Меню

Планеты гиганты вращаются вокруг оси по сравнению с планетами земной группы



4.1. Общие сведения о Солнечной системе

Солнце на длине волны H-α

Солнечная система представляет собой совокупность небесных тел, движущихся вокруг Солнца, для большинства из которых оно является центральным притягивающим телом. Масса Солнца составляет 99,8% от суммарной массы всей Солнечной системы. В состав Солнечной системы входят восемь планет со спутниками, пять карликовых планет (также со спутниками), более 2500 больших астероидов, несколько десятков тысяч комет, метеоритные тела и потоки пыли.

Край Солнца, планеты Солнечной системы и Плутон в масштабе

Наибольшая часть астероидов движется по своим орбитам в промежутке между орбитами Марса и Юпитера (в так называемом Главном поясе астероидов). Однако в течение последних десятилетий открыто значительное количество малых тел, находящихся гораздо дальше от Солнца – за орбитой Нептуна (транснептуновые объекты, или, так называемый пояс Койпера). Соответственно, по отношению к Главному поясу астероидов все малые тела и планеты делятся на две группы – внутренние (Меркурий, Венера, Земля, Марс и астероиды, находящиеся внутри орбиты Марса), которые движутся внутри пояса, и внешние (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун со «своими» астероидами), орбиты которых лежат вне этого пояса.

Схема планетарной части Солнечной системы

Внутренняя часть Солнечной системы

Однако более важно деление планет на две группы по отношению к орбите Земли, поскольку подавляющее число астрономических измерений и наблюдений пока производится с поверхности нашей планеты. Таким образом, Меркурий и Венера относятся к группе нижних планет, и их орбиты ближе к Солнцу, чем орбита Земли. Все остальные планеты (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), находящиеся дальше от Солнца, чем Земля, относятся к группе верхних планет. Орбиты планет Солнечной системы мало отличаются от круговых, т.е. эксцентриситеты их орбит невелики. Наименьший эксцентриситет у орбиты Венеры (e = 0,007), наибольший – у орбиты Меркурия (e = 0,206). Эксцентриситет орбиты Земли равен 0,017.

4.1.2. Планеты земной группы и планеты-гиганты

Направления осей вращения планет Солнечной системы

Согласно решению XXVI Ассамблеи Международного астрономического союза (МАС, 2006) планета — это небесное тело, которое: • обращается вокруг звезды; • не является звездой; • обладает достаточной массой, чтобы иметь форму, близкую к сфере; • вблизи орбиты которого имеется «пространство, свободное от других тел». Такое свободное пространство появляется в процессе формирования планет. Ассамблея декларировала, что Плутон не является планетой.

Планеты земной группы

Таким образом, планетами Солнечной системы являются: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. По физическим характеристикам планеты Солнечной системы делятся на две группы: • планеты типа Земли (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и • планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).

Средняя плотность планет земной группы – около 5 г/см 3 , планет-гигантов – немногим более 1 г/см 3 . Планеты-гиганты вращаются быстрее, чем планеты земной группы. Примерно 98% суммарной массы планет Солнечной системы приходится на долю планет-гигантов. Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен потоку тепла, получаемого планетой от Солнца. Тепловой поток, исходящий из недр Земли, пренебрежимо мал по сравнению с притоком тепла от Солнца. Планеты-гиганты обладают многочисленными спутниками и кольцами.

Некоторые спутники планет и Земля

4.1.3. Спутники планет

Спутником следует считать объект, вращающийся вокруг центрального тела (планеты, карликовой планеты или астероида) так, что барицентр орбиты (центр масс системы) находится внутри центрального тела. Если барицентр орбиты находится вне центрального тела, объект не должен считаться спутником, а должен считается компонентом системы, состоящей из двух или нескольких планет (карликовых планет, астероидов). У Меркурия и Венеры нет естественных спутников. У Земли один естественный спутник – Луна. Барицентр орбиты Луны находится примерно на расстоянии 4700 км от центра Земли. У Марса два спутника – Фобос и Деймос. У Юпитера известно 63 спутника, у Сатурна ― 62, у Урана ― 27, у Нептуна ― 14. Все планеты гиганты обладают также системами колец.

