ПРЕЗЕНТАЦІЯ НА ТЕМУ: ПЛАНЕТИ-ГІГАНТИ становила: Рахманіна Т.

Планети-гіганти дуже швидко обертаються довкола своїх осей; менше 10 годин потрібно величезному Юпітеру, щоб зробити один оборот. Причому, як з'ясувалося внаслідок наземних оптичних спостережень, екваторіальна зона планет-гігантів обертається швидше, ніж полярні. Результат швидкого обертання – велике стиснення планет-гігантів. Ці планети знаходяться далеко від Сонця, і незалежно від характеру, зміни пори року на них завжди панують низькі температури. На Юпітері взагалі немає зміни пори року, оскільки вісь цієї планети майже перпендикулярна до площини її орбіти.

Планети-гіганти відрізняються великою кількістю супутників; у Пітера їх виявлено до теперішнього часу 16, Сатурна - 17, Урана - 16 і тільки у Нептуна - 8. Чудова особливість планет-гігантів - кільця, які відкриті на всіх планетах. Найважливішою особливістю будови планет-гігантів є те, що ці планети не мають твердих поверхонь. На Юпітері навіть у невеликі телескопи помітні смуги, витягнуті вздовж екватора. У верхніх шарах воднево-гелієвої атмосфери Юпітера у вигляді домішок зустрічаються хімічні сполуки, атмосфери вуглеводні, а також різні сполуки, що фарбують деталі атмосфери червоно-коричневі та жовті кольори.

Система супутників Юпітера нагадують Сонячну систему у мініатюрі. Чотири супутники, відкриті Галілеєм, називають Галілеєвими супутниками, це ІО, Європа, Ганімед та Каллісто. Найближчий до Юпітера супутник Амальтея, а також всі далекі супутники, що знаходяться за межами орбіт супутників Галілея, мають неправильну форму і цим нагадують малі планети сонячної системи.

З супутників Сатурна особливий інтерес представляє Титан, який має атмосферу. Вона майже повністю складається із азоту. Чудовий і Трітон – найбільший супутник Нептуна. Діаметр Трітона 2705 км. На Тритоні є атмосфера, що здебільшого складається з азоту. Тритон – селікатно-крижане небесне тіло, на ньому виявлені кратори, полярні шапки та навіть газові гейзери.

Першими було відкрито кільця Сатурна. Ще ХІХ столітті англійський фізик Дж.Максвелл (1831-1879), вивчав стійкість руху кілець Сатурна, і навіть російський астрофізик А.А.Белопольский (1854-1934) довели, що кільця Сатурна неможливо знайти суцільними. З Землі кращі телескопи видно кілька кілець, розділених проміжками. Кільця дуже широкі: вони простягаються над шаром планети на 60 тисяч кілометрів. Кожна складається з частинок і брил, що рухаються своїми орбітами навколо Сатурна. Товщина кілець трохи більше 1 км.

Тому коли Земля при своєму русі навколо Сонця опиняється в площині кілець Сатурна, кільця перестаю бути видимими: нам здається, що вони зникають. Не виключено, що речовина, з якої складаються кільця, не увійшла до складу планет та їхніх великих супутників під час формування цих небесних тіл. У 1977 році були відкриті кільця в Урана, в 1979 - у Юпітера, в 1989 - у Нептуна. На можливість існування кілець у всіх планет-гігантівще 1960 року вказував відомий астроном С.К.Всехсвятский.

Запитання та завдання: 1. Чим відрізняється за своїми основними фізичними характеристиками планети-гіганти від планет земної групи? 2. Яка особливість обертання планет-гігантів навколо осі? 3. Яка особливість будови планет-гігантів? 4. Що є кільцями планет? 5. Чому іноді навіть у великі телескопи не видно кільця Сатурна? 6. Що Ви знаєте про Юпітера і Сатурна?

Спасибі за увагу!!!

До групи планет-гігантів Сонячна система- Входять чотири планети: Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, що розташовані за межами. Ці планети, що мають низку подібних фізичних характеристик, також називають зовнішніми планетами. В області перед головним поясом астероїдів (у внутрішній області) знаходяться твердотельние на відміну від планет-гігантів. Мала щільність планет-гігантів (у Сатурна вона менша за щільність води) пояснюється тим, що основна частина їх маси знаходиться в газоподібному і рідкому станах. У складі цих планет переважають водень та гелій. Цим вони схожі на Сонце та багато інших зірок, у яких водень та гелій становлять приблизно 98 відсотків маси.

Кожна з планет-гігантів перевершує за масою всі планети земної групи, разом узяті. Всі планети мають потужні протяжні атмосфери, що складаються в основному з молекулярного водню, що містять гелій, метан, аміак, воду. На планетах атмосферний газоподібний водень перетворюється на рідку, та був у тверду фазу. Стиснення цих планет викликано їх швидким обертанням навколо осі. Екваторіальні області планет обертаються швидше, ніж області, що знаходяться ближче до полюсів. Планети – гіганти далеко від Сонця, тому там дуже холодно. Окрім безлічі супутників, усі планети мають ще й кільця. Найімовірніше, кільця утворилися з речовини тих супутників, які раніше були більшими, а потім зруйнувалися під дією приливних сил і при зіткненнях між собою. Припускають, що у надрах цих планет речовина повинна мати високу температуру.

Планети-гіганти знаходяться далеко від Сонця, і незалежно від характеру зміни пір року на них завжди панують низькі температури. На Юпітері взагалі немає зміни пори року, оскільки вісь цієї планети майже перпендикулярна до площини її орбіти. Своєрідно відбувається зміна пір року і планети Уран, оскільки вісь цієї планети нахилена до площині орбіти під кутом 8°.

Найважливішою особливістю будови планет-гігантів є те, що ці планети не мають твердих поверхонь. У планет-гігантів немає ні твердої, ні рідкої поверхні. Гази їх широких атмосфер, ущільнюючись з наближенням до центру, поступово переходять у рідкий стан. Саме відсутність різкого переходу від газоподібного стану речовини в атмосфері до твердого або рідкого дозволяє нам говорити про планети-гіганти як про планети без поверхні. Газоподібні планети-гіганти швидко роблять один оберт навколо своєї осі (10-18 годин). Щільність газових гігантів щодо низька, а швидкість обертання надзвичайно велика. При цьому, через «м'якість» вони незвичайно обертаються шарами: шар планети, розташований поблизу екватора, обертається найшвидше, а навколополярні області є неквапливими. З тієї ж причини гіганти стиснуті біля полюсів, що можна побачити у простий телескоп. Сонце, будучи газовою кулею, також обертається шарами, але з періодом 25-35 діб.

У центрі гігантів є невелике тверде ядро, але відносно невелике. Атмосфера кожного гіганта плавно перетворюється на рідину, а та поступово теж ущільнюється до центру планет. Швидше за все, у надрах планет-гігантів, де високі тиск і температура, є шар водню, що має металеві властивості. Ця незвичайна речовина не є повною мірою ні газоподібною, ні твердою. Але воно має важливу властивість: проводить струм. Завдяки цьому, планети-гіганти мають магнітне поле. Особливо велике магнітне поле Юпітера. Воно у багато разів перевершує магнітне поле Землі, причому полярність його обернена до земної.

