Изучение ледяных гигантов телескопом «Уэбб»
Уран и Нептун – самые удалённые от Солнца планеты. Их называют «ледяными гигантами», они существенно отличаются по составу от Юпитера и Сатурна, известных как «газовые гиганты», которые богаче водородом и гелием. Размер ледяных гигантов существенно меньше, чем у их газовых «двоюродных братьев». Они занимают промежуточное положение между планетами земного типа и газовыми гигантами. Ледяные гиганты — самая малоизученная категория планет в нашей солнечной системе. С помощью телескопа «Уэбб», учёные планируют изучать циркуляцию атмосферы, химический состав и погодные условия на Уране и Нептуне.
На снимке Нептуна, сделанном Вояджером-2, изображен холодный и темный, иссечённый ветрами мир. В 1989 году Voyager 2 стал первым и единственным космическим аппаратом, который наблюдал планету Нептун со столь близкого расстояния. Он пролетев в 3000 милях над северным полюсом планеты .
«То, что может сделать «Уэбб», очень трудно сделать с помощью любого другого приспособления, — пояснил руководитель исследований Ли Флетчер, доцент кафедры планетологии в Университете Лестера в Соединенном Королевстве. – Главным образом, это карта температур и химической структуры атмосферы. Мы думаем, что погода и климат ледяных гигантов будут иметь принципиально иной характер, нежели у газовых гигантов. Отчасти потому, что они так далеко от Солнца, меньше по размеру и медленнее вращаются вокруг своей оси, но также потому, что смесь газов и состав атмосферы очень отличается от Юпитера и Сатурна «
Все газы в верхних слоях атмосферы Урана и Нептуна имеют уникальные химические «отпечатки», которые «Уэбб» может определить, отличить одно химическое вещество от другого. Если эти химические вещества вырабатываются в результате взаимодействия солнечного света с атмосферой, или если они перемещаются с места на место согласно крупномасштабным схемам циркуляции, это можно будет увидеть.
Эти исследования будут проводиться в рамках программы Guaranteed Time Observations (GTO) Солнечной системы, которую возглавляет Хайди Хаммель, ученый-планетолог и междисциплинарный ученый обсерватории «Уэбб». Она также является вице-президентом по науке в Ассоциации университетов по исследованию астрономии (AURA) в Вашингтоне, округ Колумбия. Программа Хэммел продемонстрирует возможности «Уэбба» для наблюдения за объектами солнечной системы и применения некоторых специфических методов наблюдения за яркими и / или движущимися по небу объектами.
Уран отличается от других планет в нашей солнечной системе, тем, что ось его вращения очень сильно наклонена к плоскости орбиты. Плоскость вращения вокруг своей оси пересекается с плоскостью орбиты под углом почти 90 градусов. Он практически лежит на боку и как мячик катается вокруг Солнца вместе со всеми своими кольцами и лунами. Эта странная ориентация – скорее всего результат гигантского столкновения с другой массивной протопланетой в начале формирования солнечной системы. Из-за этого с временами года здесь всё очень экстремально.
Когда космический корабль НАСА Voyager 2 пролетел над Ураном в 1986 году, один из полюсов указывал пр\ямо на Солнце, так что смены дня и ночи не происходило. «Как бы уран не вращался, — объяснила Хаммель, — одна половина всегда была освещена Солнцем, а другая всегда находилась в полной темноте. Это самая безумная вещь, которую вы можете себе представить».
К разочарованию исследователей, «Вояджер-2» увидел только гладкую как бильярдный шар планету, подёрнутую лёгкой дымкой, с небольшими пятнышками облаков. Но когда Хаббл наблюдал за Ураном в начале 2000-х годов, планета прошла четверть пути вокруг своей орбиты. Теперь экватор был направлен на Солнце, и в течение уранианских суток планета успевала подставить под освещения все свои бока.
«Теоретически ничего не должно было измениться, — сказала Хаммель, — но в действительности на Уране начали разрастаться всевозможные яркие облака, и Хаббл обнаружил темное пятно. Облака, казалось, резко менялись в ответ на немедленные изменения в солнечном освещении, когда планета путешествовала вокруг Солнца «.
Эти снимки космического телескопа «Хаббл» показывают разные образы Урана. Слева, на снимке, сделанном 2005 году видна кольцевая система. Плоскость вращения пересекается с плоскостью орбиты под углом примерно 90 градусов. На снимке Хаббла, сделанном всего год спустя, видна полосчатая структура и таинственный темный шторм.
Эти снимки космического телескопа «Хаббл» показывают разные образы Урана. Слева, на снимке, сделанном 2005 году видна кольцевая система. Плоскость вращения пересекается с плоскостью орбиты под углом примерно 90 градусов. На снимке Хаббла, сделанном всего год спустя, видна полосчатая структура и таинственный темный шторм.
Планета продолжает свой медленный орбитальный путь и направит другой полюс на Солнце в 2028 году.
«Уэбб» даст информацию о мощных сезонных силах, формирующих облака и погоду на Уране, и о том, какие изменения происходят со временем, поможет установить, как движется и передаётся энергия в атмосфере Урана. Ученые собираются наблюдать Уран, пока существует «Уэбб», чтобы построить график того, как атмосфера реагирует на смену времени года. Атмосфера планеты, по всей видимости, проходит периоды интенсивной активности, перемежающейся моментами спокойствия. Регулярные наблюдения в течение длительного периода помогут объяснить это явление.
Нептун — темный, холодный мир, но он пронизан ветрами, которые мчаться со сверхзвуковой скоростью (до 1500 миль в час). Нептун находится в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, и является единственной планетой в нашей солнечной системе, невидимой невооруженным глазом. Его существование было вычислено с помощью математической модели до того, как его удалось разглядеть в 1846 году. В 2011 году Нептун завершил свой первый с момента открытия полный оборот вокруг Солнца. На это ушло 165 лет.
Как и на Уране, глубокие слои атмосферы Нептуна представляют собой густой суп из воды, аммиака, сероводорода и метана. Что находится ниже, никому не известно. Доступные верхние слои атмосферы состоят из водорода, гелия и метана. Как и в случае с Ураном, метан придает Нептуну синий цвет, но некоторые все еще загадочные химические свойства атмосферы делают оттенок Нептуна немного более ярким, чем у Урана.
«Здесь тот же вопрос: как перетекает энергия и как она переносится в планетарной атмосфере? — объясняет Флетчер. — Но, в отличие от Урана, на Нептуне есть сильный внутренний источник тепла. Этот источник тепла генерирует более мощные ветры, более недолговечные атмосферные вихри и облачные структуры, чем где бы то ни было в Солнечной системе. Если наблюдать Нептун из ночи в ночь, то видно, как его облик постоянно меняется, поскольку облака растягиваются под влиянием нижележащим атмосферных фронтов».
После того как в 1989 году Voyager 2 пролетел Нептун,ученые обнаружили яркий, горячий вихрь — шторм — на южном полюсе планеты. Поскольку температура там выше, чем где-либо еще в атмосфере планеты, эта область, вероятно, обладает какими-то уникальными химическими особенностями. Чувствительность «Уэбба» позволит ученым понять, что за необычная химическая среда внутри этого полярного вихря.
Флетчер советует готовиться к тому, что на Уране и Нептуне обнаружатся явления, которые совершенно не похожи на те, что мы наблюдали в прошлом. «У «Уэбба» действительно есть возможность видеть ледяные гиганты в совершенно новом свете. Но чтобы понять непрерывные атмосферные процессы, которые формируют эти гигантские планеты, вам нужно нечто большее, чем просто пара образцов, — сказал он. -Таким образом, мы сравниваем Юпитер с Сатурном, Уран и Нептун, и благодаря этому мы строим более широкую картину того, как атмосфера работает в целом. Это начало понимания того, как эти миры меняются со временем».
