Из чего состоят планеты, или где «заканчивается Земля»
Есть ли во Вселенной вторая Земля? Наши знания о планетных системах постоянно растут, поскольку новые технологии совершенствуют возможности наблюдений. На сегодняшний день за пределами Солнечной системы уже обнаружено около четырех тысяч планет. Их массы и радиусы можно использовать для определения средней плотности, но не точного химического состава и структуры. Таким образом, интригующий вопрос о том, как выглядят экзопланеты, остается открытым.
«Теоретически мы можем предположить различные композиции, такие как мир, состоящий только из воды, или полностью каменные экзопланеты, к примеру, обладающие атмосферой из водорода и гелия, и подсчитать, какие радиусы могут быть у таких планет», – объясняет Майкл Лозовский, докторант из группы профессора Равита Хеллинга в Институте вычислительной науки при Цюрихском университете (Швейцария).
Ограничение состава планет
Ученые использовали базы данных и статистические инструменты, чтобы охарактеризовать экзопланеты и их атмосферы.
«Мы применили статистический анализ для определения пределов возможных композиций. Используя базу данных обнаруженных экзопланет, мы установили, что у каждой теоретической планетарной структуры имеется «пороговый радиус», за пределами которого не может быть планет определенного состава», – объясняет Майкл Лозовский.
Важным фактором при определении порогового радиуса является количество элементов в газообразном слое, которые тяжелее гелия, процентное соотношение водорода и гелия, а также распределение элементов в атмосфере.
Суперземли и мининептуны
Исследователи из Института вычислительной науки обнаружили, что планеты с радиусом менее 1,4 радиуса Земли могут быть земного типа, а экзомиры с радиусом выше этого порога содержат более высокую долю силикатов или других легких материалов. Большинство планет с радиусом выше 1,6 радиуса Земли должны иметь слой газообразного водорода или воды в дополнение к их скалистому ядру, в то время как экзопланеты в 2,6 раза превышающие Землю по размеру не должны быть водными мирами и поэтому могут быть окружены плотной атмосферой. Ожидается, что планеты с радиусом более 4 радиусов Земли будут газообразными и как минимум на 10 процентов состоять из водорода и гелия, подобно Урану и Нептуну.
Результаты исследования дают новое представление о развитии и разнообразии экзопланет. Особенно интересный порог касается разницы между крупными землеподобными планетами, которые иначе называются суперземлями, и небольшими газовыми планетами, также называемыми мининептунами.
Планета Земля для детей — рассказ о планете Земля для дошкольников
Мы — земляне. Все известные нам страны, города, леса и океаны расположены на одной планете — Земля. Она относится к Солнечной системе. Солнечная система — это восемь планет, вращающихся вокруг одной звезды — Солнца. Кроме Земли, в систему входят Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Земля — третья планета по удалению от Солнца. И единственная из всех планет нашей системы, на которой есть жизнь. Почему?
Ученые считают, что существует много условий, необходимых для возникновения жизни на планете. Это и температурный режим — не слишком жаркий и не слишком холодный, — и наличие воды, и атмосфера, в которой должен быть ряд определенных элементов, и многое другое. Ни одна планета Солнечной системы, за исключением Земли, не отвечает всем требованиям.
Наша сегодняшняя статья поможет вам ближе познакомить ребенка с нашей удивительной планетой, рассказать об истории возникновения Земли, ее месте в космосе, строении и других интересных фактах.
Описание планеты Земля для детей
Земля — не самая большая из планет Солнечной системы. Наоборот, она одна из самых маленьких — меньше нее только Меркурий и Венера. Но при этом радиус Земли — 6 тыс. 371 километр.
Земля имеет почти совершенную круглую форму. У полюсов она немного приплюснута. Поэтому часто называют два разных радиуса Земли: экваториальный (на середине планеты) — 6378 км и полярный (на «концах») — 6357 км.
В древности люди не знали, что Земля имеет форму шара. Они представляли себе что-то вроде круглой плоской тарелки. Только после того как мореплаватели обошли вокруг Земли и вернулись в то же место, стало понятно, что наша планета — шар.
Теперь в этом нет сомнений: мы много раз видели фотографии Земли, сделанные из космоса. На многих снимках, кстати, хорошо видны моря, горы и даже крупные города.
Земля, как и другие планеты Солнечной системы, совершает сложное вращение: вокруг Солнца и вокруг своей оси (воображаемой линии, проходящей через центр планеты). Причем вокруг Солнца Земля движется не по кругу, а по эллипсу — это такой вытянутый круг.
Именно благодаря этому вращению на Земле наступают день и ночь, а лето сменяется зимой.
С временем суток все понятно: день — на той части планеты, которая в данный момент повернута к Солнцу, ночь — на противоположной. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает приблизительно за 24 часа — за это время на Земле проходят сутки.
С временами года сложнее. Полный оборот вокруг Солнца Земля делает за 365 дней. Многие думают, что смена времен года связана с удаленностью Земли от Солнца. Но это не совсем так. Значительно сильнее на температуру воздуха влияет угол наклона Земли по отношению к Солнцу.
Самые прямые лучи достаются экватору, потому там почти всегда ровная теплая погода, а крайние точки Земли — полюса — так сильно наклонены, что солнце скользит по поверхности и не согревает землю. Поэтому в Арктике и Антарктике холодно даже летом.
Как появилась планета Земля?
У ребенка наверняка возникнет вопрос о том, как образовалась наша планета. Ученые могут только делать предположения на этот счет — точного ответа у них нет.
Основная гипотеза заключается в том, что 4,6 миллиардов лет назад из огромного газового облака возникло Солнце, и уже под его воздействием из космической пыли вокруг сформировались, «спеклись», планеты Солнечной системы, в том числе Земля. В то время она мало походила на планету, на которой мы живем.
Скорее всего, это был огненный шар, который по мере остывания превращался в каменную пустыню — без воды, атмосферы и, конечно, признаков жизни.
Постепенно под влиянием разных процессов, происходивших в глубине, на поверхность поднимались различные вещества. Одни превращались в воду, другие участвовали в формировании атмосферы. Происходило это медленно: ученые считают, что на образование океанов и поверхности ушло более 200 миллионов лет.
Из чего состоит планета Земля?
Ребенку будет интересно узнать и про строение нашей планеты. Земля, если представить ее в разрезе, состоит из нескольких слоев.
В самом центре — ядро, твердое внутри и жидкое снаружи. Его состав — сплавы металлов, в основном железо и никель. Ядро занимает большую часть диаметра земли, оно величиной с планету Марс. Различают внутреннее и внешнее ядро. Эта часть земли очень горячая, причем чем глубже, тем горячее. Добраться до такого уровня невозможно, но, по мнению ученых, температура внутри ядра может быть больше, чем на Солнце — до 7 тысяч градусов.
Над ядром располагается мантия. Это самый важный слой Земли — и самый большой (свыше 80% всего объема). Именно здесь сосредоточена наибольшая часть веществ, которые составляют Землю. В основном это соединения железа, но структура слоя не совсем твердая: мантия скорее вязкая, поэтому часто говорят, что земная кора «плывет» по мантии.
Земная кора — верхняя часть твердой земли. По сравнению с другими слоями она тонкая. Бывает континентальная и океаническая кора. Слой континентальной коры достигает 40–50 километров, а под океанами — 5–10. Кора составляет около 1% массы Земли.
Земную кору и верхнюю часть мантии называют литосферой.
А гидросферой — всю водную часть поверхности Земли, в которую входят Мировой океан, воды и ледники, подземные воды.
Получается, что для поверхности, покрытой водой, гидросфера расположена над литосферой.
Еще выше — атмосфера. Это уже не часть планеты, а ее газовая оболочка, которая находится над Землей и вращается вместе с ней.
Состав земной атмосферы, а конкретнее — содержание в ней кислорода, сыграл ключевую роль в возникновении жизни на Земле.
Кроме кислорода, в атмосфере Земли присутствует азот и другие газы. А благодаря озоновому слою в атмосфере Земля защищена от большей части ультрафиолетового излучения Солнца.
Как зарождалась и развивалась жизнь на планетеМиллионы лет планета Земля оставалась необитаемой. Ученые нашли подтверждение тому, что живые организмы появились на Земле около 3-4 миллиардов лет назад, в дoкeмбpийcкий период развития Земли. Конечно, это еще не те животные, к которым мы привыкли, а простейшие — микроорганизмы.
Более развитые животные и растения появились позже — во время, которое называют фанерозоем. Этот период делится на 3 эпохи: пaлeoзoй, мeзoзoй и кaйнoзoй. Во время палеозоя появились беспозвоночные, насекомые и рыбы; мезозой подарил нам динозавров, а кайнозой — млекопитающих. Это случилось больше 65 миллионов лет назад, и до сих пор считается, что млекопитающие — высший этап развития для живых организмов.
Человек — это млекопитающее.
Вам может быть интересно:
Необъяснимо, но факт: многие дети обожают динозавров. Если ваш ребенок тоже с восторгом смотрит мультфильмы и листает картинки с этими удивительными гигантскими существами, предлагаем вам нашу статью с интересными фактами про динозавров для детей.
Материки и океаны
71% территории Земли покрыт водой. Суша существует в виде шести материков: Евразия; Африка; Северная и Южная Америки, Антарктида и Австралия. Самый большой материк — Евразия, самый маленький — Австралия.
На Земле четыре океана. Они соединены между собой (это так называемый Мировой океан), но при этом сильно отличаются — температурой, особенностями дна, соленостью. Тихий океан — самый большой и глубокий, второй по величине — Атлантический, третий — Индийский (по сравнению с Атлантическим он меньше, но глубже). А самый маленький — Северный Ледовитый океан. Он еще и самый холодный, потому что расположен у Северного полюса и частично покрыт льдом.
На нашей планете различают четыре климатических пояса — это территории, которые как будто опоясывают планету. В одном поясе по всей Земле примерно одинаковые условия для жизни: температуры, влажность, осадки.
По самому центру Земли идет экваториальный пояс. Здесь погода почти не меняется в течение года — лето, идут дожди и около +25 градусов.
Тропических поясов два, они находятся по обе стороны от экваториального. Здесь сухо и тепло, но разница между летом и зимой уже очевидна: зимой может быть около +15 градусов, зато летом — до +50.
Климат с холодной зимой и теплым летом нам знаком. Он характерен для умеренных поясов. Их тоже два, и они расположены после тропических по направлению от экватора.