4.1.4. Карликовые планеты и их спутники

Карликовая планета, согласно определению МАС (2006), — это небесное тело, которое: • обращается по орбите вокруг Солнца; • имеет достаточную массу для того, чтобы под действием сил гравитации поддерживать гидростатическое равновесие и иметь близкую к округлой форму; • не доминирует на своей орбите (не может расчистить пространство от других объектов); • не является спутником.

Крупнейшие транснептуновые объекты

Термин «карликовая планета» был принят в рамках классификации обращающихся вокруг Солнца тел на три категории. Тела, достаточно большие для того, чтобы расчистить окрестности своей орбиты, определены как планеты, а недостаточно большие, чтобы достичь даже гидростатического равновесия, — как малые тела Солнечной системы. Карликовые планеты занимают промежуточное положение между этими двумя категориями. В настоящее время Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.

При этом предполагается, что по меньшей мере ещё 40 из известных объектов в Солнечной системе принадлежат к этой категории. По оценкам, может быть обнаружено до 200 карликовых планет в поясе Койпера и до 2000 карликовых планет с учётом объектов за его пределами. У Плутона известно пять спутников: большой спутник Харон, а также четыре малых спутника – Гидра, Никта, P4 и Р5 (открыт в июне 2012 года). Барицентр системы Плутон – Харон находится вне поверхности Плутона, поэтому Плутон и Харон считают двойной планетой (двойной планетной системой). У двух других карликовых планет (или плутоидов) – Хаумеи и Эриды – также имеются спутники.

4.1.5. Малые тела Солнечной системы

В 2006 году для описания объектов Солнечной системы, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками, введён термин «малое тело Солнечной системы». Это определение касается: • всех малых планет, в том числе: • классических астероидов; • «троянцев», «греков» и «кентавров»; • транснептуновых объектов (ТНО) (исключая карликовые планеты); • всех комет.

4.1.6. Пояс Койпера

Пояс Койпера – область Солнечной системы, находящаяся за орбитой Нептуна, на расстоянии, превышающем 30 а. е. от Солнца. Подобно поясу астероидов, пояс Койпера состоит, главным образом, из малых тел. В отличие от каменных и металлических астероидов Главного пояса, объекты пояса Койпера (ОПК) состоят в основном из замороженного метана, аммиака и воды. В настоящее время известно более 1000 ОПК, и утверждается, что всего в поясе Койпера более 70000 ОПК диаметром около 100 км. В поясе Койпера три из пяти известных в настоящее время карликовых планет – Плутон, Хаумеа и Макемаке. Ещё одна карликовая планета – Эрида – находится в т. н. «рассеянном диске» – удалённой области Солнечной системы, внутренняя часть которой граничит с поясом Койпера.

Пояс Койпера и облако Оорта

4.1.7. Облако Оорта

В настоящее время предполагается, что Солнечная система окружена т. н. облаком Оорта, которое служит источником долгопериодических комет. Наблюдениями существование облака Оорта пока не подтверждено. Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50000 до 100000 а. е. (около одного светового года). Внешняя граница облака Оорта определяет гравитационную границу Солнечной системы.

Местное межзвёздное облако

Облако Оорта, как предполагают, включает две отдельные области: сферическое внешнее облако Оорта и внутреннее облако Оорта в форме диска. Объекты в облаке Оорта в значительной степени состоят из водяных, аммиачных и метановых льдов. Предполагается, что объекты, составляющие облако Оорта, сформировались около Солнца и были рассеяны далеко в космос гравитационными эффектами планет-гигантов на раннем этапе развития Солнечной системы.

