Что значит планета газовый гигант
Газовые планеты
Газовые планеты
Газовые планеты (планеты-гиганты, газовые гиганты) — планеты, имеющие значительную долю газа в своём составе (в основном водорода и гелия). В Солнечной системе это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самой большой известной газовой планетой является TrES-4b. Согласно гипотезе происхождения Солнечной системы, планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы, когда температура околосолнечной туманности упала настолько, что стали кристаллизоваться различные газы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса).
Период вращения газовых планет вокруг своей оси достаточно невелик — 9—17 часов.
Гипотезы о внутреннем строении газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет достигает высоких значений, достаточных для перехода водорода в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода (напоминающего жидкий металл, где протоны и электроны существуют раздельно), электротоки в котором порождают мощное магнитное поле планеты. Предполагается, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.
Как показали измерения спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила около 420 Кельвин (145 градусов Цельсия), давление — 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают больше тепла, чем получают от Солнца. Вероятно, причина заключается в их постепенном сжатии, но некоторые учёные считают, что в недрах гигантских планет идут реакции термоядерного синтеза.
В атмосферах газовых планет дуют мощные ветры со скоростями до тысяч километров в час. Имеются постоянные атмосферные образования, представляющие собой гигантские вихри. Например, Большое красное пятно (размером в несколько раз больше Земли) на Юпитере наблюдают уже более 300 лет. Имеется Большое тёмное пятно на Нептуне, более мелкие пятна на Сатурне.
Для всех газовых планет Солнечной системы отношение суммарной массы их спутников к массе планеты составляет около 0,01 %. Для объяснения этого факта разработаны модели формирования спутников из газо-пылевых дисков с большим количеством газа (при этом действует механизм, ограничивающий рост спутников).
Газовыми могут являться лишь крупные планеты, так как небольшие небесные тела не способны удержать такой лёгкий газ, как водород.
Большинство обнаруженных экстрасолнечных планет столь велики, что предположительно являются газовыми. На одной из них (обращающейся очень близко от звезды) удалось обнаружить разогретую атмосферу.
Газовые гиганты: факты о внешних планетах
Газовые гиганты нашей Солнечной системы — это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти четыре большие планеты находятся во внешней части Солнечной системы после орбиты Марса и пояса астероидов. Юпитер и Сатурн значительно больше, чем Уран и Нептун. И каждая пара планет имеет несколько разный состав.
В нашей звездной системе есть только четыре большие планеты. Однако астрономы обнаружили тысячи подобных тел за ее пределами. В частности, используя космический телескоп NASA «Kepler». Эти экзопланеты (так их называют) изучаются в том числе и для того, чтобы узнать больше о формировании Солнечной системы.
Основные факты
Юпитер — самая большая планета в Солнечной системе. Она имеет радиус, почти в 11 раз превышающий размер Земли. По данным НАСА, у планеты 50 известных спутников. И еще 17 ожидают подтверждения. Планета в основном состоит из водорода и гелия, окружающих плотное ядро горных пород и льда. Большая часть массы Юпитера, скорее всего, состоит из жидкого металлического водорода. Который создает мощное магнитное поле. Юпитер в ночном небе виден невооруженным глазом. И был известен древним людям. Атмосфера планеты состоит в основном из водорода, гелия, аммиака и метана.
Сатурн примерно в девять раз больше Земли по радиусу. Он интересен, в основном, наличием вокруг планеты больших колец. Как они сформировались, пока неизвестно. По данным НАСА, у планеты 53 известных спутника. И еще девять ожидает подтверждения. Подобно Юпитеру, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия, которые окружают плотное ядро. Планета тоже была известна древними культурам. Атмосфера гиганта похожа на атмосферу Юпитера.
Уран имеет радиус примерно в четыре раза больше, чем у Земли. Это единственная планета, вращающаяся как бы лежа на боку. И к тому же делает это она в противоположном направлении относительно других планет Солнечной системы, кроме Венеры. Считается, что такое вращение возникло в результате столкновения с другим огромным телом во времена формирования Солнечной системы. По данным НАСА у планеты 27 спутников. Ее атмосфера состоит из водорода, гелия и метана. Уран был открыт Уильямом Гершелем в 1781 году.
У Нептуна радиус примерно в четыре раза больше, чем у Земли. Как и у Урана, его атмосфера в основном состоит из водорода, гелия и метана. По данным НАСА у Нептуна есть 13 подтвержденных спутников. И еще один ожидает подтверждения. Нептун был открыт несколькими астрономами одновременно в 1846 году.
