Тема заняття:

ПЛАНЕТИ-ГІГАНТИ: ЮПІТЕР, САТУРН, УРАН, НЕПТУН ТА ЇХНІ СУПУТНИКИ. ПЛУТОН ТА ЙОГО

СУПУТНИК ХАРОН.

розробила викладач

Прилуцького агротехнічного коледжу

Дронь Вікторія Василівна

План опрацювання нового матеріалу

1. Загальна характеристика планет-гігантів.

2. Фізичні характеристики планет-гігантів.

3. Плутон та його супутник Харон.

1. У чому полягає подібність і несхожість планет земної групи?

2. Чому дорівнює сонячна доба на Меркурії, Венері, Марсі?

3. Що таке парниковий ефект, чому на Венері він виявляється сильніше, ніж на Землі?

4. Чи існують на поверхні Марса канали у земному розумінні цього слова?

Повторимо!

Загальні характеристики планет-гігантів

1. Планети-гіганти мають великі масу і розміри.

2. Густина планет-гігантів значно менша, ніж у планет земної групи.

3. Присутність потужної водно-гелієвої атмосфери з домішками аміаку і метану.

4. Наявність системи супутників і кілець.

5. Швидкість обертання планет-гігантів навколо осі більша, ніж у планет земної групи.

6. Низька температура поверхні.

ЮпітерЮпітер - найбільша планета Сонячної системи Період обертається навколо Сонця на відстані близько 5,2 а. о. становить11,86 земного року. Юпітер швидше за всі інші планети обертається навколо своєї осі - зоряна доба на Юпітері триває9 год. 55 хв. 30c.Нахил осі 3,13°. Через швидке обертання його екваторіальний радіус (71 400 км) значно перевищує полярний (66 900 км) - планета помітно сплюснута біля полюсів. Маса Юпітера у 318 і сила тяжіння на його поверхні відповідно у 2,5 рази більші за земні показники. Середня густина становить 1300 кг/м3.

Атмосфера Юпітера воднево-гелієва

(за обсягом співвідношення цих газів складають 89%водню і 11% гелію).

Уся видима поверхня Юпітера — щільні хмари, розташовані на висоті близько 1000 км над «поверхнею», де газоподібний стан змінюється на рідкий і утворює численні шари жовто-коричневих, червоних і блакитнуватих відтінків.

Температура зовнішнього хмарного покриву складає -133° С.

Конвективні потоки, що виносять внутрішнє тепло до поверхні, ззовні виявляються у вигляді світлих зон і темних поясів.

В області світлих зон відзначається підвищений тиск, що відповідає висхідним потокам. Хмари, що утворюють зони, розташовуються на вищому рівні(приблизно 20 км.), а їхнє світле забарвлення пояснюється підвищеною концентрацією яскраво-білих кристалів аміаку.

Темні хмари, що розташовуються нижче поясів складаються в основному з червоно-коричневих кристалів гідросульфіду амонію і мають вищу температуру.

Велика Червона Пляма — овальне утворення зі змінними розмірами, розташоване в південній тропічній зоні.

Насправді це довготривалий вільний вихор (антициклон) в атмосфері Юпітера, що робить повний оберт за 6 земних діб і що характеризується, як і світлі зони, що сходять плинами в атмосфері.

Хмари в ньому розташовані вище, а температура їх нижче, ніж у сусідніх областях поясів. У даний час «пляма» має розміри 15×30 тис. км, а сто років тому спостерігачі відзначали в 2 рази більші розміри. Іноді вона буває не дуже чітко видимою.

Рух великої червоної плями1 березня 1979 рік (фото “Вояжер-1”)

Травень 2008 року (фото телескоп “Хаббл”)

Схема кілець Юпітера

Кільце галоОсновне кільцеПавутинне кільце АмальтеїПавутинне кільце Теби

Магнітне поле Юпітера

Полярне сяйво на Юпітері в ультрафіолетовому діапазоні телескоп

Хаббл, 26 листопада 1998 

Дослідження проводили 5 американських космічних апаратів:

«Піонер-10» (1973 р.),

«Піонер-11» (1974 р.),

«Вояжер-1», «Вояжер-2» (1979 р.),

міжпланетна станція «Галілео», що стала першим супутником Юпітера (1995 р.).

Дослідження Юпітера

Супутники Юпітера

Відомі 65 супутника ЮпітераВ 1610 році Галілео Галілей, спострерігаючи Юпітер в телескоп, відкрив чотири найбільших супутника — Іо, Європа, Ганімед і Калісто.

Іо, знімок NASA 1999р.

ІоНайближчий до планети з чотирьох галілєєвих супутників. Має особливо бурхливу вулканічну активність.

