Нептун является газовым гигантом. Юпитер

Вояджер-2 сделал этот снимок Нептуна за пять дней до своего исторического пролета планеты 25 августа 1989 года.

Планета Нептун – таинственный голубой гигант на окраине Солнечной системы, о существовании которого не подозревали до конца первой половины XIX столетия.

Далекая, невидимая без оптических приборов планета, была открыта осенью 1846 года. Первым о существовании небесного тела, аномально влияющего на движение , задумался Дж. К. Адамс. Свои расчеты и предположения он представил королевскому астроному Эри, который оставил их без внимания. В это же время исследованием отклонений в орбите Урана занимался француз Леверье, его выводы о существовании неизвестной планеты были представлены в 1845 году. Было очевидным, что результаты двух независимых исследований очень близки.

В сентябре 1846 года через телескоп Берлинской обсерватории была замечена неизвестная планета, расположенная в месте, указанном в расчетах Леверье. Открытие, сделанное при помощи математических вычислений, потрясло научный мир и стало предметом спора Англии и Франции о национальном приоритете. Во избежание споров можно считать первооткрывателем немецкого астронома Галле, который рассмотрел новую планету в телескоп. По традиции для названия было выбрано имя одного из римских богов – покровителя морей Нептуна.

Орбита Нептуна

После Плутона из списка планет, Нептун оказался последним – восьмым – представителем Солнечной системы. Его удаленность от центра составляет 4,5 млрд. км, на прохождение этого расстояния волне света необходимо 4 часа. Планета вместе с Сатурном, Ураном и Юпитером вошла в группу четырех газовых гигантов. Из-за огромного диаметра орбиты год здесь равен 164,8 земным, а сутки пролетают менее чем за 16 часов. Траектория прохождения вокруг Солнца близка к круговой, ее эксцентриситет равен 0,0112.

Строение планеты

Математические расчеты позволили создать теоретическую модель строения Нептуна. В его центре расположено твердое ядро, по массе аналогичное Земле, в составе замечено железо, силикаты, никель. Поверхность выглядит вязкой массой из аммиачной, водной и метановой модификации льда, которая без четкой границы перетекает в атмосферу. Внутренняя температура ядра довольно высока – достигает 7000 градусов, – но из-за высокого давления застывшая поверхность не тает. Нептуна превышает земную в 17 раз и составляет 1,0243х10 в 26 кг.

Атмосфера и бушующие ветра

Основу представляют: водород – 82%, гелий – 15% и метан – 1%. Это традиционный состав для газовых гигантов. Температура на условной поверхности Нептуна показывает -220 градусов по Цельсию. В нижних слоях атмосферы замечены облака, образованные кристаллами метана, сероводородом, аммиаком или сульфидом аммония. Именно эти кусочки льда создают голубое свечение вокруг планеты, но это лишь часть объяснения. Существует гипотеза о неизвестном веществе, которое дает яркий синий цвет.

Уникальной скоростью обладают ветра, дующие на Нептуне, ее среднее число равно 1000 км/ч, а порывы при урагане достигают 2400 км/ч. Воздушные массы движутся против оси вращения планеты. Необъяснимым фактом является усиление бурь и ветров, которое наблюдается с нарастанием расстояния между планетой и Солнцем.

Космический аппарат « » и телескоп Хаббл наблюдали удивительное явление – Большое Темное Пятно – ураган грандиозных размеров, который несся по Нептуну со скоростью 1000 км/ч. Подобные вихри появляются и пропадают в разных местах планеты.

Магнитосфера

Магнитное поле гиганта получило значительную мощность, его основой считается токопроводящая жидкая мантия. Смещение магнитной оси по отношению к географической на 47 градусов заставляет магнитосферу изменять свою форму вслед за вращением планеты. Этот могучий щит отражает энергию солнечного ветра.

Спутники Нептуна

Спутник – Тритон – был замечен спустя месяц после грандиозного открытия Нептуна. Его масса равняется 99% от всей системы спутников. Появление Тритона связывают с возможным захватом из .
Пояс Койпера — обширная область, заполненная объектами размером с небольшой спутник, но есть немногие из них размером с Плутон и некоторые, может даже и больше. За поясом Койпера располагается — место откуда к нам прилетают кометы. Облако Оорта простирается почти на полпути к ближайшей звезде.