Всі чотири планети мають безліч супутників, а також кільця астероїдів довкола себе. Ця особливістьпояснюється тим, що газові гіганти мають потужне гравітаційне поле, здатне притягнути більшу кількість космічних об'єктів, ніж слабкі гравітаційні поля планет земної групи. Вчені вважають, що астероїдні кільця є залишками місяців, які були подрібнені гравітаційними силами даних планет.

Планети-гіганти Сонячної системи

Здавна увагу людей привертає космос. Планети Сонячної системи астрономи почали вивчати ще в середні віки, розглядаючи їх у примітивні телескопи. Але ретельну класифікацію, опис особливостей будови та руху небесних тіл стало можливо зробити лише у 20 столітті. З появою потужного обладнання, оснащеного за останнім словом техніки обсерваторій та космічних кораблів, було відкрито кілька раніше невідомих об'єктів. Тепер кожен школяр може перерахувати всі планети Сонячної системи за порядком. Майже на всі з них опускався космічний зонд, а людина поки що побувала тільки на Місяці.

Що таке Сонячна система

Всесвіт величезний і включає безліч галактик. Наша Сонячна система входить до складу галактики, в якій понад 100 мільярдів зірок. Але дуже мало таких, що схожі на Сонце. В основному всі вони - червоні карлики, які і за розміром менші за нього, і світять не так яскраво. Вчені висловили припущення, що Сонячна система утворилася після виникнення Сонця. Його величезне поле тяжіння захопило газо-пилову хмару, з якої внаслідок поступового охолодження утворилися частинки твердої речовини. Згодом із них сформувалися небесні тіла. Вважається, що Сонце зараз перебуває на середині свого життєвого шляху, тому існувати воно, як і всі залежні від нього небесні тіла, буде ще кілька мільярдів років. Близький космос астрономами вивчений давно, і кожна людина знає, які існують планети Сонячної системи. Фото їх, зроблені з космічних супутників, можна знайти на сторінках різноманітних інформаційних ресурсів, присвячених цій тематиці. Усі небесні тіла утримуються сильним полем тяжіння Сонця, що становить понад 99% обсягу Сонячної системи. Великі небесні тіла обертаються навколо світила та навколо своєї осі в одному напрямку та в одній площині, яку називають площиною екліптики.

Планети Сонячної системи по порядку

У сучасній астрономії прийнято вважати небесні тіла, починаючи від Сонця. У 20 столітті було створено класифікацію, до якої входить 9 планет Сонячної системи. Але останні дослідження космосу та нові відкриття підштовхнули вчених до перегляду багатьох положень в астрономії. І в 2006 році на міжнародному конгресі, через свої маленькі розміри (карлик, що в діаметрі не перевищує трьох тис. км), Плутон був виключений з класичних планет, і їх залишилося вісім. Тепер будова нашої Сонячної системи набула симетричного, стрункого вигляду. Вона включає чотири планети земної групи: Меркурій, Венеру, Землю і Марс, потім йде пояс астероїдів, після нього йдуть чотири планети-гіганта: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. На околиці Сонячної системи теж проходить який вчені назвали поясом Койпера. Саме в ньому і розташований Плутон. Ці місця ще мало вивчені через свою віддаленість від Сонця.

Особливості планет земної групи

Що ж дозволяє зарахувати ці небесні тіла до однієї групи? Перелічимо основні характеристики внутрішніх планет:

  • відносно невеликі розміри;
  • тверда поверхня, висока щільність та схожий склад (кисень, кремній, алюміній, залізо, магній та інші важкі елементи);
  • наявність атмосфери;
  • однакова будова: ядро ​​із заліза з домішками нікелю, мантія, що складається з силікатів, та кора із силікатних порід (крім Меркурія – у нього кори немає);
  • мала кількість супутників - всього 3 на чотири планети;
  • Досить слабке магнітне поле.

Особливості планет-гігантів

Що ж до зовнішніх планет, чи газових гігантів, їм притаманні такі схожі характеристики:

  • великі розміри та маси;
  • вони не мають твердої поверхні і складаються з газів, в основному це гелій та водень (тому їх ще називають газовими гігантами);
  • рідке ядро, що складається із металевого водню;
  • висока швидкість обертання;
  • сильне магнітне поле, чим пояснюється незвичайність багатьох процесів, що протікають на них;
  • у цій групі 98 супутників, більшість із яких належать Юпітеру;
  • Найхарактерніша особливість газових гігантів - це наявність кілець. Вони є у всіх чотирьох планет, щоправда, не завжди помітні.

Перша за рахунком планета - Меркурій

Розташований він найближче до Сонця. Тому з його поверхні світило виглядає втричі більшим, ніж із Землі. Цим пояснюються сильні перепади температур: від -180 до +430 градусів. Меркурій дуже швидко рухається орбітою. Може, тому він отримав таку назву, адже у грецькій міфології Меркурій – це вісник богів. Тут практично немає атмосфери і небо завжди чорне, але Сонце світить дуже яскраво. Втім, на полюсах є місця, куди його промені не потрапляють ніколи. Цей феномен можна пояснити нахилом осі обертання. Води на поверхні не знайшли. Ця обставина, а також аномально висока денна температура (як і низька нічна) цілком пояснюють факт відсутності життя на планеті.

Венера

Якщо вивчати планети Сонячної системи по порядку, то другою йде Венера. Її люди могли спостерігати на небі ще в давнину, але, оскільки показувалася вона лише вранці та ввечері, вважалося, що це 2 різні об'єкти. До речі, наші предки-слов'яни називали її Мерцаною. Це третій за яскравістю об'єкт у нашій Сонячній системі. Раніше люди називали її ранковою та вечірньою зіркою, адже найкраще вона видно перед сходом сонця і сонцем. Венера і Земля дуже схожі за будовою, складом, розмірами та силою тяжіння. Навколо своєї осі ця планета рухається дуже повільно, роблячи повний оберт за 243.02 земних діб. Звичайно, умови на Венері дуже відрізняються від земних. Вона знаходиться вдвічі ближче до Сонця, тому там дуже спекотно. Висока температура пояснюється ще й тим, що густа хмарність із сірчаної кислоти та атмосфера із вуглекислого газу створюють на планеті парниковий ефект. Крім того, тиск у поверхні більший, ніж на Землі, в 95 разів. Тому перший корабель, який відвідав Венеру в 70-ті роки 20 століття, витримав там трохи більше години. Особливістю планети є ще й те, що вона обертається в протилежному напрямку, порівняно з більшістю планет. Більше астрономам про цей небесний об'єкт поки що нічого не відомо.

Третя від Сонця планета

Єдине місце в Сонячній системі, та й у всьому відомому астрономам Всесвіту, де існує життя, - Земля. У земній групі вона має найбільші розміри. Які ще її

  1. Найбільша гравітація серед планет земної групи.
  2. Дуже сильне магнітне поле.
  3. Висока густина.
  4. Вона єдина серед усіх планет має гідросферу, що сприяло утворенню життя.
  5. Вона має найбільший у порівнянні зі своїми розмірами супутник, який стабілізує її нахил щодо Сонця та впливає на природні процеси.

