Планеты-гиганты

Из четырех гигантских планет - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун - наибольшим является Юпитер. Юпитер больше Земли по диаметру в 11 раз. За ним по размеру следует Сатурн. Планеты-гиганты быстро вращаются вокруг оси: наименьший период вращения у Юпитера - менее 10ч, наибольший у Нептуна - около 16ч. Однако видимые поверхности этих планет, образованные непрозрачными облаками в их обширных атмосферах, вращаются с разной угловой скоростью. Экваториальные области вращаются несколько быстрее, чем более далекие от экватора. (Твердое тело так вращаться не может: все его точки вращаются с одинаковой угловой скоростью.)

Быстрое вращение вызвало сжатие планет-гигантов вдоль оси вращения, гораздо более сильное, чем у Земли. В телескоп сжатие хорошо заметно у Юпитера и у Сатурна.

Ось вращения у разных планет различно наклонена к плоскости их орбит. У Юпитера ось почти перпендикулярна к его орбите, и потому на Юпитере нет смены времен года. У Сатурна наклон оси близок к наклону земной оси; у Урана ось вращения близка к плоскости его орбиты, и он вращается как бы "лежа на боку" (поэтому на нем происходит резкая смена времен года). Как выглядит скрытая облаками поверхность планет-гигантов - неизвестно. В их атмосферах видны только облачные полосы, растянувшиеся параллельно их экватору вследствие вращения планет. Атмосферы планет-гигантов состоят преимущественно из аммиака и метана. В состав этих газов входит водород. По расчетам, водород должен быть главной составной частью этих планет в целом, особенно Юпитера. Во внутренних областях планет вещество сжато до плотности, во много раз превышающей плотность воды. Поверхность планет-гигантов состоит, вероятно, из льда и замерзших газов, так как измерения температуры атмосфер дают для Юпитера 138° ниже нуля и еще меньше для планет, более далеких от Солнца.

Среднюю плотность планеты мы получаем, разделив ее массу на объем. Но видимый объем таких планет определяется объемом, заключенным внутри облачных слоев их крайне толстых атмосфер. Масса же планет заключена главным образом в их плотном сжатом ядре, лежащем под поверхностью льда. Поэтому-то мы и получаем для планет-гигантов средние плотности, близкие к плотности воды, отчего раньше ошибочно думали, что эти планеты жидкие (наименьшую среднюю плотность - 0,7 имеет Сатурн).
На самом же деле эти планеты, как было сказано выше, имеют плотное, тяжелое ядро с твердой замерзшей поверхностью, окруженной слоем замерзших газов и весьма обширной и сравнительно плотной непрозрачной атмосферой.

Очень низкая температура атмосфер планет-гигантов показывает, что тепло они почти целиком получают от Солнца, от которого находятся очень далеко, а из их недр к поверхности тепло почти не доходит. В небольшой телескоп на Юпитере видны полосы облаков (Рисунок 76).

На других планетах полосы видны хуже. Сатурн - единственная планета в солнечной системе, обладающая замечательной особенностью - кольцом (Рисунок 78).

Это кольцо очень тонкое (толщина его около 15 км) и располагается в плоскости экватора планеты. Кольцо Сатурна видно только в телескоп. При изменении взаимного расположения Земли и Сатурна с его кольцом вид последнего меняется (Рисунок 79). Кольцо, когда оно повернуто к нам ребром, видно только в сильнейшие телескопы.

 
Рисунок 79 - Изменения вида кольца Сатурна.

Русский астроном А. А. Белопольский в 1895 г. доказал, что кольцо Сатурна не сплошное, а состоит из множества частиц, обращающихся вокруг Сатурна независимо друг от друга по законам Кеплера, наподобие маленьких спутников. Они так близки друг к другу, что издали сливаются в одну светящуюся поверхность. Между их орбитами в некоторых местах есть более широкие промежутки, отчего получается как бы ряд концентрических колец.

У Юпитера известно 12 спутников, у Сатурна - 9, у Урана - 5 и у Нептуна - 2. Некоторые из них обращаются вокруг своих планет в сторону, противоположную той, в которую планеты вращаются вокруг своей оси. Четыре главных спутника Юпитера, открытые еще Галилеем, хорошо видны даже в небольшой телескоп. Интересно следить за обращением вокруг Юпитера этих спутников, которые вследствие своего обращения по-разному располагаются вблизи него, как показывает рисунок 77. Главный спутник Сатурна Титан и первый спутник Нептуна Тритон, в отличие от других спутников планет, имеют атмосферу того же состава, что и планеты-гиганты.