывают всех размеров и вращаются вокруг разных звезд.

Некоторые из них намного больше Юпитера, а некоторые размером с планеты земной группы.

Ученые классифицируют экзопланеты на основе планет нашей Солнечной системы.

Таким образом, мы можем получить представление о том, как они соотносятся с более знакомыми мирами, вращающимися вокруг Солнца.

Тем не менее, это не означает, что эти планеты похожи.

Каждая звездная система уникальна, как и планеты вокруг нее.

Вы знали?

Известно, что некоторые экзопланеты вращаются вокруг двух звезд одновременно.

Их называют циркумбинарными планетами.

Планеты-изгои также являются уникальными объектами, не связанными ни с одной планетной системой.

Эти лишенные солнца планеты просто бесцельно блуждают в космосе!

Экзопланеты могут быть классифицированы как газовые гиганты, нептунианские планеты, суперземли и планеты земного типа.

  • Размеры газовых гигантов сопоставимы с размерами Юпитера и Сатурна. Те, что массивнее Юпитера, называются суперюпитерами. Некоторые из этих газовых гигантов расположены очень близко к звезде, обычно на расстоянии менее 0,1 а. е. Эти палящие миры называются горячими Юпитерами;
  • Нептуноподобные или нептунианские планеты такие же большие, как Нептун и Уран. Считается, что у них похожие водородно-гелиевые атмосферы и скальные ядра. Некоторые из этих экзопланет называются горячими Нептунами (Гоптунами). Они вращаются очень близко к родительской звезде, на расстоянии менее 1 а. е. С точки зрения размера планеты, которые меньше Нептуна, но больше Земли, называются мини-Нептунами;
  • Суперземли — это земные миры, которые как минимум в два раза массивнее нашей планеты, но легче Нептуна. В некоторых из этих миров может быть атмосфера, а в других ее может и не быть;
  • Планеты земной группы также представляют собой миры, состоящие из горных пород, воды, силикатов или углерода. Они примерно такого же размера, как Земля или даже меньше.

Типы газовых гигантов

Типы газовых гигантов

Недавно опубликованный каталог раскрывает захватывающее разнообразие возможных экзопланет, обнаруженных TESS, спутником для исследования транзитных экзопланет.

Мы уже знаем, что вокруг Солнца вращаются четыре газовых гиганта.

Интересно, что за пределами Солнечной системы их гораздо больше.

Эти внесолнечные планеты находятся очень далеко, поэтому мы понятия не имеем, как они выглядят.

Для лучшего понимания этих газовых гигантов была создана система классификации.

Она была предложена Дэвидом Сударски (David Sudarsky) и его коллегами в их исследовании альбедо и спектров отражения внесолнечных гигантских планет.

Пять типов газовых гигантов классифицируются на основе их свойств и внешнего вида.

Класс I: облака аммиака

Газовые гиганты этого класса в значительной степени состоят из аммиачных облаков.

Считается, что они существуют при температурах ниже примерно 150 К (-120°C; -190°F).

Эти холодные области обычно находятся во внешних регионах планетарной системы, где они и находятся.

Это также может означать, что звезда очень тусклая и холодная.

И Юпитер, и Сатурн принадлежат в этой схеме к газовым гигантам I класса.

Возможные экзопланеты класса I включают «55 Cancri d», «47 Ursae Majoris c» и «Upsilon Andromedae e».

Класс II: водяные облака

Газовые гиганты класса II имеют температуру около 250 К (-23°C; -10°F).

Поскольку они теплее, облака состоят из водяного пара, а не из аммиака.

Эти планеты будут иметь более высокое альбедо, поскольку они покрыты водяными облаками.

Возможные газовые гиганты класса II включают «Gliese 876 b», «HD 45364 c» и «Ursae Majoris b».

Класс III: безоблачный

Газовые гиганты, принадлежащие к классу III, не образуют облаков, потому что у них нет химических веществ, необходимых для их формирования.

Эти планеты имеют температуру около 350 К (80°C, 170°F) и 800 К (530°C, 980°F).

Считается, что они расположены во внутренних областях своих планетных систем и будут похожи на миры Урана и Нептуна, окрашенные в голубой цвет.

Возможные газовые гиганты класса III включают «Kepler-89e», «Upsilon Andromedae c» и «55 Cancri c».

Класс IV: щелочные металлы

Гиганты класса IV и V считаются «горячими юпитерами».

Планеты, которые считаются классом IV, имеют температуру выше 900 К (627°C; 1160°F).

Вместо метана монооксид углерода становится доминирующей молекулой, несущей углерод в атмосфере.

Эти планеты все чаще содержат щелочные металлы (такие как натрий и калий), но, по прогнозам, имеют очень низкое альбедо.

Возможные газовые гиганты класса IV включают «HD 209458 b», «TrES-2b» и «55 Cancri b».