Планета Марс

Це одна з найменших планет нашої Галактики. Якщо розглядати планети Сонячної системи по порядку, то Марс – четверта від Сонця. Атмосфера у неї сильно розріджена, а тиск на поверхні майже в 200 разів менший, ніж на Землі. З цієї причини спостерігаються дуже сильні перепади температур. Планета Марс мало вивчена, хоча здавна привертала увагу людей. На думку вчених, це єдине небесне тіло, на якому могло б існувати життя. Адже минулого на поверхні планети була вода. Такий висновок можна зробити на підставі того, що на полюсах існують великі крижані шапки, а поверхня покрита безліччю борозен, які могли бути висохлими річками. Крім того, на Марсі існують деякі мінерали, освіта яких можлива лише у присутності води. Ще однією особливістю четвертої планети є два супутники. Незвичайність їх у тому, що Фобос поступово уповільнює своє обертання та наближається до планети, а Деймос, навпаки, віддаляється.

Чим знаменитий Юпітер

П'ята планета є найбільшою. У обсяг Юпітера помістилося б 1300 Земель, а маса його в 317 разів більша за земну. Як і у всіх газових гігантів, його структура воднево-гелієва, що нагадує склад зірок. Юпітер - найцікавіша планета, яка має багато характерних рис:

  • це третє за яскравістю небесне тіло після Місяця та Венери;
  • на Юпітері найсильніше магнітне поле серед усіх планет;
  • повний оберт навколо осі він здійснює всього за 10 земних годин - швидше, ніж інші планети;
  • цікавою особливістю Юпітера є велика червона пляма – так видно з Землі атмосферний вихор, що обертається проти годинникової стрілки;
  • як і всі планети-гіганти, він має обручки, щоправда, не такі яскраві, як у Сатурна;
  • ця планета має найбільшу кількість супутників. Їх у нього 63. Найвідоміші – це Європа, на якій знайшли воду, Ганімед – найбільший супутник планети Юпітер, а також Іо та Калісто;
  • Ще одна особливість планети - те, що у тіні температура поверхні вище, ніж у місцях, освітлених Сонцем.

Планета Сатурн

Це другий за величиною газовий велетень, також названий на честь античного бога. Він складається з водню та гелію, але на його поверхні були виявлені сліди метану, аміаку та води. Вчені з'ясували, що Сатурн - це розріджена планета. Її щільність менша, ніж у води. Обертається цей газовий гігант дуже швидко - один оборот здійснює за 10 земних годин, внаслідок чого планета сплющується з боків. Величезні швидкості на Сатурні та біля вітру – до 2000 кілометрів на годину. Це більша швидкість звуку. Сатурн має ще одну відмінну особливість - він тримає в полі свого тяжіння 60 супутників. Найбільший з них – Титан – є другим за величиною у всій Сонячній системі. Унікальність даного об'єкта полягає в тому, що, досліджуючи його поверхню, вчені вперше виявили небесне тіло з умовами, схожими на ті, що існували на Землі близько 4 мільярдів років тому. Але найголовніша особливість Сатурна – це наявність яскравих кілець. Вони оперізують планету навколо екватора і відбивають більше світла, ніж вона сама. Чотири - це дивовижне явище в Сонячній системі. Незвичайно те, що внутрішні кільця рухаються швидше ніж зовнішні.

- Уран

Отже, продовжуємо розглядати планети Сонячної системи по порядку. Сьома від Сонця планета – Уран. Вона найхолодніша з усіх – температура опускається до -224 °С. Крім того, вчені не виявили у її складі металевого водню, а знайшли модифікований лід. Тому Уран відносять до окремої категорії крижаних гігантів. Дивовижна особливість даного небесного тіла в тому, що воно обертається, лежачи на боці. Незвичайна також зміна пір року на планеті: цілих 42 земні роки там панує зима, і Сонце не показується зовсім, літо також триває 42 роки, і Сонце в цей час не заходить. Навесні і восени світило з'являється кожні 9 годин. Як і у всіх планет-гігантів, Уран має кільця і ​​багато супутників. Цілих 13 кілець обертається навколо нього, але вони не такі яскраві, як у Сатурна, а супутників планета утримує всього 27. Якщо порівнювати Уран із Землею, то він у 4 рази більший за неї, у 14 разів важчий і знаходиться від Сонця на відстані, в 19 разів перевищує шлях до світила від нашої планети.

Нептун: планета-невидимка

Після того, як Плутон виключили з-поміж планет, останнім від Сонця в системі став Нептун. Розташований він у 30 разів далі від світила, ніж Земля, і з нашої планети не видно навіть телескопа. Відкрили його вчені, так би мовити, випадково: спостерігаючи за особливостями руху найближчих до нього планет та їх супутників, вони зробили висновок, що за орбітою Урана має бути ще одне велике небесне тіло. Після виявлення та дослідження з'ясувалися цікаві особливостіцієї планети:

  • через наявність в атмосфері великої кількості метану колір планети з космосу здається синьо-зеленим;
  • орбіта Нептуна майже ідеально кругла;
  • обертається планета дуже повільно – одне коло здійснює за 165 років;
  • Нептун у 4 рази більший за Землю і в 17 разів важчий, але сила тяжіння майже така сама, як і на нашій планеті;
  • найбільший із 13 супутників цього гіганта - Тритон. Він завжди повернуто до планети однією стороною і повільно до неї наближається. За цими ознаками вчені припустили, що його захопили притягнення Нептуна.

У всій галактиці Чумацький Шлях – близько ста мільярдів планет. Поки що вчені не можуть вивчити навіть деякі з них. А ось кількість планет Сонячної системи відома майже всім людям на Землі. Щоправда, у 21 столітті інтерес до астрономії трохи згас, але навіть діти знають назву планет Сонячної системи.

Планети-гіганти- Найбільші тіла Сонячної системи після Сонця: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Вони розташовуються за Головним поясом астероїдів і тому ще називають " зовнішніми " планетами.
Юпітер і Сатурн - газові гіганти, тобто вони складаються в основному з газів, що знаходяться в твердому стані: водню та гелію.
А ось Уран та Нептун були визначені як крижані гіганти, оскільки в товщі самих планет замість металевого водню знаходиться високотемпературний лід.
Планети-гігантиу багато разів більше Землі, але порівняно із Сонцем, вони зовсім не великі:

Комп'ютерні розрахунки показали, що планети-гіганти відіграють важливу роль у захисті внутрішніх планет земної групи від астероїдів і комет.
Якби не було цих тіл у Сонячній системі, наша Земля в сотні разів частіше піддавалася б падінню астероїдів і комет!
Як же планети-гіганти захищають нас від падіння непроханих гостей?

Ви напевно чули про "космічний слалом", коли автоматичні станції, що прямують до далеких об'єктів Сонячної системи, здійснюють "гравітаційні маневри" біля деяких планет. Вони підходять до них за заздалегідь розрахованою траєкторією і, використовуючи силу їхнього тяжіння, розганяються ще сильніше, але не падають на планету, а "вистрілюють" слово з пращі з ще більшою швидкістю, ніж на вході і продовжують свій рух. Тим самим економиться паливо, яке було б потрібне для розгону одними лише двигунами.
Так само планети-гіганти викидають за межі Сонячної системи астероїди та комети, які пролітають повз них, намагаючись прорватися до внутрішніх планет, у тому числі до Землі. Юпітер, зі своїми побратимами, збільшує швидкість такого астероїда, зіштовхує його зі старої орбіти, той вимушено змінює свою траєкторію та відлітає у космічну прірву.
Так що, без планет-гігантів, життя Землі ймовірно було б неможливе через постійних метеоритних бомбардувань.

Ну, а тепер коротко познайомимося з кожною з планет-гігантів.

Юпітер – найбільша планета-гігант.

