Назва реферату: Планети-гіганти
Розділ: Астрономія, авіація, космонавтика

Планети-гіганти

1. Особливості планет-гігантів. З чотирьох гігантських пла­нет найкраще вивчено Юпітер — найбільшу планету цієї групи і найближчу з них до нас і Сонця. Вісь обертання Юпітера майже перпендикулярна до площини його орбіти, тому сезонних змін умов освітлення на ньому немає.

У всіх планет-гігантів обертання навколо осі досить швидке, а густина мала. Внаслідок цього вони значно стиснуті.

Усі планети-гіганти оточені потужними, великих розмірів атмосферами. І ми бачимо тільки, що в них плавають хмари, які внаслідок швидкого обертання витягнулися паралельними ек­ватору смугами.

Смуги хмар видно на Юпітері навіть у слабкий телескоп (див. форзац). Юпітер обертається зонами — чим ближче до полюсів, тим повільніше. На екваторі період обертання 9 год 50 хв, а на середніх широтах на кілька хвилин триваліший. Аналогічно обертаються й інші планети-гіганти.

Оскільки планети-гіганти дуже віддалені від Сонця, їх тем­пература (принаймні над їхніми хмарами) дуже низька: на Юпітері —145 °С, на Сатурні —180 °С, на Урані й Нептуні ще нижча.

Атмосфери планет-гігантів містять переважно молекулярний водень, а також метан СН4 і, мабуть, багато гелію, а в атмосфері Юпітера і Сатурна виявлено ще й аміак NН3. Відсутність смуг NН3 у спектрах більш віддалених планет пояснюється тим, що він там вимерз. При низькій температурі аміак конденсується, і з нього, очевидно, складаються видимі хмари Юпітера.

Інтенсивні рухи, що охоплюють хмарний і сусідні з ним шари атмосфери, мають стійкий характер. Зокрема, таким стійким ат­мосферним «вихором» є знаменита Червона пляма, яку спосте­рігають на Юпітері вже понад 300 років.

Вивчення процесів, що відбуваються в атмосферах різних планет, допомагає земній метеорології і кліматології.

Теоретично побудовано моделі масивних планет, які скла­даються з водню й гелію. Розрахунки моделі внутрішньої будови Юпітера показують, що в міру наближення до центра водень має послідовно проходити газоподібну, газорідку і рідку фази. У центрі планети, де температура може досягати кількох тисяч кельвінів, міститься рідке ядро, що складається з металів, си­лікатів і водню в металічній фазі, яка настає при тиску порядку 1011 Па (1 млн. атмосфер). У 1975 р. металічну фазу водню вдалося експериментальне дістати на Землі, що підтверджує правильність теоретичних розрахунків внутрішньої будови Юпі­тера та інших планет-гігантів.

Завдяки магнітному полю Юпітер має пояси радіації, подіб­ні до земних, але значно більші від них. Його магнітосфера простягається на мільйони кілометрів, охоплюючи чотири най­більших супутники. Юпітер — джерело радіовипромінювання. Космічні апарати зареєстрували на ньому могутні спалахи блиска­вок.

З інших даних про планети варто згадати особливість осьового обертання Урана, що, як і у Венери, відбувається в напрямі, про­тилежному тому, в якому обертаються всі інші планети. Крім того, він обертається ніби лежачи на боці, тому протягом року значно змінюються умови освітлення поверхні планети.

Найвіддаленіший Плутон, не є планетою-гігантом. Це дуже невелика і майже не вивчена холодна планета, рік на якій три­ває близько 250 земних років.

2. Супутники і кільця планет. У Меркурія і Венери супутни­ків немає. Земля має один природний супутник — Місяць. Він менший від Землі за діаметром лише в 4 рази. У Плутона виявлено єдиний супутник — Харон, який за розмірами вдвічі менший від самої планети. У Марса — два супутники — Фобос і.Деймос (мал. 53). В інших планет супутників багато, але вони незмірно менші від своїх планет. Майже кожний космічний апарат, що пролітає поблизу планет-гігантів, виявляє в них невідомі ра­ніше супутники невеликого розміру. Так, в Урана останнім часом відкрито ще 8 супутників.

За таблицею  (див. додаток VI)  знайдіть планети, які мають найбільше супутників.