Супер-Земли
Ученые нашли множество «суперземель» (планет размером между размерами Земли и Нептуна) в других звездных системах. В нашей Солнечной системе нет известных «суперземель». Хотя некоторые ученые предполагают, что в наружной области Солнечной системы может существовать «Планета Девять». Ученые изучают эту категорию планет, чтобы узнать, являются ли такие объекты более похожими на маленькие газовые планеты или большие, но земного типа.
Формирование газовых гигантов
Астрономы считают, что гиганты сначала сформировались как скалистые и ледяные миры, похожие на планеты земного типа. Однако более крупный, чем у Земли, размер позволил этим планетам (в частности, Юпитеру и Сатурну) захватить водород и гелий из газового облака, из которого формировалось Солнце. Это произошло до того, как оно вобрало в себя большую часть газа.
Ученые обнаружили уже тысячи экзопланет. Многие из них — это «горячие Юпитеры». Это гигантские газовые объекты, которые расположены очень близко к своим родительским звездам. (Скалистые миры все же более многочисленны во Вселенной, согласно оценкам «Кеплера»). Ученые предполагают, что крупные планеты могут перемещаться назад и вперед по своим орбитам, прежде чем остаться в какой-то постоянной конфигурации. Но то как именно, и на какую величину они могут перемещаться, все еще остается предметом дебатов.
У планет-гигантов есть десятки спутников. Многие формируются одновременно с родительскими планетами. Это подтверждается тем, что планеты вращаются в том же направлении, что и их спутники. Например, так вращаются огромные луны Юпитера Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Но есть и исключения.
Одна из лун Нептуна, Тритон, вращается вокруг планеты в направлении, противоположном направлению вращению Нептуна. Это позволяет предположить, что Тритон был захвачен возможно когда-то более плотной атмосферой Нептуна, когда пролетал мимо. Есть еще много крошечных лун в Солнечной системе, которые вращаются далеко от экватора их планет. Это означает, что они также были захвачены сильным гравитационным притяжением.
Текущие исследования
Юпитер
Космический аппарат НАСА «Юнона» прибыл к планете в 2016 году. И уже сделал несколько открытий. Он изучал кольца планеты, что очень трудоемко. Поскольку они намного более тонкие, чем у Сатурна. «Юнона» обнаружила, что частицы, отвечающие за полярные сияния Юпитера, отличаются от подобных частиц на Земле. Это открытие дало понимание загадок атмосферы, например, существование снега, исходящего из высотных облаков. Ученые, использующие космический телескоп «Хаббл», также подробно изучают Большое Красное пятно Юпитера. Они наблюдают за его динамикой и интенсивностью меняющихся цветов.
Сатурн
Космический аппарат «Кассини» работал более 13 лет, изучая систему Сатурна. До 2017 года. Данные, полученные «Кассини», все еще обрабатываются и анализируются учеными. В последние месяцы работы миссия изучала гравитационные и магнитные поля Сатурна, смотрела на кольца под другими углами, чем раньше, а так же преднамеренно погружалась в атмосферу.
Уран
Бури на Уране являются популярными объектами изучения как для профессиональных ученых, так и для астрономов-любителей. Они следят за тем, как бури эволюционируют и изменяются с течением времени. Ученые также заинтересованы в изучении структуры колец Урана и получении данных о том, из чего состоит его атмосфера. Уран может также иметь несколько троянских астероидов (астероидов на той же орбите, что и планета). Первый из них был обнаружен в 2013 году.
Нептун
Буря на Нептуне также является популярной целью наблюдения. И в 2018 году эти работы снова принесли свои плоды. Работа космического телескопа«Хаббл» показала, что в настоящее время шторм утихает. Исследователи отметили, что буря рассеивается иначе, чем ожидалось в результате моделирования. Это означает, что наше понимание атмосферы Нептуна по-прежнему требует уточнения.
Экзопланеты
Многие наземные телескопы ищут экзопланеты. Есть также несколько активных космических миссий, выполняющих исследования экзопланет, включая «Кеплер», «Хаббл» и «Спитцер».
В будущем планируется запуск новых миссий, целью которых будет поиск экзопланет.