Тритон — одна из трех лун в нашей системе, обладающая атмосферой. Тритон единственный имеет сферическую форму. Всего в компании Нептуна 14 небесных тел, названных именами более мелких богов морских глубин.

Со времени обнаружения планеты обсуждалось наличие у нее , но подтверждений теории не находили. Только в 1984 году в чилийской обсерватории заметили яркую дугу. Остальные пять колец были найдены благодаря исследованиям аппарата «Вояджер-2». Образования имеют темный цвет и не отражают солнечный свет. Своими именами они обязаны людям, открывшим Нептун: Галле, Леверье, Арго, Лассель, а самое далекое и необычное названо в честь Адамса. Это кольцо состоит из отдельных дужек, которые должны были слиться в единую конструкцию, но не делают этого. Возможной причиной считается воздействие гравитации не открытых еще спутников. Одно образование осталось безымянным.

Исследования

Огромная удаленность Нептуна от Земли и особенное расположение в космосе затрудняют наблюдения за планетой. Появление крупных телескопов с мощной оптикой расширило возможности ученых. Все исследования Нептуна основываются на данных, полученных миссией «Вояджер – 2». Далекая синяя планета, летящая у границы известного нам мира, полна , о которых мы практически ничего еще не знаем.

Новые Горизонты запечатлели Нептун и его спутник Тритон. Снимок сделан 10 июля 2014 года с расстояния 3,96 млрд. километров.

Изображения Нептуна

Изображения Нептуна и его спутников, сделанные Вояджером-2 в значительной степени недооценивают. Более увлекательным, чем даже сам Нептун, является его гигантский спутник Тритон, который похож по размеру и плотности на Плутон. Тритон, возможно, был захвачен Нептуном о чем свидетельствует его ретроградное движение (по часовой стрелке) по орбите вокруг Нептуна. Гравитационное взаимодействие между спутником и планетой генерирует тепло и поддерживает Тритон активным. Его поверхность имеет несколько кратеров и геологически активна.

Его кольца тонкие и слабые и почти невидимые с Земли. Вояджер-2 сделал снимок, когда они были подсвечены Солнцем. Изображение сильно переэкспонированно (10-минут).

Облака Нептуна

Несмотря на большое расстояние от Солнца, Нептун имеет весьма динамичную погоду, в том числе самые сильные ветра в Солнечной системе. «Большое Темное Пятно», которое видно на снимке, уже исчезло и показывает нам как быстро происходят изменения на самой далекой планете.

Самая полная карта Тритона на сегодняшний день

Пол Шенк из института Луны и планет (Хьюстон, США) переработал старые данные Вояджера, чтобы выявить больше деталей. В результате получилась карта обоих полушарий, хотя большая часть Северного полушария отсутствует, из-за того, что в момент пролета зонда была в тени.

Анимация пролета космического аппарата Вояджер-2 мимо Тритон а, совершенного в 1989 году. Во время пролета, большая часть Северного полушария Тритон а была в тени. Из-за большой скорости Вояджера и медленного вращения Тритон а, мы смогли увидеть только одно полушарие.

Гейзеры Тритона

В нашей Солнечной системе есть два типа планет. Это планеты земной группы и газовые гиганты.

Планеты первого типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс) это внутренние планеты и расположены ближе к Солнцу. Они почти полностью состоят из твёрдых каменистых пород и могут обладать небольшим соотношением к их массе содержанием газов и атмосферы, обладают небольшими в сравнении с газовыми планетами массой и размерами.

Газовые планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) состоят преимущественно из газов и обладают намного большей массой и размером. Трудно сказать где именно заканчивается атмосфера и начинается сама планета. Предполагается, что внутри каждого гиганта находиться твёрдое каменисто - металлическое ядро.

Каждая планета обладает рядом удивительных и в то же время уникальных особенностей, с которыми предлагаю Вам ознакомится прямо сейчас. Итак - поехали!

Юпитер: сила тяжести и легкие газы.