На полюсах Земли расположены арктические пояса. Здесь холоднее всего, особенно зимой. Но и летом температура редко поднимается выше нуля.
Конечно, это деление условно. Климат не меняется резко при переходе от одного климатического пояса к другому. Существуют переходные полюса: два субэкваториальных, два субтропических и два субполярных, где проявляются характеристики соседних полюсов.
Если плавно двигаться от одного пояса к другому, изменений в погоде практически не заметно. Но если перелететь на самолете, разница ощущается.
Погода в разных точках Земли зависит не только от расстояния от экватора, но и от рельефа. Основные виды рельефа на Земле — горы и равнины.
По площади равнины занимают большую часть суши. Мы можем это увидеть на карте или глобусе. Ни них равнины и горы в зависимости от высоты обозначаются зеленым, желтым или коричневым цветом. Самые высокие горы — темно-коричневые (Гималаи, Анды, Кавказ).
Самая высокая точка суши в мире — гора Джомолунгма в Гималаях — 8848 метров над уровнем моря. А самая низкая находится в океане, это Марианская впадина (на 11022 метра ниже уровня моря).
Луна — спутник ЗемлиУченые считают, что Луна образовалась после падения на Землю какого-то большого космического объекта. От Земли оторвался кусок, который попал на ее орбиту и стал ее спутником.
Теперь Луна не только освещает Землю по ночам (кстати, светит она не сама по себе, а отраженным светом Солнца), но и влияет на земные процессы.
Например, приливы и отливы на водных поверхностях вызваны именно силой притяжения Луны — самого близкого к Земле объекта. Между Луной и Землей — 384 400 километров. По космическим меркам это сравнительно немного, поэтому Луна — самый изученный космический объект для землян. И единственный, на котором побывал человек.
Луна часто оказывается на пути космических тел к Земле — и принимает их на себя, защищая Землю от нежелательных «гостей».
Изучая историю Земли, мы практически не задумываемся о том, что планета продолжает меняться. Потихоньку двигаются материки, тают ледники, происходят перемены в атмосфере, беднеет животный мир.
К сожалению, большинство перемен — не в лучшую сторону. Они вызваны не естественной эволюцией, а деятельностью людей, не берегущих планету.
Курсы по географии для детей 6-13 лет
На онлайн-курсе «Удивительная планета» знакомим детей с важнейшими местами России и стран мира в увлекательном формате через игры, истории и загадки
узнать подробнее
Планеты-гиганты — урок.
География, 5 класс.Планеты-гиганты:
- находятся дальше от Солнца;
- состоят из веществ в газообразном и жидком состояниях;
- имеют большие размеры;
- обладают большим количеством спутников;
- все они имеют кольца;
- быстро вращаются вокруг своей оси.
Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Если сложить массы всех остальных планет, то масса Юпитера всё равно окажется больше. Белые полосы на Юпитере — это длинные слои облаков, которые опоясывают планету.
Большое Красное Пятно — самый примечательный объект на Юпитере. Оно было открыто ещё в \(1665\) году. Учёные считают что это огромный антициклон, который постоянно вращается в верхних слоях атмосферы Юпитера. Пятно за время наблюдений не раз меняло размеры, цвет, перемещалось в разные стороны, а иногда и вовсе исчезало.
Кольцо планеты узкое и состоит из мелких пылинок. У Юпитера больше всего спутников — \(69\). Самый крупный спутник Юпитера также является самым большим среди спутников всех остальных планет Солнечной системы — это Ганимед.
Галилеевы спутники Юпитера — \(4\) наиболее крупных спутника, открытые Галилео Галилеем в \(1610\) году. Слева направо, в порядке удаления от Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.
Диаметр Юпитера — около \(140\) тыс. км. Год на планете длится около \(12\) земных лет, около своей оси Юпитер оборачивается менее чем за \(10\) часов. Среднее расстояние до Солнца — \(778\) млн км. Чтобы достичь Юпитера на космическом корабле, понадобится почти \(2\) года.
Планета названа в честь главного римского бога — Юпитера.
Юпитер — в древнеримской мифологии бог неба, дневного света, грозы, отец богов, верховное божество римлян.
Сатурн — необычная планета, окружённая красивыми кольцами, которые образуются системой тонких колечек. По мнению учёных, кольца состоят изо льда.
Температура на Сатурне — \(–\)\(170\) °С.
Диаметр Сатурна — около \(120\) тыс. км. Год на планете равен почти \(30\) земным годам, а продолжительность суток такая же, как и на Юпитере.
Расстояние до Солнца — \(1427\) млн км.
У Сатурна известно \(62\) естественных спутника с подтверждённой орбитой. Большинство спутников имеет небольшие размеры и состоит из каменных пород и льда. Они очень светлые, имеют высокую отражательную способность. Самый большой из спутников — Титан.
Сатурн — один из древнейших древнеримских богов, бог земли и посевов. Символом Сатурна был серп, знак земледелия.
Уран — планета Солнечной системы, седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Уран — первая планета, открытая с помощью телескопа. Это было сделано в \(1781\) году английским астрономом Уильямом Гершелем. Названа планета в честь греческого бога неба Урана.
Уран — в древнегреческой мифологии олицетворение неба, супруг Геи (земли), относится к самому древнему поколению богов.
Уран — планета зеленоватого цвета. Кольца её состоят из мелкой пыли и твёрдых тёмных частичек. Температура верхнего слоя — \(–\)\(217\) °С.
Диаметр Урана — \(51\) тыс. км. Время вращения вокруг Солнца — \(84\) земных года, вокруг своей оси — \(17\) часов. Расстояние от Урана до Солнца равно \(2871\) млн км.
В системе Урана открыто \(27\) естественных спутников. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Можно выделить пять основных, самых крупных, спутников: это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.
Нептун — восьмая планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений, и лишь позднее, в \(1846\) г., его удалось обнаружить с помощью телескопа.
Температура верхнего слоя Нептуна — \(–\)\(214\) °С. Диаметр планеты — \(49,5\) тыс. км. Расстояние до Солнца — \(4497\) млн км. Время вращения вокруг Солнца составляет почти \(165\) земных лет, вокруг своей оси — около \(16\) часов.
В настоящее время известно \(14\) спутников Нептуна. Крупнейший спутник Нептуна Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом в \(1846\) году, всего через \(17\) дней после открытия планеты.
Планета была названа в честь римского бога морей. Её астрономический символ — стилизованная версия трезубца Нептуна.
Нептун — в древнеримской мифологии бог морей и потоков. Один из древнейших римских богов. Позднее был отождествлён с греческим богом Посейдоном.
Плутон — планета-карлик
Плутон — крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы, открытая в \(1930\) году. До \(2006\) г. его считали \(9\) планетой. На ассамблее Международного астрономического союза Плутон был исключён из списка планет и причислен к малым небесным телам Солнечной системы.
Один полный оборот Плутона вокруг Солнца составляет около \(250\) оборотов Земли. Он ещё не совершил полного оборота с момента своего открытия.
В настоящее время у Плутона известно \(5\) спутников: самый большой спутник Харон, а также четыре малых спутника: Гидра, Никта, Кербер и Стикс.
Плутон — в древнегреческой и римской мифологии одно из имён бога подземного царства и смерти.
На Нептуне и Уране действительно идут дожди из алмазов. Ученые доказали это на Земле
Автор фото, NASA
Ученые давно подозревали, что на Уране и Нептуне могут идти дожди из настоящих алмазов. Теперь это предположение получило еще одно подтверждение — причем новые доказательства были получены опытным путем.
Обе эти планеты относятся к так называемым ледяным гигантам, хотя на самом деле вещество, из которого они состоят, находится в жидко-газообразном состоянии, а его температура достигает нескольких тысяч градусов.
Атмосфера как Урана, так и Нептуна, состоит в основном из гелия и водорода, но глубже находятся более тяжелые элементы и вещества, в том числе метан.
Согласно гипотезе, на глубине около 7 тыс. км температура и давление достигают такой величины, что метан должен распадаться на составляющие его элементы: углерод и водород.
В результате более легкий водород поднимается в атмосферу, а углерод под действием окружающей среды превращается в кристаллы алмаза и, напротив, медленно опускается ближе к каменно-ледяному ядру.
Чтобы подтвердить эту теорию, исследователи американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Стэнфордском университете решили воссоздать на Земле условия, близкие к тем, что можно найти в глубинах Урана.
Сделать это открытие ученым из SLAC удалось при помощи уникальной аппаратуры лаборатории, а вместо метана (Ch5) они использовали стирол (C8H8) — его физические свойства больше похожи на вещество, в которое превращается метан при столь колоссальном давлении и температуре.
При чем здесь слоны?
При помощи лазера на свободных электронах LCLS (Linac Coherent Light Source) стирол разогрели до температуры 5000 кельвинов (примерно настолько жарко, если забраться вглубь Урана или Сатурна на 10 тысяч километров), а давление увеличили до 1,5 млн бар — по словам одного из авторов эксперимента, «это все равно что поставить 250 африканских слонов на ноготь большого пальца».
Автор фото, AFP
Подпись к фото,Так выглядит планета Уран
В результате им удалось увидеть, как содержащийся в стироле углерод превращается в алмазы, а оставшаяся часть вещества выделяется в виде чистого водорода.
Первый в мире рентгеновский излучатель на свободных электронах был разработан в той же лаборатории. Он усиливает рентгеновские волны, генерируя лазерное излучение без использования системы зеркал, и за счет этого позволяет проводить более точные измерения.
Теория возникновения алмазов на ледяных гигантах была выдвинута несколько десятилетий назад — и с тех пор неоднократно подтверждалась как расчетами, так и экспериментально.
В 2017 году ее почти удалось доказать специалистам все той же лаборатории SLAC в Калифорнии. Тогда они использовали оптический лазер Matter in Extreme Conditions (MEC), но теперь — при помощи нового точного оборудования — процесс превращения углерода в алмазы изучен значительно более подробно.
Об Уране и Нептуне — самых отдаленных планетах нашей Солнечной системы — ученым известно сравнительно немного. Обе они находятся настолько далеко от Земли, что добраться до них удалось только космическому зонду «Вояджер-2» — но и тот лишь пролетел мимо них, поскольку у него не было задачи пристально изучать эти планеты.
