Планети-гіганти

Пряме посилання на 3D мапу: https://eyes.nasa.gov/apps/solar-system/#/home

---

Порівняно з планетами земного типу, газові гіганти відрізняються відсутністю твердої поверхні. Хімічний склад цих космічних об'єктів (близько 99% становлять Гідроген і Гелій) та їхня невисока густина (приблизно 1 г/см³) робить їх схожими на зорі. Колосальні маси цих планет створюють умови для нагрівання їхніх надр до надзвичайно високих температур — понад +10 000°C.

Ці планети також характеризуються стрімким обертанням навколо своєї осі та вражаючою кількістю природних супутників.

Юпітер

Юпітер посідає перше місце за розмірами серед усіх планет нашої системи. Його оточує ціла сім'я супутників, серед яких чотири найбільші — Іо, Європа, Ганімед та Каллісто - відомі як Галілеєві супутники, названі на честь їхнього відкривача. За величиною ці небесні тіла можна зіставити з нашим Місяцем.

Величезна маса Юпітера у 2.5 рази перевищує масу всіх інших планет разом узятих і в 318 разів більша за масу нашої планети.

В атмосфері Юпітера переважають водень (74%) і гелій (20%), а також присутні метан, аміак і водяна пара.

Верхній атмосферний шар, де тиск дорівнює земному (1 атм), формують світлі хмари з кристалів аміаку. Під ними розташовуються хмари з домішками сірки, що надають червонуватого забарвлення (особливо помітного у формації "Велика Червона Пляма"). Ще глибше, на відстані приблизно 80 км від верхнього шару, знаходяться хмари з водяної пари.

З глибиною в атмосфері зростають як температура, так і тиск. Сучасні дослідження висувають припущення про можливість існування життя в юпітеріанських хмарах, оскільки там присутні всі елементи, необхідні для розвитку життєвих форм. Деякі шари хмар мають навіть умови, потенційно прийнятні для виживання земних мікроорганізмів.

На глибині близько 20 000 км водень трансформується у металічний стан, набуваючи властивостей рідкого металу з високою електропровідністю (з густиною близько 4 г/см³ при тиску 106 атм). Електричні струми, що виникають у цій металевій оболонці, генерують потужне магнітне поле, створюючи радіаційні пояси, інтенсивність яких у 10 000 разів перевищує земні, роблячи Юпітер потужним джерелом випромінювання.

У центральній частині планети розташоване тверде ядро, за складом подібне до планет земної групи.

Параметри Юпітера

Характеристика	Значення
Зоряна величина (максимальна)	–2,7
Середня відстань до Сонця	778,6 млн км / 5,204 а. о.
Період обертання навколо Сонця	11,87 земного року
Період обертання навколо осі	9,92 год
Діаметр по екватору	142980 км
Маса (Земля = 1)	318
Середня густина	1,9·10³ кг/м³
Температура поверхні	–133°C
Сила тяжіння на екваторі (Земля = 1)	2,2

Сатурн

Сатурн — друга за величиною планета-гігант, відома своїми вишуканими кільцями. Космічний зонд "Вояджер-2" виявив, що ці кільця складаються з тисяч тонших структур. Кожне таке кільце утворене з численних крижаних частинок, а загальна товщина системи кілець не перевищує 2 км.

Хоча Сатурн не демонструє такого різноманіття кольорів, як Юпітер, будова атмосфер цих планет має багато спільного. Жовтуватий відтінок верхнім шарам надають хмари з кристалів аміаку. На глибині близько 300 км розташовуються водяні хмари, де при підвищенні температури можливе утворення опадів.

Примітно, що середня густина Сатурна нижча за густину води, що свідчить про малу концентрацію важких елементів у його ядрі. Як і Юпітер, Сатурн володіє магнітним полем та радіаційними поясами.

Навколо Сатурна обертається велика кількість супутників розміром від 34 до 5150 км. Найбільші з них мають поверхні, всіяні кратерами різних розмірів. Особливо виділяється Титан — найбільший супутник планети, який перевищує Місяць майже в 1.5 рази. Унікальність Титана полягає в наявності щільної азотної атмосфери та виявлених космічною станцією "Кассіні" озер і річок з рідкого азоту й метану.

Параметри Сатурна

Характеристика	Значення
Зоряна величина (максимальна)	0,7
Середня відстань до Сонця	1434 млн км / 9,56 а. о.
Період обертання навколо Сонця	29,67 земного року
Період обертання навколо осі	10,66 год
Діаметр по екватору	120536 км
Маса (Земля = 1)	95,2
Середня густина	0,7·10³ кг/м³
Температура поверхні	–170°C
Сила тяжіння на екваторі (Земля = 1)	1,1

Цікавим феноменом є те, що Сатурн випромінює в космос більше енергії, ніж отримує від Сонця. Сучасні дослідження виявили нижчий вміст гелію в атмосфері Сатурна порівняно з Юпітером, що привело до формування гіпотези про внутрішнє джерело енергії планети.