Складається:

55(60)% - сіркою,

на 30 % - зневоднений астраханіт,

на 15 % - сульфата заліза, гематита.

Надра планети містять силікатні гірські породи. На Іо зафіксовано до 8-10 активних вулканів, на поверхні — скиди, ескарпи.

вулкан Тупан Патера

ЄвропаЄвропа — один з найменших супутників планет Сонячної системи і за розміром близька до Місяця.

Європа завжди повернута до Юпітера однією стороною (як і Місяць до Землі).

Європа схожа на планети земної групи, значною мірою складена гірськими породами.

Це — планета-океан, яка вкрита шаром води товщиною близько 90-100 км (частково — у вигляді льоду товщиною 10—30 км; частково, як вважають, — у вигляді підповерхової рідкої води — рідинного океану).

Глибше залягають гірські породи, а в центрі імовірно знаходиться невелике металічне ядро.

Зображення Європи, отримане Галілео, в нейтральних тонах, на якому видно лінії

Атмосфера на Європі виявлена космічним апаратом «Галілео». Надалі сліди атмосфери підтверджені спостереженнями за допомогою орбітального телескопа «Хаббл», тиск атмосфери не перевищує 1 мікро Паскаля.

Атмосфера складається з кисню, який утворюється при розкладі води (льоду) на кисень і водень під дією сонячної радіації. Легкий водень витікає в космос, а кисень залишається в при поверхневому шарі, утворюючи таким чином своєрідну атмосферу.

Ганімед

Ганімед Найбільший супутник Юпітера, що належить до групи галілеєвих супутників. Одночасно є найбільшим супутником у Сонячній системі.За розмірами він більший за Плутон і Меркурій.Середня густина його порівняно низька (близько1,9 г/см3).Маса супутника становить половину маси Меркурія.Внутрішня структура складається з невеликого залізного ядра, оточеного товстою мантією із силікатів. Над мантією простягається шар м'якого льоду, або океан рідкої води, подібний океану на Європі. Однак поверхня являє собою тверду льодову шкаралупу.

Спостереження за допомогою телескопу Хаббла вказують на існування навколо супутника розрідженої атмосфери, яка майже на 100% складається з кисню.

Вона з'являється завдяки дисоціації поверхневих льодів під дією сонячних променів. Вивільнені у такий спосіб кисень та водень підіймаються вгору, причому водень, як найлегший газ, не втримується гравітацією супутника і виноситься до космічного простору.

Ганімед має досить сильне магнітне поле.

Калісто

Калісто

Четвертий галілеєвий супутник, цікавий тим, що його відвернена від Юпітера сторона вкрита кратерами.

Вважають, що їхній вік становить 4 млрд. років, і виникли вони внаслідок потужного метеоритного бомбардування на ранній стадії існування Сонячної системи.

Калісто - темний супутник, бо його поверхня - лід, забруднений пилом, - відбиває лише 20 % сонячного світла.

Температура на його поверхні найвища серед галілеєвих супутників - 150 К.

СатурнДруга планета-велетень і шоста числом планета в Сонячній системі. Майже у всьому подібна до Юпітера, вона обертається навколо Сонця з періодом 29,5 земних років на відстані близько 9,5 а.о. Зоряна доба на Сатурні триває 10 год. 34 хв. 13 с.Через швидке обертання він також сплюснутий біля полюсів: полярний радіус планети менший від екваторіального. Маса Сатурна в 95 разів більша за масу Землі.Сила тяжіння в 1,12 рази більша за земну.Середня густина поверхні 690 кг/м3.

Сатурн переважно складається з водню і гелію.Нахил осі 26,73°. Має товстий шар атмосфери. Верхні шари атмосфери складаються з водню 93%, та гелію 7%. Є домішки метану, водяної пари, аміаку та деяких інших газів. Має аміачні хмари.

Полярне сяйво над північним полюсом Сатурна

Повний набір кілець, знятий зондом Кассіні 15 вересня 2006 рік

Можна вважати, що тіла, що створюють кільця Сатурна, або покриті льодом або інеєм, або складаються з льоду. Температура кілець Сатурна, мабуть, 80°К.

6 жовтня 2009 року було оголошено про відкриття нового, гігантського і ніколи не баченого доти кільця Сатурну. Порівняльне тонке кільце з крижаних частинок і пилу розташовано на самому краю Сатурніанської системи, близько до орбіти супутника Феба.

Станом на лютий 2010 року Сатурн має 60 супутників (до 2000 року було відомо 18) і 12 з них — більше 100 км у діаметрі. Найбільший серед них — Титан, єдиний супутник у Сонячний системі, який має щільну атмосферу.