По данным НАСА, в нашей галактике примерно в 10 раз больше ледяных гигантов, похожих на Уран и Нептун (иногда их так и называют — холодные нептуны), чем так называемых холодных юпитеров (к ним в Солнечной системе относятся сам Юпитер и Сатурн).
Новое открытие это, в свою очередь, подтверждает и еще одну догадку ученых. Дело в том, что Нептун излучает примерно в 2,6 раза больше энергии, чем получает от Солнца. По всей видимости, если к ядру планеты действительно постоянно опускаются алмазы, то их гравитационная энергия превращается в тепловую за счет трения с другими материалами, что и разогревает планету.
| Главная » Статьи и полезные материалы » Телескопы » Статьи » Какие планеты больше Юпитера? Не секрет, что самая большая планета Солнечной системы – Юпитер. Самая большая планета-гигант Юпитер не способна соперничать по размеру с экзопланетой WASP-17 b. Последняя расположена в созвездии Скорпиона на расстоянии в 1307 световых лет от Земли. Диаметр WASP-17 b в два раза превышает диаметр Юпитера, и на сегодняшний день она самая большая планета во Вселенной. Открыта экзопланета была в августе 2009 года. Какие планеты больше Юпитера, помимо WASP-17 b? Стоит упомянуть про экзопланету 51 Пегаса b. Это тоже газовый гигант, который удален от Земли на 50 световых лет. Размерами она превосходит Юпитер приблизительно в 1,9 раза. Планета любопытна тем, что ее поверхность разогрета до температуры в 1000 °C. По этой причине ее относят к классу «горячих юпитеров» – экзопланет, похожих на Юпитер, но более горячих, чем он. В созвездии Близнецы в 2011 году была обнаружена еще одна крупная экзопланета. Она называется HAT-P-33 b и на 80% превосходит Юпитер в размере. Планета близко подходит к своей материнской звезде, поэтому ее поверхность разогревается до 1800 °C. Планета TrES-4 A b долго считалась самой большой во Вселенной. Она находится в созвездии Геркулеса на удалении в 1600 световых лет от Земли. Ее размер равен 1,7 от размера Юпитера. TrES-4 A b интересна тем, что относится к классу так называемых «рыхлых планет» – газовых гигантов с малой плотностью. Для сравнения: плотность Юпитера составляет 1,326 г/см³, плотность TrES-4 A b – всего 0,33 г/см³. Планета была обнаружена в 2006 году благодаря проекту «Trans-Atlantic Exoplanet Survey», в рамках которого несколько телескопов изучают ночное небо в поисках экзопланет. На сегодняшний день проект помог обнаружить 5 экзопланет, расположенных вблизи ярких звезд. Мы не смогли обойти вниманием и крупную планету с красивым названием Бета Живописца b. Она в 1,7 раза больше Юпитера и находится в 63 световых годах от Земли. Эта планета относится к классу супер-Юпитеров – астрономических объектов, которые превосходят Юпитер и по массе, и по размеру. На самом деле, крупных планет много. В рамках одной статьи рассказать про все, тем более подробно, невозможно. Жаль только, что в любительские телескопы наблюдать такие планеты нельзя. Но астрономы-непрофессионалы всегда могут обратить свой взор на Юпитер – крупнейшую планету Солнечной системы. Она хорошо различима даже в малоапертурные оптические приборы, а телескоп полупрофессионального или профессионального уровня покажет не только саму планету, но и некоторые из ее спутников. Раздел с телескопами для изучения планет доступен по ссылке. Наши консультанты готовы помочь выбрать подходящий – звоните или пишите! 4glaza.ru Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии: Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Все об основах астрономии и «космических» объектах:
|
Но самая ли большая она во Вселенной? Есть ли планеты, которые превосходят Юпитер размером? Сейчас расскажем! Ответ на последний вопрос – да, и их достаточно много. За пределами нашей системы ученые часто обнаруживают экзопланеты, во многом похожие на газовые гиганты, к которым и относится Юпитер.
51 Пегаса b была открыта в 1995 году и достаточно долго считалась одной из крупнейших планет во Вселенной.
Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
ru
ru)
Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
ru)Происхождение планет
Дуглас Лин
«В мире науки» №8, 2008
В масштабах космоса планеты — всего лишь песчинки, играющие незначительную роль в грандиозной картине развития природных процессов.
Однако это наиболее разнообразные и сложные объекты Вселенной. Ни у одного из других типов небесных тел не наблюдается подобного взаимодействия астрономических, геологических, химических и биологических процессов. Ни в одном из иных мест в космосе не может зародиться жизнь в том виде, как мы ее знаем. Только в течение последнего десятилетия астрономы обнаружили более 200 планет.
Формирование планет, издавна считавшееся спокойным и стационарным процессом, в действительности оказалось весьма хаотическим.
Поразительное разнообразие масс, размеров, состава и орбит заставило многих задуматься об их происхождении. В 1970-е гг. формирование планет считалось упорядоченным, детерминированным процессом — конвейером, на котором аморфные газово-пылевые диски превращаются в копии Солнечной системы. Но теперь нам известно, что это хаотичный процесс, предполагающий различный результат для каждой системы. Родившиеся планеты выжили в хаосе конкурирующих механизмов формирования и разрушения.
Многие объекты погибли, сгорев в огне своей звезды, или были выброшены в межзвездное пространство. У нашей Земли могли быть давно потерянные близнецы, странствующие ныне в темном и холодном космосе.
Наука о формировании планет лежит на стыке астрофизики, планетологии, статистической механики и нелинейной динамики. В целом планетологи развивают два основных направления. Согласно теории последовательной аккреции, крошечные частицы пыли слипаются, образуя крупные глыбы. Если такая глыба притянет к себе много газа, она превращается в газовый гигант, как Юпитер, а если нет — в каменистую планету типа Земли. Основные недостатки данной теории — медлительность процесса и возможность рассеяния газа до формирования планеты.
В другом сценарии (теория гравитационной неустойчивости) утверждается, что газовые гиганты формируются путем внезапного коллапса, приводящего к разрушению первичного газово-пылевого облака. Данный процесс в миниатюре копирует формирование звезд. Но гипотеза эта весьма спорная, т.
к. предполагает наличие сильной неустойчивости, которая может и не наступить. К тому же астрономы обнаружили, что наиболее массивные планеты и наименее массивные звезды разделены «пустотой» (тел промежуточной массы просто не существует). Такой «провал» свидетельствует о том, что планеты — это не просто маломассивные звезды, но объекты совершенно иного происхождения.
Несмотря на то что ученые продолжают спорить, большинство считает более вероятным сценарий последовательной аккреции. В данной статье я буду опираться именно на него.
1. Межзвездное облако сжимается
Время: 0 (исходная точка процесса формирования планет)
Наша Солнечная система находится в Галактике, где около 100 млрд звезд и облака пыли и газа, в основном — остатки звезд предыдущих поколений. В данном случае пыль — это всего лишь микроскопические частицы водяного льда, железа и других твердых веществ, сконденсировавшиеся во внешних, прохладных слоях звезды и выброшенные в космическое пространство.
Если облака достаточно холодные и плотные, они начинают сжиматься под действием силы гравитации, образуя скопления звезд. Такой процесс может длиться от 100 тыс. до нескольких миллионов лет.
Каждую звезду окружает диск из оставшегося вещества, которого достаточно для образования планет. Молодые диски в основном содержат водород и гелий. В их горячих внутренних областях частицы пыли испаряются, а в холодных и разреженных внешних слоях частицы пыли сохраняются и растут по мере конденсации на них пара.
Астрономы обнаружили много молодых звезд, окруженных такими дисками. Звезды возрастом от 1 до 3 млн лет обладают газовыми дисками, в то время как у тех, что существуют более 10 млн лет, наблюдаются слабые, бедные газом диски, поскольку газ «выдувает» из него либо сама новорожденная звезда, либо соседние яркие звезды. Этот диапазон времени как раз и есть эпоха формирования планет. Масса тяжелых элементов в таких дисках сравнима с массой данных элементов в планетах Солнечной системы: довольно сильный аргумент в защиту того факта, что планеты образуются из таких дисков.
Результат: новорожденная звезда окружена газом и крошечными (микронного размера) частицами пыли.
2. Диск приобретает структуру
Время: около 1 млн лет
Частицы пыли в протопланетном диске, хаотически двигаясь вместе с потоками газа, сталкиваются друг с другом и при этом иногда слипаются, иногда разрушаются. Пылинки поглощают свет звезды и переизлучают его в длинноволновом инфракрасном диапазоне, передавая тепло в самые темные внутренние области диска. Температура, плотность и давление газа в целом снижаются с удалением от звезды. Из-за баланса давления, гравитации и центробежной силы скорость вращения газа вокруг звезды меньше, чем у свободного тела на таком же расстоянии.
В результате пылинки размером более нескольких миллиметров опережают газ, поэтому встречный ветер тормозит их и вынуждает по спирали опускаться к звезде. Чем крупнее становятся эти частицы, тем быстрее они движутся вниз. Глыбы метрового размера могут сократить свое расстояние от звезды вдвое всего за 1000 лет.
Приближаясь к звезде, частицы нагреваются, и постепенно вода и другие вещества с низкой температурой кипения, называемые летучими веществами, испаряются. Расстояние, на котором это происходит, — так называемая «линия льда», — составляет 2–4 астрономических единицы (а.е.). В Солнечной системе это как раз нечто среднее между орбитами Марса и Юпитера (радиус орбиты Земли равен 1 а.е.). Линия льда делит планетную систему на внутреннюю область, лишенную летучих веществ и содержащую твердые тела, и внешнюю, богатую летучими веществами и содержащую ледяные тела.
На самой линии льда накапливаются молекулы воды, испарившиеся из пылинок, что служит пусковым механизмом для целого каскада явлений. В этой области происходит разрыв в параметрах газа, и возникает скачок давления. Баланс сил заставляет газ ускорять свое движение вокруг центральной звезды. В результате попадающие сюда частицы оказываются под влиянием не встречного, а попутного ветра, подгоняющего их вперед и останавливающего их миграцию внутрь диска.
А поскольку из его внешних слоев продолжают поступать частицы, линия льда превращается в полосу его скопления.
Скапливаясь, частицы сталкиваются и растут. Некоторые из них прорываются за линию льда и продолжают миграцию внутрь; нагреваясь, они покрываются жидкой грязью и сложными молекулами, что делает их более липкими. Некоторые области настолько заполняются пылью, что взаимное гравитационное притяжение частиц ускоряет их рост.
