Aurinkokunnan jättiläisplaneetat. Mielenkiintoisia faktoja jättiläisplaneetoista Mitkä ovat jättiläisplaneettojen muodostumisen piirteet

Kun olet täyttänyt taulukon, tee johtopäätökset ja osoita jättiläisplaneettojen yhtäläisyydet ja erot.

Johtopäätökset: Nämä ovat kaasumaisia ​​kappaleita, joilla on voimakas laajennettu ilmakehä, jotka pyörivät nopeasti akselinsa ympäri, niillä on monia satelliitteja ja niillä kaikilla on renkaat. Jättiplaneetoilla ei ole kiinteää eikä nestemäistä pintaa. Kaikkien jättiläisplaneettojen pääkomponentit ovat helium ja vety.

2. Tee laadullinen vertailu maanpäällisten planeettojen ja jättiläisplaneettojen ominaisuuksista. Käytä sanoja: "korkea", "matala", "suuri" jne. Osoita lopuksi perustavanlaatuinen ero maanpäällisten planeettojen ja jättiläisplaneettojen välillä

Johtopäätös: Maanpäällisillä planeetoilla on huomattavasti pienempi massa ja koko, mutta suurempi tiheys, eikä niissä ole renkaita. Ne sijaitsevat lähempänä Aurinkoa ja liikkuvat nopeammin kiertoradoillaan, mutta pyörivät hitaammin akselinsa ympäri ja ovat vähemmän puristuneita navoissa. Heillä on myös huomattavasti vähemmän satelliitteja.

3. Täydennä lauseet

Jättiplaneettojen akselinsa ympäri pyörimisen erikoisuus on se ne pyörivät kerroksittain: päiväntasaajan lähellä oleva planeetan kerros pyörii nopeammin kuin muut kerrokset.

Tiheän ja laajan ilmakehän esiintyminen Jupiterilla ja Saturnuksella selittyy siinä, että muodostuessaan ne saavuttivat nopeasti sellaisen massan, että niihin mahtui enemmän happea.

Saturnus-satelliitti Titaani on voimakas ilmakehä, joka koostuu pääasiassa typestä.

Jättiplaneetoilla on alhainen keskimääräinen tiheys johtuen se tosiasia, että niiden ilmakehässä on pääasiassa vetygeelikoostumus.

Renkaiden olemassaolo on löydetty seuraavilta jättiläisplaneetoilta: Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus.

Jupiter säteilee huomattavasti enemmän lämpöenergiaa kuin se vastaanottaa Auringosta. Syytä tähän voidaan harkita planeetan asteittainen puristuminen ja radioaktiivisen hajoamisen prosessi sen syvyyksissä.

19. Jättiplaneetat

1. Jättiplaneettojen ominaisuudet

Neljästä jättiläisplaneetasta Jupiter on parhaiten tutkittu - tämän ryhmän suurin planeetta ja lähin jättiläisplaneetoista meitä ja aurinkoa. Jupiterin pyörimisakseli on lähes kohtisuorassa kiertoradansa tasoon nähden, joten valaistusolosuhteissa ei ole kausivaihteluita.

Kaikki jättiläisplaneetat pyörivät akselinsa ympäri melko nopeasti ja niiden tiheys on pieni. Tämän seurauksena ne puristuvat huomattavasti.

Kaikkia jättiläisplaneettoja ympäröivät voimakkaat, laajennetut ilmakehät, ja näemme niissä vain kelluvia pilviä, jotka ovat pidentyneet päiväntasaajan suuntaisissa raidoissa niiden nopean pyörimisen vuoksi.

Laske Lineaariset ja kulmanopeudet Maan ja Jupiterin päiväntasaajalla käyttämällä liitteen V tietoja.

Pilvinauhat näkyvät Jupiterilla jopa heikolla kaukoputkella (katso kärpäslehti). Jupiter pyörii vyöhykkeissä - mitä lähempänä napoja, sitä hitaammin. Päiväntasaajalla kiertoaika on 9 tuntia 50 minuuttia ja keskimmäisillä leveysasteilla useita minuutteja pidempi. Muut jättiläisplaneetat pyörivät samalla tavalla.

Koska jättiläisplaneetat ovat kaukana Auringosta, niiden lämpötila (ainakin pilvien yläpuolella) on erittäin alhainen: Jupiterilla - 145 ° C, Saturnuksella - 180 ° C, Uranuksella ja Neptunuksella vielä alhaisempi.

Jättiplaneettojen ilmakehät sisältävät pääasiassa molekyylivetyä, metaania CH 4 ja ilmeisesti paljon heliumia ja ammoniakkia NH 3 löytyi myös Jupiterin ja Saturnuksen ilmakehästä. NH 3 -vyöhykkeiden puuttuminen kauempana olevien planeettojen spektristä selittyy sillä, että se jäätyi siellä. Alhaisissa lämpötiloissa ammoniakki tiivistyy ja muodostaa todennäköisesti Jupiterin näkyvät pilvet.

Planeetoilla olevien pilvien kemiallinen koostumus on hyvin erilainen. Mitkä ovat näiden pilvien yleiset ominaisuudet? Mitkä prosessit ovat niiden muodostumisen taustalla eri planeetoilla?