Класс V: силикатные облака

Газовые гиганты класса V могут быть очень горячими, с температурой выше 1400 К (1100°C; 2100°F), или они могут быть более холодными, с меньшей гравитацией, чем на Юпитере.

Считается, что планеты с такими температурами имеют в атмосфере силикатные и железные облачные покровы.

Возможные газовые гиганты класса V включают «Upsilon Andromedae b», «Kepler-7b» и «HAT-P-11b».

Газовые гиганты в нашей Солнечной системе

Газовые гиганты — самые дальние, но самые большие планетарные члены нашей Солнечной системы.

Давайте познакомимся с четырьмя из них.

Юпитер

Юпитер

  • Большая полуось — 5,2044 а. е.;
  • Орбитальный период – 11,9 земных года;
  • Эксцентриситет – 0,0489;
  • Наклонение – 1,303° (к эклиптике);
  • Средний радиус — 69 911 километров (43 441 миль);
  • Площадь поверхности – 120,4 Земли;
  • Масса – 317,8 Земли;
  • Объем – 1321 Земли;
  • Период вращения – 9ч. 55м. 33с.;
  • Средняя температура — 162°F (-108°C);
  • Видимая магнитуда – от -2,94 до -1,66;
  • Известные кольца – 4;
  • Известные луны — 79.

Юпитер — 5-я планета от Солнца.

Как крупнейший планетарный член Солнечной системы, он имеет подходящее имя.

Он был вдохновлен Юпитером из римской мифологии, чей греческий аналог — Зевс, царь богов.

Поскольку это газовый гигант, состоящий в основном из водорода, у этой планеты нет твердой поверхности.

После Луны и самой горячей планеты Венеры, Юпитер является третьим по яркости объектом, который мы видим на ночном небе.

Он находится примерно в 5,2 астрономических единицах (а. е.) от Солнца.

Если мы объединим все остальные планеты Солнечной системы, Юпитер все равно будет более чем в два раза массивнее!

Год на Юпитере почти на 12 лет длиннее, чем на Земле, однако период его вращения намного короче.

Этот газовый гигант вращается всего за 9 часов 55 минут, что делает его самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе.

Кольца Юпитера

Планета Юпитер имеет четыре известных кольца, состоящих в основном из пыли.

Этот состав делает эти кольца трудноразличимыми, поскольку они не отражают столько света.

Четыре кольца Юпитера, расположенные от ближнего к дальнему — это кольцо с ореолом, главное кольцо, паутинное кольцо Амальтеи и паутинное кольцо Фивы.

Ганимед

Юпитер имеет 79 известных спутников, 53 уже получили имена, а 26 еще ждут своего имени.

Самыми крупными из этих спутников Юпитера являются Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

Эти четыре спутника также называют галилеевыми лунами.

Большое красное пятно — крупный шторм в южной части Юпитера

Большое красное пятно — крупный шторм в южной части Юпитера.

Он намного сильнее любого шторма, который мы испытали здесь, на Земле.

Он более чем в два раза больше нашей планеты.

Кроме того, шторм Большого Красного пятна продолжается уже столько лет. Считается, что он существовал еще до 1665 года.

Сатурн

Сатурн

  • Большая полуось — 9,5826 а. е.;
  • Орбитальный период – 29,4571 земных лет;
  • Эксцентриситет – 0,0565;
  • Наклон – 2,485° (к эклиптике);
  • Средний радиус — 58 232 километра (36 184 миль);
  • Площадь поверхности – 83 703 Земли;
  • Масса – 95,159 Земли;
  • Объем – 763,59 Земли;
  • Период вращения – 10ч. 32м. 36с.;
  • Средняя температура — 218°F (-138°C);
  • Видимая величина – от −0,55 до +1,17;
  • Известные кольца — 7 (основные кольца);
  • Известные луны — 82.

Сатурн — вторая по величине планета Солнечной системы после Юпитера.

Это шестая планета от Солнца.

Название этого газового гиганта произошло от древнеримского бога Сатурна, эквивалента греческого бога Кроноса.

Планета Сатурн находится на расстоянии 9,5826 астрономических единиц от Солнца.

Он широко известен как планета с кольцами из-за его ярких и великолепных колец.

Эти кольца в основном состоят из льда и камня.

Семь основных колец планеты — это кольца D, C, B, A, F, G и E.

Между тем, другие кольца также обнаруживаются, например, у внешней луны Феба.

У некоторых лун также есть слабые кольца.

Периодически наблюдается область, называемая Большим белым пятном

Как и на других планетах, на Сатурне бывают бури.

Периодически наблюдается область, называемая Большим белым пятном или Большим белым овалом.

В южном полушарии Сатурна также есть гигантская гроза, называемая Бурей Дракона.