Першим по порядку від Сонця, із планет-гігантів, йде Юпітер. Це і найбільша планета Сонячної системи.
Іноді кажуть, що Юпітер - зірка, що не відбулася. Але щоб запустити власний процес ядерних реакцій, Юпітеру не вистачає маси, причому досить багато. Хоча, маса потихеньку зростає за рахунок поглинання міжпланетної речовини - комет, метеоритів, пилу та сонячного вітру. Один із варіантів розвитку Сонячної системи показує, що якщо так піде й надалі, то Юпітер цілком може стати зіркою чи коричневим карликом. І тоді наша Сонячна стане подвійною зоряною системою. До речі, подвійні зоряні системи - звичайна справа в навколишньому Космосі. Поодиноких зірок, на кшталт нашого Сонця, набагато менше.

Існують розрахунки, що показують, що вже зараз Юпітер випромінює більше енергії, ніж поглинає її від Сонця. І якщо це справді так, то ядерні реакції вже повинні йти, інакше енергії взяти просто ні звідки. А це вже ознака саме зірки, а не планети...


На цьому знімку видно і знамениту Велику Червону Пляму, її ще називають "очем Юпітера". Це гігантський вихор, який існує, мабуть, уже не одну сотню років.

1989 року до Юпітера був запущений апарат "Галілео". За 8 років роботи він зробив унікальні знімки самої планети-гіганта, супутників Юпітера, а також провів безліч вимірювань.
Що коїться в атмосфері Юпітера і його надрах - залишається тільки здогадуватися. Зонд апарату "Галілео", що спустився в його атмосферу на 157 км., витримав всього 57 хвилин, після чого був роздавлений тиском у 23 атмосфери. Однак він встиг повідомити про потужні грози і ураганні вітри, також передав дані про склад і температуру.
Ганімед, найбільший із супутників Юпітера, є і найбільшим із супутників планет у Сонячній системі.
На початку досліджень, в 1994 році "Галілео" спостерігав падіння комети Шумейкерів-Леві на поверхню Юпітера і надіслав зображення цієї катастрофи. З Землі цю подію спостерігати було не можна - лише залишкові явища, що стали видно у міру обертання Юпітера.

Далі йде не менш знамените тіло Сонячної системи – планета-гігант Сатурн, який відомий насамперед завдяки своїм кільцям. Кільця Сатурна складаються з частинок льоду, розміром від порошин до досить великих шматків льоду. При зовнішньому діаметрі кілець Сатурна 282 000 кілометрів, їх товщина - всього близько одного кілометра. Тому при погляді збоку кільця Сатурна не видно.
Але, Сатурн має і супутників. Наразі відкрито близько 62 супутників Сатурна.
Найбільший супутник Сатурна - Титан, розмір якого більший за планету Меркурій! Але він складається значною мірою із замерзлого газу, тобто легше Меркурія. Якщо Титан перемістити на орбіту Меркурія, то крижаний газ випарується і розміри Титану сильно зменшаться.
Ще один цікавий супутник Сатурна – Енцелад, приваблює вчених тим, що під його крижаною поверхнею є океан рідкої води. А якщо так, то в ньому можливе й життя, адже й температури там позитивні. На Енцеладі відкриті потужні водяні гейзери, що б'ють у висоту на сотні кілометрів!

Дослідницька станція "Кассіні" знаходиться на орбіті Сатурна з 2004 року. За цей час зібрано безліч даних про самого Сатурна, його супутників і кільця.
Також здійснено посадку автоматичної станції "Гюйгенс" на поверхню Титана, одного з супутників Сатурна. Це була перша в історії посадка зонда на поверхню небесного тіла у зовнішній частині Сонячної системи.
Незважаючи на свої значні розміри та масу, щільність Сатурна приблизно в 9.1 рази менша за щільність Землі. Тому прискорення вільного падіння на екваторі - лише 10,44 м/с². Тобто, здійснивши там посадку, ми не відчули б збільшеної сили тяжіння.

Уран – крижаний гігант.

Атмосфера Урану складається з водню та гелію, а надра – з льоду та твердих гірських порід. Уран виглядає досить спокійною планетою, на відміну буйного Юпітера, але все-таки в його атмосфері були помічені вихори. Якщо Юпітер і Сатурн називають газовими гігантами, то Уран і Нептун – крижані гіганти, оскільки в їхніх надрах відсутній металевий водень, а замість нього багато льоду у різних високотемпературних станах.
Уран виділяє дуже мало внутрішнього тепла і тому є найхолоднішою із планет Сонячної системи - на ньому зареєстрована темперутура -224°С. Навіть на Нептупні, що знаходиться далі від Сонця – і те тепліше.
Уран має супутники, але вони не дуже великі. Найбільший з них, Титанія, в діаметрі більш ніж удвічі менше нашого Місяця.

Ні, я не забув повернути фотографію:)

На відміну від інших планет Сонячної системи, Уран ніби лежить на боці – його власна вісь обертання лежить майже у площині обертання Урану навколо Сонця. Тому він повертається до Сонця то Південним, то Північним полюсами. Тобто сонячний день на полюсі триває 42 роки, а потім змінюється на 42 роки "полярної ночі", під час якої освітлено протилежний полюс.

Цей знімок зроблений телескопом Хаббл у 2005 році. Видно кільця Урана, світло пофарбований південний полюс і яскрава хмара в північних широтах.

Виявляється, не лише Сатурн прикрасив себе обручками!

Цікаво, що це планети носять імена римських богів. І лише Уран названо ім'ям бога із давньогрецької міфології.
Прискорення вільного падіння на екваторі Урану – 0,886 g. Тобто сила тяжіння на цій планеті-гіганті навіть менша, ніж на Землі! І це незважаючи на його величезну масу... Виною цьому - знову ж таки мала щільність крижаного гіганта Урана.

Космічні апарати пролітали повз Уран, роблячи попутно знімки, але детальних досліджень поки не проводилося. Щоправда, NASA планує відправити до Урану дослідницьку станцію у 2020-х роках. Є плани й у Європейського космічного агентства.

Нептун - найдальша планета Сонячної системи, після того, як Плутон "розжалували" на "карликові планети". Як і інші планети-гіганти, Нептун значно більше і важче за Землю.
Нептун, як і Сатурн, є крижаною планетою-гігантом.

Нептун знаходиться досить далеко від Сонця і тому став першою планетою, відкритою завдяки математичним обчисленням, а не за допомогою прямих спостережень. Планета була візуально виявлена ​​в телескоп 23 вересня 1846 астрономами Берлінської обсерваторії, на підставі педаральних розрахунків французького астронома Левер'є.
Цікаво, що судячи з малюнків, Галілео Галією спостерігав Нептун набагато раніше, ще 1612 року, у свій перший телескоп! Але... він не розпізнав у ньому планети, взявши за нерухому зірку. Тому Галілей не вважається першовідкривачем планети Нептун.

Незважаючи на свої значні розміри та масу, щільність Нептуна приблизно в 3,5 рази менша за щільність Землі. Тому на екваторі сила тяжіння - всього 1,14 g, тобто майже як на Землі, як і у двох попередніх планет-гігантів.

