Читать книгу Астрономія. Дитяча енциклопедія - Группа авторов - Страница 14

Другою окремою групою великих планет Сонячної системи ми виділили газові планети-гіганти. Уже з назви ви можете напевне зрозуміти, що здебільшого вони складаються з газуватих речовин. Головна спільна риса цих планет – наявність (псевдо)металевого ядра, кори з твердих та рідких газів та дуже щільної атмосфери з різноманітних газів. Переважають у таких атмосферах водень та гелій, проте досить помітною є присутність метану, аміаку, діок-сиду Карбона та інших. Як і з планетами земної групи, познайомимося з кожною із представниць цієї групи окремо.

Юпітер

Юпітер настільки відрізняється від тих планет внутрішньої Сонячної системи, з якими ми вже познайомилися, що нам доведеться створити дещо нове поняття про термін «планета» для розуміння будови та особливостей газових планет-гігантів.

Юпітер є наймасивнішою планетою Сонячної системи. Він у 318 разів важчий за Землю та майже у 100 разів перевищує її за об’ємом. Насправді Юпітеру не вистачає зовсім небагато для того, щоб порівнятися з досить невеличкою зіркою. Проте, як ви скоро дізнаєтесь, Юпітер став би зіркою лише за умови, що його маса була би ще більшою: тільки під дією сил гравітації в небесному тілі, якщо вони досить потужні, створюється висока температура, якої достатньо для запуску ядерних реакцій, характерних для зірок. З Юпітером цього вже ніколи не станеться.

Юпітер відносно добре вивчений астрономами. Це сталося тому, що багато деталей його видимої поверхні можна розглянути, використовуючи навіть найпростіші астрономічні інструменти. І першою характерною рисою, що впадає в око при спостереженні Юпітера, його сплюснутість на полюсах, бо, будучи газуватим та рідким на досить великий відсоток, Юпітер дуже швидко обертається навколо власної осі. Один оберт він робить усього за 10 годин, тоді як навіть Землі на це потрібно аж 24 години. Завдяки такій особливості екваторіальний діаметр Юпітера помітно більший за полярний.

Видима поверхня Юпітера, яку ми маємо змогу спостерігати в телескоп, являє собою газувату оболонку. При візуальних спостереженнях Юпітер виглядає трохи жовтуватим, і на цьому тлі дуже добре виділяються сірі, коричневі, червонуваті та навіть іноді синюваті і зеленуваті смуги. Це – атмосферні формування, що знаходяться під постійним впливом газових потоків та потужних вітрів у юпітеріанській атмосфері. Через це вони є надто змінними. Щодо твердої поверхні Юпітера, то ми не маємо змоги спостерігати її з Землі у звичайні телескопи.

Юпітер має більше 30 супутників, найвідомішими з яких є чотири, що були найпершими відкриті ще Галілеєм – Іо, Європа, Ганімед та Каллісто. Вони носять назву «галілеєвих супутників», і саме завдяки їм уявлення вчених про супутники інших планет Сонячної системи було суттєво розширене та доповнене новими спостережними даними.

Особливою відзнакою юпітеріанської атмосфери є добре відома Велика Червона Пляма. Вона розташована в південній півкулі планети та являє собою стабільну область червонувато-рожевого відтінку. Розміри Червоної Плями вражають – 14 000 на 35 000 кілометрів! З часу свого відкриття у XVII столітті Пляма залишається майже незмінною за своєю структурою та займає одне й те саме місце у верхніх прошарках атмосфери Юпітера. Цікаво відзначити, що з часом змінюється інтенсивність та наповнення забарвлення Плями. При цьому такі зміни носять суто періодичний характер. Спостереження та дослідження, проведені автоматичними міжпланетними станціями «Піонер-11» та «Вояджер-1», надали змогу довести, що Велика Червона Пляма має вихрову природу. Тобто мова йде про велетенський циклон в атмосфері Юпітера, що обертається навколо власної осі з періодом у 6 земних діб. Деякою мірою цей циклон можна порівняти з газовою «дзиґою». З подібними утвореннями в земній атмосфері ми стикаємося чи не кожного дня – це звичайні для нас циклони та антициклони, про активність яких сповіщають синоптики. Проте вихор на Юпітері відрізняється від земних циклонів та антициклонів двома значними рисами: він набагато масивніший, однак не пересувається юпітеріанською атмосферою, а залишається стабільно на одному місці вже близько трьох століть.