Газовые гиганты
В Солнечной системе к газовым гигантам относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Согласно гипотезе происхождения Солнечной системы, планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса). Существует гипотеза о пятом газовом гиганте, вытолкнутом при формировании современного облика Солнечной системы на её далёкие окраины (ставшим гипотетической планетой Тюхе или другой «Планетой X») или за её пределы (ставшим планетой-сиротой). Последней такой гипотезой является гипотеза о девятой планете Брауна и Батыгина.
Самым большим известным газовым гигантом является экзопланета TrES-4b.
Период очень быстрого вращения газовых гигантов вокруг своей оси составляет 9—17 часов.
Модели внутреннего строения газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет достигает высоких значений, достаточных для перехода водорода в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода (напоминающего жидкий металл, где протоны и электроны существуют раздельно), электрические токи в котором порождают мощное магнитное поле планеты. Предполагается, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.
Как показали измерения спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила около 420 кельвинов (145 градусов Цельсия), давление — 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают заметно больше тепла, чем получают от Солнца, вследствие выделения гравитационной энергии при сжатии. Предложены модели, допускающие выделение крайне незначительных количеств тепла внутри Юпитера при реакциях термоядерного синтеза, но эти модели не имеют наблюдательного подтверждения.
В атмосферах газовых планет дуют мощные ветры со скоростями до нескольких тысяч километров в час (скорость ветра на экваторе Сатурна составляет 1800 км/ч.). Имеются постоянные атмосферные образования, представляющие собой гигантские вихри. Например, Большое красное пятно (размером в несколько раз больше Земли) на Юпитере наблюдают уже более 300 лет. Имеется Большое тёмное пятно на Нептуне, более мелкие пятна на Сатурне.
Для всех газовых планет Солнечной системы отношение суммарной массы их спутников к массе планеты составляет около 0,01 % (1 к 10 000). Для объяснения этого факта разработаны модели формирования спутников из газо-пылевых дисков с большим количеством газа (при этом действует механизм, ограничивающий рост спутников).
Газовыми могут являться лишь крупные планеты, так как небольшие небесные тела не способны удержать такой лёгкий газ, как водород.
Большинство обнаруженных экстрасолнечных планет столь велики, что предположительно тоже являются газовыми гигантами. На крупнейшей из известных (обращающейся очень близко от звезды) удалось обнаружить разогретую атмосферу.
Что такое газовый гигант
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, аммиак 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 металл 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 редкость 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 количество спутников и кольца. Последние были замечены впервые в 17 веке у Сатурна. Данное явление считалось единичным в солнечной системе, 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.
Газовый гигант
Термин «газовый гигант» был придуман в 1952 году писателем-фантастом Джеймсом Блишем и долгое время использовался для обозначения всех планет-гигантов в Солнечной системе. Но с 1990-х годов, с уточнением наших знаний об этих планетах, он был зарезервирован для Юпитера и Сатурна, а также для экзопланет со сходным составом и структурой.
Ледяные гиганты содержат только около 20% водорода и гелия по массе, в отличие от газовых гигантов нашей Солнечной системы, Юпитера и Сатурна, которые содержат более 90% водорода и гелия.
Сравнение общепринятых моделей недр газовых гигантов (Юпитер, Сатурн) и ледяных (Уран, Нептун). У всех них будет небольшое скалистое ядро, но оно будет заключено в слои разного состава и состояния, что оправдывает разделение на два основных класса планет-гигантов в нашей Солнечной системе. Размеры сравниваются с Землей.
Горячие Юпитеры и Суперюпитеры
Мы обязаны американскому астроному немецкого происхождения Руперту Вильдту, первым предложившем широко используемыми моделями внутренней части планет Юпитера и Сатурна, а именно, по сути, небольшого скалистого ядра, покрытого толстым слоем нескольких ледяных щитов внутри обширной текучей атмосферы, состоящей, в первую очередь, из водорода и гелия. Эти модели также применимы к Урану и Нептуну, за исключением того, что, как отмечалось выше, у этих гигантов должна быть гораздо большая ледяная мантия, окружающая скалистое ядро. Температура Юпитера будет доведена до температуры порядка 20 000 К и, конечно, гигантское давление, которое трудно воспроизвести в лабораториях на Земле.
Открытие экзопланет привело к появлению нескольких классов газовых гигантов, определяемых их температурой, а, следовательно, и расстоянием от звезды хозяина, а также их массой. Таким образом, мы говорим об очень горячем Юпитере, горячем Юпитере, умеренном Юпитере и холодном Юпитере. Самые массивные газовые планеты-гиганты тогда называют Суперюпитерами.