 або розкажіть друзям:

Наша Сонячна система, якщо мати на увазі її речовину, складається із Сонця та чотирьох планет-гігантів, а ще простіше – із Сонця та Юпітера, оскільки маса Юпітера більша, ніж усіх інших навколосонячних об'єктів – планет, комет, астероїдів – разом узятих. Фактично, ми живемо в подвійній системі Сонце-Юпітер, а вся інша «дрібниця» підкоряється їхній гравітації

Сатурн вчетверо менший за Юпітер за масою, але за складом схожий на нього: він теж в основному складається з легких елементів - водню і гелію щодо 9:1 за кількістю атомів. Уран і Нептун ще менш масивні і складом багатшими важчими елементами – вуглецем, киснем, азотом. Тому групу із чотирьох гігантів зазвичай ділять навпіл, на дві підгрупи. Юпітер і Сатурн називають газовими гігантами, а Уран та Нептун – крижаними гігантами. Справа в тому, що Уран і Нептун мають не дуже товсту атмосферу, а більша частина їх обсягу - це крижана мантія; тобто досить тверда речовина. А у Юпітера та Сатурна майже весь обсяг зайнятий газоподібною та рідкою «атмосферою». При цьому всі гіганти мають залізокам'яні ядра, які перевищують за масою нашу Землю.

На перший погляд, планети-гіганти примітивні, а маленькі планети набагато цікавіші. Але може бути це тому, що ми поки що погано знаємо природу цих чотирьох гігантів, а не тому, що вони малоцікаві. Просто ми з ними слабо знайомі. Наприклад, до двох крижаних гігантів – Урана та Нептуна – за всю історію астрономії лише одного разу наближався космічний зонд («Вояджер-2», NASA, 1986 і 1989 рр.), та й то – пролетів, не зупиняючись, повз них. Чи багато він міг там побачити та виміряти? Можна сказати, що дослідження крижаних гігантів ми ще по-справжньому не приступали.

Газові гіганти вивчені набагато детальніше, оскільки окрім прогонових апаратів («Піонер-10 та 11», «Вояджер-1 і 2», «Улісс», «Кассіні», «Нові горизонти», NASA та ESA) поряд з ними довго працювали штучні супутники: «Галілео» (NASA) у 1995-2003 роках. та «Джуно» (NASA) з 2016 р. досліджували Юпітер, а «Кассіні» (NASA та ESA) у 2004-2017 роках. вивчав Сатурн.

Найбільш глибоко було досліджено Юпітера, причому – у прямому сенсі: у його атмосферу з борту «Галілео» було скинуто зонд, який влетів туди зі швидкістю 48 км/с, розкрив парашут і за 1 годину опустився на 156 км нижче верхньої кромки хмар, де при зовнішньому тиску 23 атм і температурі 153 °C припинив передавати дані, мабуть, через перегрівання. На траєкторії спуску він виміряв багато параметрів атмосфери, включаючи навіть її ізотопний склад. Це помітно збагатило як планетологію, а й космологію. Адже гігантські планети не відпускають від себе речовину, вони надовго зберігають те, з чого вони народилися; особливо це стосується Юпітера. У його хмарної поверхні друга космічна швидкість становить 60 км/сек; ясно, що жодній молекулі звідти ніколи не піти.

Тому ми думаємо, що ізотопний склад Юпітера, особливо склад водню, характерний для перших етапів життя, принаймні Сонячної системи, а, можливо, і Всесвіту. І це дуже важливо: співвідношення важкого та легкого ізотопів водню говорить про те, як у перші хвилини еволюції нашого Всесвіту протікав синтез хімічних елементів, які фізичні умови тоді були.

Юпітер швидко обертається з періодом близько 10 годин; а оскільки середня щільність планети невелика (1,3 г/см3), відцентрова сила помітно деформувала її тіло. При погляді планету можна побачити, що вона стиснута вздовж полярної осі. Ступінь стиснення Юпітера, тобто відносна різниця між його екваторіальним та полярним радіусами становить ( Rекв − Rпідлога)/ Rекв = 0,065. Саме середня густина планети (ρ ∝ M/R 3) та її добовий період ( T) Визначають форму її тіла. Як відомо, планета – це космічне тіло у стані гідростатичної рівноваги. На полюсі планети діє лише сила тяжіння ( GM/R 2), а на екваторі їй протидіє відцентрова сила ( V 2 /R= 4π 2 R 2 /RT 2). Їх ставленням і визначається форма планети, оскільки тиск у центрі планети не повинен залежати від напрямку: екваторіальна колонка речовини повинна важити стільки ж, скільки полярна. Відношення цих сил (4π 2 R/T 2)/(GM/R 2) ∝ 1/(M/R 3)T 2 ∝ 1/(ρ T 2). Отже, що менше щільність і тривалість доби, то сильніша стиснута планета. Перевіримо: середня щільність Сатурна 0,7 г/см 3 період його обертання 11 год, - майже такий же, як у Юпітера, - а стиск 0,098. Сатурн стиснутий у півтора рази сильніше за Юпітера, і це легко помітити при спостереженні планет у телескоп: стиснення Сатурна впадає у вічі.

Швидке обертання планет-гігантів визначає не тільки форму їх тіла, а значить і форму їх диска, що спостерігається, але і його зовнішній вигляд: хмарна поверхня планет-гігантів має зональну структуру зі смугами. різного кольору, витягнутими вздовж екватора. Потоки газу рухаються швидко, зі швидкостями в сотні кілометрів на годину; їхнє взаємне зміщення викликає зсувну нестійкість і разом із силою Коріоліса породжує гігантські вихори. Здалеку помітні Велика Червона Пляма на Юпітері, Великий Білий Овал на Сатурні, Велика Темна Пляма на Нептуні. Особливо знаменитий антициклон Велика Червона Пляма (БКП) на Юпітері. Колись БКП було вдвічі більше за нинішнє, його бачили ще сучасники Галілея у свої слабенькі телескопи. Сьогодні БКП зблідло, але все-таки цей вихор уже майже 400 років живе в атмосфері Юпітера, оскільки охоплює гігантську масу газу. Його розмір більше земної кулі. Така маса газу, якось закрутившись, не скоро зупиниться. На нашій планеті циклони живуть приблизно тиждень, а там – століття.

У будь-якому русі розсіюється енергія, отже потрібне її джерело. Кожна планета має дві групи джерел енергії – внутрішніми і зовнішніми. Ззовні на планету ллється потік сонячного випромінювання та падають метеороїди. Зсередини планету гріє розпад радіоактивних елементів та гравітаційне стиск самої планети (механізму Кельвіна – Гельмгольця). . Хоча ми вже бачили, як на Юпітер падають великі об'єкти, що викликають потужні вибухи(комета Шумейкеров - Леві 9), оцінки частоти їх падіння показують, що середній потік енергії, що приноситься ними, істотно менше, ніж приносить сонячне світло. З іншого боку, роль внутрішніх джерел енергії є неоднозначною. У планет земної групи, які з важких тугоплавких елементів, єдиним внутрішнім джерелом тепла служить радіоактивний розпад, але його внесок мізерний проти теплом від Сонця.

У планет-гігантів частка важких елементів істотно нижча, зате вони масивніше і легше стискаються, що робить виділення гравітаційної енергії головним джерелом тепла. А оскільки гіганти віддалені від Сонця, внутрішнє джерело стає конкурентом зовнішньому: часом планета гріє себе найсильніше, ніж її нагріває Сонце. Навіть Юпітер, найближчий до Сонця гігант, випромінює (в інфрачервоній області спектру) на 60% більше енергії, ніж отримує від Сонця. А енергія, яку випромінює в космос Сатурн, у 2,5 рази більша за ту, яку планета отримує від Сонця.

