Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Рис. 4.3.Вверху: схематичное изображение газовых гигантов в разрезе. Различные слои основаны на физических моделях. В каждом случае природа ядра наименее определена. Внизу: снимок Юпитера, сделанный космическим аппаратом «Кассини». Видны темные пояса, более яркие зоны, белые овалы и Большое красное пятно. Черная точка — это тень Европы, спутника Юпитера, второго по отдаленности из четырех, открытых Галилеем. (Вверху: материалы любезно предоставлены NASA / Лунно-планетный институт; внизу: материалы любезно предоставлены NASA / JPL / Аризонский университет.)

Сатурн

При взгляде в хороший телескоп вид прославленных колец Сатурна поражает воображение (рис. 4.4). Многим кажется, что перед ними предстает невозможное явление — как если бы кто-то подвесил перед телескопом модель. Сатурн во многом напоминает Юпитер: во-первых, по составу он подобен Солнцу, причем почти весь его объем приходится на водород (а вот гелия, как ни странно, очень мало). Во-вторых, он быстро вращается: одни сатурнианские сутки занимают всего 10,6 земного часа, и это стремительное вращение превратило планетную атмосферу в полосчатые циркуляционные системы, похожие на параллельные темные пояса и яркие зоны Юпитера. В-третьих, Сатурн, как и Юпитер, до сих пор излучает энергию, высвобожденную при гравитационном коллапсе его родительского облака. А кроме того, обе планеты излучают больше тепла, чем получают от Солнца.

Считается, что кольца Сатурна состоят из различных льдов, объединенных в неимоверно тонкие концентрические полосы. Возможно, сами кольца недолговечны и появляются и исчезают в масштабах примерно 100 млн лет. За их пределами вокруг планеты вращается более шестидесяти спутников, в том числе Титан — единственный спутник в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой, — и Энцелад, с поверхности которого извергаются жидкие гейзеры.

Рис. 4.4. Сатурн и его ледяные кольца — одно из самых потрясающих зрелищ в Солнечной системе. Поскольку ось его вращения на 27° наклонена к плоскости его орбиты, Сатурн, если смотреть с Земли, меняет свой внешний вид в течение одного сатурнианского года (29,5 земного года). Как показано на этом снимке, сделанном космическим телескопом «Хаббл», с 2000 по 2006 год система колец Сатурна из почти закрытой стала почти открытой, а в его южном полушарии настало лето. (Материалы любезно предоставлены NASA / Проект «Наследие Хаббла» / STScI.)

Ледяные гиганты

Люди античного мира знали о Меркурии, Венере, Марсе, Юпитере и Сатурне, поскольку эти планеты можно увидеть и отследить невооруженным глазом. Но лишь после того, как был создан телескоп, удалось дополнить шесть главных планет (считая и Землю) более удаленными и гораздо более тусклыми мирами. Ими стали Уран и Нептун, самые удаленные крупные планеты в Солнечной системе. Плутон гораздо меньше, и в 2006 году он был официально понижен до второстепенного статуса «карликовой планеты», в то время как поиски другой крупной «планеты Х» пока ни к чему не привели.

Уран

Уран обращается вокруг Солнца на расстоянии 19,2 а. е. — в четыре раза дальше, чем Юпитер, и вдвое дальше, чем Сатурн. Поэтому он получает 1/16 излучения, получаемого Юпитером, и 1/4 того, которое доходит до Сатурна. При равновесной температуре –208 °C аммиак и вода, присутствовавшие в атмосфере Урана, полностью замерзли и «выпали снегом». В атмосфере остался лишь избыток молекулярного водорода и газообразного метана. Метан преимущественно поглощает красный свет Солнца, отражая при этом зеленый и голубой свет, и из-за этой «пристрастной» отражательной способности видимая атмосфера Урана кажется зеленоватой.

Масса планеты (в 14 раз больше земной) и размер (в 4 раза больше земного) дают среднюю плотность 1,3 г/см³. Исходя из этих объемных свойств, планетологи заключают, что Уран содержит ядро из металла и камня, толстый промежуточный слой ледяной взвеси, внешний слой жидкого молекулярного водорода и разреженную атмосферу (рис. 4.5), так что прозвище «ледяной гигант» ему вполне подходит. Однако эти выводы сделаны совсем недавно, а до 1995 года в книгах, посвященных планетам, утверждалось, что во внутренних слоях Урана и Нептуна преобладает жидкий водород.