ТитанДіаметр Титана близько 4400 км, віддаль від Сатурна 1,22 млн. км. Завдяки своїй порівняно значній масі (1/4000 маси Сатурна, вдвічі більша за масу Місяця) Титан впливає на рух інших супутників Сатурна, зумовлює збурення їхніх орбіт. Відкрив Титан у 1655 році Христіан Гюйгенс.

Рея

Другий за розміром (після Титана) Відкритий Джовані Кассіні в 1672 році. Діаметр 1530 км. Радіус орбіти 527 тис. км.

ЯпетДіаметр 1440 км. Радіус орбіти 3,561 млн. км. Вирізняється різкою асиметрією яскравості півкуль — в десять разів.Відкритий Джовані Кассіні в 1671 році

Діона

Діаметр 1120 км. Радіус орбіти 377 тис. км. Відкритий Джовані Кассіні в 1684 році.

Тефія

Діаметр 1050 км. Радіус орбіти 295 тис. км. Вирізняється кратером Одісей діаметром 400 км та велетенським каньйоном Ітака, який простягнувся на 3 тис. км.Відкритий Джовані Кассіні в 1684 році.

Енцелад

Діаметр 500 км. Радіус орбіти 238 тис. км. Супутник є найсвітлішим небесним тілом Сонячної системи. Енцелад — найбільш геологічно активний супутник Сатурна. На ньому можуть бути водяні вулкани (гейзери), які оновлюють іній на поверхні та слугують джерелом речовини для розрідженого пилового кільця вздовж орбіти супутника.

МімасВідкритий Вільямом Гершелем у 1789 році. Він має сферичну форму. Діаметр 400 км. Радіус орбіти 185,5 тис. км. На супутнику присутній великий кратер, який має назву Гершель, діаметром 130 км. Складається з льоду, густина якого приблизно 1200—1400 кг/м³.

1979 року космічний апарат «Піонер-11» пролетів на відстані 20 тис. км від Сатурна і зробив фото планети та її супутників.

«Вояджер-1» відвідав планетну систему в листопаді 1980 і отримав перші зображення високої роздільної здатності.

У серпні 1981 року роботу продовжив «Вояджер-2», засвідчивши змінний характер атмосферних утворень на планеті.

Міжпланетна станція «Кассіні-Гюйгенс» вийшла на орбіту Сатурна 1 липня 2004 року. Отримані зі станції фотографії дозоволили відкрити нові супутники, уточнити структуру кілець, виявити блискавки на поверхні планети.

Дослідження Сатурна

УранВідкритий англійським астрономом В. Гершелем 1781 р.Уран рухається навколо Сонця майже круговою орбітою. Середня відстань від Сонця у 19 разів більше, ніж у Землі, і становить 2871 млн. км. Один оберт навколо Сонця Уран здійснює за 84,01 земного року. Період власного обертання Урана складає приблизно 17 год 14 хв 24с. Обертання Урана має низку відмітних рис: вісь його обертання майже горизонтальна (нахилена під кутом 98° до площини орбіти), а напрямок обертання зворотній напрямку обертання навколо Сонця.Має сильне магнітне поле.Атмосфера Урана складається в основному з водню, гелію та метану.Температура в центрі Урана — близько 10 000 °C, тиск 7-8 млн. атмосфер. На межі ядра тиск приблизно на два порядки нижчий.

Уран має 27 супутників

Супутники Урана можна поділити на три групи:

•тринадцять внутрішніх - це невеликі, темні об'єкти, схожі за характеристиками та походженням на кільця планети

•п'ять великих - супутників досить масивні, щоб гідростатична рівновага надала їм сфероїдальної форми. На чотирьох з них помічено ознаки внутрішньої і зовнішньої активності, такі як формування каньйонів і передбачуваний вулканізм на поверхні. Найбільший з них, Титанія, має в діаметрі 1578 км. і є восьмим за величиною супутником у Сонячній Системі. Її маса у 20 разів менша земного Місяця.

•дев'ять нерегулярних супутників Урана мають еліптичні і дуже нахилені орбіти на великій відстані від планети.

Великі супутники Урану

Схема супутників і кілець УрануСтаном на 2008 рік відомо 13 окремих кілець. У порядку збільшення відстані від планети вони розташовані так: 1986U2R / ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν і μ. Мінімальний радіус має кільце 1986U2R / ζ (38 000 км), максимальний - кільце μ (приблизно 98 000 км).

Нептун

Четверта за розміром і третя за масою планета Сонячної системи. Її орбіта перетинається з орбітою Плутона в деяких місцях. Також орбіту Нептуна перетинає комета Галлея.

За один повний оберт Нептуна навколо Сонця наша планета здійснює 164,79 оберти.