Voimakkaat liikkeet, jotka peittävät ilmakehän pilvisiä ja viereisiä kerroksia, ovat vakaita. Erityisesti tällainen vakaa ilmakehän "pyörre" on kuuluisa punainen piste, jota on havaittu Jupiterilla yli 300 vuoden ajan.

Eri planeettojen ilmakehissä tapahtuvien prosessien tutkiminen auttaa maan meteorologiaa ja klimatologiaa.

Massiivisten, vedystä ja heliumista koostuvien planeettojen malleja on rakennettu teoreettisesti. Jupiterin sisäisen rakenteen mallin laskelmat osoittavat, että sen lähestyessä keskustaa vedyn täytyy kulkea peräkkäin kaasu-, kaasu-neste- ja nestefaasin läpi. Planeetan keskellä, jossa lämpötila voi nousta useisiin tuhansiin kelvineihin, on nesteydin, joka koostuu metalleista, silikaateista ja vedystä metallifaasissa, jota esiintyy luokkaa 10 11 Pa paineissa. Vuonna 1975 vedyn metallifaasi saatiin kokeellisesti maan päällä, mikä vahvistaa jättimäisten planeettojen sisäisen rakenteen teoreettisten laskelmien pätevyyden.

Magneettikentän läsnäolon vuoksi Jupiterilla on samanlaisia ​​säteilyvöitä kuin maan päällä, mutta huomattavasti parempia kuin ne. Sen magnetosfääri ulottuu miljoonille kilometreille, ja se kattaa sen neljä suurinta satelliittia. Jupiter on radiosäteilyn lähde. Avaruusalus tallensi siihen voimakkaita salaman välähdyksiä.

Jäljellä olevista planeettojen tiedoista ansaitsee mainita Uranuksen aksiaalisen pyörimisen erikoisuus, joka, kuten Venus, tapahtuu päinvastaisessa suunnassa kuin kaikkien muiden planeettojen pyörimissuunta. Lisäksi se pyörii ikään kuin makuulla kyljellään, joten vuoden aikana tapahtuu merkittävä muutos planeetan pinnan valaistusolosuhteissa.

Kaukaisin planeetta, Pluto, ei ole jättiläinen planeetta. Tämä on hyvin pieni ja huonosti tutkittu kylmä planeetta, jonka vuosi kestää noin 250 maavuotta.

2. Kuut ja planeettojen renkaat

Merkuriuksella ja Venuksella ei ole satelliitteja. Maapallolla on yksi luonnollinen satelliitti - Kuu. Sen halkaisija on vain 4 kertaa pienempi kuin maapallo. Plutosta on löydetty vain yksi satelliitti - Charon, joka on puolet planeetan koosta. Marsilla on kaksi satelliittia - Phobos Ja Deimos(Kuva 53). Muilla planeetoilla on monia satelliitteja, mutta ne ovat mittaamattoman pienempiä kuin niiden planeetat. Melkein jokainen jättiläisplaneettojen lähellä lentävä avaruusalus löytää aiemmin tuntemattomia pieniä satelliitteja. Siten Uranus on äskettäin löytänyt 8 muuta satelliittia.

Etsi taulukosta (katso liite V) planeetat, joilla on eniten satelliitteja.

Suurimmat satelliitit ovat Titaani(Saturnuksen satelliitti) ja Ganymedes(Jupiterin kolmas satelliitti). Ne ovat 1,5 kertaa Kuun halkaisija ja hieman suurempia kuin Merkurius. Titan on ainoa kuu, jolla on paksu ilmakehä, joka koostuu pääasiassa typestä.

Automaattisten planeettojenvälisten asemien avulla oli mahdollista saada selkeitä valokuvia Marsin satelliiteista ja monista jättiläisplaneettojen satelliiteista lähietäisyydeltä. Niissä näkyy selvästi lukuisia pintayksityiskohtia: kraattereita, halkeamia, yksittäisiä epätasaisuuksia. Jupiterin ja kauempana olevien planeettojen satelliitit ovat peitetty kymmenien kilometrien paksuisella jää- ja pölykerroksella. Jupiterin satelliitilla - Ja noin Useita aktiivisia tulivuoria kuvattiin. Kaikki satelliitit olivat pääosin törmäys (meteoriitti) alkuperää olevien kraattereiden peitossa, jopa niin pieniä kuin Marsin satelliitit, noin 20 km kooltaan (ks. kuva 53).

Monet satelliitit, kuten Kuu, ovat aina samalla puolella planeettaansa kohti. Niiden tähtien pyörimisjaksot ovat yhtä suuret kuin niiden kiertoradat planeettojensa ympärillä.

Jupiterin neljä suurinta satelliittia voidaan nähdä jopa prismakiikareilla. Teleskoopin läpi on muutamassa tunnissa mahdollista tarkkailla, kuinka satelliitit liikkuvat havaittavasti (kuva 54), kulkevat välillä Jupiterin ja Maan välillä ja välillä menevät Jupiterin kiekon ulkopuolelle tai sen varjoon. Tarkkaillessaan näiden satelliittien pimennysten jaksottaisuutta, Roemer 1600-luvulla. havaitsi, että valon etenemisnopeus on äärellinen, ja määritti sen numeerisen arvon.