Велика Червона Пляма, на думку сучасних учених, є природним формуванням. По суті, це не єдиний об’єкт такого типу: рухлива та динамічна атмосфера Юпітера характеризується наявністю більше десяти подібних циклонічних утворень. Просто Червона Пляма є найбільшою, а відтак і найпомітнішою.

Юпітер, як і Земля, має своє власне магнітне поле. Воно утворює навколо диска планети магнітосферу, що впливає на рух заряджених частинок у полі своєї дії. Проте треба брати до уваги той факт, що магнітне поле Юпітера більш ніж у 50 разів потужніше за земне. Як і на Землі, магнітні полюси Юпітера не збігаються з «юпітерографічними», тобто з віссю його обертання. Через наявність потужного магнітного поля, що простягається у просторі майже на 6 мільйонів кілометрів, для Юпітера в досить високих широтах обох півкуль характерна наявність яскравих полярних сяйв. Вони іноді бувають такими винятково яскравими, що їх вдається спостерігати навіть із Землі!

Звичайно, відомою рисою Юпітера є його потужне гравітаційне поле, що прямо пов’язане з його величезною масою. Дійсно, наймасивніша планета Сонячної системи досить сильно впливає на рух інших небесних тіл, що проходять на певній відстані від неї. Так, Юпітер відіграє важливу роль в еволюції орбіт комет, деяких астероїдів, а також метеорних роїв тощо.

Узагалі Юпітер можна деякою мірою вважати певним проміжним об’єктом між карликовими зірками та планетами земної групи. Саме завдяки цьому він є таким своєрідним.

Сатурн

Наступною планетою, з якою ми будемо знайомитись у нашій уявній екскурсії, стане Сатурн. Від Юпітера він віддалений на значно більшу відстань, ніж ті, що нам доводилося «перетинати» під час нашого знайомства з планетами земної групи, які знаходяться у «внутрішній» Сонячній системі.

Сатурн не набагато менший за Юпітер, проте суттєво менш масивний – за масою він поступається Юпітеру майже втричі. Неважко зрозуміти, що густина речовини, з якої складається Сатурн, менша за юпітеріанську. Вражає й те, що його густина менша за густину води. Тобто, якщо Сатурн опинився б, наприклад, у величезному басейні, то він би не потонув, а продовжував би плавати на поверхні! Так само, як і Юпітер, Сатурн здебільшого складається з водню та гелію. Спектральні дослідження, проте, надали змогу вченим зафіксувати значнішу частку метану порівняно з Юпітером, а також наявність етилену та ацетилену в сатурніанській атмосфері. Як і Юпітер, Сатурн сплющений біля полюсів і навіть трохи більше за попередню планету Сонячної системи.

Перш за все Сатурн відомий своєю видовищною кільцевою системою. Попри те, що всі чотири газових гіганти мають власні кільцеві системи, тільки кільця Сатурна можна легко спостерігати з Землі навіть у невеликі телескопи. З такої відстані кільця можуть справляти враження чогось єдиного, твердого та міцного. Насправді ж таке уявлення надто хибне. Адже нині напевне відомо, що коли ви спробуєте зануритись у кільце, то опинитесь у нескінченному вирі численних маленьких часток каменю та льоду розміром від зернини до монолітного блоку. Окрема частинка кільця здебільшого не перевищує в поперечнику 10 метрів. Кожна з тих частинок обертається навколо планети, як дуже маленький супутник. Загальна товщина кілець приблизно 2 кілометри.

Газувата атмосфера Сатурна має близько 1 000 кілометрів заввишки. Під атмосферою, як і в Юпітера, ховається океан з рідкого водню та гелію, що заливає всю планету. Зі зростанням глибини температура теж зростає, і на позначці 60 000 кілометрів сягає вже 10 000°С! До цих умов додається ще колосальний тиск, що зумовлює присутність як на Юпітері, так і на Сатурні кори з водню у незвичному для земних умов металевому стані. Саме цей прошарок, що добре проводить електричний струм, зумовлює існування потужного магнітного поля цих планет. Під прошарком із металевого водню при температурі близько 20 000°С та під величезним тиском знаходиться ядро, що складається з розплавлених силікатів та металів. У Сатурна маса ядра в 9 разів перевищує масу нашої рідної планети.

Щодо супутників, то Сатурн, як і Юпітер, має їх щонайменше 30. За допомогою середніх телескопів у ясну ніч можна візуально розрізнити десять із них, якщо пощастить – трохи більше. Найвідоміший із супутників Сатурна, Титан, за своїми розмірами залишає позаду навіть планету Меркурій!