Хаммель добавила: «Теперь мы знаем о сотнях экзопланет вокруг других звезд размером с наших местных ледяных гигантов. Уран и Нептун предоставляют нам базу для изучения этих недавно открытых миров».
Космический телескоп «Джеймса Уэбб» начнёт свою работу в качестве научной космической обсерватории в 2021 году. Он будет разгадывать загадки Солнечной системе, заглядывать в далекие миры вокруг иных звезд и исследовать таинственные структуры космоса, изучать проблемы происхождения Вселенной и нашего места в ней. Это международная программа, возглавляемая НАСА с ее партнерами, Европейским космическим агентством (ESA) и Канадским космическим агентством.
Источник
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.
Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!
Email*
Подписаться
Ледяной гигант — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Ледяной гигант — отдельный класс планет/экзопланет, которые состоят в основном из таких элементов, как вода, аммиак, метан, сероводород и скальных пород (около четверти от массы планеты). Такие вещества в космическом пространстве существуют в твёрдом агрегатном состоянии и их относят к льдам (кроме, конечно, скальных пород). Хотя на планете эти вещества находятся в мантии при высоком давлении и температуре, вследствие чего имеют состояние сверхкритической жидкости
За пределами Солнечной системы примером ледяного гиганта является экзопланета OGLE-2008-BLG-092L b[4].
См. также
Примечания
Ссылки
Структура ледяных гигантских планет | Вселенная Сегодня
Даже при очень высоком давлении, как, например, внутри Нептуна или Урана, существуют стабильные кристаллические структуры углерода (оранжевый) и водорода (серый). Авторы и права: HZDR / J. Vorberger.Гигантские планеты, такие как Уран и Нептун, могут содержать гораздо меньше свободного водорода, чем предполагалось ранее. Исследователи из центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Германия) пропустили ударные волны через два типа пластика для достижения одинаковых температур и давлений, наблюдаемых внутри таких планет, и следили за поведением, используя ультрамощные импульсы рентгеновского лазера.
Неожиданно, одна из этих пластиковых пластин сохранила свою кристаллическую структуру даже при самых экстремальных давлениях. Поскольку внутри ледяные гиганты состоят из тех же компонентов, что и пластик, имеющиеся планетарные модели, возможно, придётся пересмотреть, говорится в журнале Scientific Reports.
Углерод и водород являются одними из самых распространённых элементов во Вселенной и являются основными составляющими ледяных планет-гигантов, таких как Уран и Нептун. Во внешней атмосфере эти атомы находятся в форме газообразного метана, но глубже, внутри, высокое давление может привести к появлению более сложных углеводородных структур. Прогнозирование фаз и структур, которые материал принимает в этих условиях, является одним из главных вопросов исследования планет.
Чтобы лучше понять структуру ледяных гигантов, международная команда, возглавляемая двумя исследователями HZDR, доктором Николасом Хартли (Nicholas Hartley) и доктором Домиником Краусом (Dominik Kraus), исследовала два типа пластика в лабораторном эксперименте: полистирол и полиэтилен. Эти материалы похожи по своему химическому составу на углеводороды внутри планет . В лаборатории SLAC в США учёные поместили образцы в условия, которые, по прогнозам, наблюдаются примерно на глубине 10000 километров от верхнего слоя атмосферы Нептуна и Урана. На этой глубине давление почти такое же высокое, как и в ядре Земли, и в 2 миллиона раз выше атмосферного давления на земной поверхности.
Достижение чрезвычайно высокого давления
При таких высоких давлениях и температурах единственной возможной структурой, которую ожидали увидеть исследователи, был алмаз, либо образцы должны были просто расплавиться. Вместо этого они наблюдали стабильные углеводородные структуры вплоть до самых высоких достигнутых давлений, но только для образцов полиэтилена.
“Мы были очень удивлены этим результатом”, – говорит Хартли. “Мы не ожидали, что начальное состояние будет иметь большое значение в таких экстремальных условиях”.
Поскольку экстремальные условия внутри ледяных гигантов на Земле могут быть достигнуты только на короткое время, исследователям нужны специальные методы измерения. В мире существует всего несколько сверхбыстрых рентгеновских лазерных установок, и время для измерений было сильно ограничено. Краус и Хартли провели в общей сложности три 12-часовых эксперимент, и поэтому им приходилось использовать каждую минуту для проведения максимально количества измерений. Воздействие на образец рентгеновским лазером занимало всего несколько миллиардных долей секунды.
Открытие показывает важность характеристики температуры и давления внутри ледяных гигантов, что в свою очередь приводит к лучшему пониманию структур и физических свойств планет. В будущем исследователи хотят использовать смеси, в том числе? содержащие кислород, для лучшего соответствия химии внутри планет.
Ледяной гигант — Карта знаний
Источник: Википедия
Связанные понятия
Ледяная планета (англ. Ice planet) — теоретический класс экзопланет с ледяной поверхностью из летучих веществ, таких как вода, аммиак и метан. Ледяные планеты представляют собой обширные криосферы. Такие объекты являются более крупными вариантами маленьких ледяных миров Солнечной системы, таких как спутники Европа, Энцелад и Тритон, карликовые планеты Плутон и Эрида, а также кометы. Га́зовые гига́нты — планеты, состоящие в значительной мере из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, краткий период суточного вращения и, следовательно, значительное сжатие у полюсов; их видимые поверхности хорошо отражают, или, иначе говоря, рассеивают солнечные лучи. Планéта-океа́н — разновидность планет, состоящих преимущественно изо льда, скалистых пород и металлов (приблизительно в равных пропорциях по массе для упрощения модели). В зависимости от расстояния до родительской звезды могут быть целиком покрыты океаном жидкой воды глубиной до 100 км (точное значение зависит от радиуса планеты), на большей глубине давление становится столь велико, что вода не может более существовать в жидком состоянии и затвердевает, образуя такие модификации льда, как Лёд V…Подробнее: Планета-океан
Вода вне планеты Земля, или, хотя бы, следы её существования в прошлом, являются объектами сильного научного интереса, так как предполагают существование внеземной жизни. Ледяные спутники — класс естественных спутников, поверхность которых состоит в основном из водяного льда. Под поверхностью ледяных спутников может существовать океан, а внутри может находиться силикатное или металлическое ядро. Считается, что они могут состоять изо льда-2 или других полиморфных модификаций водяного льда.Подробнее: Ледяной спутник
Упоминания в литературе
Две внешние планеты Солнечной системы, Уран и Нептун, относятся к ледяным гигантам. Их диаметр – около 50 000 км (в четыре раза больше Земли и почти в три раза меньше Юпитера), а средняя плотность составляет около 1,3 (Уран) и 1,6 (Нептун) г/см?. Они состоят в основном из воды, метана и аммиака в жидком и твердом состояниях, а на долю водорода и гелия приходится менее 10 %. Атмосферы Нептуна и особенно Урана значительно спокойнее, чем атмосфера газовых гигантов; устойчивые вихри заметны редко. Ось вращения Урана наклонена на 97 градусов относительно плоскости орбиты, поэтому смена времен года на нем происходит совсем не так, как на других планетах, а полюса получают в среднем за год больше тепла, чем экваториальные районы. Уран и Нептун обладают мощным магнитным полем, однако в отличие от других планет их магнитные полюса далеки от географических. Магнитная ось Урана наклонена на 59 градусов относительно оси вращения, Нептуна – на 47 градусов. Если магнитное поле газовых гигантов и планет земной группы порождается конвективными потоками в ядре, то для ледяных гигантов предполагаемый источник магнитного поля – жидкая водно-аммиачная прослойка ближе к поверхности. Уран и Нептун, самые удаленные планеты Солнечной системы, во многом похожи на Юпитер и Сатурн – они тоже гиганты, тоже состоят из газа и имеют атмосферу схожего состава. Но есть у этой парочки и отличия: они меньше и плотнее, их поверхность представляет собой комбинацию каменистых и ледяных глыб – за это они и получили прозвище «ледяные гиганты».Связанные понятия (продолжение)