4.1.8. Местное межзвёздное облако

Несколько десятков тысяч лет назад Солнечная система вошла в межзвёздное облако газа, и в настоящее время движется сквозь него. Температура облака составляет около 6000 К, концентрация атомов ― 0.3 атома на см 3 . Солнечная система останется в облаке в течение ближайших 10–20 тысяч лет.

Источник

Планеты газовые гиганты: основные характеристики и сравнительная таблица

Астрономы делят все планеты Солнечной системы на две большие группы – землеподобные планеты и планеты-гиганты. Если первые во многом похожи на Землю, то гиганты – это совсем другие небесные тела.

Общая характеристика газовых гигантов

Главное отличие планет-гигантов заключается в том, что у них нет привычной нам твердой поверхности. Они представляют собой огромные шары, состоящие по большей части из газов. По этой причине их часто называют газовыми гигантами. Получается, что человеку никогда не удастся пройтись по поверхности Юпитера или Сатурна также, как по лунному грунту.

Однако всё же гиганты не состоят полностью из газов. Дело в том, что атмосфера по мере приближения к центру планеты становится всё более плотной, и в результате она переходит из газообразного состояния в жидкое. Однако четкой границы между океаном и атмосферой (как на Земле) у газовых гигантов нет. Кстати, состоит этот океан не из воды, а по большей части из жидкого водорода.

На ещё больших глубинах давление возрастает настолько высоко, что жидкий водород становится металлическим. Под слоем металлического водорода располагается ядро планеты, состоящее из предельно сжатых каменных пород.

Вторая важная особенность газовых гигантов – их огромные размеры. Самый маленький газовый гигант в Солнечной системе – это Нептун, чей средний радиус равен 24622 км. Для сравнения – наибольшей землеподобной планетой является сама Земля, чей радиус составляет всего 6371 км. Различие в массах ещё больше – Нептун в 17 раз тяжелее Земли. Самым же большим газовым гигантом является Юпитер. Его радиус оценивается в 69911 км, а масса превосходит земную почти в 318 раз.

Для Солнечной Системы характерно то, что все планеты-гиганты располагаются значительно дальше от центральной звезды, чем орбиты землеподобных планет. Если Марс, наиболее далекая от светила планета земной группы, никогда не удаляется от Солнца на расстояние, большее 250 млн км, то ближайший к звезде гигант, Юпитер, никогда не приближается к ней ближе, чем на 740 млн км. Вообще принято делить Солнечную систему на две области – внутреннюю, в которой расположены орбиты землеподобных планет, и внешнюю, где лежат орбиты гигантов.

Газовые гиганты отличаются тем, что день на них существенно короче, чем на Земле. Например, Юпитер совершает оборот вокруг своей оси примерно за 10 часов, а Нептун – за 16 часов. В то же время из-за большой удаленности от Солнца год на этих планетах длится очень долго. На Нептуне его продолжительность составляет 164 земных года. В результате один год на планетах-гигантах состоит из тысяч и даже десятков тысяч дней.

Планеты-гиганты обладают огромным количеством спутников. На 2020 г. известно о 79 спутниках Юпитера, 82 сателлитах у Сатурна, 27 лунах Урана и ещё о 14 нептунианских спутниках. В тоже время у 4 землеподобных планет в сумме есть только три сателлита: Луна (вращается вокруг Земли), Фобос и Деймос (принадлежат Марсу). Стоит отметить, что спутники газовых гигантов сильно отличаются по размеру, но крупнейшие из них (Ганимед и Титан) по своему радиусу превосходят Меркурий.

Помимо спутников гиганты обладают и кольцами. Впервые они были открыты у Сатурна ещё в 1656 г. с помощью обыкновенного телескопа с 50-кратным увеличением. Кольца остальных гигантов удалось обнаружить только во второй половине XX в., во многом благодаря пролету рядом с этими планетами космических зондов. Кольца гигантов представляют собой множество мелких частиц пыли и газа, которое всегда располагается в точности над экватором планеты.

