Записи с меткой «планетам-гигантам»

Нептун

neptun1

Нептун (астрологический знак J) - это восьмая от Солнца большая планета нашей  Солнечной системы, которая относится к планетам-гигантам.  В древнегреческой мифологии Пасейдон - бог моря. Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой, орбите со средним расстоянием от Солнца в 30 раз больше, чем у Земли.  Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Планета почти в четыре раза превосходит Землю, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.

Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.

Эффективная температура поверхностных областей — ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14)·103 К при давлении 7-8 мегабар.

Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Атмосфера планеты состоит из метана (CH4), H2, Нe. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.

История открытия Нептуна

После того, как в 1781г  Уильям Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро в 1789г обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты — оно то «отставало» от расчетного, то опережало его.

В 1842г в отчете Британской Ассоциации развития науки Джордж Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. В 1842г Геттингенская АН назначает премию тому, кто объяснит это загадочное явление. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. По-видимому, это было первым предложением искать «возмущающую» планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.

А еще за год до этого талантливый молодой английский студент Джон Кауч Адамс отметил в своих записях: «В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию».

Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843г предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных расчетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии новой планеты.

Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции Урбен Жан Леверье. 10 ноября 1845г он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: «Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате». Такие оценки были проведены в первой половине 1846г. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим правилом Тициуса - Боде, по орбите, радиус которой равен утроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету.

Получив второй трактат Леверье, Эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846, поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.

Тем временем Леверье 31 августа 1846г закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе и представил его в Парижскую АН. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не приступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к Иоганну Гольфрид Галле, ассистенту Берлинской обсерватории. В письме он писал: «Направьте телескоп в созвездие Водолея в точку эклиптики с долготой 326º, и в пределах одного градуса Вы найдете новую планету. Она девятой звездной величины и имеет заметно различимый диск». Получив разрешение директора обсерватории, 23 сентября 1846г  вместе со студентом Д'Арре начал поиски. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52' от предполагаемого места.

Весть об открытии планеты «на кончике пера», что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.

Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственного отношения не имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.

Кстати планета наблюдалась еще Г. Галилеем в конце 1612г и начале 1613г, который зарисовал ее в своем журнале наблюдений, приняв за звезду. 8 и 10 мая 1795г Ж. Лаланд также не обратил внимания, а летом 1846г Д. Чэллис принял ее за звезду.

Характеристики планеты Нептун

Нептун
Средняя удаленность планеты от Солнца (а.е.) 30,0611 (4497070000км)
Эксцентриситет орбиты 0,0097
Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) 1,774
Орбитальная скорость (км/с) 5,43
Сидерический период обращения планеты (лет) 146,79 (60190 дней)
Синодический период (дней) 367,49
Максимальная видимая звездная величина 7,6
Общая массаa 19424
Массаb (Земля=1) 17,135
Массаb (килограмм) 1,024×1026
Экваториальный радиусf (Земля=1) 3,883
Экваториальный радиус(км)f 24764
Сжатиеc 0,017
Средняя плотность (г/см3) 1,64
Ускорение силы тяжести на экваторе (м/с2) 11,0
Вторая космическая скорость на экваторе (км/с) 23,3
Сидерический период вращения (часов) 19,2
Период обращения вокруг оси (часов) 16,11
Наклонение экватора к орбите (градусы) 29,6
Число известных спутников 8

aОтношение массы Солнца к массе планеты (включая атмосферу и массу спутников).
bБез учета массы спутников.
cСжатие равно (Re-Rp)/Re, где Re и Rp - экваториальный и полярный радиусы планет (соответственно).
fДля внешних планет не имеющих твердой поверхности радиус соответствует уровню атмосферного давления в 1 бар..

Нептун – самая ветряная планета Солнечной системы. Крупномасштабные атмосферные образования в экваториальной области планеты движутся с востока на запад со скоростью около 325 м/сек относительно ядра планеты, а более мелкие детали перемещаются почти вдвое быстрее. Это означает, что скорости потоков выбросов у экватора Нептуна приближаются к сверхзвуковым. Скорость звука в атмосфере Нептуна составляет примерно 600 м/сек. Сильные ветры наблюдаются на всех гигантских планетах, но не ясно, почему самое быстрое движение атмосферы имеется именно на Нептуне. Возможно, это связано с влиянием внутренних источников тепла у Нептуна. Вторая среди "самых ветреных" планет - Сатурн, где максимальные скорости ветра примерно вдвое меньше, чем на Нептуне.

На изображениях, полученных АМС "Вояджер-2" (единственный пока КА исследовавший Нептун) в 1989г наблюдалось на планете овальное Большое темное пятно. Это была грозовая система в облачных слоях Нептуна, подобная Большому красному пятну на Юпитере, но она просуществовала не так долго. Ветры несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. "Вояджер 2" также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако, которое проносилось вокруг Нептуна за 16 часов. Оно могло быть потоком, восходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной. Его назвали "Скутер".

Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Наибольший размер пятна почти равнялся диаметру Земли (около 12000 км), достигая почти половины размера Большого красного пятна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков.

Наблюдения за Нептуном, которые в течение шести лет проводились с помощью космического телескопа Hubble, показали, что эта планета стала за эти годы заметно ярче (см. фото). Причем самые заметные изменения произошли в южном полушарии: полосы облаков стали выделяться очень четко, они стали и шире и ярче. По мнению ученых, это говорит о том, что на Нептуне происходят сезонные изменения климата, подобные тем, что мы наблюдаем у себя на Земле, только длятся  не по три месяца, а более 40 лет.

Правда, астрономы не ожидали обнаружить на Нептуне сезонные изменения, потому что Солнце на этой планете по причине своей удаленности выглядит в 900 раз менее ярким, чем на Земле. Тем не менее, изменения освещенности даже от такого "слабого" источника света приводят к определенным изменениям в атмосфере Нептуна и, следовательно, к изменениям климата. Но на этот процесс оказывает еще влияние и внутренний источник тепла Нептуна. А вообще-то, эта планета очень слабо изучена из-за своей сильной удаленности. Но если к самой дальней планете солнечной системы Плутону NASA все-таки собирается отправить в 2006г исследовательский зонд, то Нептун пока в планах не значится.

Спутники Нептуна.

В настоящее время известно 13 естественных  спутников планеты Нептун.

neptunimg.cgi

Крупнейший спутник Нептуна Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом в 1846 году, всего через 17 дней после открытия планеты. Название Тритон было предложено Камиллем Фламмарионом в 1880, однако вплоть до середины XX века более употребительным было просто «спутник Нептуна» (второй спутник Нептуна был открыт только в 1949). Тритон — бог моря в греческой мифологии.

В 1949 году американско-голландский астроном Джерард Койпер открыл второй спутник Нептуна — Нереиду. Спутник имеет самую вытянутую орбиту из всех «немелких» спутников планет. Её расстояние до Нептуна меняется от 1,4 до 9,7 млн км. Период обращения — 360 суток. Период вращения вокруг своей оси — 11,5 часа. «Вояджер-2» в 1989 определил диаметр Нереиды — 340 км и её отражательную способность — 12 %. Масса спутника составляет 3,1·1019 кг. Спутник назван в честь нереид — морских нимф из греческой мифологии.

Остальные спутники

В 1989 «Вояджер-2» открыл шесть спутников Нептуна. Все они движутся по круговым орбитам в прямом направлении практически в плоскости экватора планеты. Пять из них имеют периоды обращения меньше периода вращения планеты, и поэтому на нептунианском небе восходят на западе и заходят на востоке; это также означает, что из-за гравитационного трения они рано или поздно упадут на Нептун. Самый крупный из этих спутников — Протей — неправильной формы со средним диаметром около 420 км. Он темнее Нереиды, и отражает всего 6 % падающего света. Протей имеет серый цвет; на его поверхности видны кратероподобные образования и трещины. Ещё один спутник, Ларисса, тёмный объект неправильной формы размером 210×180 км, отражающий 5 % света. На нем видны несколько кратеров размерами 30—50 км. Неправильная форма Протея и Лариссы указывает на то, что на протяжении всей своей истории они оставались холодными глыбами льда. Радиусы орбит спутников 117,6 тыс. км и 74 тыс. км соответственно. Об остальных спутниках известно ещё меньше. Деспина и Галатея обращаются на расстояниях 62 тыс. км и 52 тыс. км, соответственно. Таласса обращается вокруг Нептуна за 7,5 часа на расстоянии 50 тыс. км. Наяда, с периодом обращения 7,1 часа, имеет орбиту, заметно наклонённую к плоскости экватора Нептуна — на 4,5°.

В 2002—2003 открыты ещё пять спутников Нептуна. Каждый из новооткрытых объектов имеет диаметр 30-60 км и нерегулярную, вытянутую орбиту с большим наклоном. Период их обращения вокруг Нептуна составляет от 5 до 26 земных лет.