Мининепту́н (или Га́зовый ка́рлик) — класс планет, промежуточный между газовыми гигантами наподобие Урана и Нептуна, и землеподобными планетами. Тита́н (др.-греч. Τιτάν) — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера Ганимеда), является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности, и единственным спутником планеты, обладающим плотной атмосферой. Ура́н — планета Солнечной системы, седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана. Кори́чневые ка́рлики, или бу́рые ка́рлики («субзвёзды», или «химические звёзды»), — субзвёздные объекты (с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера). Как и в звёздах, в них идут термоядерные реакции ядерного синтеза на ядрах лёгких элементов (дейтерия, лития, бериллия, бора), но, в отличие от звёзд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звёзд ядерной реакции слияния ядер водорода (протонов) незначителен, и после исчерпания…Подробнее: Коричневый карлик
Горя́чий непту́н — класс экзопланет, к которому относятся планеты с массой около массы Урана или Нептуна, которые расположены близко к своей звезде (всегда на расстоянии меньше 1 а.е.). Масса горячего нептуна состоит из ядра и окружающей плотной атмосферы, которая занимает большую часть размера планеты. Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад. Земля́ — третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы. Самая плотная, пятая по диаметру и массе среди всех планет и крупнейшая среди планет земной группы, в которую входят также Меркурий, Венера и Марс. Атмосфера Венеры — газовая оболочка, окружающая Венеру. Состоит в основном из углекислого газа и азота; другие соединения присутствуют только в следовых количествах. Содержит облака из серной кислоты, которые делают невозможным наблюдение поверхности в видимом свете, и прозрачна лишь в радио- и микроволновом диапазонах, а также в отдельных участках ближней инфракрасной области. Атмосфера Венеры намного плотнее и горячее атмосферы Земли: её температура на среднем уровне поверхности составляет около… Снегова́я ли́ния — в астрономии и планетологии характеристика протопланетной системы звезды, расстояние от светила, на котором температура становится достаточно низкой для того, чтобы простые летучие соединения (такие как вода, аммиак, метан, молекулярные азот и хлор) переходили в твёрдое состояние. И́о, или Иó (др.-греч. Ἰώ), — спутник Юпитера, самый близкий к планете из четырёх галилеевых спутников. Планеты-гиганты — четыре планеты Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) расположенные за пределами пояса астероидов. Эти планеты, имеющие ряд сходных физических характеристик, также называют внешними планетами. Углеродная планета — теоретическая разновидность экзопланет земного типа, которая была предсказана американским астрофизиком Марком Кюхнером. Условием для формирования планет такого типа является большое содержание углерода в протопланетном диске и малое содержание кислорода. По химическому свойству такая планета будет довольно сильно отличаться от планет земного типа, таких как Земля, Марс и Венера, которые построены преимущественно на базе кремния и кислорода, и углерода в их составе содержится… Юпи́тер — крупнейшая планета Солнечной системы, пятая по удалённости от Солнца. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант. Непту́н — восьмая и самая дальняя от Земли планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше земных. Ганиме́д (др.-греч. Γανυμήδης) — один из галилеевых спутников Юпитера, седьмой по расстоянию от него среди всех его спутников и крупнейший спутник в Солнечной системе. Его диаметр равен 5268 километрам, что на 2 % больше, чем у Титана (второго по величине спутника в Солнечной системе) и на 8 % больше, чем у Меркурия. При этом масса Ганимеда составляет всего 45 % массы Меркурия, но среди спутников планет она рекордно велика. Луну Ганимед превышает по массе в 2,02 раза. Совершая облёт орбиты примерно… Жёлтый карлик — класс небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000—6000 K. Соответственно своему названию, по результатам фотометрии они имеют жёлтый цвет, хотя субъективно их цвет воспринимается человеком как наиболее чистый белый (более горячие звёзды будут восприниматься человеком как голубоватые или голубые). Основным источником их энергии является термоядерный синтез гелия из водорода. Самым известным жёлтым карликом является… Происхождение воды на Земле и причины того, что на Земле встречается больше воды, чем на других твердотельных планетах Солнечной системы (Меркурий, Венера, Марс), не до конца понятны учёным. В то же время многие спутники планет-гигантов, сопоставимые по размерам с Луной, содержат воду в очень больших количествах. Многочисленные научные теории происхождения воды совместимы между собой и наличие воды в количествах, достаточных для заполнения океанов, может объясняться комбинацией нескольких из этих… Сату́рн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн, а также Юпитер, Уран и Нептун, классифицируются как газовые гиганты. Сатурн назван в честь римского бога земледелия. Символ Сатурна — серп (Юникод: ♄). Это статья про ядра планет. Про земное ядро см. Внутреннее ядро, Внешнее ядро, Ядро Земли.Подробнее: Ядро планеты
Определение жизнепригодности системы красного карлика может помочь определить вероятность наличия внеземной жизни, так как красные карлики составляют большинство звёзд в нашей галактике. В то время как относительно малое количество излучаемой энергии, небольшой размер обитаемой зоны, высокая вероятность захвата планеты приливными силами и высокая изменчивость звезды являются значительными препятствиями для возникновения и поддержания жизни, распространённость и долговечность красных карликов являются… В настоящее время Марс — наиболее интересная для изучения планета Солнечной системы. Поскольку он обладает атмосферой, хотя и очень разреженной, по сравнению с земной, можно говорить о процессах в ней, формирующих погоду, а следовательно, и климат. Он не особо благоприятен для человека, однако наиболее близок к существующему на нашей планете. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.Подробнее: Климат Марса
Бе́лые ка́рлики — проэволюционировавшие звёзды с массой, не превышающей предел Чандрасекара (максимальная масса, при которой звезда может существовать как белый карлик), лишённые собственных источников термоядерной энергии.Подробнее: Белый карлик