Сегодня не существует технических возможностей исследовать строение Юпитера: слишком уж велика эта планета, слишком сильна ее гравитация, слишком плотна и неспокойна атмосфера. Впрочем, где здесь кончается атмосфера и начинается сама планета, сказать трудно: этот газовый гигант, по сути, не имеет никаких четких внутренних границ.

По существующим теориям, в центре Юпитера имеется твердое ядро по массе в 10-15 раз больше и в полтора раза крупнее ее по размерам. Впрочем, на фоне планеты-великана (масса Юпитера больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых) эта величина совсем незначительна. Вообще же состоит на 90% из обычного водорода, а на оставшиеся 10% − из гелия, с некоторым количеством простых углеводородов, азота, серы, кислорода. Но не стоит думать, что из-за этого структура газового гиганта «проста».

При колоссальном давлении и температуре водород (а по некоторым данным, и гелий) здесь должен существовать, в основном, в необычной металлической форме − этот слой, возможно, тянется на глубину в 40-50 тыс. км. Здесь электрон отрывается от протона и начинает вести себя свободно, как в металлах. Такой жидкий металлический водород, естественно, является отличным проводником и создает на планете исключительно мощное магнитное поле.

Сатурн: саморазогревающаяся система.

Несмотря на все внешние различия, отсутствие знаменитого Красного пятна и наличие еще более знаменитых колец, Сатурн очень похож на соседний Юпитер. Он состоит из водорода на 75%, и на 25% из гелия, со следовым количеством воды, метана, аммиака и твердых веществ, в основном сосредоточенных в горячем ядре. Как и на Юпитере, здесь имеется толстый слой металлического водорода, создающий мощное магнитное поле.

Пожалуй, главным отличием двух газовых гигантов являются теплые недра Сатурна: процессы в глубине поставляют планете уже больше энергии, чем солнечное излучение − он излучает в 2,5 раза больше энергии сам, чем получает от .

Этих процессов, видимо, два (отметим, что и на Юпитере они также работают, просто на Сатурне имеют большее значение) − радиоактивный распад и механизм Кельвина − Гельмгольца. Работу этого механизма можно представить довольно легко: планета охлаждается, давление в ней падает, и она немного сжимается, а сжатие создает дополнительное тепло. Впрочем, нельзя исключать и наличие других эффектов, создающих энергию в недрах Сатурна.

Уран: лед и камень.

А вот на Уране внутреннего тепла явно недостаточно, причем настолько, что это до сих пор требует специального объяснения и озадачивает ученых. Даже Нептун, на Уран очень похожий, излучает тепло в разы больше, Уран же мало того, что получает от Солнца совсем немного, так и отдает порядка 1% этой энергии. Это самая холодная планета , температура здесь может падать до 50 Кельвин (-223 по Цельсию).

Считается, что основная масса Урана приходится на смесь льдов − водного, метанового и аммиачного. Вдесятеро меньше по массе здесь водорода с гелием, и еще меньше твердых пород, скорее всего, сосредоточенных в сравнительно небольшом каменном ядре. Основная доля приходится на ледяную мантию. Правда, этот лед − не совсем та субстанция, к которой мы привыкли, он текуч и плотен.

Это означает, что у ледяного гиганта тоже нет никакой твердой поверхности: газообразная, состоящая из водорода и гелия атмосфера без явной границы переходит в жидкие верхние слои самой планеты.

Нептун: алмазные дожди.

Как и у Урана, атмосфера особенно заметна, она составляет 10-20% всей массы планеты и простирается на 10-20% расстояния до ядра в ее центре. Состоит она из водорода, гелия и метана, который придает планете голубоватый цвет. Опускаясь сквозь нее вглубь, мы заметим, как атмосфера постепенно уплотняется, медленно переходя в жидкую и горячую электропроводящую мантию.

Мантия Нептуна в десяток раз тяжелее всей нашей Земли и богата аммиаком, водой, метаном. Она действительно горяча − температура может достигать тысяч градусов − но традиционно вещество это называют ледяным, а Нептун, как и Уран, относят к ледяным гигантам.