Monet planeettojen satelliiteista ovat kiinnostavia niiden liikkeen vuoksi; Esimerkiksi, Phobos kiertää Marsia kolme kertaa nopeammin kuin planeetta itse pyörii akselinsa ympäri. Siksi Marsissa olevalle tarkkailijalle se nousee lännessä kahdesti päivässä ja kahdesti muuttaa täysin kaikki vaiheet pyyhkäisemällä taivaalla vastaamaan tähtien päivittäiseen kiertoon. Marsin satelliitit ovat lähellä sen pintaa. Phobos sijaitsee Marsin pinnasta etäisyydellä, joka on pienempi kuin planeetan halkaisija.

Jupiterin ja Saturnuksen kaukaiset kuut ovat hyvin pieniä, epäsäännöllisen muotoisia, ja jotkut niistä osoittavat vastakkaiseen suuntaan planeetan pyörimissuuntaan nähden. Uranuksen satelliittien kiertoratatasot ovat lähellä planeetan päiväntasaajan tasoa ja siksi lähes kohtisuorassa sen kiertoradan tasoon nähden.

Jättiplaneetoille on ominaista paitsi suuri määrä satelliitteja, myös renkaita. Maasta katsottuna teleskooppi voi kuitenkin nähdä vain kirkkaan, enintään muutaman sadan metrin paksuisen renkaan, joka ympäröi Saturnusta (katso kansi). Se sijaitsee Saturnuksen päiväntasaajan tasossa, joka on 27° kallistettuna kiertoradansa tasoon.

Siksi Saturnuksen 30-vuotisen Auringon ympäri kiertäneen kierroksen aikana sen rengas on meille näkyvissä joko täysin avoimena tai täsmälleen reunassa, kun sitä ei voi nähdä edes suurilla kaukoputkilla (kuva 55). Tämän renkaan leveys on useita kertoja suurempi kuin maapallon halkaisija.

Venäläinen tiedemies A. A. Belopolsky (1854-1934), tutkittuaan renkaan spektriä, vahvisti teoreettisen johtopäätöksen, että Saturnuksen renkaan ei pitäisi olla jatkuva, vaan se koostuu monista pienistä hiukkasista. Spektristä hän totesi Doppler-ilmiön avulla, että renkaan sisäosat pyörivät nopeammin kuin ulommat Keplerin III lain mukaisesti.

Saturnusta kohti laukaistettujen automaattisten asemien lähettämät valokuvat osoittivat, että sen rengas koostuu useista sadoista yksittäisistä kapeista "renkaista", joita erottavat pimeät tilat. Oletetaan, että tämä renkaiden rakenne liittyy planeetan lukuisten satelliittien gravitaatiovaikutukseen renkaat muodostavan aineen hiukkasten liikkeisiin.

Saturnuksen renkaat joko syntyivät planeetan kerran olemassa olevan satelliitin tuhoutumisesta (esimerkiksi sen törmäyksen aikana toiseen satelliittiin tai asteroidiin) tai edustaa jäännöstä materiaalista, josta Saturnuksen satelliitit muodostuivat kaukainen menneisyys ja joka planeetan vuorovesivaikutuksen vuoksi ei voinut "koota" erillisiksi satelliiteiksi.

Marsin satelliitit, kaukaiset ja pienet jättiläisplaneettojen satelliitit, olivat ilmeisesti asteroideja, jotka nämä planeetat vangisivat painovoimallaan.

Äskettäin on löydetty erittäin heikkoja ja ohuita renkaita Uranuksen ja Jupiterin ympäriltä. Niiden kirkkaus on huomattavasti heikompi kuin Saturnuksen renkaat. Niiden olemassaolon suurten planeettojen ympärillä ennusti aiemmin Neuvostoliiton tiedemies Vsekhsvyatsky.

Kun valmistaudut tarinaasi planeetoista, käytä liitteen V tietoja ja noudata tätä suunnitelmaa:

1. Ryhmä, johon planeetta kuuluu. Tämän ryhmän erityispiirteet.

2. Planeetan koko ja massa.

3. Planeetan etäisyys Auringosta.

4. Sen kierto- ja kiertojaksot.

5. Ilmakehän ominaisuudet.

6. Lämpötilaolosuhteet.

7. Helpotus (maanplaneetoille.)

8. Satelliittien lukumäärä ja ominaisuudet.

Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus edustavat Jupiterin planeettojen ryhmää tai jättimäisten planeettojen ryhmää, vaikka niiden suuret halkaisijat eivät ole ainoa piirre, joka erottaa nämä planeetat maanpäällisen ryhmän Strelnik O.N. Modernin luonnontieteen käsitteet - M., 2000..

Jättiplaneetat pyörivät hyvin nopeasti akseliensa ympäri; Valtava Jupiter kestää alle 10 tuntia yhden kierroksen suorittamiseen. Lisäksi jättiläisplaneettojen ekvatoriaaliset vyöhykkeet pyörivät nopeammin kuin polaariset, eli missä niiden akselin ympäri liikkuvien pisteiden lineaariset nopeudet ovat suurimmat, myös kulmanopeudet ovat maksimissaan. Nopean pyörimisen tulos on jättimäisten planeettojen suuri puristuminen (havaittavissa visuaalisten havaintojen aikana). Maan päiväntasaajan ja napaisen säteen välinen ero on 21 km ja Jupiterilla 4400 km.