Уран

ura

Уран (астрономический знак I) - седьмая от Солнца большая планета нашей Солнечной системы, которая относится к планетам-гигантам. Эта планета достаточно яркая. При хороших условиях  наблюдения, Уран можно увидеть невооруженным глазом. При наблюдении с Земли, даже в самый большой телескоп, он кажется зеленоватым диском, почти лишенным деталей. В 1986г,  первый и пока единственный, космический зонд "Вояджер-2" прошел недалеко от Урана и его спутников, передав на Землю их крупноплановые изображения. Космическим зондом были открыты десять небольших спутников Урана (к этому времени были уже известны пять больших спутников планеты - Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон- название последним четырем дал У. Ласселл). Сравнительно недавно (1997-1999гг) были открыты еще 6 небольших спутников планеты. Их количество сейчас достигло 21 спутника.
Уран является одним из четырех "газовых гигантов" Солнечной системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса  в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности составляет почти сороковую часть (650км). При этом средняя плотность Урана  в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность Является типичной для планет-гигантов. В процессе их формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом». Тогда как планеты относящиеся к земной группе,  включают заметную долю более тяжелых элементов.

История открытия Урана

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781г был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба. Систематические планомерные обзоры начал с 1775г по новому, предложенному им «методу черпков».

В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов вечера вблизи одной из звезд созвездия Близнецов Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран», предложенное И. Боде. Окончательно данное название было утверждено в 1850г.

Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных. Так например Джон Флемстид в 1690г катализировал Уран как звезду 34 Тельца.

В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям — обнаружению заурановых планет.

1705-2

Уран почти полностью состоит из водорода и гелия. Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода (Н2-65%), гелия (Не-15%) и метана (СН4-15%), хотя их относительные вклады несколько ниже по сравнению с Юпитером и Сатурном с небольшим количеством различных молекулярных соединений. Атмосфера отражает около 85% падающего солнечного света. Атмосфера спокойна, мало течений, слабый ветер. Даже на крупных планах планеты, полученных "Вояджером", Уран имеет "спокойный", почти лишенный деталей вид, хотя и имеются некоторые намеки на слабые полосы, параллельные экватору. Инструменты "Вояджера" обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.

img34343i

Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана.  Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они слишком плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанных "Вояджером 2" . Недавние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца!

Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород ( по видимому каменное). Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты. Температура в центре Урана близка к 10000К при давлении 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар). Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет около 55К.

Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а направление вращения противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное. Северный полюс планеты ниже плоскости орбиты и в течение 20лет обращен к Солнцу.

Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 час 14 мин. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.

Магнитное поле планеты слабее чем у Земли (5/6) и со смещенным центром на 55º относительно центра планеты. Имеет радиационные пояса слабее земных.  Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля - неизвестен; существование гипотетического электропроводящего океана воды или аммиака пока не подтверждено исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расплавленных породах, расположенных недалеко от ядра.   Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. "Вояждер 2" "чувствовал" поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километров от планеты.

В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих в экваториальной плоскости во время покрытия Ураном звезды 8-й звездной величины. Кольца вызвали небольшое падение наблюдаемой яркости этой звезды непосредственно до и сразу после ее покрытия диском планеты. Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили полученный результат. Система колец впоследствии (в 1986г) была сфотографирована "Вояджером-2", когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло одиннадцати.

uran_art_1

Уран имеет естественные спутники. Известно 27 спутников. Они все получили названия в честь персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Два первых спутника — Титанию и Оберон — открыл в 1787 году  Уильям Гершель. Ещё два сферических спутника (Ариэль и Умбриэль) открыты были  в 1851 году Уильямом Ласселом. В 1948 Джерард Койпер открыл Миранду. Остальные спутники были открыты после 1985 года, во время миссии «Вояджера-2», или с помощью усовершенствованных наземных телескопов.

Ura2

Уран, по данным на 2008 год, обладает 13 внутренними лунами. Внутренние спутники — это небольшие, тёмные объекты, схожие характеристиками и происхождением с кольцами планеты. Орбиты их лежат за внутренней стороной орбиты Миранды. Все внутренние луны глубоко связанны с Кольцами Урана, которые, возможно, представляют из себя результат распада одной или нескольких маленьких внутренних лун. Две самые внутренние луны (Корделия и Офелия) служат кольцу ε «пастухами», а небольшая луна Маб, возможно, источник наиболее удалённого кольца μ. Пак кружит на орбите между Пердитой и Мабом, и, возможно, представляет собой нечто вроде переходного объекта между внутренними лунами и крупными спутниками Урана.

Все внутренние луны — тёмные объекты; их геометрическое альбедо не превышает 10 %. Внутренние луны состоят из водяного льда с примесью тёмного материала—возможно преобразованной радиацией органикой. Небольшие внутренние спутники постоянно выступают друг для друга в качестве возмущающих факторов. Система является хаотичной и, вероятно, непостоянной.

Расчёты показывают, что внутренние спутники выступают в роли возмущающих факторов друг для друга в случае, если их орбиты пересекаются; в конечном счёте, это может привести к столкновениям между ними. Дездемона может столкнуться с Крессидой или Джульеттой в последующие 100 миллионов лет[10].

Архивы
Календарь
Октябрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Фев    
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031