Кра́сный гига́нт — звезда поздних спектральных классов с высокой светимостью и протяжёнными оболочками. Примерами красных гигантов являются Арктур, Альдебаран, Гакрукс и Мира. Евро́па (др.-греч. Ἐυρώπη), или Юпитер II — шестой спутник Юпитера, наименьший из четырёх галилеевых спутников. Обнаружена в 1610 году Галилео Галилеем и, вероятно, Симоном Марием в то же самое время. На протяжении столетий за Европой велись всё более всесторонние наблюдения при помощи телескопов, а начиная с семидесятых годов двадцатого века — и пролетающих вблизи космических аппаратов. Кра́сный ка́рлик — согласно диаграмме Герцшпрунга — Рассела, маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или поздний К. Жизнепригодность — пригодность небесного тела для возникновения и поддержания жизни. Сейчас жизнь известна только на Земле и ни одно небесное тело нельзя уверенно признать пригодным для жизни, — можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными. С другой стороны космическое тело, непригодное для жизни одного типа, может быть вполне пригодно для жизни другого типа. (См. статью об альтернативной биохимии.) Таким образом, особый интерес для поиска жизни… Атмосфе́ра Юпи́тера — газовая оболочка, окружающая Юпитер. Является крупнейшей планетной атмосферой в Солнечной системе. Преимущественно состоит из водорода и гелия. Другие элементы присутствуют в небольших количествах в составе соединений, таких как метан, аммиак, сероводород и вода. Состав атмосферы подобен составу всей планеты в целом. Климат Титана, крупнейшего спутника Сатурна, по многим параметрам напоминает климат Земли, несмотря на существенно более низкую температуру Титана. Толстая атмосфера, метановые дожди и возможное наличие криовулканической активности приводят к изменениям климата на протяжении года. Железная планета — разновидность экзопланет земного типа, которая состоит, прежде всего, из насыщенного железом ядра с последующим тонким слоем мантии, либо без мантии. Наиболее похожим астрономическим телом этого типа в Солнечной системе является Меркурий, но вероятно, во Вселенной существуют более крупные железные экзопланеты. Атмосфера (от. др.-греч. ἀτμός — «пар» и σφαῖρα — «сфера») — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Поскольку не существует резкой границы между атмосферой и межпланетным пространством, то обычно атмосферой принято считать область вокруг небесного тела, в которой газовая среда вращается вместе с ним как единое целое. Толщина атмосферы некоторых планет, состоящих в основном из газов (газовые планеты), может быть очень большой. Катархе́й (греч. κατἀρχαῖος — «ниже древнейшего», также гадей (англ. Hadean), хэдий, азой, преархей, приской) — геологический эон, интервал геологического времени, предшествовавший архею. Осадочные породы из катархея неизвестны. Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом — γ-оксидом железа(III). Рыхлая планета (англ. puffy planet) или горячий сатурн — класс планет, газовых гигантов, плотность которых ниже 0,5 г/см³ (или ниже 500 килограммов на кубический метр). Для сравнения: плотность Юпитера составляет 1,326 г/см³, Земли — примерно 5,5 г/см³. Плане́ты земно́й гру́ппы — четыре планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они расположены во внутренней области Солнечной системы, в отличие от планет-гигантов, расположенных во внешней области. Согласно ряду космогонических теорий, в значительной части внесолнечных планетных систем экзопланеты тоже делятся на твердотельные планеты во внутренних областях и газовые планеты — во внешних. По строению и составу к планетам земной группы близки некоторые каменные астероиды, например… Су́перземля (или све́рхземля) — класс планет, масса которых превышает массу Земли, но значительно меньше массы газовых гигантов. Термин «суперземля» описывает исключительно массу планеты, но не зависит от степени её близости к своей звезде или каких-либо других критериев. Планета-сирота (также другими названиями могут быть планета-бродяга, планемо, планета-странник, межзвёздная планета, свободно плавающая планета, свободнолетящая планета, квазипланета или одиночная планета) — объект, имеющий массу, сопоставимую с планетарной, и шарообразную форму и являющийся по сути планетой, но не привязанный гравитационно ни к какой звезде, коричневому карлику и даже зачастую просто другой планете (хотя такая планета может иметь спутники). Если планета находится в галактике, она… Калли́сто (лат. Callisto; греч. Καλλιστώ) — второй по размеру спутник Юпитера (после Ганимеда), один из четырёх галилеевых спутников и самый удалённый среди них от планеты. Является третьим по величине спутником в Солнечной системе после Ганимеда и Титана. Был открыт в 1610 году Галилео Галилеем, назван в честь персонажа древнегреческой мифологии — Каллисто, любовницы Зевса. Со́лнце (астр. ☉) — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Xтоническая планета (англ. Chthonian planet — от греч. χθών, «земля, почва») или Юпитер, потерявший свою газовую оболочку — гипотетический класс экзопланет, которые образовались в результате улетучивания газов из атмосферы газового гиганта. Такое улетучивание происходит у горячих юпитеров из-за сильной близости к звезде — планета постепенно теряет свою атмосферу. В результате от газового гиганта остаётся только небольшое каменное или металлическое ядро, и планета переходит в класс планет земной группы… Красное скопление представляет собой скопление красных гигантов на диаграмме Герцшпрунга — Рассела при температуре около 5000 К и абсолютной величине (MV) +0,5, то есть они горячее, чем большинство звёзд, красных гигантов, с той же светимостью. Оно видно как более плотная область красной гигантской ветви или выпуклость в сторону более высоких температур. Гига́нт — тип звёзд со значительно бо́льшим радиусом и высокой светимостью, чем у звёзд главной последовательности, имеющих такую же температуру поверхности. Обычно звёзды-гиганты имеют радиусы от 10 до 100 солнечных радиусов и светимости от 10 до 1000 светимостей Солнца. Звёзды со светимостью большей, чем у гигантов, называются сверхгиганты и гипергиганты. Горячие и яркие звёзды главной последовательности также могут быть отнесены к белым гигантам. Помимо этого, из-за своего большого радиуса и высокой…Подробнее: Звезда-гигант
Малое тело Солнечной системы — термин, введённый Международным астрономическим союзом в 2006 году для обозначения объектов Солнечной системы, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками… Асимптотическая ветвь гигантов — регион диаграммы Герцшпрунга-Расселла, заполненный эволюционирующими звёздами малой и средней массы. Это период звёздной эволюции, через который проходят все средне- и маломассивные звезды (0,6-10 солнечных масс) в конце своей жизни. Объекты Хербига — Аро (англ. Herbig–Haro object) — это небольшие участки туманностей, связанные с молодыми звёздами. Они образуются, когда газ, выброшенный этими звёздами, вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли на скоростях в несколько сотен километров в секунду. Объекты Хербига — Аро характерны для областей звездообразования; иногда они наблюдаются возле одиночных звёзд — вытянутыми вдоль оси вращения последних.Космический лед. Часть пятая: Ледяные гиганты
Доброго времени суток, уважаемые читатели! В серии статей «Космический лед» мы продолжаем знакомить вас удивительными явлениями, происходящими далеко за границами нашей Земли, и наша новая короткая заметка будет посвящена небесным телам, расположившимся на периферии Солнечной системы — Ледяные гиганты.
В традиционных верованиях разных народов небо и водная стихия были в числе главных и значимых объектов поклонения. В европейской культуре наиболее известными стали имена древнейших божеств, олицетворяющих небосвод и водный мир, из древнегреческой и древнеримской мифологии. Это бог неба Уран (др.греч. Οὐρανός — «небо») и бог морей, рек и озер Нептун (лат. Neptunus), который отождествлялся с греческим Посейдоном. В представлении древних в формировании и установлении мироустройства эти божества играли важнейшие роли: Уран считался прародителем многих других божеств, в том числе знаменитых богов Олимпа; а Нептуна (Посейдона), как морского царя, особенно почитали мореплаватели, рыбаки и торговый люд.
Иллюстрация — 1. Планета Уран
Иллюстрация — 2. Планета Нептун
Свое место Уран и Нептун заняли не только в пантеоне античных богов, но и в науке – в астрономии как планеты, а в химии как радиоактивные элементы Уран (U) и производный от него Нептуний (Np). Войдя в группу планетарных газовых образований наравне с Юпитером и Сатурном, Уран и Нептун выделились в подгруппу, именуемую ледяные гиганты. Рассмотрим эти далекие от нас и соседствующие друг с другом планеты.
Устройство планетарных систем.
Уран – седьмая по счету от Солнца планета (удаленность от Солнца – 19.2 а.е.), стоящая на третьем месте по своим размерам (экваториальный диаметр около 51200 км) и на четвертом по массе (86.05 х 10 в 24 степени).
