Планеты гиганты

Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер, самая большая и ближайшая из этой группы к Солнцу планета. Он в 11 раз больше 3емли по диаметру и в 300 раз по массе. Период его обращения вокруг Солнца почти 12 лет, а расстояние от него 5,2 а.е. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, и поэтому никакой смены времен года на нем нет. У всех гигантских планет вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого у них значительное сжатие. У Юпитера оно равно 1/16. и его сразу можно заметить в телескоп. У Сатурна сжатие еще больше: 1/10, но заметно оно лишь тогда, когда Земля находится в плоскости экватора планеты.

Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим в них лишь облака, вытянутые полосами, параллельными экватору. Темные облака, по-видимому, выше светлых, и яснее всего они видны на Юпитере, даже в слабый телескоп. Никаких постоянных деталей на Юпитере нет, кроме уже три столетия наблюдаемого загадочного красного пятна, имевшего красный цвет около столетия тому назад. Юпитер вращается зонами — чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а у красного пятна на 5 мин 11 сек больше. Периоды вращения на экваторе Сатурна — 10 ч 14 мин, Урана — 10 ч 49 мин, Нептуна — около 16 ч.

Поскольку планеты-гиганты сильно удалены от Солнца, их температура (по крайней мере над их облаками) очень низка: на Юпитере — 145°С, на Сатурне — 180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.

Спектральные наблюдения показывают, что атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород и метан СН4, а в атмосфере Юпитера есть еще и аммиак NН3. Отсутствие полос NН3 в спектрах более далеких планет объясняется тем, что он там вымерз. При низкой температуре аммиак конденсируется, и из него, по-видимому, состоят темные полосы Юпитера.

Теоретически построены модели массивных планет, состоящих из водорода и гелия, которые находятся в твердом состоянии из-за огромного давления, хотя в центре планеты температура может достигать нескольких тысяч градусов. Плотность газовой атмосферы у основания около 0,1 г/см3. Малая средняя плотность планет-гигантов может объясняться тем, что она получается делением массы на видимый объем, а объем мы оцениваем по непрозрачному слою обширной атмосферы. Средняя плотность Юпитера 1,3 г/см3, Урана 1,5 г/см3, Нептуна 1,7 г/см3, а Сатурна даже 0,7 г/см3, то есть меньше, чем плотность воды. Малая плотность и обилие водорода отличают планеты-гиганты от остальных планет.

Красное пятно Юпитера может быть твердым островом из легкого вещества, плавающим в океане сжатого водорода.

Юпитер, помимо слабого постоянного радиоизлучения, обнаруживает всплески радиоизлучения различной силы. Оказывается, что они исходят преимущественно из двух областей на нем.

Причиной радиоизлучений могут быть подобия мощных грозовых разрядов, вторжения частиц из магнитосферы Юпитера или колебания электронов и ионов в плазме атмосферы планеты. У Сатурна обнаружено лишь небольшое, спокойное радиоизлучение.

Единственным в своем роде образованием в солнечной системе является плоское кольцо толщиной несколько километров, окружающее Сатурн. Оно расположено в плоскости экватора планеты, которая наклонена к плоскости его орбиты на 27°. Поэтому в течение 30-летнего оборота Сатурна вокруг Солнца кольцо видно нам то довольно раскрытым, то точно с ребра, когда его можно разглядеть в виде тонкой линии лишь в большие телескопы. Ширина этого кольца такова, что по нему, будь оно сплошное, мог бы катиться земной шар.

Подтверждая теоретический вывод о том, что сплошное кольцо у Сатурна было бы неустойчиво и должно поэтому состоять из множества мелких частиц, русский ученый А. А. Белопольский изучил спектр кольца. По спектру выяснилось, что внутренние части кольца вращаются быстрее, чем наружные, в соответствии с III законом Кеплера. Частицы имеют размеры, по-видимому, от 1см до 1м.В кольце есть пустые кольцевые промежутки, отчего иногда говорят о кольцах Сатурна. Промежутки находятся в тех местах, где движение частиц кольца было бы неустойчивым из-за возмущений, производимых крупными спутниками Сатурна. Кольцо либо результат разрушения приливами спутника, слишком приблизившегося к планете, либо остатки вещества, из которого сгущались спутники, но которое так близко к Сатурну не могло собраться в одно тело из-за сильных приливов на этом расстоянии. Из остальных данных о планетах заслуживает упоминания факт осевого вращения Урана в направлении, противоположном тому, в котором вращаются все планеты. Ось его образует с плоскостью орбиты угол всего лишь 8°, так что он вращается как бы лежа на боку. Вследствие этого на планете происходит крайне резкая смена времен года. Год на Уране продолжается 84 земных года. Уран и Венера — единственные планеты, вращающиеся не в ту сторону, в которую вращаются все остальные.