Jättiplaneetat ovat kaukana Auringosta, ja vuodenaikojen luonteesta riippumatta niillä vallitsee aina alhaiset lämpötilat. Jupiterilla ei ole vuodenaikoja, koska tämän planeetan akseli on melkein kohtisuorassa sen kiertoradan tasoon nähden. Vuodenaikojen vaihtelu tapahtuu myös Uranus-planeetalla ainutlaatuisella tavalla, koska tämän planeetan akseli on kallistunut kiertoradan tasoon 8° kulmassa.

Jättiplaneetat erottuvat suuresta määrästä satelliitteja; Vuoden 2001 puoliväliin mennessä niistä 28 oli löydetty Jupiterista, 30 Saturnuksesta, 21 Uranuksesta ja vain 8 jättiläisplaneettojen merkittävä piirre on renkaat, jotka ovat auki paitsi Saturnuksessa Jupiterilla, Uranuksella ja Neptunuksella.

Jättiplaneettojen rakenteen tärkein piirre on, että näillä planeetoilla ei ole kiinteitä pintoja Beregovoy G.T., Grigorenko V.N. Space Academy - M., Academy, 1987. Tämä ajatus on hyvin sopusoinnussa jättiläisplaneettojen alhaisen keskimääräisen tiheyden, niiden kemiallisen koostumuksen (ne koostuvat pääasiassa kevyistä alkuaineista - vedystä ja heliumista), nopean vyöhykekierron ja joidenkin muiden tietojen kanssa . Näin ollen kaikki, mitä voidaan nähdä Jupiterilla ja Saturnuksella (kauemmilla planeetoilla yksityiskohtia ei näy ollenkaan), tapahtuu näiden planeettojen laajennetuissa ilmakehissä. Jupiterilla, jopa pienissä teleskoopeissa, päiväntasaajaa pitkin venytetyt raidat ovat näkyvissä. Jupiterin vety-helium-ilmakehän ylemmistä kerroksista löytyy kemiallisia yhdisteitä (esim. metaani ja ammoniakki), hiilivetyjä (etaani, asetyleeni) sekä erilaisia ​​yhdisteitä (mukaan lukien fosforia ja rikkiä sisältävät) epäpuhtaudet, värittämällä tunnelman yksityiskohtia punaruskea ja keltainen väri. Näin ollen jättiläisplaneetat eroavat kemialliselta koostumukseltaan jyrkästi maanpäällisistä planeetoista. Tämä ero liittyy planeettajärjestelmän muodostumisprosessiin.

Amerikkalaisista Pioneer- ja Voyager-avaruusaluksista lähetetyt valokuvat osoittavat selvästi, että Jupiterin ilmakehän kaasu on mukana monimutkaisessa liikkeessä, johon liittyy pyörteiden muodostumista ja hajoamista. Oletetaan, että Jupiterilla noin 300 vuoden ajan havaittu Suuri punainen piste (ovaali, jonka puoliakselit ovat 15 ja 5 tuhatta km) on myös valtava ja erittäin vakaa pyörre. Liikkuvan kaasun virrat ja vakaat pisteet näkyvät myös automaattisten planeettojenvälisten asemien lähettämissä Saturnuksen valokuvissa.

Voyager 2 tarjosi myös mahdollisuuden tarkastella yksityiskohtia Neptunuksen ilmakehästä.

Jättiplaneettojen pilvikerroksen alla oleva aine on suoran havainnoinnin ulottumattomissa. Sen ominaisuudet voidaan päätellä muutamien lisätietojen perusteella. Esimerkiksi oletetaan, että jättiläisplaneettojen syvyyksissä aineen lämpötilan tulisi olla korkea. Miten tähän johtopäätökseen päädyttiin? Ensinnäkin, kun tiedämme Jupiterin etäisyyden Auringosta, laskemme lämpömäärän, jonka Jupiter saa siitä. Toiseksi he määrittelivät ilmakehän heijastavuuden, mikä mahdollisti sen, kuinka paljon aurinkoenergiaa planeetta heijastaa avaruuteen. Lopuksi he laskivat lämpötilan, joka tunnetulla etäisyydellä Auringosta sijaitsevalla planeetalla pitäisi olla. Se osoittautui olevan lähellä -160 C. Mutta planeetan lämpötila voidaan määrittää suoraan tutkimalla sen infrapunasäteilyä käyttämällä avaruusalukseen asennettuja laitteita tai instrumentteja. Tällaiset mittaukset osoittivat, että Jupiterin lämpötila on lähellä -130 C, eli laskettua korkeampi. Näin ollen Jupiter lähettää lähes 2 kertaa enemmän energiaa kuin se vastaanottaa Auringosta. Tämä johti johtopäätökseen, että planeetalla on oma energialähde.

Kaikkien jättimäisiä planeettoja koskevien saatavilla olevien tietojen kokonaisuus mahdollistaa mallien rakentamisen näiden taivaankappaleiden sisäisestä rakenteesta, eli laskea niiden sisätilojen tiheys, paine ja lämpötila. Esimerkiksi lämpötila lähellä Jupiterin keskustaa saavuttaa useita kymmeniä tuhansia Kelvinejä.