Постепенно пылинки собираются в тела километрового размера, называемые планетезималями, которые на последней стадии формирования планет сгребают почти всю первичную пыль. Увидеть сами планетезимали в формирующихся планетных системах трудно, но астрономы могут догадываться об их существовании по обломкам их столкновений (см.: Ардила Д. Невидимки планетных систем // ВМН, № 7, 2004).
Результат: множество километровых «строительных блоков», называемых планетезималями.
3. Формируются зародыши планет
Время: от 1 до 10 млн лет
Покрытые кратерами поверхности Меркурия, Луны и астероидов не оставляют сомнения в том, что в период формирования планетные системы похожи на стрелковый тир.
Взаимные столкновения планетезималей могут стимулировать как их рост, так и разрушение. Баланс между коагуляцией и фрагментацией приводит к распределению по размерам, при котором мелкие тела в основном отвечают за площадь поверхности системы, а крупные определяют ее массу. Орбиты тел вокруг звезды вначале могут быть эллиптическими, но со временем торможение в газе и взаимные столкновения превращают орбиты в круговые.
Вначале рост тела происходит в силу случайных столкновений. Но чем больше становится планетезималь, тем сильнее ее гравитация, тем интенсивнее она поглощает своих маломассивных соседей. Когда массы планетезималей становятся сравнимы с массой Луны, их гравитация возрастает настолько, что они встряхивают окружающие тела и отклоняют их в стороны еще до столкновения. Этим они ограничивают свой рост. Так возникают «олигархи» — зародыши планет со сравнимыми массами, конкурирующие друг с другом за оставшиеся планетезимали.
Зоной питания каждого зародыша служит узкая полоса вдоль его орбиты.
Рост прекращается, когда зародыш поглотит большую часть планетезималей из своей зоны. Элементарная геометрия показывает, что размер зоны и продолжительность поглощения возрастают с удалением от звезды. На расстоянии 1 а.е. зародыши достигают массы 0,1 массы Земли в течение 100 тыс. лет. На расстоянии 5 а.е. они достигают четырех земных масс за несколько миллионов лет. Зародыши могут стать еще больше вблизи линии льда или на краях разрывов диска, где концентрируются планетезимали.
Рост «олигархов» заполняет систему излишком тел, стремящихся стать планетами, но лишь немногим это удается. В нашей Солнечной системе планеты хотя и распределены по большому пространству, но они близки друг к другу насколько это возможно. Если между планетами земного типа поместить еще одну планету с массой Земли, то она выведет из равновесия всю систему. То же самое можно сказать и о других известных системах планет. Если вы видите чашку кофе, заполненную до краев, то можете быть почти уверены, что кто-то ее переполнил и разлил немного жидкости; маловероятно, что можно до краев наполнить емкость, не разлив ни капли.
Настолько же вероятно, что планетные системы в начале своей жизни обладают большим количеством вещества, чем в конце. Некоторые объекты выбрасываются из системы прежде, чем она достигнет равновесия. Астрономы уже наблюдали свободно летающие планеты в молодых звездных скоплениях.
Результат: «олигархи» — зародыши планет с массами в диапазоне от массы Луны до массы Земли.
4. Рождается газовый гигант
Время: от 1 до 10 млн лет
Вероятно, Юпитер начинался с зародыша, сравнимого по размеру с Землей, а затем накопил еще около 300 земных масс газа. Такой внушительный рост обусловлен различными конкурирующими механизмами. Гравитация зародыша притягивает газ из диска, но сжимающийся к зародышу газ выделяет энергию, и чтобы осесть, он должен охлаждаться. Следовательно, скорость роста ограничена возможностью охлаждения. Если оно происходит слишком медленно, звезда может сдуть газ обратно в диск прежде, чем зародыш образует вокруг себя плотную атмосферу.
Самым узким местом в отводе тепла является перенос излучения сквозь внешние слои растущей атмосферы. Поток тепла там определяется непрозрачностью газа (в основном зависит от его состава) и градиентом температуры (зависит от начальной массы зародыша).
Ранние модели показали, что зародыш планеты для достаточно быстрого охлаждения должен иметь массу не менее 10 масс Земли. Такой крупный экземпляр может вырасти лишь вблизи линии льда, где ранее собралось много вещества. Возможно, поэтому Юпитер расположен как раз за этой линией. Крупные зародыши могут образоваться и в любом другом месте, если диск содержит больше вещества, чем обычно предполагают планетологи. Астрономы уже наблюдали немало звезд, диски вокруг которых в несколько раз плотнее предполагавшихся ранее. Для крупного образца перенос тепла не представляется серьезной проблемой.
Другой фактор, затрудняющий рождение газовых гигантов, — движение зародыша по спирали к звезде. В процессе, называемом миграцией I типа, зародыш возбуждает волны в газовом диске, которые в свою очередь гравитационно воздействуют на его движение по орбите.
Волны следуют за планетой, как тянется за лодкой ее след. Газ на внешней стороне орбиты вращается медленнее зародыша и влечет его назад, тормозя движение. А газ внутри орбиты вращается быстрее и тянет вперед, ускоряя его. Внешняя область обширнее, поэтому она выигрывает битву и заставляет зародыш терять энергию и опускаться к центру орбиты на несколько астрономических единиц за миллион лет. Эта миграция обычно прекращается у линии льда. Здесь встречный газовый ветер превращается в попутный и начинает подталкивать зародыш вперед, компенсируя его торможение. Возможно, еще и поэтому Юпитер находится именно там, где он находится.
Рост зародыша, его миграция и потеря газа из диска происходят почти в одном и том же темпе. Какой процесс победит — зависит от везения. Возможно, несколько поколений зародышей пройдут через процесс миграции, не будучи способными завершить свой рост. За ними из внешних областей диска к его центру движутся новые партии планетезималей, и это повторяется до тех пор, пока в конце концов не образуется газовый гигант, или же пока весь газ не рассосется, и газовый гигант уже не сможет сформироваться.
Астрономы открыли планеты типа Юпитера примерно у 10% исследованных солнцеподобных звезд. Ядра таких планет могут быть редкими зародышами, выжившими из многих поколений — последними из могикан.
Итог всех этих процессов зависит от начального состава вещества. Примерно треть звезд, богатых тяжелыми элементами, имеет планеты типа Юпитера. Возможно, у таких звезд были плотные диски, позволившие сформироваться массивным зародышам, у которых не было проблем с теплоотводом. И, напротив, вокруг звезд, бедных тяжелыми элементами, планеты формируются редко.
В некий момент масса планеты начинает расти чудовищно быстро: за 1000 лет планета типа Юпитера приобретает половину своей конечной массы. При этом она выделяет так много тепла, что сияет почти как Солнце. Процесс стабилизируется, когда планета становится настолько массивной, что поворачивает миграцию I типа «с ног на голову». Вместо того чтобы диск менял орбиту планеты, сама планета начинает изменять движение газа в диске. Газ внутри орбиты планеты вращается быстрее нее, поэтому ее притяжение тормозит газ, вынуждая его падать в сторону звезды, т.
е. от планеты. Газ же вне орбиты планеты вращается медленнее, поэтому планета ускоряет его, заставляя двигаться наружу, опять же от планеты. Таким образом, планета создает разрыв в диске и уничтожает запас строительного материала. Газ пытается его заполнить, но компьютерные модели показывают, что планета выигрывает битву, если при расстоянии в 5 а.е. ее масса превышает массу Юпитера.
Эта критическая масса зависит от эпохи. Чем раньше формируется планета, тем больше будет ее рост, поскольку в диске еще много газа. У Сатурна масса меньше, чем у Юпитера, просто потому, что он сформировался на несколько миллионов лет позже. Астрономы обнаружили дефицит планет с массами от 20 масс Земли (это масса Нептуна) до 100 земных масс (масса Сатурна). Это может стать ключом к восстановлению картины эволюции.
Результат: Планета размером с Юпитер (или ее отсутствие).
5. Газовый гигант становится неусидчивым
Время: от 1 до 3 млн лет
Как ни странно, многие внесолнечные планеты, открытые за последние десять лет, обращаются вокруг своей звезды на очень близком расстоянии, гораздо ближе, чем Меркурий — вокруг Солнца. Эти так называемые «горячие Юпитеры» сформировались не там, где они находятся сейчас, т. к. орбитальная зона питания была бы слишком мала для поставки необходимого вещества. Возможно, для их существования нужна трехступенчатая последовательность событий, которая по какой-то причине не реализовалась в нашей Солнечной системе.
Во-первых, газовый гигант должен формироваться во внутренней части планетной системы, вблизи линии льда, пока в диске еще достаточно газа. Но для этого в диске должно быть много и твердого вещества.
Во-вторых, планета-гигант должна переместиться к месту своего нынешнего расположения. Миграция I типа не может обеспечить этого, т. к. она действует на зародыши еще до того, как они наберут много газа. Но возможна и миграция II типа. Формирующийся гигант создает разрыв в диске и сдерживает течение газа через свою орбиту. В этом случае он должен бороться с тенденцией турбулентного газа распространяться в смежные области диска. Газ никогда не перестанет сочиться в разрыв, и его диффузия к центральной звезде заставит планету терять орбитальную энергию. Этот процесс довольно медленный: нужно несколько миллионов лет для перемещения планеты на несколько астрономических единиц. Поэтому планета должна начать формироваться во внутренней части системы, если в итоге ей предстоит выйти на орбиту вблизи звезды. Когда эта и другие планеты продвигаются внутрь, они толкают перед собой оставшиеся планетезимали и зародыши, возможно, создавая «горячие Земли» на еще более близких к звезде орбитах.
В-третьих, что-то должно остановить движение, прежде чем планета упадет на звезду. Это может быть магнитное поле звезды, расчищающее от газа пространство вблизи звезды, а без газа движение прекращается. Возможно, планета возбуждает приливы на звезде, а они в свою очередь замедляют падение планеты. Но эти ограничители могут и не срабатывать во всех системах, поэтому многие планеты могут продолжать свое движение к звезде.
Результат: планета-гигант на близкой орбите («горячий Юпитер»).