Нептун – восьмая планета в Солнечной системе, наиболее удаленная (расстояние от Солнца 30.1 а.е.), по размерам она уступает Урану и стоит на четвертом месте (экваториальный диаметр около 49500 км), а по массе опережает Уран, занимая третье место (101.59 х 10 в 24 степени).
Оборот вокруг Солнца у Урана составляет 84 земных года, а у Нептуна в 2 раза больше – 164.8 земных года.
Планеты были открыты в разное время, при этом Уран люди наблюдали еще в древности, принимая его за звезду (он виден с Земли невооруженным глазом), а вот открытие Нептуна стало результатом математических расчетов. Уран открыл Уильям Гершель в 1781 году, а открытие Нептуна в 1846 году принадлежит Урбену Леверье.
Стоит отметить, что газовые гиганты, включая ледяных гигантов, обладают системой колец, выраженной в той или иной степени, и спутниками. На сегодняшний день у Урана обнаружено 13 колец и 27 спутников, а у Нептуна – 5 колец и 14 спутников.
Кольца Урана состоят из очень темного материала, и в отличие от колец Сатурна они едва заметны. Природа материала пока не известна; предполагается, что это могут быть органические соединения, силикаты и водяной лед. Как и у Сатурна, устойчивость структуры колец Урана связана с гравитационным воздействием спутников (подробнее об этом читайте в первой части серии «Космический лед. Кольца Сатурна»). Спутники Урана, возможно, состоят из скальных пород и льда (аммиачного, углекислого, метанового).
Илл. — 3. Изображение Урана и его колец в инфракрасных лучах. Яркое пятно слева – спутник Миранда, а пятна на самой планете – облака
Система колец Нептуна также образована льдом, каменными частицами и углеродными соединениями. А из всех лун Нептуна, носящих имена морских божеств, выделяется Тритон, крупнейший ледяной спутник в данной планетарной системе; о нем мы поговорим отдельно в следующей части серии заметок «Космический лед».
Илл. — 4. Кольца Нептуна. Фотография сделана с космического зонда Вояджер-2
Уран выделяется среди планет Солнечной системы сильным наклоном оси вращения – он составляет почти 98 градусов относительно плоскости его орбиты. В сравнении с другими планетами, можно сказать, что Уран лежит на боку.
Илл.- 5. Угол наклона оси планет Солнечной системы и направление вращения вокруг оси
Помимо этого он совершает ретроградное движение вокруг своей оси, иначе говоря, вращается по часовой стрелке, а не против, как большинство планет (Венера, кстати, тоже ретроград в этом отношении).
Илл. 6. Схема движения Урана вокруг Солнца
Илл. — 6. Схема движения Урана вокруг Солнца
Внутреннее строение и атмосфера планет.
Строение Урана и Нептуна в целом идентично. Оно предполагает наличие каменного ядра, ледяной мантии, и своеобразного атмосферного слоя.
По расчетам ученых ядра Урана и Нептуна в 1.5 раза больше Земли (радиус Земли 6 371 км).
Сердцевину обеих планет составляют соединения кремния. Уран имеет ядро с включением железа и никеля, а у Нептуна предполагается наличие каменно-ледяного ядра.
Илл.-7. Строение Урана и Нептуна
Мантия у той и другой планеты занимает больше половины объема каждой. Она состоит из водяного, аммиачного и метанового льдов с примесью камня. Однако в данном случае подо льдами стоит понимать не холодное твердое агрегатное состояние воды и летучих веществ, а, вероятно, их жидкую и плотную смесь, причем очень и очень горячую (температура может достигать несколько тысяч градусов) и обладающую высокой электропроводимостью. Плотность ледяной смеси обусловлена колоссальным давлением, которое в миллионы раз превышает атмосферное давление на нашей планете и не дает возможности испарению веществ.
Ученые предполагают, что в самых глубинах Нептуна из метана образуется океан алмазных кристаллов, которые «выпадают» на ядро планеты.
Ледяная мантия Урана и Нептуна плавно переходит в атмосферу, поскольку эти планеты не имеют твердой поверхности, как таковой. Сравнительное деление структуры газовых планет на слои связано с концентрацией в них разных веществ, их физическим состоянием, изменением давления от центра к периферии. Толщина атмосферного слоя планет составляет примерно пятую часть от их общего радиуса. Атмосфера ледяных гигантов представлена в большей степени водородом и гелием, а также метаном. И именно метан придает «небесному» и «морскому» гигантам голубоватые оттенки.
На планетах дуют очень сильные ветры, но при этом в одних поясах они дуют по направлению вращения планеты вокруг своей оси, а в других – против.
В атмосфере планет имеются облака; на Нептуне они встречаются гораздо чаще и состоят из аммиака, сероводорода, воды.
Температура на самых дальних планетах Солнечной системы переваливает за минус 200 °С.
Илл-8. Облака на Нептуне
То, что львиная доля планетного материала Урана и Нептуна приходится на ледяную мантию, и дает им право называться ледяными гигантами Солнечной системы, в отличие от других газовых планет, Юпитера и Сатурна, основу которых составляет водород в том или ином виде. Но если в отношении гигантов Урана и Нептуна понятие «ледяной» носит условный характер, то спутники газовых планет нашей Солнечной системы поистине являются властелинами льда. Тритон и Энцелад, спутники Нептуна и Сатурна, станут героями следующей статьи из серии «Космический лед. Часть шестая: Ледяные извержения».
Илл. 9. Ледяной гигант Нептун и его ледяной спутник Тритон.
Илл-9. Ледяной гигант Нептун и его ледяной спутник Тритон
До новых встреч на страницах нашего блога, дорогие друзья!
Вы так же можете ознакомиться с другими статьями:
ЛЕДЯНОЙ УРАН — САМАЯ ХОЛОДНАЯ ПЛАНЕТА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Наша Солнечная система – это восемь планет, каждая из которых вращается по своей постоянной орбите вокруг центральной звезды. Условно она разделяется на две области: внутреннюю и внешнюю; в каждой – по четыре планеты.
Внутренняя область, или земная группа, включает в себя Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Причем, Меркурий, самая близкая к Солнцу планета, вовсе не является самой горячей, как может подсказывать элементарная логика. На самом деле жарче всего на Венере. Температура там достигает 462 градусов. Все из-за плотной атмосферы, почти полностью состоящей из углекислого газа, и создаваемому ей парниковому эффекту.
Зато с самой холодной планетой здесь не ошибиться. Это – Марс, на нем одном из всей земной группы постоянный минус: от 27 до 175 ниже нуля. Однако по-настоящему экстремально низкие температуры нужно искать чуть дальше, во внешней области. Именно там кружится самая холодная планета Солнечной системы – ледяной гигант Уран.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УРАНЕ
Это седьмая по счету от Солнца планета, расположенная за орбитой Сатурна. Впервые она была замечена в конце 18-го века астрономом Уильямом Гершелем. Несколько месяцев ученый наблюдал за новым небесным телом, принимая его за комету, пока его коллегами из России и Франции не было доказано, что неизвестный науке объект – это новая планета.
Уран находится на четвертом месте среди самых тяжелых небесных тел нашей системы, уступая неоспоримому чемпиону Юпитеру, обладателю самого роскошного астероидного пояса Сатурну и ближайшему конкуренту по холоду Нептуну.
Кстати, о холоде. Хоть Нептун и расположен дальше от Солнца, на Уране все равно холоднее. Ведь даже в дневное время температура на его поверхности не поднимается выше среднего показателя в минус двести. Ну а личный температурный рекорд этого гиганта – 224 градуса ниже нуля.