Toisin kuin maanpäällisillä planeetoilla, joilla on kuori, vaippa ja ydin, Jupiterissa ilmakehän osana oleva kaasumainen vety siirtyy nesteeseen ja sitten kiinteään (metalliseen) faasiin. Tällaisten epätavallisten vedyn aggregaattitilojen ilmaantuminen (jälkimmäisessä tapauksessa siitä tulee sähkönjohdin) liittyy voimakkaaseen paineen nousuun, kun sukeltaa syvyyteen. Siten syvyydessä, joka on hieman suurempi kuin 0,9 planeetan säteestä, paine saavuttaa 40 miljoonaa ilmakehää.

On mahdollista, että jättiläisplaneettojen keskialueilla sijaitsevan virtaa johtavan aineen nopea pyöriminen liittyy näiden planeettojen merkittävien magneettikenttien olemassaoloon. Jupiterin magneettikenttä on erityisen voimakas. Se on monta kertaa suurempi kuin Maan magneettikenttä, ja sen napaisuus on päinvastainen kuin Maan (Maaalla on eteläinen magneettinapa lähellä pohjoista maantieteellistä napaa). Planeetan magneettikenttä vangitsee Auringosta lentävät varautuneet hiukkaset (ionit, protonit, elektronit jne.), jotka muodostavat planeetan ympärille suurienergisten hiukkasten vyöt, joita kutsutaan säteilyvyöhykkeiksi. Kaikista maanpäällisistä planeetoista vain meidän planeetallamme on tällaiset vyöt. Jupiterin säteilyvyö ulottuu jopa 2,5 miljoonan kilometrin etäisyydelle. Se on kymmeniä tuhansia kertoja voimakkaampi kuin maallinen. Jupiterin säteilyvyöhykkeessä liikkuvat sähköisesti varautuneet hiukkaset lähettävät radioaaltoja desimetrin ja dekametrin aallonpituusalueella. Kuten maan päällä, Jupiter kokee revontulia, jotka liittyvät varautuneiden hiukkasten läpimurtoon säteilyvyöhykkeiltä ilmakehään, sekä voimakkaita sähköpurkauksia ilmakehässä (ukkosmyrskyjä).

). Kaikki nämä planeetat (ja erityisesti Jupiter!) ovat kooltaan ja massaltaan suuria. Esimerkiksi Jupiter on tilavuudeltaan lähes 1320 kertaa suurempi kuin Maa ja massaltaan 318 kertaa suurempi. Kiinnitä huomiota alhaiseen keskimääräiseen tiheyteen (se on Saturnuksen pienin - 0,7 10 3 kg/m 3).

Jättiplaneetat pyörivät hyvin nopeasti akseliensa ympäri; Valtava Jupiter kestää alle 10 tuntia yhden kierroksen suorittamiseen. Lisäksi, kuten maanpäällisten optisten havaintojen tuloksena kävi ilmi, jättiläisplaneettojen ekvatoriaaliset vyöhykkeet pyörivät nopeammin kuin polaariset, ts. missä akselin ympäri liikkuvien pisteiden lineaariset nopeudet ovat suurimmat, myös kulmanopeudet ovat maksimi. Nopean pyörimisen tulos on jättimäisten planeettojen suuri puristuminen (havaittavissa visuaalisten havaintojen aikana). Maan päiväntasaajan ja napaisen säteen välinen ero on 21 km ja Jupiterilla 4400 km.

Jättiplaneetat ovat kaukana Auringosta, ja vuodenaikojen luonteesta riippumatta niillä vallitsee aina alhaiset lämpötilat. Jupiterilla ei ole vuodenaikoja, koska tämän planeetan akseli on melkein kohtisuorassa sen kiertoradan tasoon nähden. Vuodenaikojen vaihtelu tapahtuu myös Uranus-planeetalla ainutlaatuisella tavalla, koska tämän planeetan akseli on kallistunut kiertoradan tasoon 8° kulmassa.

Jättiplaneetat erottuvat suuresta määrästä satelliitteja; Jupiter on löytänyt niitä tähän mennessä 16, Saturnus - 17, Uranus - 16 ja vain Neptunus - 8. Merkittävä piirre jättiläisplaneetoissa on renkaat, jotka ovat auki Saturnuksen lisäksi myös Jupiterilla, Uranuksella ja Neptunuksella . Jättiplaneetoista Jupiter ja Saturnus ovat parhaiten tutkittuja.

Rakenteelliset ominaisuudet

Jättiplaneettojen rakenteen tärkein piirre on, että näillä planeetoilla ei ole kiinteitä pintoja. Tämä ajatus on hyvin sopusoinnussa jättiläisplaneettojen alhaisen keskimääräisen tiheyden, niiden kemiallisen koostumuksen (ne koostuvat pääasiassa kevyistä alkuaineista - vedystä ja heliumista), nopean vyöhykekierron ja joidenkin muiden tietojen kanssa. Näin ollen kaikki, mitä voidaan nähdä Jupiterilla ja Saturnuksella (kauemmilla planeetoilla yksityiskohtia ei näy ollenkaan), tapahtuu näiden planeettojen laajennetuissa ilmakehissä. Jupiterilla, jopa pienissä teleskoopeissa, päiväntasaajaa pitkin venytetyt raidat ovat näkyvissä. Jupiterin vety-helium-ilmakehän ylemmistä kerroksista löytyy kemiallisia yhdisteitä (esim. metaani ja ammoniakki), hiilivetyjä (etaani, asetyleeni) sekä erilaisia ​​yhdisteitä (mukaan lukien fosforia ja rikkiä sisältävät) epäpuhtaudet, värittämällä tunnelman yksityiskohtia punaruskea ja keltainen väri. Siten jättiläisplaneetat eroavat kemialliselta koostumukseltaan jyrkästi maanpäällisistä planeetoista. Tämä ero liittyy planeettajärjestelmän muodostumisprosessiin.

