К этой группе относятся гигантские флюидные планеты
(Юпитер, Уран, Сатурн, Нептун), которые обладают мощным
тепловым запасом в своих недрах. По составу флюидных обо-
лочек эти планеты подразделяются на периферические с обо-
лочками существенно водного состава (Уран, Нептун) и во-
дородные планеты, занимающие внутреннюю позицию в Сол-
нечной системе (Юпитер, Сатурн) без существенного отличия
от солнечного состава.
206 Астрономия
Юпитер — по расположению пятая от Солнца и самая
большая планета Солнечной системы. Юпитер выглядит как
золотой диск, слегка сплюснутый перпендикулярно полюсам.
Эта планета отстоит от Солнца в 5,2 раза дальше, чем Земля, и
затрачивает на один оборот по орбите почти 12 лет. Экватори-
альный диаметр Юпитера 142 600 км (в 11 раз больше диамет-
ра Земли). Период вращения Юпитера вокруг оси в экватори-
альной области составляет 9 ч 50 мин, вблизи полюсов — 9ч
55 мин. Таким образом, Юпитер, подобно Солнцу, вращается
не как твердое тело, так как скорость его вращения неодина-
кова в разных широтах. Из-за быстрого вращения эта планета
имеет сильное сжатие у полюсов. Масса Юпитера равна 318
массам Земли. Средняя плотность его вещества близка к
плотности Солнца — 1,33 г/см3. Ось вращения Юпитера почти
перпендикулярна к плоскости его орбиты (наклон 87°). Флю-
идная оболочка Юпитера состоит в основном из водорода
(74%) и гелия (26%), а также метана (0,1%) и небольшого
количества этана, ацетилена, фосфена и водяного пара. Атмос-
ферный слой имеет толщину около 1000 км. Планету окуты-
вает слой облаков, но все детали на поверхности Юпитера
постоянно меняют свой вид, потому что в этом слое происхо-
дят бурные передвижения, связанные с переносом большого
количества энергии. Облака Юпитера состоят из кристалли-
ков и капелек аммиака. Наиболее примечательной деталью
планеты является Большое Красное Пятно, наблюдающееся
уже более 300 лет. Это громадное овальное образование, раз-
мерами около 35000-14000 км, расположенное между Южной
тропической и Южной умеренной полосами. Цвет его красно-
ватый, но подвержен изменениям. Предположительно, Боль-
шое Красное Пятно поддерживается за счет конвективных
ячеек, через которые из недр выносится к видимой поверхно-
сти Юпитера его вещество и внутреннее тепло.
В 1956 г. было обнаружено радиоизлучение Юпитера на
волне 3 см, соответствующее тепловому излучению с темпера-
турой 145 К. По измерениям в инфракрасном диапазоне тем-
пература наружных облаков Юпитера составила 130 К. Уже
достоверно установлено, что Юпитер испускает тепло, коли-
чество которого более чем вдвое превышает тепловую энер-
гию, получаемую им от Солнца. Возможно, что тепло выделя-
ется из-за того, что на планете-гиганте наблюдается постоян-
но идущее сжатие (1мм в год).
В центре планеты — огромное железокаменное ядро, ко-
торым генерируется мощное магнитное поле. Магнитное поле
планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей:
дипольного (подобного земному), которое простирается до
1,5 млн. км от Юпитера, и не дипольного, занимающего осталь-
ную часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля у
поверхности в 20 раз больше, чем на Земле. Кроме этого,
Юпитер еще является и источником радиовсплесков (резких
скачков мощности излучения) на волнах длиной от 4 до 85 м,
они продолжаются от долей секунды до нескольких минут
или даже часов. Длительные всплески включают в себя целую
серию возмущений, состоящих из своеобразных шумовых бурь
и гроз. Согласно современным гипотезам, эти всплески объяс-
няются плазменными колебаниями в ионосфере планеты.
Юпитер имеет 15 спутников. Первые 4 спутника откры-
ты еще Галилеем (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Они, а так-
же внутренний, самый близкий спутник Амальтея движутся
почти в плоскости экватора планеты. По размерам Ио и Евро-
па сравнимы с Луной, а Ганимед и Каллисто — больше Мерку-
рия, но по массе значительно ему уступают. Внешние спутни-
ки обращаются вокруг планеты по сильно вытянутым орби-
там с большими углами наклона к экватору (до 30°). Это ма-
ленькие тела (от 10 до 120 км), по-видимом; неправильной
формы. Четыре внешних спутника Юпитера обращаются вок-
руг планеты в обратном направлении. В экваториальной об-
ласти Юпитер окружен системой колец. Кольцо расположе-
но на расстоянии 50 000 км от поверхности планеты, его
ширина около 1 000 км.