6. Появляются и другие планеты-гиганты
Время: от 2 до 10 млн лет
Если удалось сформироваться одному газовому гиганту, то он способствует рождению следующих гигантов. Многие, а возможно и большинство известных планет-гигантов имеют близнецов сравнимой массы. В Солнечной системе Юпитер помог Сатурну сформироваться быстрее, чем это произошло бы без его помощи. Кроме того, он «протянул руку помощи» Урану и Нептуну, без чего они не достигли бы своей нынешней массы. На их расстоянии от Солнца процесс формирования без посторонней помощи шел бы очень медленно: диск рассосался бы еще до того, как планеты успели бы набрать массу.
Первый газовый гигант оказывается полезным по нескольким причинам. У внешней кромки образованного им разрыва вещество концентрируется, в общем, по той же причине, что и на линии льда: перепад давления заставляет газ ускоряться и действовать как попутный ветер на пылинки и планетезимали, останавливая их миграцию из внешних областей диска. К тому же гравитация первого газового гиганта часто отбрасывает соседние с ним планетезимали во внешнюю область системы, где из них формируются новые планеты.
Второе поколение планет формируется из вещества, собранного для них первым газовым гигантом. При этом большое значение имеет темп: даже небольшая задержка во времени может существенно изменить результат. В случае Урана и Нептуна аккумуляция планетезималей была чрезмерной. Зародыш стал слишком большим, 10–20 земных масс, что отсрочило начало аккреции газа до момента, когда в диске его почти не осталось. Формирование этих тел завершилось, когда они набрали всего по две земных массы газа. Но это уже не газовые, а ледяные гиганты, которые могут оказаться самым распространенным типом.
Гравитационные поля планет второго поколения увеличивают в системе хаос. Если эти тела сформировались слишком близко, их взаимодействие друг с другом и с газовым диском может выбросить их на более высокие эллиптические орбиты. В Солнечной системе планеты имеют почти круговые орбиты и достаточно удалены друг от друга, что уменьшает их взаимное влияние. Но в других планетных системах орбиты как правило эллиптические. В некоторых системах они резонансные, т. е. орбитальные периоды соотносятся как небольшие целые числа. Вряд ли это было заложено при формировании, но могло возникнуть при миграции планет, когда постепенно взаимное гравитационное влияние привязало их друг к другу. Различие между такими системами и Солнечной системой могло определяться разным начальным распределением газа.
Большинство звезд рождаются в скоплениях, причем более половины из них — двойные. Планеты могут сформироваться не в плоскости орбитального движения звезд; в этом случае гравитация соседней звезды быстро перестраивает и искажает орбиты планет, образуя не такие плоские системы, как наша Солнечная, а сферические, напоминающие рой пчел вокруг улья.
Результат: компания планет-гигантов.
7. Формируются планеты типа Земли
Время: от 10 до 100 млн лет
Планетологи считают, что похожие на Землю планеты распространены больше, чем планеты-гиганты. Несмотря на то что рождение газового гиганта требует точного баланса конкурирующих процессов, формирование твердой планеты должно быть намного сложнее.
До обнаружения внесолнечных землеподобных планет мы опирались лишь на данные о Солнечной системе. Четыре планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — в основном состоят из веществ с высокой температурой кипения, таких как железо и силикатные породы. Это свидетельствует о том, что сформировались они внутри линии льда и заметно не мигрировали. На таких расстояниях от звезды зародыши планет могут вырасти в газовом диске до 0,1 земной массы, т. е. не больше чем Меркурий. Для дальнейшего роста нужно, чтобы орбиты зародышей пересекались, тогда они будут сталкиваться и сливаться. Условия для этого возникают после испарения газа из диска: под действием взаимных возмущений в течение нескольких миллионов лет орбиты зародышей вытягиваются в эллипсы и начинают пересекаться.
Гораздо труднее объяснить, как система вновь стабилизирует себя, и как планеты земной группы оказались на их нынешних почти круговых орбитах. Небольшое количество оставшегося газа могло бы это обеспечить, но такой газ должен был предотвратить изначальное «разбалтывание» орбит зародышей. Возможно, когда планеты уже почти сформировались, остается еще приличный рой планетезималей. В течение следующих 100 млн лет планеты сметают часть из этих планетезималей, а оставшиеся отклоняют в сторону Солнца. Планеты передают свое беспорядочное движение обреченным планетезималям и переходят на круговые или почти круговые орбиты.
Согласно другой идее, длительное влияние гравитации Юпитера вызывает у формирующихся планет земной группы миграцию, передвигая их в области со свежим веществом. Это влияние должно быть сильнее на резонансных орбитах, которые постепенно сдвигались внутрь по мере опускания Юпитера к его современной орбите. Радиоизотопные измерения указывают, что астероиды сформировались первыми (спустя 4 млн лет после образования Солнца), затем — Марс (через 10 млн лет), а позже — Земля (через 50 млн лет): как будто бы поднятая Юпитером волна прошла через Солнечную систему. Если бы она не встретила препятствий, то сдвинула бы все планеты земной группы к орбите Меркурия. Как же им удалось избежать столь печальной участи? Возможно, они уже стали слишком массивными, и Юпитер не смог их сильно сдвинуть, а может быть, сильные удары выбросили их из зоны действия Юпитера.
Заметим, что многие планетологи не считают роль Юпитера решающей в формировании твердых планет. Большинство солнцеподобных звезд лишено планет типа Юпитера, но вокруг них есть пылевые диски. А значит, там есть планетезимали и зародыши планет, из которых могут сформироваться объекты типа Земли. Основной вопрос, на который должны ответить наблюдатели в ближайшее десятилетие, — в скольких системах есть земли, но нет юпитеров.
Важнейшей эпохой для нашей планеты стал период между 30 и 100 млн лет после формирования Солнца, когда зародыш размером с Марс врезался в прото-Землю и породил гигантское количество обломков, из которых сформировалась Луна. Столь мощный удар, конечно же, разбросал огромное количество вещества по Солнечной системе; поэтому землеподобные планеты в других системах тоже могут иметь спутники. Этот сильный удар должен был сорвать первичную атмосферу Земли. Ее современная атмосфера в основном возникла из газа, заключенного в планетезималях. Из них сформировалась Земля, а позже этот газ вышел наружу при извержении вулканов.
Результат: планеты земного типа.
8. Начинаются операции по зачистке
Время: от 50 млн до 1 млрд лет
К этому моменту планетная система уже почти сформировалась. Продолжаются еще несколько второстепенных процессов: распад окружающего звездного скопления, способного своей гравитацией дестабилизировать орбиты планет; внутренняя неустойчивость, возникающая после того, как звезда окончательно разрушает свой газовый диск; и, наконец, продолжающееся рассеивание оставшихся планетезималей гигантской планетой. В Солнечной системе Уран и Нептун выбрасывают планетезимали наружу, в пояс Койпера, или же к Солнцу. А Юпитер своим мощным тяготением отсылает их в облако Оорта, на самый край области гравитационного влияния Солнца. В облаке Оорта может содержаться около 100 земных масс вещества. Время от времени планетезимали из пояса Койпера или облака Оорта приближаются к Солнцу, образуя кометы.
Разбрасывая планетезимали, сами планеты немного мигрируют, и этим можно объяснить синхронизацию орбит Плутона и Нептуна. Возможно, орбита Сатурна когда-то располагалась ближе к Юпитеру, но затем отдалилась от него. Вероятно, с этим связана так называемая поздняя эпоха сильной бомбардировки — период очень интенсивных столкновений с Луной (и, по-видимому, с Землей), наступивший спустя 800 млн лет после формирования Солнца. В некоторых системах грандиозные столкновения сформировавшихся планет могут возникать на поздней стадии развития.
Результат: Конец формирования планет и комет.
Нет единого плана
До начала эры открытия внесолнечных планет мы могли изучать только Солнечную систему. Несмотря на то что это позволило нам понять микрофизику важнейших процессов, у нас не было представления о путях развития иных систем. Удивительное разнообразие планет, обнаруженных за последнее десятилетие, значительно раздвинуло горизонт наших знаний. Мы начинаем понимать, что внесолнечные планеты — это последнее выжившее поколение в ряду протопланет, испытавших формирование, миграцию, разрушение и непрерывную динамическую эволюцию. Относительный порядок в нашей Солнечной системе не может быть отражением какого-то общего плана.
От попыток выяснить, как в далеком прошлом формировалась наша Солнечная система, теоретики обратились к исследованиям, позволяющим делать прогнозы о свойствах еще не открытых систем, которые могут быть обнаружены в ближайшее время. До сих пор наблюдатели замечали вблизи солнцеподобных звезд только планеты с массами порядка массы Юпитера. Вооружившись приборами нового поколения, они смогут искать объекты земного типа, которые в соответствии с теорией последовательной аккреции должны быть широко распространены. Планетологи только начинают осознавать то, насколько разнообразны миры во Вселенной.
Перевод: В. Г. Сурдин
Дополнительная литература:
1) Towards a Deterministic Model of Planetary Formation. S. Ida and D.N.C. Lin in Astrophysical Journal, Vol. 604, No. 1, pages 388-413; March 2004.
2) Planet Formation: Theory, Observation, and Experiments. Edited by Hubert Klahr and Wolfgang Brandner. Cambridge University Press, 2006.
3) Альвен Х., Аррениус Г. Эволюция Солнечной системы. М.: Мир, 1979.
4) Витязев А.В., Печерникова Г.В., Сафронов В.С. Планеты земной группы: Происхождение и ранняя эволюция. М.: Наука, 1990.
12 интересных фактов о Юпитере
Подборка из 12 интересных фактов о самой большой планете Солнечной системы
1. Юпитер является крупнейшей планетой Солнечной системы. Его диаметр составляет 140 тыс. км, что в 11 раз больше диаметра Земли. Масса Юпитера превышает земную в 317 раз.
2. Юпитер — газовый гигант. В основном он состоит из водорода и гелия, у него нет твердой поверхности. Средняя плотность Юпитера составляет 1,3 г/см³, что лишь на треть больше плотности воды.
3. С погружением в глубины планеты температура и давление увеличиваются, и водород постепенно меняет свое состояние от газа к жидкости. Расчеты показывают, что при давлении порядка миллиона атмосфер водород приобретает свойства металла. По предположениям ученых, под слоем такого металлического водорода должно находиться каменное ядро.
