ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ, ИХ СПУТНИКИ И КОЛЬЦА

Типичными наиболее хорошо изученным представителем планет-гигантов является Юпитер - самая крупная планета Солнечной системы. Он состоит на 80-85% из водорода и примерно на 10% из гелия, а также металлов и других тяжелых элементов, которых в составе одного только Юпитера содержится в несколько раз больше, чем во всех планетах земной группы, вместе взятых. В атмосфере обнаружены аммиак (NH₃), метан (СН₄), водяные пары, этан (С₂Н₆), фосфин (РН₃) и ряд других соединений.

На уровне облачного слоя Юпитера температура составляет всего -140^оС при давлении примерно таком же как у поверхности Земли. Температурный режим атмосферы Юпитера (в отличие от Земли или Марса) определяется не столько потоком солнечного излучения, сколько тепловым потоком из недр планеты.

Интенсивные движения, охватывающие облачный слой, а также соседние с ним слои атмосферы, имеют устойчивый характер, например Большое Красное Пятно, наблюдаемое на Юпитере уже свыше 300 лет. Его поперечник достигает 40 тыс. км, что значительно больше Земли.

Расчеты модели внутреннего строения планеты-гиганта показывают, что по мере приближения к центру планеты водород должен из-за огромного давления последовательно переходить из газообразной в газожидкую фазу. По мере движения вглубь атмосфера Юпитера уплотняется, а температура повышается. В результате на некоторой глубине не существует границы между газообразной и жидкой фазами водорода. Существование обеих этих фаз обычно называют газожидким состоянием. Полагают, что по мере приближения к центру планеты газожидкий молекулярный водород начинает постепенно приобретать свойства металла. На расстоянии примерно 3/4 радиуса от центра планеты водород во всем объеме приобретает металлические свойства.

В центральной части Юпитера находится ядро, размеры которого примерно в 1.4 раза превышают размеры Земли, а масса - в 10-15 раз больше массы Земли. В ядре давление в десятки и сотни миллионов раз больше атмосферного, а температура должна быть выше, чем на поверхности Солнца, примерно в 3-4 раза. Ядро состоит из металлов, силикатов и металлического водорода. Каким бы ни было состояние вещества в ядре, Юпитер в основном является газожидкой планетой.

На долю планет-гигантов приходится подавляющее большинство спутников. Самым крупным из них является спутник Юпитера - Ганимед, который по диаметру больше планеты Меркурий. Немногим меньше Ганимеда - Титан, один из спутников Сатурна. Остальные спутники меньше, некоторые по размерам похожи на Луну, а некоторые чуть более 10 км в диаметре.

Все эти спутники (в отличие от самих планет-гигантов) состоят из тех веществ, в которые входят в состав планет земной группы. Это характерные для вещества горных пород соединения (силикаты, оксиды и сульфиды металлов и т. д.), а также водяной (или водно-аммиачный) лед.

Поверхности почти всех спутников планет-гигантов испещрены многочисленными кратерами метеоритного происхождения. На некоторых эти кратеры имеют гигантские (до 400 км) размеры, сравнимые с размерами лишь самого спутника.

На поверхности самого маленького из открытых еще Галилеем спутников Юпитера - Европы обнаружена целая сеть разломов его ледяного покрова, достигающего, вероятно, толщины 100 км.

Но самым удивительным было открытие действующих вулканов на ближайшем к Юпитеру спутнике Ио.

Кольца планет состоят из тел различного размера (от мелкой пыли до глыб диаметром в десятки метров), движущихся в плоскости экватора планеты по круговым и эллиптическим орбитам, лежащим внутри орбит ее спутников.

По каждой орбите движется множество тел. Так что правильнее говорить о системе отдельных концентрических колец, которых у Сатурна можно насчитать несколько сотен. На структуру колец очень сильное влияние оказывают спутники, которые притягивают мелкие частицы кольца, что делает их движение по некоторым орбитам неустойчивым, в результате чего частицы собираются в узкие кольца.

Внешний диаметр колец Юпитера примерно 250 тыс. км, толщина их не более 1 км. Поскольку они почти всегда повернуты к нам ребром, увидеть их с Земли чрезвычайно трудно, и их удалось сфотографировать только с близко прошедшего космического аппарата “Вояджер”. Частицы колец Юпитера и Сатурна, по-видимому, покрыты льдом или снегом. Частицы колец Урана, напротив, очень темные, они отражают мало света. Некоторые из колец Урана и Нептуна незамкнуты; их правильнее назвать дугами. Видимо, кольца планет-гигантов являются веществом, из которого формировались спутники этих планет. Вблизи планет огромная сила тяжести не позволила образоваться крупным спутникам, и вещество так и осталось в виде небольших тел.

ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ. Пробный учебник для 8 класса.

Под редакцией А. А. Пинского, В. Г. Разумовского. Москва. “ПРОСВЕЩЕНИЕ” 1995 г.