Существует гипотеза, согласно которой ближе к ядру давление и температура достигают такой величины, что метан «рассыпается» и «спрессовывается» в кристаллы алмазов, которые на глубине ниже 7000 км образуют океан «алмазной жидкости», который проливается «дождями» на ядро планеты. Железно-никелевое ядро Нептуна богато силикатами и лишь немногим больше земного, хотя давление в центральных областях гиганта намного выше.

Все планеты можно разделить на 2 вида: земные и газовые. К земному типу принадлежат планеты, похожие на нашу. Они имеют небольшую массу и размер. Планеты второго типа представляют собой газовые гиганты. Они состоят, как правило, на 99% из газов, в основном это водород, иногда гелий, и др. Огромные сгустки материи избежали всасывания в звезду и образовали отдельную планету гигантских размеров (например, Юпитер).

Характеристика газового гиганта

Газ находится в постоянном и быстром движении, уплотняющимся в к центру. Газовый гигант обладает мощной подвижностью атмосферы. Скорость ветра на поверхности может превышать 1000 км в час. Из-за этого можно часто наблюдать возникновение ураганов. Циклон на Юпитере длится уже не одно десятилетие и получил название Большого красного пятна. Аналогичное явление наблюдается на Нептуне.

Пятно на Нептуне называют Темным.

Гигантские планеты не представляют из себя и неплохо изучены учеными. Есть экземпляры, впечатляющие по размерами и интересные для наблюдений. Например, существуют два газовых гиганта, подобные Юпитеру, которые вращаются друг относительно друга на столь малом расстоянии, что невольно возникает вопрос: как они не сталкиваются?

Тщательные исследования ученых показали, что все гигантские планеты имеют большое и кольца. Последние были замечены впервые в 17 веке у Сатурна. Данное явление считалось единичным в , несмотря на предположения некоторых астрономов о наличии колец у Юпитера. И уже в 19 веке астрономы выяснили, что кольца не являются сплошными и иногда пропадают из поля зрения.

Планета-убийца?

Кольца, состоящие из мельчайших частиц, на близком расстоянии рассеяны и не выглядят как единое целое. Таким образом, визуального эффекта колец может быть не видно при определенном положении точки зрения относительно газового гиганта.

Сатурн раз в 15 лет находится на одной плоскости с Землей.

Кольца разных планет не одинаковы. Где-то скопления могут быть шириной 1 км, что является самой большой величиной, где-то - гораздо меньше. Да и сама плотность скопления частиц неоднородна. Местами можно наблюдать сгустки, в другом месте - рассеяния. Есть предположения, что места скоплений - не что иное, как разрушенные в результате поглощения гигантом планеты. Таким образом, газовый гигант является в каком-то смысле планетой-убийцей.

1.Ученый, доказавший движение планет вокруг Солнца.

а) Николай Коперник

б) Джордано Бруно

в) Галилео Галилей

2. Какая планета самая большая в Солнечной системе?

а) Сатурн б) Земля в) Юпитер

3. Какая планета быстрее остальных совершает свой оборот вокруг Солнца?

а) Меркурий б) Венера в) Земля

4. У какой планеты сутки равны году?

а) Плутон б) Венера в) Юпитер

5. Планета, которая имеет два спутника - Фобос и Деймос

а) Марс б) Плутон в) Юпитер

6. Планеты земной группы.

а) Венера, Земля, Марс, Нептун

б) Венера, Земля, Марс, Плутон.

в) Меркурий, Венера, Земля, Марс

7. У какой планеты наибольшее количество спутников?

а) Уран б) Юпитер в) Сатурн

8. Звезда, вокруг которой вращается Земля... а) Солнце б) Луна в) Венера г) Меркурий

9. Самая удалённая от Солнца планета...

а) Нептун б) Венера

в) Сатурн г) Плутон

10. Естественный спутник, вращающийся вокруг Земли?

а) Марс б) Юпитер

в) Луна г) Плутон

11. Какая планета названа в честь бога торговли?

а) Марс б) Меркурий

в) Плутон г) Сатурн

12. Какая планета названа в честь римского бога войны? а) Плутон б) Нептун в) Марс

г) Сатурн

13. Относительно Солнца планеты расположены так: а) Венера, Земля, Марс, Меркурий, Нептун, Плутон, Сатурн, Уран, Юпитер б) Меркурий, Венера, Земля, Марс, Нептун, Плутон, Сатурн, Юпитер, Уран;
в) Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

14. Плутон - это... а) самая большая планета Солнечной системы; б) самая маленькая планета Солнечной системы;
в) планета, равная по величине планете Земля.