4. Согласно популярному заблуждению, Юпитер является «неудавшейся звездой». Но это не так. Чтобы стать хотя бы коричневым карликом, газовый гигант должен был бы весить примерно в 12,5 раз больше, чем сейчас, а чтобы внутри Юпитера запустились постоянные реакции термоядерного синтеза на основе водорода, ему нужно быть примерно в 80 раз массивнее.
5. Юпитер обладает многочисленным спутниковым семейством, которое часто называют «Солнечной системой в миниатюре». К настоящему времени астрономам известно о 69 лунах газового гиганта.
6. У Юпитера также имеется тусклая кольцевая система. В основном его кольца состоят из темных частичек пыли, выбитых метеоритами с внешних спутников планеты.
7. Наиболее известная достопримечательность Юпитера носит название Большое Красное Пятно. Это огромный шторм антициклонического характера, бушующий в атмосфере планеты вот уже несколько веков. Предполагается, что первым его заметил Джованни Кассини (Giovanni Cassini) еще в 1665 г. Несмотря на то, что за последние 100 лет шторм заметно уменьшился в размерах, его поперечник все еще превосходит диаметр Земли.
8. Юпитер излучает примерно на 60% больше энергии, чем получает от Солнца. Астрономы предполагают, что это происходит из-за постепенного сжатия планеты под действием собственной гравитации.
9. Юпитер обладает наиболее обширной магнитосферой среди всех планет Солнечной системы и мощнейшими радиационными поясами, которые представляют серьезную угрозу для всех космических аппаратов, посещающих окрестности газового гиганта. К примеру, чтобы защитить электронику зонда Juno от юпитерианской радиации, инженеры поместили ее в титановый куб cо стенками толщиной 1 см.
10. Юпитер — единственная планета Солнечной системы, у которой общий центр масс с Солнцем время от времени выходит за пределы светила (примерно на 7% его радиуса).
11. Гравитация Юпитера оказывает серьезное воздействие на всю Солнечную систему. Например, газовый гигант постоянно нарушает орбиты комет, а порой и захватывает их. Наиболее известный подобный случай произошел в 1994 г. Тогда астрономы со всего мира смогли увидеть бомбардировку планеты обломками захваченной ее гравитационным полем кометы Шумейкеров-Леви 9 (Shoemaker-Levy 9).
12. Направляющиеся во внешнюю часть Солнечной системы космические аппараты используют Юпитер в качестве «трамплина». Гравитационный маневр в окрестностях планеты позволяет добиться значительного приращения скорости и сократить время перелета к цели. В свое время «услугами» газового гиганта пользовались миссии Voyager, Ulysses, Cassini и New Horizons.
Из чего состоят планеты?
Из чего состоят планеты?Из чего состоят планеты?
Земля и три другие внутренние планеты нашей солнечной системы (Меркурий, Венера и Марс) состоят из горных пород, содержащих обычные минералы, такие как полевой шпат и металлы. как магний и алюминий. Плутон тоже. Остальные планеты не твердые. Юпитер, например, состоит в основном из захваченного гелия, водорода и воды. В нашем Солнечной системы четыре «газовых гиганта» — это Юпитер, Сатурн, Нептун, и Уран.
Планеты с их относительными размерами в масштабе. Крошечная голубоватая точка внизу
слева — Земля. Крошечные красные точки по бокам — это Венера и Марс. Меркурий
и Плутон — точки в противоположных углах. Изображение с девяти планет,
Мультимедийный тур по Солнечной системе Билла Арнетта http://seds.lpl.arizona.edu/nineplanets/nineplanets/nineplanets.html
Ученые определяют планеты как темные тела, вращающиеся вокруг звезд.Темные тела это объекты в космосе, которые не излучают достаточно света, чтобы быть видимыми для глаза. Мы все еще можем видеть планеты (и нашу луну) в ночном небе, потому что свет от Солнце отражается от них.
Цвета планет. Картина не в масштабе. Изображение с планетарной системы НАСА
Фото на http://photojournal.jpl.nasa.gov/
Что находится в космосе, кроме планет и звезды?
Что такое орбита?
Что вызывает орбиту?
Что путешествует по орбите?
Что такое спутник?
Что такое орбитальный самолет?
Что такое убегающая скорость?
Как мы знаем, что в космосе?
Что — орбитальные длины и расстояния до объектов в нашей солнечной системе?
Что такое планета? | Планеты — NASA Solar System Exploration
Что такое планета?
ВступлениеНа этот, казалось бы, простой вопрос нет простого ответа.Всем известно, что Земля, Марс и Юпитер — планеты. Но и Плутон, и Церера когда-то считались планетами, пока новые открытия не вызвали научные дебаты о том, как их лучше всего описать, — активные дебаты, которые продолжаются и по сей день. Последнее определение планеты было принято Международным астрономическим союзом в 2006 году. В нем говорится, что планета должна выполнять три функции:
- Он должен вращаться вокруг звезды (в нашем космическом районе Солнца).
- Он должен быть достаточно большим, чтобы гравитация могла придать ему сферическую форму.
- Он должен быть достаточно большим, чтобы его сила тяжести убрала любые другие объекты аналогичного размера вблизи его орбиты вокруг Солнца.
Обсуждения — и дебаты — будут продолжаться по мере того, как наш взгляд на космос продолжает расширяться.
Научный процессНаучный процесс
Наука — это динамический процесс вопрошания, выдвижения гипотез, открытия и изменения предыдущих идей на основе того, что было изучено. Научные идеи развиваются путем рассуждений и проверяются наблюдениями.Ученые оценивают и ставят под сомнение работу друг друга в критическом процессе, который называется экспертной оценкой.
Наше понимание Вселенной и нашего места в ней со временем изменилось. Новая информация может заставить нас переосмыслить то, что мы знаем, и переоценить то, как мы классифицируем объекты, чтобы лучше понять их. Новые идеи и взгляды могут возникнуть в результате того, чтобы поставить под сомнение теорию или увидеть, где классификация не работает.
Развивающееся определение Новое определениеОпределение термина «планета» важно, потому что такие определения отражают наше понимание происхождения, архитектуры и эволюции нашей солнечной системы.За историческое время объекты, отнесенные к планетам, изменились. Древние греки считали Землю Луной и Солнцем планетами наряду с Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном. Земля не считалась планетой, а скорее считалась центральным объектом, вокруг которого вращались все другие небесные объекты. Первая известная модель, в которой Солнце помещается в центр известной вселенной, а Земля вращается вокруг него, была представлена Аристархом Самосским в третьем веке до нашей эры, но она не была общепринятой.Только в 16 веке эта идея была возрождена Николаем Коперником.
К 17 веку астрономы (с помощью изобретения телескопа) поняли, что Солнце было небесным объектом, вокруг которого вращаются все планеты, включая Землю, и что Луна — не планета, а спутник (луна) Земли. Уран был добавлен как планета в 1781 году, а Нептун был открыт в 1846 году.
Церера была открыта между Марсом и Юпитером в 1801 году и первоначально классифицировалась как планета.Но поскольку впоследствии в том же регионе было обнаружено гораздо больше объектов, стало понятно, что Церера была первым из класса подобных объектов, которые в конечном итоге были названы астероидами (звездообразными) или малыми планетами.
Плутон, открытый в 1930 году, был признан девятой планетой. Но Плутон намного меньше Меркурия и даже меньше некоторых планетных лун. Он не похож на планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), или газовых гигантов (Юпитер, Сатурн), или ледяных гигантов (Уран, Нептун).Харон, его огромный спутник, почти вдвое меньше Плутона и находится на орбите Плутона. Хотя Плутон сохранял свой планетарный статус в течение 1980-х годов, ситуация начала меняться в 1990-х годах с некоторыми новыми открытиями.
Технические достижения в области телескопов привели к улучшению наблюдений и улучшенному обнаружению очень маленьких и очень далеких объектов. В начале 1990-х астрономы начали обнаруживать многочисленные ледяные миры, вращающиеся вокруг Солнца в области формы пончика, называемой поясом Койпера, за орбитой Нептуна — в царстве Плутона.С открытием пояса Койпера и его тысяч ледяных тел (известных как объекты пояса Койпера, или KBO, также называемые транснептунианцами), было предложено, что более полезно думать о Плутоне как о самом большом KBO, а не о планете.
Планета дебатов Планета дебатовЗатем, в 2005 году, группа астрономов объявила, что они нашли десятую планету — это была КБО, размером с Плутон. Люди начали задаваться вопросом, что на самом деле означает планетарность. В любом случае, что такое планета? Внезапно ответ на этот вопрос не показался столь очевидным, и, как оказалось, по этому поводу возникло множество разногласий.
Международный астрономический союз (МАС), всемирная организация астрономов, взялся за классификацию недавно обнаруженного КБО (позже названного Эрис). В 2006 году МАС принял резолюцию, в которой определил планету и установил новую категорию — карликовые планеты. Эрида, Церера, Плутон и два недавно открытых КБО, названные Хаумеа и Макемаке, являются карликовыми планетами, признанными МАС. В Солнечной системе может быть еще 100 карликовых планет и еще сотни в пределах пояса Койпера и за его пределами.
Новое определение планеты Новое определение планетыВот текст Резолюции МАС B5: Определение планеты в Солнечной системе:
Современные наблюдения меняют наше понимание планетных систем, и важно, чтобы наша номенклатура объектов отражала наше текущее понимание. Это касается, в частности, обозначения «планеты». Слово «планета» первоначально описывало «странников», которые были известны только как движущиеся огни в небе.Недавние открытия привели нас к созданию нового определения, которое мы можем дать, используя имеющуюся в настоящее время научную информацию.
Таким образом, IAU решает, что планеты и другие тела, кроме спутников, в нашей Солнечной системе, должны быть определены в три отдельные категории следующим образом:
- Планета — это небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) обладает достаточной массой, чтобы его самогравитация преодолела силы твердого тела, так что оно принимает гидростатическую равновесную (почти круглую) форму, и ( c) очистил окрестности вокруг своей орбиты.
- «Карликовая планета» — это небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) имеет достаточную массу, чтобы его самогравитация преодолела силы твердого тела, так что оно принимает гидростатическое равновесие (почти круглую) форму (c) не очистил окрестности вокруг своей орбиты, и (d) не является спутником.
- Все другие объекты, за исключением спутников, вращающиеся вокруг Солнца, совместно именуются «Малые тела солнечной системы».