Amerikkalaisista Pioneer- ja Voyager-avaruusaluksista lähetetyt valokuvat osoittavat selvästi, että Jupiterin ilmakehässä oleva kaasu on mukana monimutkaisessa liikkeessä, johon liittyy pyörteiden muodostumista ja hajoamista. Oletetaan, että Jupiterilla noin 300 vuoden ajan havaittu Suuri punainen piste (ovaali, jonka puoliakselit ovat 15 ja 5 tuhatta km) on myös valtava ja erittäin vakaa pyörre.

Liikkuvan kaasun virrat ja vakaat pisteet näkyvät myös automaattisten planeettojenvälisten asemien lähettämissä Saturnuksen valokuvissa.

Voyager 2 tarjosi myös mahdollisuuden tarkastella yksityiskohtia Neptunuksen ilmakehästä.

Jättiplaneettojen pilvikerroksen alla oleva aine on suoran havainnoinnin ulottumattomissa. Sen ominaisuudet voidaan päätellä muutamien lisätietojen perusteella. Esimerkiksi oletetaan, että jättiläisplaneettojen syvyyksissä aineen lämpötilan tulisi olla korkea. Miten tähän johtopäätökseen päädyttiin? Ensinnäkin, kun tiedämme Jupiterin etäisyyden Auringosta, laskemme lämpömäärän, jonka Jupiter saa siitä. Toiseksi he määrittelivät ilmakehän heijastavuuden, mikä mahdollisti sen, kuinka paljon aurinkoenergiaa planeetta heijastaa avaruuteen. Lopuksi he laskivat lämpötilan, joka tunnetulla etäisyydellä Auringosta sijaitsevalla planeetalla pitäisi olla. Se osoittautui olevan lähellä -160°C. Mutta planeetan lämpötila voidaan määrittää suoraan tutkimalla sen infrapunasäteilyä käyttämällä avaruusalukseen asennettuja laitteita tai instrumentteja. Tällaiset mittaukset osoittivat, että Jupiterin lämpötila on lähellä –130°C, ts. laskettua korkeampi. Näin ollen Jupiter lähettää lähes 2 kertaa enemmän energiaa kuin se vastaanottaa Auringosta. Tämä johti johtopäätökseen, että planeetalla on oma energialähde.

Kaiken saatavilla olevan tiedon kokonaisuus jättiläisplaneetoista mahdollistaa mallien rakentamisen näiden taivaankappaleiden sisäisestä rakenteesta, ts. laskea, mikä tiheys, paine ja lämpötila ovat niiden syvyyksissä. Esimerkiksi Jupiterin keskustan lähellä lämpötila saavuttaa useita kymmeniä tuhansia kelvinejä.

Toisin kuin maanpäällisillä planeetoilla, joilla on kuori, vaippa ja ydin, Jupiterissa ilmakehän osana oleva kaasumainen vety siirtyy nesteeseen ja sitten kiinteään (metalliseen) faasiin. Tällaisten epätavallisten vedyn aggregaattitilojen ilmaantuminen (jälkimmäisessä tapauksessa siitä tulee sähkönjohdin) liittyy voimakkaaseen paineen nousuun, kun sukeltaa syvyyteen. Siten syvyydessä, joka on hieman suurempi kuin 0,9 planeetan säteestä, paine saavuttaa 40 miljoonaa atm (4 10 12 Pa).

On mahdollista, että jättiläisplaneettojen keskialueilla sijaitsevan virtaa johtavan aineen nopea pyöriminen liittyy näiden planeettojen merkittävien magneettikenttien olemassaoloon. Jupiterin magneettikenttä on erityisen voimakas. Se on monta kertaa suurempi kuin Maan magneettikenttä, ja sen napaisuus on päinvastainen kuin Maan (kuten tiedätte, maapallolla on eteläinen magneettinapa lähellä pohjoista maantieteellistä napaa). Planeetan magneettikenttä vangitsee Auringosta lentävät varautuneet hiukkaset (ionit, protonit, elektronit jne.), jotka muodostavat planeetan ympärille suurienergisten hiukkasten vyöt, joita kutsutaan säteilyvyöhykkeiksi. Kaikista maanpäällisistä planeetoista vain meidän planeetallamme on tällaiset vyöt. Jupiterin säteilyvyö ulottuu jopa 2,5 miljoonan kilometrin etäisyydelle. Se on kymmenen kertaa voimakkaampi kuin maan päällä. Jupiterin säteilyvyöhykkeessä liikkuvat sähköisesti varautuneet hiukkaset lähettävät radioaaltoja desimetrin ja dekametrin aallonpituusalueella. Kuten maan päällä, Jupiter kokee revontulia, jotka liittyvät varautuneiden hiukkasten läpimurtoon säteilyvyöhykkeiltä ilmakehään, sekä voimakkaita sähköpurkauksia ilmakehässä (ukkosmyrskyjä).