Унікальність полягає в тому, що на Сатурні гелій не повністю змішується з воднем, як це відбувається на Юпітері з його вищими показниками тиску і температури. В сатурніанській водневій атмосфері Гелій формує дрібні краплі, які конденсуються у своєрідний туман і згодом випадають як "гелієвий дощ". Цей процес може генерувати додаткову енергію, оскільки щільніший гелій опускається до центру планети. При цьому потенціальна енергія гелієвих крапель перетворюється на кінетичну, що призводить до загального підвищення температури надр. З часом, коли процес гелієвих опадів вичерпається, температура Сатурна поступово знизиться.

Уран

Уран, четверта за розміром планета нашої системи, вражає своїм незвичайним блакитно-зеленим забарвленням. Цей характерний відтінок виникає завдяки значній концентрації метану в атмосфері (близько 14% складу), який ефективно поглинає червоний спектр світла, пропускаючи лише блакитно-зелені хвилі.

Найдивовижнішою рисою Урана є екстремальний нахил його осі обертання – майже 98° до площини орбіти. Образно кажучи, планета ніби "котиться" по своїй орбіті боком, а не обертається як дзиґа. Ця унікальна особливість повністю перевертає уявлення про зміну пір року:

• Полюси почергово спрямовані до Сонця

• Екватор розташований майже перпендикулярно до площини орбіти

• Кліматичні зони розподілені зовсім не так, як на інших планетах

Параметри Урану

Характеристика	Значення
Зоряна величина (максимальна)	5,5
Середня відстань до Сонця	2870 млн км / 19,18 а. о.
Період обертання навколо Сонця	84,0 земного року
Період обертання навколо осі	17,24 год
Діаметр по екватору	51120 км
Маса (Земля = 1)	14,5
Середня густина	\(1,3·10^3\) кг/м³
Температура поверхні	\(-217\) °C
Сила тяжіння на екваторі (Земля = 1)	0,9

Незвичайні сезони Урана

Через екстремальний нахил осі обертання, сезонні зміни на Урані радикально відрізняються від земних. Коли один з полюсів спрямований до Сонця, він отримує постійне освітлення протягом приблизно 42 земних років, тоді як протилежний полюс перебуває у суцільній темряві.

Тропіки на Урані фактично збігаються з полярними регіонами, створюючи унікальну кліматичну систему, не схожу на жодну іншу планету. Перехід між сезонами займає близько 21 земного року – це один "урановий сезон".

Планета оточена системою з 11 тонких кілець, відкритих лише у 1977 році. Ці кільця, розташовані на відстані приблизно 50 тисяч кілометрів від центра планети, мають товщину не більше 1 кілометра та розміщені в площині екватора Урана.

Нептун

Нептун, восьма й найвіддаленіша планета, є найменшою серед газових гігантів, але все одно у 17 разів масивніша за Землю.

Унікальною особливістю Нептуна є його надзвичайно активна атмосфера. Незважаючи на величезну відстань від Сонця і надзвичайно низькі температури, на планеті зафіксовані найшвидші вітри у Сонячній системі – до 600 м/с (понад 2100 км/год).

Інша загадка Нептуна – внутрішнє джерело тепла. Планета випромінює у космос приблизно у 3 рази більше енергії, ніж отримує від Сонця. Це свідчить про значні внутрішні термічні процеси.

Параметри Нептуна

Характеристика	Значення
Зоряна величина (максимальна)	7,8
Середня відстань до Сонця	4491 млн км / 30,0 а. о.
Період обертання навколо Сонця	164,6 земного року
Період обертання навколо осі	16,11 год
Діаметр по екватору	49528 км
Маса (Земля = 1)	17,2
Середня густина	\(1,8·10^3\) кг/м³
Температура поверхні	\(-214\) °C
Сила тяжіння на екваторі (Земля = 1)	1,1

Супутникова система Нептуна

Навколо Нептуна обертаються вісім супутників, серед яких Тритон є найбільшим і обертається в напрямку, протилежному обертанню планети.

Космічний апарат "Вояджер-2", який пролетів повз Нептун у 1989 році, виявив складну систему кілець – три замкнуті та одне незамкнуте кільце, розташовані на відстані 1.7-2.5 радіуса планети.

Найбільші супутники планет Сонячної системи

Планета	Супутник	Діаметр, км	Маса, \(·10^{23}\) кг	Густина, кг/м³	Температура поверхні, °C
Юпітер	Ганімед	5268	1,49	193	\(-140\)
Сатурн	Титан	5150	1,35	190	\(-179\)
Юпітер	Калісто	4806	1,08	1830	\(-140\)
Юпітер	Іо	3640	0,892	3550	\(-130\)
Земля	Місяць	3475	0,735	3340	від \(-170\) до \(+130\)
Юпітер	Європа	3130	0,485	3040	\(-140\)
Нептун	Тритон	2700	0,215	2100	\(-235\)

Для порівняння: маса карликової планети Плутон становить \(1.30·10^{22}\) кг або \(0.130·10^{23}\) кг. Останнє значення вже можна порівнювати із значеннями вищевказаної таблиці.