Найбільші супутники — Титан (супутник Сатурна) і Ганімед (третій супутник Юпітера). Вони в 1,5 раза більші від Місяця за діаметром і трохи.більші від Меркурія. Титан — єдиний су­путник з потужною атмосферою, як здебільшого складається з азоту.

За допомогою автоматичних міжпланетних станцій удалося одержати з близької відстані чіткі фотографії супутників Марса й багатьох супутників планет-гігантів. На них добре видно численні деталі поверхні: кратери, тріщини, нерівності. Супут­ники Юпітера і більш віддалених планет укриті шаром льоду з пилом завтовшки десятки кілометрів. На супутнику Юпітера — Іо було сфотографовано кілька діючих вулканів. Кратерами, головним чином ударного (метеоритного) походження, вкриті всі супутники, навіть дуже малі, як супутники Марса розміром близько 20 км (мал. 53).

Багато супутників, як і Місяць, повернуті до своєї планети завжди одним і тим самим боком, їхні зоряні періоди обертання дорівнюють періодам їх обертання навколо своїх планет.

Чотири найбільших супутники Юпітера можна побачити навіть у призматичний бінокль. У телескоп за кілька годин удається простежити, як супутники помітно переміщуються (мал. 54), іноді проходять між Юпітером і Землею, а іноді відходять за диск Юпітера або в його тінь. Спостерігаючи періодичність цих затемнень супутників, Ремер у XVII 'ст. відкрив, що швидкість поширення світла скінченна, і визначив її числове значення.

Багато супутників планет цікаві своїм рухом; наприклад, Фобос обертається навколо Марса втричі швидше, ніж сама планета обертається навколо осі. Тому для спостерігача на Марсі він двічі на добу сходить на заході й двічі повністю змінює усі фази, проносячись по небосхилу назустріч добовому обертанню зір. Супутники Марса близькі до його поверхні. Фобос знахо­диться від поверхні Марса на відстані, меншій за діаметр пла­нети.

Далекі супутники Юпітера й Сатурна дуже малі, неправильної форми, і деякі з них обертаються в бік, протилежний обертанню

самої планети. Площини орбіт супутників Урана близькі до площини екватора планети і,. отже, майже перпендикулярні до площини орбіти Урана.

Для планет-гігантів характерна наявність не тільки великої кількості супутників, а й кілець. Однак із Землі в телескоп можна побачити лише' яскраве кільце завтовшки не більш як кілька сотень метрів, що оточує Сатурн (див. обкладинку). Воно містить­ся в площині екватора планети, нахиленій до площини її орбіти на 27°. Тому протягом 30-річного оберту Сатурна навколо Сонця нам видно кільце то досить розкритим, то ніби з ребра, коли його не можна розгледіти навіть у великі телескопи (мал. 55). Ширина цього кільця в кілька разів більша за діаметр земної кулі.

Російський учений А. А. Бєлопольський (1854—1934), вивчивши спектр кільця, під­твердив теоретичний висно­вок про те, що кільце в Са­турна має бути не суцільним, а складатися з безлічі дріб­них частинок.. За спектром, використовуючи ефект Доп-лера, він установив, що внут­рішні кільця обертаються швидше від зовнішніх за III законом Кеплера.

Фотографії, передані ав­томатичними станціями, за­пущеними до Сатурна, пока­зали, що його кільце скла­дається з багатьох сотень окремих вузьких малих

«кілець», розділених темними про­міжками. Припускають, що така структура кілець пов'язана з гравітаційним впливом числен­них супутників планети на рух частинок речовини, яка утворює кільця.

Система кілець Сатурна або виникла внаслідок руйнування супутника планети, що колись існував (наприклад, при його зіткненні з іншими супутником чи астероїдом), або є залишком тієї речовини, з якої в далекому минулому утворилися супутники Сатурна і яка через припливну дію планети не змогла «зібра­тися» в окремі супутники.

Супутники Марса, далекі й ма­лі, супутники планет-гігантів, ма­буть, були астероїдами, які ці планети захопили своїм притя­ганням.

Нещодавно було виявлено ду­же слабкі й тонкі кільця навколо Урана і Юпітера. Ці кільця значно поступаються за яскравістю кіль­цям Сатурна. Існування кілеьь навколо великих планет раніше передбачив радянський учений С. К. Всехсвятський.