Уран не имеет твердой поверхности и, как утверждают ученые, состоит из каменного ядра, покрытого нетвердой ледяной оболочкой, в состав которой входят вода, метан и аммиак. Практически на 60% он состоит из льда, а его атмосфера обычно описывается как синевато-зеленый из-за высокого содержания метана газовый слой. Также в уранианской атмосфере в высокой концентрации присутствуют гелий и водород.
Как и у Сатурна, у Урана тоже есть кольца. Они образовались сравнительно недавно и, по одному из предположений, являются остатками спутника, однажды распавшегося на многочисленные осколки. Всего уранианских колец тринадцать; первые два – синего и красного цвета соответственно, остальные – серого.
“ОПРОКИНУТЫЙ НА БОК”
Уран удален от Солнца примерно на три миллиарда километров и делает полный оборот по своей орбите за 84 земных года. Его вращение происходит едва ли не “лежа” из-за сильного наклона оси, отчего кажется, будто он “опрокинут” на бок и “катится” вокруг Солнца, как шар, а не кружится волчком, как другие планеты. Такой серьезный наклон оси под углом в 97,86 градусов, скорее всего, стал результатом столкновения с гигантским астероидом на раннем этапе формирования.
Из-за уникальной оси на большей части Урана полярный день и полярная ночь длятся по 42 года. И лишь на узкой полосе экватора день и ночь сменяют друг друга относительно быстро. Уранианские сутки равны 17 часам.
ХОЛОД И ВЕТЕР
Температурные показатели Урана оставляют позади другие космические ледники – Нептун и уже переставший считаться планетой Плутон, хоть они и расположены дальше от Солнца.
В 2006 учеными было запечатлено на фото образование атмосферного вихря на Уране. Так начались исследования сезонных изменений на нем.
Также астрономам известно, что на Уране бушуют ветра. Самая высокая скорость ветра там достигала 240 метров в секунду. Кроме того, на Уране существуют облака, и даже случаются грозы.
МАГНИТОСФЕРА УРАНА
За все время наблюдений за Ураном его смог достичь лишь один космический аппарат – “Вояджер-2”, запущенный в 1977-ом году именно для изучения планет внешней области. Аппарат обнаружил и передал информацию о ранее невидимых кольцах вокруг Урана, его структуре, погодных условиях, а также магнитосфере.
Уранианское магнитное поле отличается от земного. Оно несимметрично и исходит не из геометрического центра, а находится под углом в 59 градусов от оси вращения. Ученые выдвинули теорию, что это является общей особенностью всех ледяных планет внешней области, ведь и магнитное поле Нептуна тоже асимметрично.
РЕКОРДЫ ВСЕЛЕННОЙ
Хоть Уран и является самым холодным в нашей Солнечной системе, Венера – самой горячей, а гигант Юпитер умещает на себе самый большой из планетарных океанов, все же в глубинах известной человечеству Вселенной есть свои поражающие воображение рекордсмены.
Достаточно вспомнить о самой горячей планете Kepler-70b с ее температурным адом в плюс 7000 градусов по Цельсию. Или, например, о самой быстрой – COROT Exo 7-B, облетающей свою звезду за 20 часов. Старше всех на ночном небе – открытая в 2014 суперземля Kapteyn B; по подсчетам она сформировалась спустя всего два миллиарда лет после Большого взрыва. А младше всех – BD+20 1790b, ее возраст составляет всего 35 миллионов лет. Пустяки по космическим меркам.
Влажнее всего во Вселенной на гиганте GJ 1214b, полностью состоящем из воды. А темнее всего – на TrES-2b, где едва ли отражается 1% света ближайшей звезды. Самая легкая экзопланета – водородно-гелиевый гигант KOI-314c, вращающийся вокруг красного карлика Kepler-138.
Самая большая скалистая экзопланета называется Kepler-10c. Она больше Земли примерно в два раза, но при этом в целых 17 раз превышает ее массу и состоит из камней и других плотных тел, что совершенно не свойственном такому гиганту.
Есть в бескрайних просторах Вселенной даже планета с самой странной орбитой – Fomalhaut B, которую еще в шутку именуют зомби. Траектория ее орбиты невероятным образом напоминает зигзаг. Куда уж там Урану с его “уникальным” наклоном оси.
Поделиться ссылкой:
В Солнечной системе найдены две забытые планеты. Кто доберется первым
https://ria.ru/20190823/1557762500.html
В Солнечной системе найдены две забытые планеты. Кто доберется первым
Европейские и американские ученые предлагают направить космические аппараты к самым отдаленным планетам Солнечной системы — Урану и Нептуну. Они наименее… РИА Новости, 23.08.2019
2019-08-23T08:00
2019-08-23T13:35
хаббл
космос — риа наука
европейское космическое агентство
сша
риа наука
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn22.img.ria.ru/images/155775/83/1557758352_0:257:3072:1985_1400x0_80_0_0_84d8c905a89b6209e74af915d02d20c1.jpg
https://ria.ru/20190317/1551795054.html
https://ria.ru/20190524/1554809267.html
https://ria.ru/20190415/1552557085.html
сша
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2019
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn22.img.ria.ru/images/155775/83/1557758352_0:257:3072:1985_1400x0_80_0_0_84d8c905a89b6209e74af915d02d20c1.jpg
https://cdn22.img.ria.ru/images/155775/83/1557758352_171:0:2902:2048_1400x0_80_0_0_74e3ee7c054ebe655d05cce4564c5631.jpg
https://cdn22.img.ria.ru/images/155775/83/1557758352_683:0:2731:2048_1400x0_80_0_0_7292ecd2722fcaa3cbb353056c4384e6.jpg
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
хаббл, космос — риа наука, европейское космическое агентство, сша
МОСКВА, 23 авг — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Европейские и американские ученые предлагают направить космические аппараты к самым отдаленным планетам Солнечной системы — Урану и Нептуну. Они наименее изучены и до сих пор хранят множество тайн. Одна из самых интригующих — почему эти ледяные гиганты похожи на большинство экзопланет в других звездных мирах.
Забытые миры
В 1986 году «Вояджер-2» сблизился с Ураном, ровно через три года, 25 августа 1989-го — с Нептуном. Пролетая мимо планет и их спутников, американский аппарат сделал фотоснимки, измерил параметры магнитосферы и радиационных поясов, атмосферы, яркость планеты, гравитационное поле. Затем направился к границам Солнечной системы.
«Вояджер-2» — единственный аппарат, исследовавший обе планеты. Полученные сведения очень ценны, но они собраны с помощью технологий более чем полувековой давности и нуждаются в ревизии. Для сравнения: Марс изучен множеством орбитальных аппаратов, зондов и роверов. К негостеприимной Венере посылали два десятка посадочных модулей и спутников. На орбите Сатурна с 2004 года работала станция «Кассини», у Юпитера тоже есть искусственный спутник. В конце прошлого года орбитальный аппарат «БепиКоломбо» устремился к раскаленному Меркурию.
И лишь к Урану и Нептуну никогда не отправляли специальные миссии. Ученые считают, что эти планеты незаслуженно обойдены вниманием, и предлагают подробный план их исследования. Документ опубликован на Arxiv.org.Горячее сердце ледяного гиганта
Уран и Нептун в 20 и 30 раз соответственно дальше от Солнца, чем Земля. Это ледяные миры, где царит вечный холод. Полярные области погружаются в темноту на десятки лет.