Satelliitit

Jupiterin satelliittijärjestelmä muistuttaa aurinkokuntaa pienoiskoossa. Galileon löytämiä neljää satelliittia kutsutaan Galilean satelliiteiksi. Nämä ovat Io, Europa, Ganymede ja Callisto. Suurin niistä, Ganymede, on kooltaan suurempi (mutta puolet niin massiivinen kuin tämä planeetta). Lentäessään lähellä Jupiterin (ja sitten Saturnuksen) satelliitteja amerikkalaiset automaattiset planeettojenväliset asemat Pioneer ja Voyager lähettivät Maahan valokuvia, jotka kuvaavat niiden pintoja, jotka muistuttavat Kuun ja maanpäällisten planeettojen pintoja. Ganymedes on erityisen samanlainen kuin Kuu. Kraatterien lisäksi Ganymedessa on monia pitkiä harjuja ja raitoja, jotka muodostavat omituisia haarautuvia nippuja. Ion pinta on ainutlaatuinen, sillä aktiiviset tulivuoret ovat auki, ja se on kirjaimellisesti täynnä niiden purkausten tuotteita. Callistossa on paljon kraattereita. Tämän satelliitin valokuvissa näkyy halkaisijaltaan 600 km:n halkaisijaltaan monirengasrakenne ("Bull's Eye") ja samankeskisten renkaiden järjestelmä (halkaisijaltaan jopa 2600 km), joka on todennäköisesti syntynyt meteoriitin törmäyksen seurauksena. Europan pinta on täynnä tummia ja vaaleita (20-40 km leveitä) halkeamia, jotka ulottuvat useiden tuhansien kilometrien mittaan. Jupiteria lähinnä oleva satelliitti, Amalthea, sekä kaikki Galilean satelliittien kiertoradan ulkopuolella sijaitsevat kaukaiset satelliitit ovat muodoltaan epäsäännöllisiä ja muistuttavat siten aurinkokunnan pieniä planeettoja (asteroideja).

Jotkut Saturnuksen satelliiteista kuvattiin myös lähietäisyydeltä. Näiden taivaankappaleiden pinnalta on myös löydetty monia kraattereita. Jotkut niistä ovat erittäin suuria (Tethys-satelliitin kraatterin halkaisija on noin 400 km ja Mimas-satelliitissa noin 130 km). Saturnuksen satelliiteista Titan, jolla on ilmakehä, on erityisen kiinnostava. Se koostuu lähes kokonaan typestä, ja ilmakehän tiheys ja paine Titanin pinnalla ylittävät Maan ilmakehän vastaavat parametrit. Titaanin massa on lähes 2 kertaa suurempi ja sen säde (noin 2580 km) on 1,5 kertaa suurempi kuin Kuun massa ja säde. Näin ollen Titan, kuten Ganymede, jonka säde on noin 2640 km, on erittäin suuri satelliitti. Yksi mielenkiintoisimmista Uranuksen satelliiteista on Miranda. Triton, Neptunuksen suurin satelliitti, on myös merkittävä. Tritonin halkaisija on 2705 km. Tritonissa on myös ilmakehä, joka koostuu pääasiassa typestä. Kuten monet muutkin jättimäisten planeettojen satelliitit, Triton on silikaattijää taivaankappale. Siitä on löydetty kraattereita, napakorkkeja (joita on valmistettu jäätyneestä typestä ja mahdollisesti vesijäästä) ja jopa kaasugeysireitä.

Sormukset

Saturnuksen renkaat löydettiin ensimmäisinä (XVII vuosisata, Galileo, Huygens). Takaisin 1800-luvulla. Englantilainen fyysikko J. Maxwell (1831-1879), joka tutki Saturnuksen renkaiden liikkeen vakautta, sekä venäläinen astrofyysikko A.A. Belopolsky (1854-1934) osoitti, että Saturnuksen renkaat eivät voi olla jatkuvia. Maasta parhaiden kaukoputkien läpi on näkyvissä useita renkaita, jotka on erotettu toisistaan. Mutta AWS:stä lähetetyissä valokuvissa näkyy monia renkaita. Renkaat ovat erittäin leveitä: ne ulottuvat 60 000 km planeetan pilvikerroksen yläpuolelle. Jokainen koostuu hiukkasista ja kokkareista, jotka liikkuvat kiertoradoillaan Saturnuksen ympärillä. Renkaiden paksuus on enintään 1 km. Siksi, kun se liikkuessaan Auringon ympäri löytää itsensä Saturnuksen renkaiden tasosta (tämä tapahtuu 14-15-vuotiaana, tämä tapahtui vuonna 1994), renkaat lakkaavat olemasta näkyvissä: meistä näyttää siltä, ​​​​että ne katoavat. On mahdollista, että aine, josta renkaat koostuvat, ei sisältynyt planeettojen ja niiden suurten satelliittien koostumukseen näiden taivaankappaleiden muodostumisen aikana.

Vuonna 1977 renkaat löydettiin Uranuksesta, vuonna 1979 Jupiterista ja vuonna 1989 Neptunuksesta. Kuuluisa tähtitieteilijä S.K. huomautti renkaiden olemassaolon mahdollisuudesta kaikilla jättiläisplaneetoilla jo vuonna 1960. Kaikki pyhät (1905-1984).