Сатурн — вторая по величине, но и с :иая легкая (со
средней плотностью 0,69 г/см3) планета в Солнечной системе.
Низкая плотность объясняется тем, что планеты-гиганты со-
стоят главным образом из водорода и гелия. При этом в не-
драх Сатурна давление не достигает столь высоких значений,
как на Юпитере, поэтому плотность вещества там меньше. По-
добно Юпитеру он вращается вокруг своей оси очень быстро
(с периодом вращения около 10 ч) и поэтому заметно сплюс-
нут. Спектроскопические исследования позволили обнаружить
в атмосфере Сатурна некоторые молекулы. В 1едрах планеты
заключена мощная тепловая энергия, которуо она излучает
(в 2,5 раза больше, чем получает от Солнца). Температура
поверхности облаков на Сатурне близка к температуре плав-
ления метана (-184°С), твердые частицы которого скорее все-
го и содержатся в облачном слое планеты. Атмосфера по со-
ставу сходна с гёлиево-водородной атмосферою Юпитера, хотя
метана в ней больше, а аммиака меньше. В телескоп видны
вытянутые вдоль экватора темные полосы (пояса) и светлые
зоны, которые менее контрастны, чем на Юпитере, гораздо
реже в них наблюдаются отдельные белые и красные пятна. У
Сатурна устанавливается мощное магнитное поле с осью, по-
чти совпадающей с осью вращения планеты. Сатурн состоит
из железокаменного жидкого центрального я ipa (приблизи-
тельно земного размера), которое окружено флюидной обо-
лочкой из водорода, гелия, метана, аммиака и воды.
Сатурн окружен кольцами (толщиной около 3 км), кото-
рые хорошо видны в телескоп в виде «ушек* по обе стороны
диска планеты. Они были замечены еще в 1610 г. Галилеем.
Плоскость колец практически совпадает с плоскостью эквато-
ра планеты и имеет постоянный наклон к пл с скости орбиты,
равный приблизительно 27°. Кольца Сатурна — одно из самых
удивительных и интересных образований в Солнечной систе-
ме. Плоская система колец опоясывает плане гу вокруг эква-
тора и нигде не соприкасается с поверхностью В кольцах раз-
деляются три основные концентрические зоны, разграничен-
ные узкими щелями: внешнее кольцо А (диаметром около
275 тыс. км), среднее В (наиболее яркое) и внутреннее кольцо
С, относительно прозрачное. Наиболее близки; к планете сла-
боразличимые части внутреннего кольца обозначаются сим-
волом D. Обнаружено также существование практически про-
зрачного внешнего кольца D’. Кольца вращаются вокруг Са-
турна и скорость движения их внутренних слоев больше, чем
наружных. Кольца Сатурна представляют собой плоскую сис-
тему из множества мелких спутников планеты. У Сатурна из-
вестно 17 спутников. Самый большой спутник — Титан, он
также один из самых больших по размеру и массе спутников в
Солнечной системе. Спутник Янус — самый близкий к Сатур-
ну, расположен почти вплотную к планете. Один из спутников
— Феба — движется по орбите с довольно большим эксцент-
риситетом в обратном направлении.
Уран — по расположению седьмая от Солнца планета, но
диаметру (с радиусом 25 650 км) почти вчетверо больше Зем-
ли. Очень удален от Солнца и освещен сравнительно слабо.
Средняя плотность Урана (1,58 г/см3) несколько больше, чем
плотность Сатурна и Юпитера, хотя вещество в недрах этих
Луна 207
гигантов сжато гораздо сильнее, чем на Уране. В составе ат-
мосферы Урана по спектроскопическим наблюдениям найде-
ны водород и небольшое количество метана, имеется, по кос-
венным признакам, относительно большое количество гелия.
Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет такой состав, веро-
ятно, почти до самого центра.
Уран до сих пор плохо изучен, так как рассмотреть его
крайне сложно из-за малых угловых размеров в поле зрения
телескопа. По этой же причине невозможно изучить и законо-
мерности вращения планеты. По-видимому, Уран (в отличие
от других планет) вращается вокруг своей оси как бы лежа на
боку. Такой наклон экватора создает необычные условия ос-
вещения: на полюсах в определенный сезон солнечные лучи
падают почти отвесно, а полярные день и ночь охватывают
(попеременно) всю поверхность планеты, кроме узкой поло-
сы вдоль экватора. Так как Уран обращается по орбите вок-
руг Солнца за 84 года, то полярный день на его полюсах про-
должается 42 года, затем сменяется полярной ночью такой же
продолжительности. Лишь в экваториальном поясе Урана
Солнце регулярно восходит и заходит с периодичностью рав-
номерного осевого вращения планеты. Даже в тех участках,
где Солнце расположено в зените, температура на видимой
поверхности облаков составляет около -215°С. При таких
температурных условиях некоторые газы замерзают. Желе-
зокаменное ядро Урана по размеру (около 8000 км) больше
сопоставимо с планетами земной группы. Генерирующее маг-
нитное поле Урана также сходно с земным.