Середня відстань від Сонця у 30 разів більша, ніж у Землі, і становить приблизно 4497 млн. км. Світло від Сонця доходить до Нептуна трохи більше, ніж за 4 години. Тривалість року, тобто час одного повного оберту навколо Сонця — 164,8 земних років. Екваторіальний діаметр планети 49 500 км, що майже вчетверо перевищує діаметр Землі.Власне обертання 16 год 6 хв 36 с.Нахил осі 28,32°. Середня густина Нептуна 2300 кг/м3.Нептун має магнітне поле, напруженість якого на полюсах приблизно вдвічі більша, ніж на Землі.Ефективна температура поверхні планети становить близько 38 К. В центрі ядра Нептуна температура досягає 7000°К при тиску 7-8 мегабар.

Атмосфера Нептуна складається з водню (67%), гелію (31%) і метану (2%).

Вона містить також незначні домішки речовин, що є результатом фотолізу метану: ацителен C2H2, діацетилен C4H2, етилен C2H4 і етан C2H6, а також чадний газ CO і молекулярний азот N2.

Основний шар хмар розташовано на рівні тиску близько 3 атмосфер, він складається із замерзлого сірководню H2S, можливо, із невеликою домішкою аміаку NH3.

Температура в цій області становить близько 100 К (-173°C). Вище основного шару, у холодній прозорій атмосфері конденсуються рідкісні білі хмари із замерзлого метану CH4.

Ці хмари підіймаються на висоту 50-150 км і відкидають тіні на основний хмарний покрив.

Хмари на Нептуні

Велика темна плямаПісля прольоту «Вояжер-2» 1989 року повз планету, найбільш відомою деталлю на Нептуні стала Велика Темна Пляма в південній півкулі. Вона вдвічі менша за Велику Червону Пляму Юпітера (тобто в діаметрі приблизно дорівнює Землі). Спостереження 1994 року показали, що Велика Темна Пляма зникла (закрила атмосфера).

Схема супутників та кілець Нептуна

Нептун також має кільця — два широких і два вузьких.

Можуть складатися з крижаних часток, покритих силікатами, або з матеріалу на основі вуглецю, - найбільш імовірно, це він додає їм червонуватий відтінок.

Відомо 13 супутників Нептуна

ТритонНайбільший.Має азотну атмосферу. Тритон знаходиться в синхронному обертанні (постійно обернений до Нептуна однієї і тієї ж стороною).Температура на поверхні Тритона складає 34,5 KЦе єдиний супутник Сонячної системи, який обертається навколо своєї планети в протилежний бік від обертання самої планети навколо своєї осі.

Плутон Рухається навколо Сонця з періодом 248,4 земних років по еліптичній орбіті з великою піввіссю 39,4 а. о., витягнутій настільки, що він іноді опиняється навіть ближче до Сонця, ніж Нептун. Площина його орбіти нахилена до площини екліптики під значним кутом у 17°, так що, рухаючись небесною сферою, Плутон виходить за межі зодіакальних сузір'їв. Обертається навколо осі, як і Уран чи Венера, у зворотному напрямку, а кут нахилу осі обертання до площини орбіти становить 32°. Діаметр Плутона близько 2300 км, маса - 0,002 від маси Землі. Має густину 2100 кг/м3, Складається з каменю і льоду, на поверхні - замерзлий метан і рідка атмосфера (неон, аргон, азот).Тиск на поверхні Плутона складає менше 0,1 атмосфери.

Система Плутон-Харон

У 1978 р. під час фотографічного спостереження Плутона було виявлено асиметрію його зображення. Це дало підставу стверджувати, що Плутон має супутник, який здійснює оберт навколо нього за 6,4 доби. Радіус орбіти Харона дорівнює 19 640 км.

Порівняння розмірів і кольорів об'єктів системи

Плутона

Нікта

Харон Плутон

Гідра

Міжнародний астрономічний союз позбавив Плутон статусу планети 24.08. 2006 році. До цього часу були виявлені десятки об'єктів, що також обертаються навколо Сонця, і розмір яких значно перевершує розмір Плутона. Щоб не зараховувати їх всіх до планет, астрономи вирішили залишити в Сонячній системі вісім "справжніх" планет, а Плутон вважати карликовою планетою. Влітку 2008 на з'їзді в Осло Міжнародний астрономічний союз Плутон вирішено віднести до категорії плутоїдів.Плутоїдами вирішено називати небесні тіла, що обертаються навколо Сонця по орбіті, радіус якої більше радіуса орбіти Нептуна, маса яких достатня, щоб гравітаційні сили придавали їм майже сферичну форму, та які не розчищають простір навколо своєї орбіти (тобто, навколо них обертається велика кількість дрібних об'єктів).Крім Плутона до плутоїдів були віднесені Церера, Хаумеа, Макемаке та Ерида, що розташовані далі від Сонця, ніж колишня дев'ята планета Сонячної системи.