Дебаты и открытия — продолжение
Дебаты и открытия — продолжениеАстрономы и планетологи не единодушно согласились с этими определениями.Некоторым казалось, что схема классификации была разработана, чтобы ограничить количество планет; для других он был неполным, а условия — неясными. Некоторые астрономы утверждали, что местоположение (контекст) важно, особенно для понимания формирования и эволюции Солнечной системы.
Одна из идей состоит в том, чтобы просто определить планету как естественный объект в космосе, достаточно массивный, чтобы гравитация сделала его приблизительно сферическим. Но некоторые ученые возражали, что это простое определение не принимает во внимание, какая степень измеримой округлости необходима для того, чтобы объект считался круглым.На самом деле часто бывает сложно точно определить форму некоторых удаленных объектов. Другие утверждают, что то, где расположен объект или из чего он сделан, имеет значение, и не следует беспокоиться о динамике; то есть независимо от того, уносит ли объект или рассеивает своих ближайших соседей, или удерживает их на стабильных орбитах. Споры о жизнеспособности планеты продолжаются.
По мере того, как наши знания углубляются и расширяются, вселенная становится все более сложной и интригующей. Исследователи обнаружили сотни внесолнечных планет или экзопланет, находящихся за пределами нашей солнечной системы; только в Галактике Млечный Путь могут быть миллиарды экзопланет, а некоторые из них могут быть обитаемыми (иметь условия, благоприятные для жизни).Еще неизвестно, можно ли применить наши определения планеты к этим недавно обнаруженным объектам.
ВРЕМЕНИ для детей | Что такое планеты?
Звездочеты в Древней Греции заметили в ночном небе нечто необычное. Они заметили, что среди созвездий двигалось несколько ярких объектов. Они назвали эти объекты планетами , что означает «странники».
Мы до сих пор называем их планетами. Но наше понимание этих небесных × небесный ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛЕСКОПОВ / AP или относящиеся к небу (прилагательное) В договоре говорилось, что небесные тела, такие как Луна и Марс, могут использоваться только в мирных целях.тела выросли с древних времен. Теперь мы знаем, что планеты выглядят так, как будто они блуждают по ночному небу. На самом деле они вращаются вокруг Солнца.
Но что такое планета? Ученые до сих пор обсуждают этот вопрос. Недавно Международный астрономический союз (МАС) определил, что планета должна соответствовать трем условиям. Он должен быть сферическим × сферический ДЕННИС О’КЛЕР / GETTY IMAGES в форме круглого шара (прилагательное) Мяч имеет сферическую форму и легко катится.и вращаться вокруг Солнца. Кроме того, на его орбите не должно быть других планет и объектов.
Ученые определили восемь планет в нашей солнечной системе × Солнечная система СУМАН БХАУМИК звезда и все небесные объекты, включая планеты и луны, которые путешествуют вокруг нее (существительное) НАСА ищет планеты, похожие на Землю, за пределами Солнечной системы.. Но есть много других планет, находящихся дальше в космосе. На данный момент специалисты определили около 900 планет за пределами нашей Солнечной системы. По их оценкам, есть еще триллионы.
Земля — единственная планета в нашей солнечной системе, которая может поддерживать жизнь.
НАСА / GETTY IMAGESКак образовались планеты?
Специалисты считают, что Вселенная образовалась после мощного взрыва. Это называется Большим взрывом.Говорят, взрыв произошел 13,7 миллиарда лет назад. Он выпустил огромное количество пыли и газа. Энергия взрыва сварила пыль и газ. Кусочки пыли собрались в комки. Со временем комки становились больше. Сила тяжести × сила тяжести СКОТТ Т. СМИТ / GETTY IMAGES естественная сила, притягивающая все объекты с массой друг к другу (существительное) Дизайнеры водных горок полагаются на силу тяжести, чтобы переместить райдеров с вершины горки вниз.держал их вместе. Тем временем один сгусток газа начал производить собственную энергию. Со временем оно стало нашим солнцем.
Оставшаяся пыль и газ начали кружиться вокруг нового солнца. В конце концов, эта пыль и газ стали планетами нашей солнечной системы. Солнечная система состоит из звезды и планет, вращающихся вокруг нее.
В нашей солнечной системе четыре внутренние планеты. Меркурий, Венера, Земля и Марс находятся ближе всего к Солнцу.Их называют планетами земной группы, и они в основном состоят из камня и металла. Четыре внешние планеты — это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их называют газовыми гигантами. Они образовались в чрезвычайно холодном районе Солнечной системы.
Внешние планеты состоят из газов, которые кружатся в холодные ветреные бури. Внешние планеты также имеют кольцевые системы. У Сатурна, например, огромное кольцо. Он может вместить миллиард Земель. Как образуются кольца? Когда маленькие спутники и кометы подходят слишком близко к газовым гигантам, гравитация разрывает их на части.Затем куски камня и льда начинают вращаться вокруг планеты. В конце концов они образуют кольца.
Земля — единственная планета в нашей солнечной системе, которая, как известно, поддерживает жизнь. Это идеальное расстояние от солнца, чтобы иметь воду и кислород. Планета также защищена атмосферой. Он состоит из слоев газов. Атмосфера защищает нас от вредного воздействия солнечных лучей.
Это изображение Плутона, предоставленное НАСА 24 июля 2015 года, было создано путем объединения нескольких изображений с камер космического корабля New Horizons.
НАСА / GETTY IMAGESНовое определение планет
Плутон находится в дальних уголках нашей солнечной системы. Когда-то это считалось планетой. Но астрономы начали сомневаться в этом. Почему? Они обнаружили похожие объекты поблизости, в регионе, который называется пояс Койпера. Они решили, что если эти похожие объекты слишком малы, чтобы считаться планетами, Плутон тоже не следует считать планетой. В 2006 году МАС лишил Плутона статуса планеты. × статус FATCAMERA / ПОЛУЧИТЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ должность; условие (существительное) Врач проверил состояние ее пациента.. Она была реклассифицирована как карликовая планета.
За последние 50 лет эксперты также обнаружили, что у других звезд, помимо Солнца, есть планеты, вращающиеся вокруг них. Их называют экзопланетами. Некоторые из них находятся в «жилой зоне». Это область вокруг звезды, в которой планета может поддерживать жизнь. По мере того как ученые получают более глубокое понимание Вселенной, споры о том, как определить планету, наверняка продолжатся.
Что такое планета? | Планетарное общество
Краткая история планет
«Планета» — это слово, используемое древними греками для описания видимых невооруженным глазом звезд, которые двигались относительно неподвижных звезд на заднем плане.Слово «планета» происходит от греческого слова «планета», что означает «странник», и, вероятно, имеет более древнее происхождение. Мы никогда не узнаем, когда люди впервые заметили, что некоторые звезды двигались, а большинство — нет, и как они впервые назвали эти блуждающие звезды.
Древние греки считали, что Земля находится в центре Вселенной, а планеты, включая Солнце и Луну, вращаются вокруг нас на фиксированных концентрических сферах. Со временем философы и ученые от Коперника до Канта и Хаббла изменили эту точку зрения, пока Земля не стала рассматриваться как одна из многих планет, вращающаяся вокруг средней звезды, которая сама вращалась вокруг далекого центра Млечного Пути, который был одной из многих галактик.
В то время как Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны с древних времен, Уран не был открыт до 1781 года, он находился на орбите в 20 астрономических единицах (а.е.) от Солнца, что вдвое превышает размер известной тогда солнечной системы. Между 1801 и 1808 годами астрономы обнаружили 4 новых мира гораздо ближе к дому: Церера, Паллада, Юнона и Веста, все они вращаются вокруг Солнца между Марсом и Юпитером на расстояниях от 2 до 4 а.е. К тому времени, когда в 1845 году был открыт пятый мир, Астрея, астрономы называли их «астероидами», «малыми планетами» или «малыми планетами» и считали их подмножеством планет, так же как и грызуны. млекопитающих.
Планета Нептун была открыта в 1846 году, что снова увеличило размер известной солнечной системы, на этот раз до 30 а.е. Плутон также был назван планетой, когда он был открыт в 1930 году. Орбита Плутона была в высшей степени необычной: очень вытянутая, заметно наклоненная и находящаяся в таком танце с Нептуном, что Плутон вращается вокруг Солнца дважды на каждые 3 обращения Нептуна. Ритмичные движения иногда приближают Плутон к Солнцу даже ближе, чем Нептун (например, в период с 1979 по 1999 год), но две планеты никогда не находятся рядом друг с другом в космосе и никогда не будут.Сначала масса Плутона была оценена как масса Земли, но со временем эти оценки уменьшились. Теперь мы знаем, что она всего на 0,2% массивнее Земли.
К 1950-м годам ученые начали соглашаться с тем, что астероиды формируются по-другому и существенно отличаются от остальных планет. Улучшение понимания происхождения планетных систем привело ученых к осознанию того, что мощная гравитация Юпитера настолько взволновала этот регион космоса, что ни один мир больше, чем Церера, не смог выжить там нетронутым.Из-за этого различия использование терминов «малые планеты» и «малые планеты» для обозначения астероидов резко сократилось. Астероиды больше не считались подмножеством планет, и большинство людей, живущих сегодня, выросли, узнав, что существует 9 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.
Что это такое и где они?
РЕЗЮМЕ: планеты-гиганты представляют собой большие шары газа, каждый из которых окружен множеством лун и колец.
Состав
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вместе составляют группу, известную как планеты-гиганты .Общие структуры планет-гигантов противоположны структурам планет земной группы. Вместо того, чтобы иметь тонкую атмосферу вокруг относительно больших скалистых тел, планеты-гиганты имеют относительно небольшие плотные ядра, окруженные массивными слоями газа . Эти планеты, почти полностью состоящие из водорода и гелия, не имеют твердых поверхностей.
Планеты-гиганты
(нажмите, чтобы увеличить)
Вращение
Как вращение влияет на формы планет
(щелкните, чтобы увеличить)
В отличие от планет земной группы шарообразной формы, все планеты-гиганты имеют слегка продолговатую форму.Планеты-гиганты вращаются намного быстрее, чем любой из земных миров. Сама по себе гравитация сделала бы планету сферической, но их быстрое вращение сглаживает их сферические формы, отбрасывая материал около экватора наружу.
Наблюдения за облаками на разных широтах показывают, что планеты-гиганты вращаются с разной скоростью около своих экваторов, чем около полюсов.