Гравітаційна енергія виділяється як із стиску планети загалом, і при диференціації її надр, т. е. при опусканні до центру щільнішого речовини і витісненні звідти більш «плавучого». Ймовірно, працюють обидва ефекти. Наприклад, Юпітер у нашу епоху зменшується приблизно на 2 см на рік. А відразу після формування він мав удвічі більший розмір, стискався швидше та був значно теплішим. У своїх околицях тоді він грав роль маленького сонечка, на що вказують властивості його галілеєвих супутників: чим ближче вони до планети, тим щільніше і менше містять летких елементів (як і самі планети в Сонячній системі).

Крім стиснення планети як цілого, важливу роль гравітаційному джерелі енергії грає диференціація надр. Речовина поділяється на щільну та плавучу, і щільну тоне, виділяючи свою потенційну гравітаційну енергію у вигляді тепла. Ймовірно, в першу чергу, це конденсація і подальше падіння крапель гелію крізь шари водню, що спливають, а також фазові переходи самого водню. Але можуть бути явища і цікавіше: наприклад, кристалізація вуглецю - дощ з алмазів (!), Щоправда, виділяє не дуже багато енергії, оскільки вуглецю мало.

Внутрішня будова планет-гігантів поки що вивчається лише теоретично. На пряме проникнення їх надра в нас мало шансів, а методи сейсмології, т. е. акустичного зондування, до них поки що не застосовувалися. Можливо, колись ми навчимося просвічувати їх з допомогою нейтрино, але ще далеко.

На щастя, в лабораторних умовах вже непогано вивчено поведінку речовини за тих тисків і температур, які панують у надрах планет-гігантів, що дає підстави для математичного моделювання їх надр. Для контролю за адекватністю моделей внутрішньої будови планет є методи. Два фізичні поля, - магнітне і гравітаційне, - джерела яких знаходяться в надрах, виходять в навколишній простір, де їх можна вимірювати приладами космічних зондів.

На структуру магнітного поля діє багато спотворюючих факторів (околопланетна плазма, сонячний вітер), проте гравітаційне поле залежить тільки від розподілу щільності всередині планети. Чим сильніше тіло планети відрізняється від сферично-симетричного, тим складніше її гравітаційне поле, тим більше в ньому гармонік, що відрізняють його від простого ньютоновського. GM/R 2 .

Приладом для вимірювання гравітаційного поля далеких планет, як правило, є сам космічний зонд, точніше – його рух у полі планети. Чим далі зонд від планети, тим слабше у його русі виявляються дрібні відмінності поля планети від сферично-симетричного. Тому необхідно запускати зонд якомога ближче до планети. З цією метою з 2016 року поряд із Юпітером працює новий зонд Juno (NASA). Він літає полярною орбітою, чого раніше не було. На полярній орбіті вищі гармоніки гравітаційного поля виявляються помітнішими, оскільки планета стиснута, а зонд іноді підходить дуже близько до поверхні. Саме це дає можливість виміряти найвищі гармоніки розкладання гравітаційного поля. Але з цієї ж причини зонд незабаром закінчить свою роботу: він пролітає через найбільш щільні області радіаційних поясів Юпітера, і його апаратура від цього сильно страждає.

Радіаційні пояси Юпітера колосальні. При великому тиску водень у надрах планети металізується: його електрони узагальнюються, втрачають зв'язку з ядрами, і водень стає провідником електрики. Величезна маса надпровідного середовища, швидке обертання та потужна конвекція – ці три фактори сприяють генерації магнітного поля за рахунок динамо-ефекту. У колосальному магнітному полі, що захоплює заряджені частинки, що летять від Сонця, формуються жахливі радіаційні пояси. У найбільш щільній частині лежать орбіти внутрішніх галилеевых супутників. Тому на поверхні Європи людина не прожила і дня, а на Іо – години. Навіть космічній роботі нелегко там перебувати.

Більш віддалені від Юпітера Ганімед і Каллісто у цьому сенсі значно безпечніші для дослідження. Тому саме туди Роскосмос має намір у майбутньому надіслати зонд. Хоча Європа з її підлідним океаном була б набагато цікавішою.

Крижані гіганти Уран та Нептун виглядають проміжними між газовими гігантами та планетами земного типу. Порівняно з Юпітером і Сатурном у них менший розмір, маса та центральний тиск, але при цьому їхня відносно висока середня щільність вказує на велику частку елементів групи CNO. Протяжна та масивна атмосфера Урану та Нептуна в основному воднево-гелієва. Під нею водяна з домішкою аміаку та метану мантія, яку прийнято називати крижаною. Але у планетологів прийнято називати «льодами» самі хімічні елементигрупи CNO та їх сполуки (H 2 O, NH 3 , CH 4 тощо), а не їх агрегатний стан. Так що мантія більшою мірою може бути рідкою. А під нею лежить порівняно невелике залізно-кам'яне ядро. Оскільки концентрація вуглецю в надрах Урану і Нептуна вища, ніж у Сатурна і Юпітера, в основі їх крижаної мантії може лежати шар рідкого вуглецю, в якому конденсуються кристали, тобто алмази, що осідають вниз.

Підкреслю, що внутрішня будова планет-гігантів активно обговорюється, і конкуруючих моделей поки що досить багато. Кожен новий вимір з борту космічних зондів та кожен новий результат лабораторного моделювання в установках високого тиску призводять до перегляду цих моделей. Нагадаю, що прямий вимір параметрів дуже неглибоких шарів атмосфери і тільки у Юпітера було здійснено лише одного разу зондом, скинутим із «Галілео» (NASA). А все інше – непрямі виміри та теоретичні моделі.

Магнітні поля Урана та Нептуна слабші, ніж у газових гігантів, але сильніші, ніж у Землі. Хоча у поверхні Урана і Нептуна індукція поля приблизно така ж, як у поверхні Землі (частки гауса), але об'єм, а отже, і магнітний момент набагато більший. Геометрія магнітного поля у крижаних гігантів дуже складна, далека від простої дипольної форми, характерної Землі, Юпітера і Сатурна. Ймовірна причина в тому, що генерується магнітне поле в відносно тонкому електропровідному шарі мантії Урана і Нептуна, де конвекційні потоки не мають високого ступеня симетрії (оскільки товщина шару набагато менша від його радіусу).

При зовнішній схожості Уран і Нептун не можна назвати близнюками. Про це говорить їхня різна середня щільність (відповідно 1,27 і 1,64 г/см 3 ) і різна інтенсивність виділення тепла в надрах. Хоча Уран у півтора рази ближче до Сонця, ніж Нептун, і тому отримує від нього в 2,5 рази більше тепла, він холодніший від Нептуна. Справа в тому, що Нептун виділяє у своїх надрах навіть більше тепла, ніж отримує від Сонця, а Уран не виділяє майже нічого. Потік тепла з надр Урану поблизу його поверхні становить лише 0,042 ± 0,047 Вт/м 2 , що менше ніж Землі (0,075 Вт/м 2 ). Уран - найхолодніша планета в Сонячній системі, хоча і не найдальша від Сонця. Чи це пов'язано з його дивним обертанням «на боці»? Не виключено.

Тепер поговоримо про кільця планет.