В химическом составе планет-гигантов преобладает водород. Его доля может составлять от 80% (Нептун) до 96% (Сатурн). Вторым по распространенности элементом является гелий. На все остальные вещества приходится не более 2-3% массы планеты.

Таблица «Сравнительная характеристика планет-гигантов»

Характеристики Юпитер Сатурн Уран Нептун
Радиус 69911 км 58232 км 25362 км 24622 км
Масса, в массах Земли (5,97•10 24 кг) 317,8 95,2 14,54 17,15
Период обращения вокруг собственной оси 9,9 часа 10,5 часа 17,2 часа 15,9 часа
Период обращения вокруг Солнца 11,86 года 29,46 года 84 года 164,79 года
Минимальное расстояние до Солнца (Перигелий) 741 млн км 1354 млн км 2749 млн км 4453 млн км
Максимальное расстояние до Солнца (Афелий) 817 млн км 1513 млн км 3004 млн км 4554 млн км

Список использованных источников

Источник

§ 14. Планеты-гиганты

1. Укажите на отличие основных физических характеристик планет-гигантов от планет земной группы.

В отличие от земной группы планеты-гиганты представляют собой крупные массивные газообразные тела с малой плотностью, удалённые от Солнца на значительное расстояние (от 5 до 30 а. е..

2. Какова особенность вращения планет-гигантов вокруг оси?

Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей.

3. Расскажите об особенностях строения планет-гигантов.

Это газообразные тела с чрезвычайно мощной атмосферой, состоящей в основном из водорода и гелия. У этих планет нет твёрдой поверхности. То, что мы наблюдаем, — это вершины облаков, плавающих в атмосфере. Окраску облакам придают примеси аммиачных преобразований, метан и др.

На дне планет-гигантов находится слой жидкого водорода, затем — особое газожидкое состояние, далее начинается оболочка, где водород приобретает свойства металла. В самом центре находится твёрдое ядро.

4. Что представляют собой кольца планет?

Кольца Юпитера представляют из себя совокупность мелких пылинок. Сатурн имеет яркую систему колец, каждое из которых состоит из мелких и больших пылинок льда. Уран окружён одиннадцатью кольцами, которые состоят из мелкой пыли и небольших твёрдых частиц. Кольца Нептуна состоят из мелких силикатных пылинок.

5. Почему иногда даже в крупные телескопы не видны кольца Сатурна?

При движении Сатурна по орбите его кольца дважды за одно обращение планеты вокруг Солнца оказываются повёрнутыми к Земле ребром, а так как толщина колец очень мала, то в телескопы их трудно рассмотреть.

Источник

5.4.1 Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела солнечной системы

Видеоурок: Строение солнечной системы

Лекция: Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела солнечной системы

Солнечная система состоит из различного рода тел. Основным из них, конечно же, является солнце. Но если не брать его во внимание, то главными элементами Солнечной системы считаются планеты. Именно они являются вторыми по значимости элементами после солнца. Сама солнечная система носит такое название в связи с тем, что солнце здесь играет ключевую роль, поскольку все планеты вращаются именно вокруг солнца.

Планеты земной группы

В настоящее время выделяется две группы планет Солнечной системы. Первая группа — это планеты земной группы. К ним относятся Меркурий, Венера, Земля, а также Марс. В данном списке все они перечислены, исходя из расстояния от Солнца до каждой из этих планет. Свое название они получили в связи с тем, что их свойства чем-то напоминают характеристики планеты Земля. Все планеты земной группы имеют твердую поверхность. Особенностью каждой из этих планет является то, что все они по-разному вращаются вокруг собственной оси. К примеру, у Земли один оборот полного вращения происходит в течение суток, то есть 24 часа, в то время как у Венеры полное вращение осуществляется за 243 земных дня.

Помимо атмосферы, все планеты земной группы имеют приблизительно одинаковый химический состав. В частности, они состоят преимущественно из соединений кремния, а также железа. Впрочем, в составе этих планет есть и иные элементы, но их количество не столь велико.