Необычной особенностью Урана является система опо-
ясывающих колец, удаленность которых от планеты состав-
ляет от 1,6 до 1,85 радиуса Урана. Узкие кольца, выглядящие
как «ниточные» образования, состоят из множества отдель-
ных непрозрачных и, по-видимому, очень темных частиц. В
области колец находится целая система радиационных поясов,
заполненных частицами высоких энергий, схожих с земными
радиационными поясами, но отличающихся высоким уровнем
радиации.
Уран имеет 6 спутников, вращающихся по орбитам, плос-
кости которых практически совпадают между собой. Вся сис-
тема в целом отличается необычайным наклоном — ее плос-
кость почти перпендикулярна к средней плоскости всех пла-
нетных орбит.
Нептун — восьмая по счету планета Солнечной системы
и близкий аналог Урана, имеющий чуть большую массу и не-
сколько меньший радиус. Средняя удаленность Нептуна от
Солнца – 4,5 млрд. км, период вращения по орбите – 164 года
и 288 дней. Экваториальный диаметр Нептуна составляет
50 200 км; средняя плотность – 2,30 г/см3.
Характеристики Нептуна типичны для планет-гигантов,
состоящих главным, образом из водорода и гелия с примесью
соединений других химических элементов. Нептун имеет тя-
желое ядро, содержащее силикаты, металлы и другие элемен*
ты, входящие в состав земной группы. Флюидная (в основ’
ном водная) оболочка атмосферы состоит из водорода, гелия
и метана. Нептун обладает сильным магнитным полем, ось
которого, как и Урана, наклонена примерно на 50° к оси
вращения и смещена от центра планеты приблизительно на
10 000 км. В отличие от спокойной замерзающей поверхности
Урана на поверхности Нептуна господствуют сильные ветры,
вызывающие штормы из мощных струй газов, поднимающих-
ся из недр планеты. Детали поверхности Нептуна различить
очень трудно.
Нептун имеет всего лишь два спутника. Первый — Три-
тон — по размерам и массе больше Луны, имеет обратное на->
правление орбитального движения. Второй спутник —Нереи-
да—в отличие от первого, очень небольшой, обладает сильно
вытянутой орбитой. Расстояние от спутника до планеты меня-
ется в пределах от 1,5 до 9,6 млн км. Направление орбитально-
го движения прямое.
Плутон — девятая планета Солнечной системы, наиболее
удаленная от Солнца (39,5 а. е.) точка. Плутон совершает
оборот по орбите очень медленно — за 247,7 года. Орбита
имеет необычно большой наклон (17°) к плоскости эклипти-
ки, и вытянута настолько, что в перигелии Плутон подходит к
Солнцу на более короткое расстояние, чем Нептун. Изучать Плу-
тон очень сложно из-за значительной удаленности от Солнца и
слабой его освещенности. Диаметр Плутона около 3 тыс. км.
Поверхность Плутона, нагреваемая Солнцем до -220° С, даже
в наименее холодных полуденных участках покрыта, по-ви-
димому, снегом из замерзшего метана. Атмосфера планеты
разреженная и состоит из газообразного метана с возможной
примесью инертных газов. Блеск Плутона меняется с перио-
дом вращения 6 сут. 9 ч. Относительно недавно выяснилось,
что эта же периодичность соответствует орбитальному дви-
жению спутника Плутона — Харона. Спутник относительно
яркий, но расположен настолько близко к планете, что его
изображение на фотоснимках сливается с изображением Плу-
тона и он выглядит как «горб» планеты. Харон, как и Плутон,
представляет собой скопление кометного вещества, т. е. смеси
льда и пыли. Удалось вычислить массу системы «Плутон-
спутник»: 1,7% массы Земли. Почти вся она сосредоточена в
Плутоне, так как диаметр спутника, судя по блеску, мал по
сравнению с диаметром планеты. Средняя плотность Плутона
составляет приблизительно 0,7—1,12 г/см3. Такая малая плот-
ность означает, что Плутон состоит преимущественно из лету-
чих химических элементов и соединений, т. е. состав его подо-
бен составу планет-гигантов и их спутников.