По размерам планеты очень близки: средний радиус Урана — 25,3 тысячи километров, масса — 14,5 земных, Нептуна — 24,6 и 17,1. Их можно считать близнецами, как Землю и Венеру. Вероятно, они родились одновременно в одном месте протопланетного облака и какое-то время развивались вместе, но потом их пути разошлись.
Обе планеты окутаны водородно-гелиевой атмосферой с заметными широтными зонами и подвижными штормами и вихрями. У Урана атмосфера довольно спокойная, что говорит о ничтожном потоке внутреннего тепла. Ветровую активность и облака заметили там относительно недавно. Примесь метана придает планете нежно-голубой цвет.
Напротив, Нептун окутан газовой оболочкой, где бушуют громы и молнии, мгновенно налетают мощные ветра. Значит, у планеты есть внутренний источник тепла, причем более мощный, чем внешний, от Солнца.
Оба небесных тела обладают очень необычными магнитосферами. У Нептуна магнитное поле закручено конусом, не совпадающим с осью вращения планеты, поэтому его называют наклонным ротатором. В нем возникают мощные радиовспышки, достигающие Земли.
Сплошные загадки
Ученые давно ломают голову над тем, как образовались ледяные гиганты. Дело в том, что масса их газовых атмосфер составляет примерно 15 процентов общей массы планет. Это нечто среднее между газовыми гигантами и каменными планетами земной группы. Самое простое объяснение — газ для атмосферы был захвачен из протопланетного облака в момент рождения, а не образовался из недр при формировании планеты.
Возможен и другой сценарий: оба небесных тела зародились гораздо ближе к Солнцу и затем мигрировали к окраинам, раскидав по пути остатки протопланетного облака и даже вытолкав за пределы Солнечной системы своего ледяного собрата (гипотетическую девятую планету).
17 марта 2019, 08:00РИА НаукаКак выглядит новая планета Солнечной системы и когда ее откроютНаконец, третий вариант объясняет не только разительные отличия атмосфер, потока внутреннего тепла, но и аномальный наклон оси вращения Урана к плоскости орбиты — почти 97 градусов. В далеком прошлом уже сформированный Уран столкнулся с другим космическим телом. От страшного удара изменилась ось вращения и образовался пылевой диск, в который впечатаны чуть не три десятка каменно-ледяных лун.
Космическая коллизия объяснила бы и внутреннее тепло Нептуна и его чуть большую по сравнению с близнецом массу (при меньших размерах). Достаточно сильное столкновение могло разогреть недра, добавить массу и момент инерции. У Нептуна тоже есть кольца и собственные спутники, а также один захваченный — Тритон. Если бы он не попал в поле притяжения Нептуна из пояса Койпера, был бы самой крупной карликовой планетой, опередив Плутон.
Кстати, на молодой по геологическим меркам поверхности Тритона замечены летучие соединения — азот, пары воды, углекислый газ, метан. Может ли там быть более сложная органика? Если удастся ее обнаружить и связать с активными гейзерами, то эта луна встанет в ряд с Титаном, Европой и Энцеладом, ледяными мирами, крайне привлекательными для поисков следов жизни.
Да и сами планеты, по некоторым моделям, могут скрывать под ледяной корой океаны жидкой воды.
24 мая 2019, 08:00РИА НаукаУченые раскрыли тайну прародины Солнечной системы и кометКритические технологии
Идея миссии к Урану и Нептуну принадлежит ученым Европейского космического агентства, и они, в принципе, готовы реализовать ее сами. Проблема в том, что не все технологии ими освоены, главная загвоздка — в источнике энергии и тепла. Рассчитывать только на солнечные батареи на дистанции в два десятка астрономических единиц нельзя. Значит, нужен радиоизотопный термоэлектрический генератор. Если европейцы не сделают такой к 2028-2034 годам, когда откроется окно для запуска, придется заимствовать у США.
Архитектура миссии разработана в самых общих чертах. Ясно, что это будут два аппарата, которые несут в себе как минимум орбитальные модули и зонды для спуска через атмосферу, а как максимум еще и спускаемый аппарат. На борту — различные спектрометры, фотокамеры, геофизическое оборудование для дистанционного зондирования, датчики-анализаторы проб.
Полет к Урану займет от шести до двенадцати лет, к Нептуну — восемь-тринадцать. Разброс связан с вариантами дат запуска, архитектуры миссии, типов ракеты-носителя.
Орбитальный телескоп «Джеймс Уэбб», запуск которого отложен до марта 2021 года, отснимет обе планеты в инфракрасном диапазоне, однако не даст желаемого пространственного и временного разрешения. Новый «Хаббл» будет действовать в видимой и ультрафиолетовой области, но не ранее начала 2030-х. Наземные телескопы с 8-10-метровыми зеркалами и особенно 30-метровые телескопы следующего поколения обеспечат необходимое разрешение, но им будут доступны только наблюдения за ионосферой и атмосферой видимых полушарий, и многие фундаментальные загадки ледяных гигантов останутся неразгаданными.
Орбитальные же аппараты и зонды предоставят точные и современные данные о планетах, получить которые другими методами невозможно. Сильный аргумент в пользу такой миссии — открытие планет в других звездных системах. Из них большинство похоже на Нептун и Уран. Согласно статистике охотника за экзопланетами телескопа «Кеплер», пришедший ему на смену TESS найдет еще порядка 1500 нептуноподобных миров.
Такая распространенность ледяных гигантов в доступной нам части Галактики требует объяснения. И проще всего добыть его на ближайших к нам образцах — Уране и Нептуне.
15 апреля 2019, 08:00РИА Наука»Садиться туда — наверняка катастрофа». Чем опасна экспедиция на ВенеруИзучение ледяных гигантов нашей солнечной системы — ScienceDaily
Далекие Уран и Нептун — ледяные гиганты нашей солнечной системы — столь же загадочны, сколь и далеки. Вскоре после запуска в 2021 году космический телескоп НАСА Джеймс Уэбб изменит это положение, открыв секреты атмосфер обеих планет.
Холодные и удаленные планеты-гиганты Уран и Нептун прозвали «ледяными гигантами», потому что их внутреннее пространство по составу отличается от Юпитера и Сатурна, которые более богаты водородом и гелием и известны как «газовые гиганты».«Ледяные гиганты также намного меньше своих газообразных собратьев, занимая промежуточное положение между планетами земной группы и газовыми гигантами. Они представляют собой наименее изученную категорию планет в нашей Солнечной системе. Ученые используют план Уэбба для изучения моделей циркуляции, химии и погода Урана и Нептуна, как может только Уэбб.
«Ключевое, что может сделать Уэбб, что очень и очень трудно сделать с любого другого объекта, — это составить карту их атмосферной температуры и химической структуры», — пояснил руководитель исследований Ли Флетчер, доцент кафедры планетологии в Университете Лестер в Соединенном Королевстве.«Мы думаем, что погода и климат ледяных гигантов будут иметь принципиально другой характер по сравнению с газовыми гигантами. Отчасти потому, что они так далеко от Солнца, они меньше по размеру и медленнее вращаются на своих оси, но также потому, что смесь газов и количество атмосферного перемешивания сильно отличается по сравнению с Юпитером и Сатурном ».
Все газы в верхних слоях атмосферы Урана и Нептуна имеют уникальные химические отпечатки пальцев, которые Уэбб может обнаружить.Важно отметить, что Уэбб может отличить одно химическое вещество от другого. Если эти химические вещества производятся солнечным светом, взаимодействующим с атмосферой, или если они перераспределяются с места на место в результате крупномасштабной циркуляции, Уэбб сможет это увидеть.