Aurinkokunnan jättiläisplaneettojen ryhmään kuuluu neljä planeettaa: Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, jotka sijaitsevat sen takana. Näitä planeettoja, joilla on useita samanlaisia ​​fyysisiä ominaisuuksia, kutsutaan myös ulkoplaneetoiksi. Pääasteroidivyöhykkeen edessä (sisäalueella) on solid-state-asteroideja, toisin kuin jättimäiset planeetat. Jättiplaneettojen alhainen tiheys (Saturnukselle se on pienempi kuin veden tiheys) selittyy sillä, että suurin osa niiden massasta on kaasumaisessa ja nestemäisessä tilassa. Näiden planeettojen koostumusta hallitsevat vety ja helium. Tällä tavalla ne ovat samanlaisia ​​kuin Aurinko ja monet muut tähdet, joissa vety ja helium muodostavat noin 98 prosenttia niiden massasta.

Mikä tahansa jättimäinen planeetta ylittää massaltaan kaikki maanpäälliset planeetat yhteensä. Kaikilla planeetoilla on voimakas laajennettu ilmakehä, joka koostuu pääasiassa molekyylivedystä ja sisältää heliumia, metaania, ammoniakkia ja vettä. Planeetoilla ilmakehän vetykaasu muuttuu nesteeksi ja sitten kiinteäksi faasiksi. Näiden planeettojen puristuminen johtuu niiden nopeasta pyörimisestä akselinsa ympäri. Planeettojen päiväntasaajan alueet pyörivät nopeammin kuin napoja lähempänä olevat alueet. Jättiplaneetat ovat kaukana Auringosta, joten siellä on hyvin kylmää. Monien satelliittien lisäksi kaikilla planeetoilla on myös renkaita. Todennäköisesti renkaat muodostettiin niiden satelliittien aineesta, jotka olivat aiemmin suurempia, ja sitten romahtivat vuorovesivoimien vaikutuksesta ja törmäyksien aikana. Oletetaan, että näiden planeettojen syvyyksissä aineen lämpötilan tulisi olla korkea.

Jättiplaneetat ovat kaukana Auringosta, ja vuodenaikojen luonteesta riippumatta niillä vallitsee aina alhaiset lämpötilat. Jupiterilla ei ole vuodenaikoja, koska tämän planeetan akseli on melkein kohtisuorassa sen kiertoradan tasoon nähden. Vuodenaikojen vaihtelu tapahtuu myös Uranus-planeetalla ainutlaatuisella tavalla, koska tämän planeetan akseli on kallistunut kiertoradan tasoon 8° kulmassa.

Jättiplaneettojen rakenteen tärkein piirre on, että näillä planeetoilla ei ole kiinteitä pintoja. Jättiplaneetoilla ei ole kiinteää eikä nestemäistä pintaa. Niiden laajan ilmakehän kaasut, jotka tiivistyvät lähestyessään keskustaa, muuttuvat vähitellen nestemäiseksi. Juuri jyrkän siirtymän puuttuminen ilmakehän kaasumaisesta aineen tilasta kiinteään tai nestemäiseen antaa meille mahdollisuuden puhua jättiläisplaneetoista planeetoina, joilla ei ole pintaa. Kaasumaiset jättiläisplaneetat tekevät nopeasti yhden kierroksen akselinsa ympäri (10-18 tuntia). Kaasujättiläisten tiheys on suhteellisen pieni ja niiden pyörimisnopeus erittäin suuri. Samaan aikaan ne pyörivät "pehmeytensä" vuoksi epätavallisen kerroksittain: päiväntasaajan lähellä sijaitseva planeetan kerros pyörii nopeimmin ja ympyränapaiset alueet ovat hitaimpia. Samasta syystä jättiläiset puristuvat napoihin, mikä voidaan nähdä yksinkertaisella kaukoputkella. Aurinko, joka on kaasupallo, pyörii myös kerroksittain, mutta ajanjaksolla 25-35 päivää.

Jättiläisten keskellä on pieni kiinteä ydin, mutta se on suhteellisen pieni. Jokaisen jättiläisen ilmakehä muuttuu tasaisesti nesteeksi, joka vähitellen myös tihenee kohti planeettojen keskustaa. Todennäköisimmin jättiläisplaneettojen syvyyksissä, joissa paine ja lämpötila ovat korkeat, on vetykerros, jolla on metallisia ominaisuuksia. Tämä epätavallinen aine ei ole täysin kaasumainen eikä kiinteä. Mutta sillä on tärkeä ominaisuus: se johtaa virtaa. Tästä johtuen jättiläisplaneetoilla on magneettikenttä. Jupiterin magneettikenttä on erityisen voimakas. Se on monta kertaa suurempi kuin Maan magneettikenttä, ja sen napaisuus on päinvastainen kuin Maan.

Kaikilla neljällä planeetalla on useita kuita, samoin kuin asteroidien renkaita niiden ympärillä. Tämä ominaisuus selittyy sillä, että kaasujättiläisillä on voimakas gravitaatiokenttä, joka voi houkutella enemmän avaruuskohteita kuin maanpäällisten planeettojen heikot gravitaatiokentät. Tutkijat uskovat, että asteroidirenkaat ovat näiden planeettojen gravitaatiovoimien murskaamia kuita jäännöksiä.

Aurinkokunnan jättiläisplaneetat