ДЖОВИАНСКИЕ «ДНИ»
- Юпитер: 10 часов
- Сатурн: 10 часов
- Уран: 16-17 часов
- Нептун: 16-17 часов
Луны и кольца
После размера, возможно, наиболее заметное различие между планетами-гигантами и планетами земной группы связано с лунами и кольцами.Планеты земной группы — почти изолированные миры, и только Земля (1 луна) и Марс (2 луны) вращаются вокруг любых лун. Напротив, множество лун и колец вращаются вокруг каждой из планет-гигантов.
У всех четырех планет-гигантов есть кольца, хотя с Земли хорошо видны только кольца Сатурна. Кольца состоят из бесчисленных маленьких кусочков камня и льда, каждый из которых вращается вокруг своей планеты, как крошечная луна. Кольца выглядят плоскими, потому что все частицы вращаются по существу в одной плоскости.Кольца расположены ближе к планетам, чем любая из их средних или больших лун, но внутренний край колец все еще находится значительно выше верхних слоев облаков планеты.
Юпитер с ближайшими лунами Европа и Каллисто выровнены по центру планеты.
(нажмите для увеличения)
Кольца Сатурна с лунами Янусом (вверху) и Пандорой.
(нажмите для увеличения)
Почему такие разные
Почему планеты-гиганты так отличаются от планет земной группы? Мы можем проследить почти все различия в формировании Солнечной системы.Линия инея обозначила важную разделительную точку в солнечной туманности. В пределах линии мороза температура была слишком высокой для образования водородного льда. Единственные твердые частицы были сделаны из металла и камня. За линией инея, где соединения водорода могли конденсироваться, твердые частицы включали лед, а также металл и камни.
В то время как планеты земной группы выросли из планетезималей, сделанных из горных пород и металлов, они оказались слишком маленькими, чтобы захватить значительное количество водорода и гелия, присутствующих в солнечной туманности.Однако планеты-гиганты образовались дальше от Солнца, где было много льда и камней. Ядра быстро срослись в большие глыбы льда и камня. В конце концов, они стали настолько большими, что захватили большое количество водорода и других газов из окружающей туманности с их огромной гравитацией.
ПОДРОБНЕЕ О ФОРМИРОВАНИИ ПЛАНЕТЫ НЕКОТОРЫЕ БЫСТРЫЕ ФАКТЫ О ПЛАНЕТЕ
Атмосфера
Высота облаков в атмосферах планет Юпитера
Атмосферы Юпитера и Сатурна почти полностью состоят из водорода и гелия , хотя есть некоторые свидетельства того, что они содержат соединение водорода .Уран и Нептун состоят в основном из соединений водорода с небольшими следами водорода, гелия, металла и горных пород. Наиболее распространенными водородными соединениями являются метан (CH 4 ), аммиак (NH 3 ) и вода (H 2 O).
Чем дальше планета от Солнца, тем прохладнее будет ее атмосфера. Это означает, что одни и те же газы будут конденсироваться с образованием облаков на разных высотах на разных планетах, потому что для конденсации газа требуется определенное давление и температура.Аммиак, гидросульфид аммония и вода составляют 3 облачных слоя Юпитера и Сатурна. На графике справа видно, что они конденсируются на более низких высотах в атмосфере Сатурна, чем в атмосфере Юпитера.
Интерьеры
Ядра всех четырех планет-гигантов состоят из комбинации горных пород, металлов и соединений водорода . Юпитер и Сатурн имеют похожие внутренности, со слоями, выходящими наружу из металлического водорода, жидкого водорода, газообразного водорода, и покрытых слоем видимых облаков.В отличие от Юпитера и Сатурна, Уран и Нептун имеют ядра из камня и металла, а также воды, метана и аммиака. Слой, окружающий ядро, состоит из газообразного водорода, покрытого слоем видимых облаков, подобных облакам Юпитера и Сатурна.
Jovial Planet Interiors
(нажмите, чтобы увеличить)
Как и в случае с планетами земной группы, чем глубже вы погружаетесь, тем горячее и плотнее становится. Повышение температуры и плотности означает повышение давления.
Кусочек пирога плотности Юпитера ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
Тур по Солнечной системе по девяти восьми планетам
Мир астрономии Эрика Вайсштейна
Вернуться наверх
Планеты земной группы и планеты Юпитера За исключением Плутона, планеты в нашей солнечной системе классифицируются как планеты земного типа (земные) или планеты Юпитера (подобные Юпитеру).Наземный планеты включают Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Эти планеты относительно небольшие по размеру и массе. Планета земного типа имеет твердую каменистую поверхность с металл глубоко внутри. В Солнечной системе эти планеты находятся ближе к Солнце и поэтому теплее, чем планеты, расположенные дальше в Солнечная система. Будущие космические миссии разрабатываются для удаленного поиска планеты земной группы вокруг других звезд. Слои газов, окружающие поверхность планеты, составляют то, что известно как атмосферу.Атмосфера планет земной группы варьируется от тонкой до тонкой. толстый. У Меркурия почти нет атмосферы. Густая атмосфера, состоящая в основном из углекислый газ покрывает Венеру, удерживая тепло и повышая температуру поверхности. Облака на Венере образуются из серной кислоты. Атмосфера Земли составляет 77 процентов азот, 21 процент кислорода и 1 процент аргона, с переменным количеством водяной пар и следовые количества других газов. Белые облака водяного пара прячутся большая часть поверхности Земли в виде Земли из космоса. Марс очень тонкий атмосфера, содержащая в основном углекислый газ, азот, аргон и следы количества кислорода и водяного пара.Атмосфера также содержит тонкую воду и облака углекислого газа и часто страдают от пыльных бурь. Юпитерианские планеты включают Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. На этих планетах есть большие размеры и массы. У планет Юпитера нет твердых поверхностей. Они есть их иногда называют газовыми гигантами, потому что они большие и состоят в основном из газов. Небольшое количество каменистых материалов можно найти только глубоко в ядрах Юпитера. планеты. В солнечной системе планеты-гиганты расположены дальше от Солнца. чем планеты земной группы, и поэтому они холоднее.Ученые нашли больше чем 100 планет Юпитера вокруг других звезд. Большинство внесолнечных Открытые планеты Юпитера ближе к своим звездам, чем планеты-гиганты Солнечной системы обращены к Солнцу. Атмосферы планет Юпитера в нашей Солнечной системе состоят в основном из водород и гелий. Соединения, содержащие водород, такие как вода, аммиак и метан, также присутствуют. Различия в количестве этих следовых газов и изменения температуры этих планет способствуют различным цвета, видимые на изображениях, сделанных в видимом свете.Пока ученые ожидают атмосферы планет Юпитера в других солнечных системах должны состоять в основном из водорода и гелия, они еще не измерили свойства своих атмосферы. Плутон, самая удаленная планета в нашей солнечной системе, может быть немногим больше, чем гигантская комета. Плутон напоминает ледяные кометоподобные объекты, вращающиеся вокруг Солнца. за пределами орбиты Нептуна, а не на каменистых планетах земной группы или планеты-гиганты. Факторы, отличающие Плутон от земных и Планеты Юпитера включают свой состав (лед, камни и замороженные газы), меняющийся атмосфера, небольшие размеры, сравнительно большая луна и ее эллиптическая орбита вокруг Солнца. |
Ученые исследуют алмазные планеты, «не похожие ни на что в нашей солнечной системе»
На этой яркой иллюстрации изображена планета, богатая углеродом, основными минералами которой являются алмаз и кремний.
Дэн Шим / ASU / VecteezyАлмазы могут быть редким товаром здесь, на Земле, но во вселенной, похоже, в них нет недостатка. Только представьте себе возмутительные кольца, которые можно сделать из целой планеты, наполненной желанными драгоценными камнями.
Исследователи из Университета штата Аризона и Чикагского университета провели новое исследование богатых углеродом экзопланет (планет, расположенных за пределами нашей солнечной системы) и обнаружили, что некоторые из этих диких миров могут состоять из алмазов и кремнезема.Бриллианты сделаны из углерода. Здесь, на Земле, кремнезем содержится в кварце и песке.
Из лаборатории в ваш почтовый ящик. Получайте последние научные новости от CNET каждую неделю.
«Эти экзопланеты не похожи ни на что в нашей солнечной системе», — сказал Харрисон Аллен-Саттер из ASU, ведущий автор статьи, опубликованной в The Planetary Science Journal, в выпуске на прошлой неделе.
Что делает алмазную планету и что делает планету похожей на Землю? Звезды и планеты созданы из пылевых и газовых облаков, но все зависит от соотношения определенных газов, которые участвуют в их образовании.«У звезды с более низким отношением углерода к кислороду будут планеты, подобные Земле, состоящие из силикатов и оксидов с очень небольшим содержанием алмаза (содержание алмаза на Земле составляет около 0,001%)», — говорится в сообщении ASU.
Так выглядит ячейка с алмазной наковальней. Образец сжимается между двумя плоскими поверхностями.
Дэн Шим / ASUНе все звезды похожи на наше Солнце. Некоторые из них имеют более высокое соотношение углерода и кислорода, что в сочетании с наличием воды может привести к появлению богатых углеродом планет.
Группа исследователей пошла дальше этой идеи и проверила ее в лабораторном эксперименте с использованием ячеек с алмазной наковальней. Это примерно то, на что это похоже: два высококачественных алмаза в форме наковальни направлены друг на друга.
Ученые имитировали внутреннюю часть карбидных экзопланет, погрузив карбид кремния в воду и сжав ее до высокого давления. Команда добавила в смесь немного лазерного нагрева.
«Как они и предполагали, при высокой температуре и давлении карбид кремния вступил в реакцию с водой и превратился в алмазы и кремнезем», — говорится в сообщении ASU.
Это последнее исследование основано на предыдущих исследованиях планет, которые могут быть полны алмазов. НАСА внимательно изучило 55 Cancri e, экзопланету, получившую прозвище «алмазная планета» из-за исследований, предполагающих, что она имеет богатый углеродом состав.
Даже если бы мы смогли достичь этих алмазных экзопланет, они не были бы привлекательными местами для посещения. «Хотя Земля геологически активна (показатель обитаемости), результаты этого исследования показывают, что планеты, богатые углеродом, слишком трудны для того, чтобы быть геологически активными, и это отсутствие геологической активности может сделать состав атмосферы непригодным для проживания», — говорится в сообщении ASU.