Усі знають, що «окільцьована планета» – це Сатурн. Але при уважному спостереженні з'ясовується, що кільця є у всіх планет-гігантів. Із Землі їх помітити складно. Наприклад, кільце Юпітера ми не бачимо в телескоп, але помічаємо його у контровому освітленні, коли космічний зонд дивиться на планету з її нічного боку. Це кільце складається з темних і дуже дрібних частинок, розмір яких можна порівняти з довгою хвилі світла. Вони практично не відбивають світло, але добре розсіюють його вперед. Тонкими кільцями оточені Уран та Нептун.

Загалом двох однакових кілець у планет не буває, вони всі різні.

Жартома можна сказати, що і у Землі є кільце. Штучне. Воно складається з кількох сотень супутників, виведених на геостаціонарну орбіту. У цьому малюнку як геостаціонарні супутники, а й ті, що у низьких орбітах, і навіть на високих еліптичних орбітах. Але геостаціонарне кільце виділяється з їхньої тлі цілком помітно. Втім, це малюнок, а не фото. Сфотографувати штучне кільце Землі поки що нікому не вдалося. Адже його повна маса невелика, а світловідбивна поверхня мізерна. Чи сумарна маса супутників у кільці складе 1000 тонн, що еквівалентно астероїду розміром 10 м. Порівняйте це з параметрами кілець планет-гігантів.

Помітити будь-який взаємозв'язок між параметрами кілець досить складно. Матеріал кілець Сатурна білий як сніг (альбедо 60%), а інші кільця чорніші за вугілля (А = 2-3%). Всі обручки тонкі, а у Юпітера досить товсте. Всі з каменів, а у Юпітера з порошин. Структура кілець теж різна: одні нагадують грамофонну платівку (Сатурн), інші – матрьоподібну купу обручів (Уран), треті – розмиті, дифузні (Юпітер), а кільця Нептуна взагалі замкнені і схожі на арки.

У голові не укладається відносно мала товщина кілець: при діаметрі сотні тисяч кілометрів їх товщина вимірюється десятками метрів. Ми ніколи не тримали в руках такі тонкі предмети. Якщо порівняти кільце Сатурна з аркушем паперу, то при його відомій товщині розмір аркуша був би з футбольне поле!

Як бачимо, кільця у всіх планет розрізняються за складом частинок, за їх розподілом, за морфологією – у кожної планети-гіганта своя унікальна прикраса, походження якої ми поки що не розуміємо. Зазвичай кільця лежать в екваторіальній площині планети і обертаються у той самий бік, куди обертається сама планета та група близьких до неї супутників. У давні часи астрономи вважали, що кільця вічні, що вони існують від моменту зародження планети і залишаться при ній назавжди. Зараз думка змінилася. Але розрахунки показують, що кільця не надто довговічні, що їх частки гальмуються і падають на планету, випаровуються та розсіюються у просторі, осідають на поверхні супутників. Так що прикраса ця тимчасова, хоч і довгоживуча. Наразі астрономи вважають, що кільце – це результат зіткнення чи припливного руйнування супутників планети. Можливо, кільце Сатурна наймолодше, тому воно таке масивне і багате на леткі речовини (снігом).

А так може сфотографувати хороший телескоп із гарною камерою. Але тут ще ми не бачимо біля кільця майже жодної структури. Давно було помічено темну «щілину» – розрив Кассіні, який понад 300 років тому відкрив італійський астроном Джованні Кассіні. Здається, що у розриві нічого немає.

Площина кільця збігається з екватором планети. Іншого й бути не може, оскільки у симетричної сплющеної планети вздовж екватора в гравітаційному полі потенційна яма. На серії знімків, отриманих з 2004 по 2009 рр., ми бачимо Сатурн та його кільце у різних ракурсах, оскільки екватор Сатурна нахилений до площини його орбіти на 27°, а Земля завжди недалеко від цієї площини. У 2004 р. ми точно опинилися у площині кілець. Самі розумієте, за товщини кілька десятків метрів самого кільця ми не бачимо. Проте чорна смужка на диску планети відчувається. Це тінь кільця на хмарах. Вона видно нам, оскільки Земля і Сонце з різних напрямів дивляться на Сатурн: ми дивимося точно в площині кільця, але Сонце освітлює трохи під іншим кутом і тінь кільця лягає на хмарний шар планети. Якщо є тінь, то в кільці досить щільно упакована речовина. Тінь кільця зникає лише в дні рівнодення на Сатурні, коли Сонце виявляється точно у його площині; і це незалежно вказує на малу товщину кільця.

Кільцю Сатурна присвячено багато робіт. Джеймс Клерк Максвелл, той самий, що прославився своїми рівняннями електромагнітного поля, дослідив фізики кільця і ​​показав, що воно не може бути єдиним твердим предметом, а має складатися з дрібних частинок, інакше відцентрова сила його розірвала б. Кожна частка летить по своїй орбіті - чим ближче до планети, тим швидше.

Погляд будь-який предмет з іншого боку завжди корисний. Там, де в прямому світлі ми бачили чорноту, провал у кільці, тут ми бачимо речовину; просто воно іншого типу, інакше відбиває і розсіює світло

Коли космічні зонди надіслали нам знімки обручки Сатурна, нас вразила його тонка структура. Але ще в XIX у видатні спостерігачі на обсерваторії Пік-дю-Міді у Франції саме цю структуру бачили оком, але їм тоді ніхто особливо не повірив, бо ніхто крім них такі тонкощі не помічав. Але виявилося, кільце Сатурна саме таке. Пояснення цій тонкій радіальній структурі кільця фахівці із зіркової динаміки шукають у рамках резонансної взаємодії частинок кільця з масивними супутниками Сатурна поза кільцем та дрібними супутниками всередині кільця. У цілому нині теорія хвиль щільності справляється із завданням, але до пояснення всіх деталей далеко.

На верхньому фото денний бік кільця. Зонд пролітає через площину кільця, і ми бачимо на нижньому фото, як воно повернулося до нас нічною стороною. Речовина в розподілі Кассіні стала цілком помітною з тіньового боку, а яскрава частина кільця, навпаки, потемніла, оскільки вона щільна і непрозора. Там, де була чорнота, з'являється яскравість, тому що дрібні частки не відбивають, але розсіюють світло вперед. Ці знімки показують, що речовина є скрізь, просто частинки різного розміру та структури. Які фізичні явища сепарують ці частинки, ми поки що не дуже розуміємо. На верхньому знімку видно Януса – один із супутників Сатурна.

Треба сказати, що хоч і близько від кільця Сатурна пролітали космічні апарати, проте жодному з них не вдалося побачити реальні частинки, що становлять кільце. Ми бачимо лише загальний їхній розподіл. Окремі брили побачити не вдається, не ризикують апарат усередину кільця запускати. Але колись це доведеться зробити.

З нічного боку Сатурна відразу з'являються ті слабовидні частини кілець, які у прямому світлі не видно.

Це не справжній кольоровий знімок. Квітами тут показаний характерний розмір частинок, які становлять ту чи іншу область. Червоні – дрібні частинки, бірюзові – більші.

У ту епоху, коли кільце розгорталося рубом до Сонця, тіні від великих неоднорідностей лягають на площину кільця (верхнє фото). Найдовша тінь тут – від супутника Мімас, а численні дрібні піки, які у збільшеному зображенні показані на врізанні, однозначного пояснення поки що не отримали. За них відповідальні виступи кілометрового розміру. Не виключено, що деякі з них – це тіні від найбільшого каміння. Але квазірегулярна структура тіней (фото внизу) більше відповідає тимчасовим скупченням частинок, що виникають внаслідок гравітаційної нестійкості.