Особенностью планет земной группы является то, что в их центре присутствуют ядро различной массы. При этом, все ядра находятся в жидком состоянии — исключение составляет, предположительно, только Венера.

У каждой из планет земной группы существуют собственные магнитные поля. При этом, у Венеры их воздействие практически незаметно, в то время как у Земли, Меркурия и Марса они достаточно ощутимы. Что касается Земли, то ее магнитные поля не стоят на одном месте, а двигаются. И хотя их скорость по сравнению с человеческими представлениями крайне мала, ученые предполагают, что движение полей может в дальнейшем привести к смене магнитных поясов.

Ещё одной особенностью планет земной группы является то, что у них практически отсутствуют естественные спутники. В частности, на сегодняшний день они обнаружены только у Земли и у Марса.

Планеты-гиганты

Вторая группа планет именуется «планеты-гиганты». К ним относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. По своей массе они значительно превышают массу планет земной группы.

Самым лёгким гигантом на сегодняшний день является Уран, однако и его масса превосходит массу земли

приблизительно в 14 с половиной раз. А самой тяжелой планетой солнечной системы (за исключением Солнца) является Юпитер.

Ни у одной из планет-гигантов фактически нет собственной поверхности, поскольку все они находятся в газообразном состоянии. Газы, из которых состоят эти планеты, по мере приближения к центру или экватору, как его называют, переходят в жидкое состояние. В связи с этим можно заметить разницу в особенностях вращения планет-гигантов вокруг своей же оси. Необходимо отметить, что продолжительность полного оборота составляет максимум 18 часов. Между тем, каждый слой планеты вращается вокруг своей оси с разной скоростью. Данная особенность связана с тем, что планеты-гиганты не являются твердыми. В связи с этим, их отдельные части как бы не связаны между собой.

В центре всех планет-гигантов находится твердое ядро небольших размеров. Вероятнее всего, одним из основных веществ данных планет является водород, который обладает металлическими характеристиками. Благодаря этому, на сегодняшний момент доказано, что у планет-гигантов имеется собственное магнитное поле. Впрочем, в науке на данный момент крайне мало убедительных доказательств и крайне много противоречий, которые могли бы охарактеризовать планеты-гиганты.

Отличительной их чертой является то, что у таких планет имеется множество естественных спутников, а также колец. Кольцами в данном случае именуются мелкие скопления частиц, которые вращаются непосредственно вокруг планеты и собирают различного рода пролетающие мимо мелкие частицы.

На сегодняшний момент науки официально известно только 9 больших планет. Впрочем, в состав планет земной группы и планет-гигантов входят только восемь. Девятая планета, которым является Плутон, не подходит ни к одной из перечисленных групп, поскольку находится на очень далеком расстоянии от Солнца и практически не изучена. Единственное, что можно сказать о Плутоне – то, что его состояние близко к твердому. В настоящий момент существует предположение о том, что Плутон вообще не является планетой. Данное предположение существует более 20 лет, однако решение по исключении Плутона из состава планет пока что не принято.

Малые тела солнечной системы

Кроме планет в Солнечной системе существует масса всевозможных, относительно небольших по своему весу тел, которые именуются астероидами, кометами, малыми планетами и так далее. В целом, данные небесные тела входят в группу малых небесных тел. Они отличаются от планет тем, что имеет твердое состояние, относительно небольшие размеры и могут двигаться вокруг Солнца не только в прямом, но и в обратном направлении. Их размеры гораздо меньше, по сравнению с любой из открытых на сегодняшний момент планет. Теряя космическое притяжение, малые небесные тела солнечной системы попадают в верхние слои земной атмосферы, где сгорают либо падают в форме метеоритов. Изменение состояния тел, вращающихся вокруг иных планет ещё не изучено.

Источник

Читайте также:  Canon pixma 4700 сравнить