Эти исследования будут проводиться в рамках программы гарантированных временных наблюдений (GTO) солнечной системы под руководством Хайди Хаммель, планетолога и междисциплинарного ученого Уэбба. Она также является вице-президентом по науке в Ассоциации исследовательских университетов в области астрономии (AURA) в Вашингтоне, округ Колумбия.Программа К. Хаммела продемонстрирует возможности Уэбба по наблюдению за объектами солнечной системы и продемонстрирует некоторые из специфических методов Уэбба для ярких и / или движущихся по небу объектов.
Уран: наклоненная планета
В отличие от других планет в нашей солнечной системе, Уран — вместе с его кольцами и лунами — наклонен на бок и вращается примерно на 90 градусов относительно плоскости своей орбиты. Это заставляет планету вращаться, как шар вокруг Солнца.Эта странная ориентация — которая может быть результатом гигантского столкновения с другой массивной протопланетой на раннем этапе формирования Солнечной системы — дает начало экстремальным временам года на Уране.
Когда космический корабль НАСА «Вояджер-2» пролетел над Ураном в 1986 году, один полюс был направлен прямо на Солнце. «Сколько бы Уран ни вращался, — объяснил Хаммель, — одна половина все время находилась на полном солнечном свете, а другая половина — в полной темноте. Это самое безумное, что вы можете себе представить.«
К сожалению, «Вояджер-2» увидел только гладкую планету, похожую на бильярдный шар, покрытую дымкой, и лишь немногочисленные облака. Но когда Хаббл увидел Уран в начале 2000-х, планета прошла четверть пути по своей орбите. Теперь экватор был направлен на Солнце, и вся планета была освещена в течение уранских суток.
«Теория говорила нам, что ничего не изменится, — сказал Хаммел, — но на самом деле на Уране начали появляться всевозможные яркие облака, а Хаббл обнаружил темное пятно.Казалось, что облака резко меняются в ответ на немедленное изменение солнечного света, когда планета движется вокруг Солнца ».
По мере того, как планета продолжает свой медленный орбитальный переход, в 2028 году она направит свой другой полюс на Солнце.
Webb расскажет о мощных сезонных факторах, влияющих на формирование облаков и погоды, и о том, как это меняется со временем. Это поможет определить, как энергия течет и переносится через атмосферу Урана. Ученые хотят наблюдать за Ураном на протяжении всей жизни Уэбба, чтобы построить график того, как атмосфера реагирует на экстремальные времена года.Это поможет им понять, почему атмосфера этой планеты, кажется, переживает периоды интенсивной активности, перемежающиеся моментами спокойствия.
Нептун: мир сверхзвуковых ветров
Нептун — темный, холодный мир, но его разносит сверхзвуковой ветер, скорость которого достигает 1500 миль в час. Нептун более чем в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, и является единственной планетой в нашей солнечной системе, невидимой невооруженным глазом. Его существование было предсказано математиками еще до открытия в 1846 году.В 2011 году Нептун завершил свою первую 165-летнюю орбиту с момента своего открытия.
Как и Уран, очень глубокая атмосфера этого ледяного гиганта состоит из густого супа из воды, аммиака, сероводорода и метана над неизвестными и недоступными недрами. Доступные верхние слои атмосферы состоят из водорода, гелия и метана. Как и в случае с Ураном, метан придает Нептуну синий цвет, но некоторые все еще загадочные химические процессы в атмосфере делают синий цвет Нептуна более ярким, чем у Урана.
«Здесь тот же вопрос: как течет энергия и как она транспортируется через атмосферу планеты?» объяснил Флетчер. «Но в данном случае, в отличие от Урана, у планеты есть сильный внутренний источник тепла. Этот источник тепла порождает одни из самых мощных ветров и самые кратковременные атмосферные вихри и облачные характеристики где-либо в Солнечной системе. Если мы посмотрим на Нептун из ночи в ночь, его лицо всегда смещается и меняется, поскольку эти облака растягиваются, притягиваются и управляются нижележащим полем ветра.«
После пролета космического корабля «Вояджер-2» в 1989 году над Нептуном ученые обнаружили яркий горячий вихрь — шторм — на южном полюсе планеты. Поскольку температура там выше, чем где-либо еще в атмосфере, этот регион, вероятно, связан с каким-то уникальным химическим составом. Чувствительность Уэбба позволит ученым понять необычную химическую среду внутри этого полярного вихря.
Только начало
Флетчер советует быть готовым к наблюдению явлений на Уране и Нептуне, которые совершенно не похожи на те, которые мы наблюдали в прошлом.«У Уэбба действительно есть возможность увидеть ледяных гигантов в совершенно новом свете. Но для понимания постоянных атмосферных процессов, которые формируют эти планеты-гиганты, вам действительно нужно нечто большее, чем просто пара образцов», — сказал он. «Итак, мы сравниваем Юпитер с Сатурном, Уран и Нептун, и тем самым выстраиваем более широкую картину того, как работают атмосферы в целом. Это начало понимания того, как эти миры меняются со временем».
Хаммель добавил: «Теперь мы знаем о сотнях экзопланет — планет вокруг других звезд — размером с наши местные ледяные гиганты.Уран и Нептун предоставляют нам основную истину для изучения этих недавно открытых миров ».
Космический телескоп Джеймса Уэбба станет главной в мире обсерваторией космической науки, когда он будет запущен в 2021 году. Уэбб будет разгадывать загадки нашей солнечной системы, заглядывать в далекие миры вокруг других звезд и исследовать загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и нашей место в нем. Webb — это международная программа, которую возглавляет НАСА вместе со своими партнерами, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.
,Фактов о газовых гигантах (Внешние планеты)
Газовые гиганты — это большие планеты, масса которых более чем в 10 раз превышает массу Земли, их также называют планетами-гигантами или внешними планетами. В их состав входят в основном газы, такие как водород, и небольшое количество скального материала (в основном в их ядрах). Четыре газовых гиганта в нашей солнечной системе — это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Узнайте больше о внешних планетах, выбрав одну из них.
Факты о газовых гигантах
- Газовые и ледяные планеты-гиганты дольше обращаются вокруг Солнца из-за их больших расстояний.Чем дальше они находятся, тем больше времени уходит на один оборот вокруг Солнца.
- Плотность газовых гигантов намного меньше плотности каменистых земных миров Солнечной системы.
- Не все газовые гиганты газовые. Под тяжелыми атмосферами Юпитера и Сатурна находятся слои молекулярного водорода и жидкого металлического водорода.
- Уран имеет ледяной слой над твердым каменным ядром и покрыт газовой атмосферой. Нептун имеет водно-аммиачный океан вместо мантии, покрывающей его скалистое ядро.
- Металлические водородные слои на Юпитере и Сатурне проводят электричество.
- Ядра газовых гигантов раздроблены под чрезвычайно высоким давлением, и они очень горячие (до 20 000 К), в то время как ядра ледяных гигантов Урана и Нептуна имеют температуру 5000 К и 5400 К соответственно.
- Миссия Кеплера обнаружила газовые гиганты около тысячи звезд. Эти большие экзопланеты часто называют горячими юпитерами, суперюпитерами и гигантскими Нептунами.
Размеры и орбиты газовых гигантов
Относительные орбитальные расстояния газовых гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун)| Название | Диаметр | Расстояние от Солнца | Длина года |
|---|---|---|---|
| Юпитер | 139,822 км | 778,340,821 км | 11,9 земных лет |
| Сатурн | 116,464 км | 1,426,666,422 км | 29.5 земных лет |
| Уран | 50,724 км | 2,870,658,186 км | 84,0 земных лет |
| Нептун | 49,244 км | 4,498,396,441 км | 164,8 земных лет |