Уздовж деяких кілець літають супутники, так звані "сторожові пси" або "пастуші собаки", які своєю гравітацією утримують від розмиття деякі кільця. Причому самі супутники досить цікаві. Один рухається всередині тонкого кільця, інший зовні (наприклад, Янус та Епіметей). Вони мають орбітальні періоди трохи різні. Внутрішній ближче до планети і, отже, швидше облітає її, наздоганяє зовнішній супутник і за рахунок взаємного тяжіння змінює свою енергію: зовнішній пригальмовується, внутрішній прискорюється, і вони змінюються орбітами - той, що загальмував переходить на низьку орбіту, а той, що біля на високу. Так вони роблять кілька тисяч оборотів, а потім знову міняються місцями. Наприклад, Янус та Епіметей змінюються місцями раз на 4 роки.

Кілька років тому відкрили найдальше кільце Сатурна, про яке взагалі не підозрювали. Це кільце пов'язане із супутником Феба, з поверхні якого летить пил, заповнюючи область вздовж орбіти супутника. Площина обертання цього кільця, як і супутника, не пов'язана з екватором планети, оскільки через велику відстань гравітація Сатурна сприймається як поле точкового об'єкта.

Кожна гігантська планета має сімейство супутників. Особливо багаті на них Юпітер і Сатурн. На сьогоднішній день у Юпітера їх 69, а у Сатурна 62 і регулярно виявляються нові. Нижня межа маси та розміру для супутників формально не встановлена, тому для Сатурна це число умовне: якщо поблизу планети виявляється об'єкт розміром 20-30 метрів, то що це супутник планети або частка її кільця?

У будь-якому численному сімействі космічних дрібних тіл завжди більше, ніж великих. Супутники планет – не виняток. Дрібні супутники - це, як правило, брили неправильної форми, що в основному складаються з льоду. Маючи розмір менше 500 км, вони не в змозі своєю гравітацією надати собі сфероїдальної форми. Зовні вони дуже схожі на астероїди та ядра комет. Ймовірно, багато з них такими і є, оскільки рухаються далеко від планети по хаотичних орбітах. Планета могла захопити їх, а за деякий час може втратити.

З малими астероїдоподібними супутниками ми поки що не дуже близько знайомі. Детальніше інших досліджено такі об'єкти у Марса – два його невеликі супутники, Фобос і Деймос. Особливо пильну увагу було до Фобосу; на його поверхню навіть зонд хотіли відправити, але поки що не вийшло. Чим уважніше придивляєшся до будь-якого космічного тіла, тим більше в ньому загадок. Фобос – не виняток. Подивіться, які дивні структури йдуть вздовж поверхні. Вже кілька фізичних теорій існує, які намагаються пояснити їхню освіту. Ці лінії з дрібних провалів та борозен схожі на меридіани. Але фізичної теорії їх формування поки що ніхто не запропонував.

Усі дрібні супутники несуть у собі численні сліди ударів. Іноді вони стикаються один з одним і з тілами, що приходять здалеку, дробляться на окремі частини, а можуть і об'єднуватися. Тому відновити їхнє далеке минуле і походження буде нелегко. Але серед супутників є й ті, що генетично пов'язані з планетою, оскільки рухаються поруч із нею в площині її екватора і, швидше за все, мають спільне з нею походження.

Особливий інтерес становлять великі планетоподібні супутники. У Юпітера їх чотири; це так звані «галілеєві» супутники – Іо, Європа, Ганімед та Каллісто. У Сатурна виділяється своїм розміром та масою могутній Титан. Ці супутники за своїми внутрішніми параметрами майже не відрізняються від планет. Просто їх рух навколо Сонця контролюється ще масивнішими тілами – материнськими планетами.

Ось перед нами Земля та Місяць, а поряд у масштабі супутник Сатурна Титан. Чудова маленька планета з щільною атмосферою, з рідкими великими морами з метану, етану і пропану на поверхні. Моря зі зрідженого газу, який при температурі поверхні Титану (-180 ° C) знаходяться в рідкому вигляді. Дуже приваблива планета, тому що на ній буде легко та цікаво працювати – атмосфера щільна, надійно захищає від космічних променів і за складом близька до земної атмосфери, оскільки теж в основному складається з азоту, хоч і позбавлена ​​кисню. Вакуумні скафандри там не потрібні, оскільки атмосферний тиск майже як на Землі, навіть трохи більше. Тепло одягнулися, балончик із киснем за спину, і ви легко працюватимете на Титані. До речі, це єдиний (крім Місяця) супутник, на поверхню якого вдалось посадити космічний апарат. Це був "Гюйгенс", доставлений туди на борту "Кассіні" (NASA, ESA), і посадка була досить вдалою.

Ось єдиний знімок, зроблений на поверхні Титану. Температура низька, тому брили – це дуже холодний водяний лід. Ми в цьому впевнені, тому що Титан взагалі здебільшого складається з водяного льоду. Колір червонувато-рудуватий; він природний і з тим, що у атмосфері Титану під впливом сонячного ультрафіолету синтезується досить складні органічні речовини під загальною назвою «толини». Димка з цих речовин пропускає до поверхні переважно помаранчевий і червоний колір, досить сильно його розсіюючи. Тому вивчати із космосу географію Титану досить складно. Допомагає радіолокація. У цьому сенсі ситуація нагадує Венеру. До речі, і циркуляція атмосфери на Титані теж венеріанського типу: по одному потужному циклону в кожній півкулі.

Супутники інших планет-гігантів також оригінальні. Це Іо – найближчий супутник Юпітера. На такій відстані знаходиться, що і Місяць від Землі, але Юпітер - гігант, а значить, діє на свій супутник дуже сильно. Юпітера розплавило надра супутника і на ньому бачимо безліч діючих вулканів (чорні точки). Видно, що навколо вулканів викиди лягають балістичними траєкторіями. Адже там практично немає атмосфери, тому те, що викинуто з вулкана, летить параболем (або еліпсом?). Мала сила тяжіння на поверхні Іо створює умови для високих викидів: 250-300 км нагору, а то й прямо в космос!

Другий від Юпітера супутник – Європа. Вкрита крижаною корою, як наша Антарктида. Під корою, товщина якої оцінюється в 25-30 км., океан рідкої води. Крижана поверхня покрита численними давніми тріщинами. Але під впливом підлідного океану пласти льоду повільно рухаються, нагадуючи цим дрейф земних материків.

Тріщини у льоду іноді відкриваються, і звідти фонтанами виривається вода. Тепер ми це достеменно знаємо, оскільки бачили фонтани за допомогою космічного телескопа «Хаббл». Це відкриває перспективу досліджувати воду Європи. Дещо про неї ми вже знаємо: це солона вода, добрий провідник електрики, на що вказує магнітне поле. Її температура, ймовірно, близька до кімнатної, але про її біологічний склад ми поки що нічого не знаємо. Хотілося б зачерпнути та проаналізувати цю воду. І експедиції із цією метою вже готуються.

Інші великі супутники планет, включаючи наш Місяць, не менш цікаві. По суті вони представляють самостійну групу планет-супутників.

Тут у одному масштабі показані найбільші супутники проти Меркурієм. Вони нічим йому не поступаються, а за своєю природою деякі з них навіть цікавіші.