Планеты солнечной системы, как изображено компьютерной иллюстрацией НАСА. Орбиты и размеры не показаны в масштабе.
(Изображение: © NASA)
Газовый гигант - это большая планета, состоящая в основном из газов, таких как водород и гелий, с относительно небольшим скалистым ядром. Газовыми гигантами нашей солнечной системы являются Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти четыре большие планеты, также называемые планетами Юпитера после Юпитера, проживают во внешней части солнечной системы за орбитами Марса и пояса астероидов. Юпитер и Сатурн значительно крупнее Урана и Нептуна, и каждая пара планет имеет несколько иной состав.
Хотя в нашей солнечной системе всего четыре большие планеты, астрономы обнаружили тысячи за ее пределами, особенно с помощью космического телескопа Кеплера НАСА. Эти экзопланеты (как их называют) изучаются, чтобы узнать больше о том, как появилась наша солнечная система.
Основные факты
Юпитер самая большая планета в нашей солнечной системе. Его радиус почти в 11 раз больше земного. По данным НАСА, у него 50 известных лун и 17 ожидающих подтверждения. Планета в основном состоит из водорода и гелия, окружающих плотное ядро из камней и льда, большая часть которого, вероятно, состоит из жидкого металлического водорода, который создает огромное магнитное поле. Юпитер виден невооруженным глазом и был известен древним. Его атмосфера состоит в основном из водорода, гелия, аммиака и метана. [Связано: Планета Юпитер: факты о ее размерах, лунах и красных пятнах]
Сатурн примерно в девять раз больше радиуса Земли и характеризуется большими кольцами; как они образовались, неизвестно. По данным НАСА, в нем 53 известных спутника и еще девять ожидающих подтверждения. Как и Юпитер, он в основном состоит из водорода и гелия, которые окружают плотное ядро, а также отслеживался древними культурами. Его атмосфера похожа на атмосферу Юпитера. [Связано: Планета Сатурн: факты о кольцах, лунах и размерах Сатурна]
Уран имеет радиус примерно в четыре раза больше радиуса Земли. Это единственная планета, наклоненная на бок, и она также вращается назад относительно каждой планеты, кроме Венеры, подразумевая, что огромное столкновение разрушило ее давным-давно. По данным НАСА, на планете насчитывается 27 лун, а ее атмосфера состоит из водорода, гелия и метана. Он был открыт Уильямом Гершелем в 1781 году. [Связано: Планета Уран: факты о его названии, лунах и орбите]
Нептун также имеет радиус примерно в четыре раза больше радиуса Земли. Как и Уран, его атмосфера в основном состоит из водорода, гелия и метана. По данным НАСА, он имеет 13 подтвержденных лун и еще одну, ожидающую подтверждения. Он был открыт несколькими людьми в 1846 году. [Связано: Планета Нептун: факты об орбите, лунах и кольцах]
Супер-Земли. Ученые обнаружили множество "супер-Земли" (планет размером с Землю и Нептуна) в других солнечных системах. В нашей собственной солнечной системе нет известных суперземель, хотя некоторые ученые предполагают, что во внешних уголках нашей солнечной системы может скрываться «Планета Девять». Ученые изучают эту категорию планет, чтобы узнать, являются ли суперземли больше похожими на малые планеты-гиганты или на большие планеты Земли.
Формирование и сходство
Астрономы считают, что гиганты впервые сформировались в виде скалистых и ледяных планет, похожих на земные планеты. Тем не менее, размер ядер позволил этим планетам (особенно Юпитеру и Сатурну) захватывать водород и гелий из газового облака, из которого конденсировалось солнце, до того, как солнце образовалось и унесло большую часть газа.
Поскольку Уран и Нептун меньше и имеют большие орбиты, им было сложнее собирать водород и гелий так же эффективно, как Юпитер и Сатурн. Это, вероятно, объясняет, почему они меньше, чем эти две планеты. В процентном отношении их атмосфера более «загрязнена» более тяжелыми элементами, такими как метан и аммиак, потому что они намного меньше.