15. Ближайшая к Земле звезда – это
а) Венера, в древности называемая «утренней звездой» б) Солнце в) Альфа Центавра

г) Полярная звезда
16. Из каких двух газов, в основном, состоит Солнце?
а) кислород б) гелий в) азот г) аргон д) водород
17. Какова температура поверхности Солнца?
а) 2.800 градусов Цельсия б) 5.800 градусов Цельсия в) 10.000 градусов Цельсия
г) 15 млн градусов Цельсия

18. Внешняя излучающая поверхность Солнца называется
а) фотосферой б) атмосферой в) хромосферой
19. Слой какого газа защищает Землю от космической радиации?
а) кислорода б) озона в) гелия г) азота
20. Причиной смены времён года на Земле является
а) наклон земной оси б) форма орбиты Земли
в) расстояние до Солнца г) солнечные затмения

21. Согласно современным взглядам на происхождение Солнца и солнечной системы, они образовались из
а) Других звёзд и планет б) Большого взрыва
в) газопылевого облака

22. Солнце зажглось приблизительно
а) 100 млн. лет назад б) 1 млрд. лет назад
в) 4,5 млрд лет назад г) 100 млрд. лет назад
23. Преимущественно из газов состоят следующие планеты:
а) Меркурий и Марс б) Плутон и Юпитер
в) Венера и Земля г) Марс и Сатурн
24. В процессе старения Солнце превратиться
а) в синего карлика б) в красного карлика
в) в красного гиганта г) в синего гиганта
25. Сверхновая звезда рождается
а) из газопылевого облака б) из чёрной дыры
в) в результате взрыва красного гиганта
г) в результате взрыва белого карлика
26. Самый большой перепад дневной и ночной температур поверхности у планеты …

а) Меркурий б) Венера в) Сатурн г) Плутон

27. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена…

а) парниковым эффектом б) наличием спутника

в) близостью к Солнцу

28. Планета земной группы, средняя темпера поверхности которой ниже 0 0 С…

29. В состав облаков входят капельки серной кислоты у планеты …

а) Меркурий б) Венера в) Марс г) Земля

30. Планеты, обладающая биосферой…

а) Меркурий б) Венера в) Марс г) Земля

Юпитер является самым интересным объектом Солнечной системы. Этот гигантский газовый шар в тысячу раз больше Земли по объёму и примерно в триста раз по массе. Скорее всего, он не имеет твёрдой поверхности. Являясь самым массивным телом в нашей системе после Солнца, Юпитер оказывает на другие планеты и астероиды наибольшее воздействие.

Являясь самым ярким объектом на ночном небе после Луны и Венеры, Юпитер с древних времён привлекал к себе внимание людей. Во многих культурах Юпитер становился объектом религиозного поклонения. У древних арабов и евреев до появления монотеистического мировоззрения Юпитер ассоциировался с божеством удачи – Гадди. Китайский и индуистский пантеоны также имеют божеств, связанных с Юпитером. Собственно, само название «Юпитер» означает верховное божество древнеримской мифологии. Согласно представлениям астрологов, Юпитер является «королём планет» и символизирует мощь и удачу.

Но, оставим мистику и рассмотрим Юпитер с точки зрения науки. Необходимо сказать, что мало какое небесное тело вызывало столько энтузиазма у исследователей и открывало такое большое количество ранее неизвестных и значительных явлений, как Юпитер.

Собственно, Юпитер был первой планетой, у которой были обнаружены спутники. Первые спутники планет (кроме Луны, разумеется) были обнаружены Галилеем в начале XVII века; они так и называются «галилеевы спутники Юпитера». В дальнейшем эти спутники озадачивали исследователей не меньше, чем сам Юпитер. Всего же у Юпитера почти 70 спутников – абсолютный рекорд в Солнечной системе; 14 из них были открыты при помощи наблюдений с Земли, остальные – благодаря использованию космических аппаратов.