З такого конспективного знайомства можна зробити важливий висновок, що за багатьма рисами Юпітер та Сатурн досить сильно нагадують один одного.

Уран та Нептун

Багато спеціалістів вважають Уран та Нептун планетами-близнятами. Обидві планети знаходяться майже на межі планетарної Сонячної системи та повільно обертаються навколо нашої денної зірки.

Уран набагато менший за Юпітер та Сатурн, але все ж таки суттєво більший за Землю. Його атмосфера складається переважно з водню, гелію та вуглеводнів, таких як метан. Саме останні й надають Урану блідого зеленувато-синього кольору. Як і інші газові гіганти Сонячної системи, він ніколи не показує земним спостерігачам своєї поверхні. Вона, як ви вже помітили, типово представлена у вигляді океану переважно з рідкого водню та гелію.

Узагалі твердять, що Уран та Нептун являють собою певні проміжні об’єкти між «напівзірками» Юпітером та Сатурном і планетами земної групи.

Як ми вже говорили, Уран та Нептун теж мають невеликі та недосяжні спостереженням з Землі кільцеві системи. Цікавим є те, що вся система – Уран, його кільця та супутники – ніби «котяться» на боці. Справа в тому, що вісь обертання Урана навколо себе майже збігається із площиною його навколосонячної орбіти. Це могло стати результатом катастрофічного зіткнення, що сталося близько 4,6 мільярдів років тому, коли Уран тільки формувався. Тепер така незвичайна орієнтація спричиняє досить нетиповий режим сезонних змін на Урані. Так, якщо б ви надумали здійснити подорож до цієї планети, то стали би свідками тривалого періоду денного світла, що займав би половину періоду обертання планети навколо Сонця (близько 42 років). Аж потім, після повільного заходу, ви б опинилися посеред 42-річної ночі.

Серед усіх планет, з якими ми встигли познайомитися, Уран став першою «відкритою» планетою. Тобто усі попередні «знайомі» досить яскраві і їх добре видно на тлі зоряного неба навіть неозброєним оком. Через це вони були відомі майже всім людським культурам з прадавніх часів.

Найхолоднішим об’єктом Сонячної системи є супутник Нептуна Тритон Температура на його поверхні становить -235°С. При такій температурі більшість азоту на Тритоні сконденсувалася та замерзла.

Уран було відкрито у 1781 році відомим англійським астрономом та   телескопобудівником Вільямом Гершелем.

Нептун – це фактично копія Урана. Майже такий самий за розмірами та середньою густиною речовини, він тільки набагато синіший. Найбільший супутник Нептуна – Тритон. Він має цікаву особливість: обертається навколо планети в напрямку, протилежному до напрямку обертання інших супутників та Нептуна навколо власної осі. Цей факт наштовхує астрономів на думку, що Тритон спочатку міг бути не природним супутником Нептуна, а був захоплений його гравітаційним полем, як один із числа астероїдів.

Цікавою є історія відкриття Нептуна. По суті, цей факт став тріумфом теорії всесвітнього тяжіння, що була розроблена та запропонована Ісааком Ньютоном наприкінці XVII століття. У середині XIX століття детальні спостереження за Ураном, яких накопилося вже досить багато для статистики, показали, що його орбіта дещо відрізняється від теоретичної, яка була розрахована за законами Ньютона. Англійський фізик та астроном Джон Адамс запропонував пояснити цю невідповідність наявністю досі не відкритої «восьмої планети», що обертається навколо Сонця за орбітою Урана. Після відповідних обчислень він навіть вказав на ймовірне місцезнаходження невідомої планети на небі та вимагав телескопічних пошуків. На жаль, Адамс на той час був лише студентом та не зміг переконати наукову спільноту у своїй правоті.

Улітку 1846 року французький астроном Урбен Левер’є незалежно від Адамса зробив схожі обчислення та відіслав відповідного листа своєму колезі з Берліна, астроному Йогану Галле. Вночі 23 вересня 1846 року Галле направив свій телескоп у точку на небі, передбачену Левер’є. Там у радіусі всього в 1° він дійсно знайшов невідому доти восьму планету, що отримала назву Нептун! Таким чином, відкриття Нептуна фактично відбулося «на кінчику пера» і лише підтверджене традиційними астрономічними засобами.