Радиоизлучение возникает, когда гроза находится на ночной стороне, и прекращается при встрече с солнечным светом.

Сатурн имеет свое собственное северное сияние или северное сияние, как и Земля.

Однако, поскольку большая часть атмосферы планеты состоит из водорода, эти световые шоу можно увидеть только в ультрафиолетовом свете.

Крупнейшим спутником Сатурна является Титан

У Сатурна 82 спутника, 53 из которых уже названы.

У него также есть небольшие естественные спутники или лунолеты в кольцах.

Крупнейшим спутником Сатурна является Титан, который также является вторым по величине в Солнечной системе после спутника Юпитера Ганимеда.

Титан — многообещающий мир, поскольку это единственный естественный спутник, обладающий существенной атмосферой.

На нем также есть озера и реки, как и на Земле.

Уран

Уран

  • Большая полуось — 19,2185 а. е.;
  • Орбитальный период – 84,0205 земных года;
  • Эксцентриситет – 0,046381;
  • Наклонение – 0,773° (к эклиптике);
  • Средний радиус — 25 362 километра (15 759 миль);
  • Площадь поверхности — 15,91 Земли;
  • Масса – 14,536 Земли;
  • Объем – 63,086 Земли;
  • Период вращения — 17ч. 14м. 23с. (ретроградный);
  • Средняя температура — 320°F (-195°C);
  • Видимая величина — от 5,38 до 6,03;
  • Известные кольца – 13;
  • Известные луны – 27.

Уран — уникальная планета, потому что он вращается на боку.

Кроме того, он вращается не так, как другие планеты.

В то время как остальные планеты Солнечной системы движутся с запада на восток, Уран и Венера движутся с востока на запад.

Эта планета была названа в честь первобытного греческого бога и олицетворения неба.

С большой полуосью около 19 а. е. Уран является седьмой планетой от нашей центральной звезды, Солнца.

У него длинный орбитальный период 84 года, но гораздо более короткий дневной период, который составляет около 17 часов.

Уран — очень холодный и ветреный мир.

Он в основном состоит из «льдов» и других углеводородов.

Он имеет третий по величине диаметр среди восьми планет Солнечной системы.

Кольца Урана

Как и другие газовые гиганты, Уран также окружен кольцами.

Эта планета, расположенная сбоку, имеет 13 колец, которые в основном непрозрачны.

Они обозначаются с использованием системы греческого алфавита.

У Урана 27 подтвержденных спутников.

Они сгруппированы в три группы.

Пять больших лун, 13 внутренних лун и 9 неправильных лун.

Они названы в честь персонажей литературных произведений авторов Уильяма Шекспира и Александра Поупа.

Пять основных спутников, которые имеют эллипсоидальную форму — это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.

Нептун

Нептун

  • Большая полуось – 30,07 а. е.;
  • Период обращения – 164,8 земных года;
  • Эксцентриситет – 0,008678;
  • Наклонение – 1,770° (к эклиптике);
  • Средний радиус – 24 622 километра (15 299 миль);
  • Площадь поверхности – 14,98;
  • Масса Земли – 17,147;
  • Объем Земли – 57,74;
  • Период вращения Земли – 16ч. 6м. 36с.;
  • Средняя температура — 331°F (-201°C);
  • Видимая магнитуда – от 7,67 до 8,00;
  • Известные кольца – 5;
  • Известные спутники – 14.

Нептун — восьмая планета от Солнца.

Как самый дальний планетарный член нашей Солнечной системы, он находится примерно в 30 астрономических единицах от нас.

Он был назван в честь бога моря в римской мифологии, который является греческим эквивалентом Посейдона.

Нептун — единственная планета, которую мы не можем увидеть невооруженным глазом.

У него были другие средства открытия, которые были сделаны с помощью математических предсказаний, а не эмпирических наблюдений.

Присутствие метана объясняет темно-синий цвет этой планеты, за что он получил прозвище «голубая планета».

Нептун — самая плотная из всех планет-гигантов.

Нептунианские сутки длятся всего около 16 часов.

Однако у него очень длинный период обращения, который здесь, на Земле, занимает примерно 165 лет.

Тритон, является единственным большим спутником с ретроградной орбитой.

На сегодняшний день в системе Нептуна обнаружено четырнадцать спутников.

Они были названы в честь второстепенных водных божеств в греческой мифологии.

Крупнейший естественный спутник Нептуна — Тритон, является единственным большим спутником с ретроградной орбитой.

Голубая планета имеет как минимум пять колец

Голубая планета имеет как минимум пять колец: Галле, Леверье, Ласселя, Араго и Адамса.

Некоторые участки кольца Адамса ярче других.

Эти сгустки частиц называются дугами.

Эти дуги называются Liberté (Свобода), Egalité (Равенство), Fraternité (Братство) и Courage (Мужество).

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Средний балл: 5