Несмотря на свои огромные размеры, Юпитер очень быстро вращается. За неполных 10 часов он совершает полный оборот вокруг своей оси. Такая огромная скорость вращения создаёт в атмосфере Юпитера колоссальные ветры и штормы. В ней бушуют ураганы, сверкают молнии, и, возможно, идут дожди из сконцентрированного газа, из которого и состоит атмосфера. Масштаб штормов Юпитера таков, что размеры вихрей и циклонов превосходят в диаметре размеры Земли, а их время существования измеряется не неделями, как у нас, а годами и десятилетиями.

Погодные явления в атмосфере Юпитера настолько грандиозны, что имеют имена собственные. Более трёхсот лет в южном полушарии Юпитера наблюдается гигантский ураган – так называемое Большое красное пятно. Его размеры в несколько раз превышают размеры Земли. Помимо этого урагана существуют несколько других, с меньшими размерами. Один из них называется Малое красное пятно, другой – Белый овал. Во всех этих ураганах происходят разряды молний, по мощности в десятки тысяч раз превышающих земные.

Юпитер – единственная планета Солнечной системы, которая сама излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Чудовищная сила гравитационного сжатия выделяет гигантское количество тепла, а высокая скорость вращения, приводящая к наэлектризованности атмосферы, создаёт вокруг Юпитера мощную магнитосферу и радиационные пояса. Абсолютно все космические аппараты, посылаемые к Юпитеру, получили гигантские дозы радиации, в десятки раз превышающие смертельные дозы для человека.

Среди учёных существует мнение, что будь Юпитер в несколько десятков раз массивнее, он бы стал звездой. Во Вселенной наблюдается множество коричневых карликов, состав которых повторяет состав Юпитера. Вполне возможно, что распределись концентрация газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система, немного иначе, мы бы имели не одно, а два Солнца на нашем небосклоне. Естественно, в этом случае эволюция Земли и жизни на ней могли бы пойти по совсем другому пути.

Огромная масса Юпитера делает его главной причиной появления комет на нашем небосклоне. Гравитационное воздействие Юпитера «вырывает» кометы из области их постоянного обитания – так называемого «Облака Оорта»; кометы устремляются к Солнцу, и отнюдь не все возвращаются обратно в Облако. Некоторые кометы притягиваются Солнцем и падают на него, однако, большинство из них заканчивает свой путь в атмосфере Юпитера.

Подобный сценарий ещё 30 лет назад казался невероятным, однако, наблюдение в 1994 году гибели кометы Шумейкера-Леви в атмосфере Юпитера стало первым доказательством этой теории. В дальнейшем, за примерно 20 лет было зафиксировано около пяти случаев гибели планет в атмосфере Юпитера. Таким образом, число уничтоженных Юпитером комет за всё время его существования превышает несколько миллионов! И кто знает, возможно, появление на Земле воды, и, соответственно, жизни, было вызвано падением на неё гигантской кометы, вырванной Юпитером из её «сна» в Облаке Оорта. Как тут не удивиться прозорливости древних, давших Юпитеру имя верховного божества…

Каждый из четырёх галилеевых спутников Юпитера представляют собой уникальное явление, более нигде в нашей системе не повторяющееся. На поверхности спутника Ио имеется множество активных вулканов, извержения которых не раз наблюдалось с космических аппаратов, исследовавших окрестности Юпитера. Европа полностью покрыта тонким слоем льда, под которым располагается гигантский океан, глубиной около сотни километров. Ганимед является самым большим спутником в Солнечной система вообще. А Каллисто обладает сильным магнитным полем, настолько сильным, что оно искажает магнитное поле Юпитера в его окрестностях. Учёные всерьёз рассматривают возможность примитивной жизни в океанах, находящихся на Европе и Каллисто. Все галилеевы спутники всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной, как Луна обращена к Земле.

Юпитер всегда привлекал к себе внимание жителей Земли. Практически все исследования Солнечной системы дальше Марса обязательно включали пролёт космических аппаратов вблизи Юпитера: начиная от аппаратов серии «Пионер» и заканчивая новейшими станциями программы «Новые рубежи». Каждая серия исследований открывает всё новые и новые границы познания, и кто знает, что будет открыто в ближайшее время…