Ученые обнаружили тысячи экзопланет. Многие из них оказываются «горячими Юпитерами» или массивными газовыми гигантами, которые очень близки к своим родительским звездам. (По оценкам Кеплера, во Вселенной больше скалистых миров, чем в изобилии). Ученые предполагают, что большие планеты могли двигаться назад и вперед по своим орбитам, прежде чем принять их текущую конфигурацию. Но сколько они продвинули - все еще предмет обсуждения.
Вокруг гигантских планет десятки лун. Многие сформировались в то же время, что и их родительские планеты, что подразумевается, если планеты вращаются в том же направлении, что и планеты, близкие к экватору (например, огромные спутники Юпитера Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). Но есть исключения.
Одна луна Нептуна, Тритон, вращается вокруг планеты напротив направления вращения Нептуна, подразумевая, что Тритон был захвачен, возможно, когда-то большей атмосферой Нептуна, когда он проходил мимо. И в Солнечной системе есть много крошечных лун, которые вращаются далеко от экватора своих планет, подразумевая, что они также были захвачены огромным гравитационным притяжением.
Текущее исследование
Юпитер: Космический аппарат ЮНА НАСА прибыл на планету в 2016 году и уже сделал несколько открытий. Он изучал кольца планеты, чего трудно достичь, поскольку они намного тоньше, чем кольца Сатурна. Юнона обнаружила, что частицы, влияющие на полярные сияния Юпитера, отличаются от частиц на Земле. Это также дало представление об атмосфере, например, о том, как найти снег, исходящий из высокогорных облаков. Тем временем ученые, использующие космический телескоп Хаббла, детально изучили Большое Красное Пятно Юпитера, наблюдая, как оно сжимается и усиливается в цвете.
Сатурн: Космический аппарат Кассини завершил более чем дюжину лет наблюдений на Сатурне в 2017 году. Но наука Кассини, проделанная Кассини, все еще находится в процессе разработки, поскольку ученые анализируют работу, проделанную за ее многолетнюю работу в Сатурне. В последние месяцы миссия изучала гравитационные и магнитные поля Сатурна, смотрела на кольца под другим углом, чем прежде, и сознательно погрузилась в атмосферу (движение, которое больше расскажет о структуре атмосферы).
Уран: Штормы на Уране - частая цель как для профессиональных телескопов, так и для астрономов-любителей, которые следят за тем, как они развиваются и изменяются с течением времени. Ученым также интересно узнать о структуре его колец и о том, из чего состоит их атмосфера. У Урана также может быть несколько троянских астероидов (астероиды на одной орбите с планетой); первый был найден в 2013 году.
Нептун: Штормы на Нептуне также являются популярной целью наблюдений, и в 2018 году эти наблюдения снова принесли свои плоды; работа космического телескопа Хаббла показала, что затяжной шторм сейчас сжимается. Исследователи отметили, что шторм рассеивается не так, как ожидали их модели, что показывает, что наше понимание атмосферы Нептуна все еще требует уточнения.
Экзопланеты: Многие наземные телескопы ищут экзопланеты. Есть также несколько активных космических миссий, выполняющих исследования экзопланет, в том числе Кеплер, космический телескоп Хаббл и космический телескоп Спитцер. Запланировано также большое количество новых миссий: спутник НАСА для транзитной экзопланеты (TESS) в 2018 году, космический телескоп NASA James Webb в 2020 году, PLAnetary Transits и Колебания звезд (PLATO) Европейского космического агентства в 2026 году и атмосферное дистанционное управление ЕКА. зондирование Инфракрасная экзопланета Большая обзорная миссия (Ариэль) в 2028 году.
Дополнительные ресурсы
- Рочестерский технологический институт: газовые гиганты
- НАСА: Если Юпитер и Сатурн - газовые гиганты, могли бы вы пролететь сквозь них?
- Астрономический факультет Университета Аризоны: газовый гигант = планеты Джовиан
