1. Урок № 14 Планети – гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун та їхні сопутники. (ВИВЧИТИ: Астрономія -11., вид-во «Ранок», 2019р., 144ст., ред. М.Пришляк, (в електронному варіанті), Тема 3 – Наша планетна система. ст.43, ЗРОБИТИ: контрольні питання.)

https://sites.google.com/site/astronomia11buzko/urok-no7?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates%2Fprint%2F&showPrintDialog=1

http://lomachevskayaastronomiya.blogspot.com/2016/04/blog-post_16.html

Планети групи Юпітера: Юпітер, Уран, Сатурн, Нептун. Реферат
До планет групи Юпітера належать гігантські флюїдні планети (Юпітер, Уран, Сатурн, Нептун), що мають могутній тепловий запас у своїх надрах
За складом флюїдних оболонок планети групи Юпітера підрозділяються на периферичні з оболонками істотно водного складу (Уран, Нептун) і водневі планети, що займають внутрішню позицію в Сонячній системі (Юпітер, Сатурн) без істотної відмінності від сонячного складу.
Юпітер – за розташуванням п’ята від Сонця і найбільша планета Сонячної системи. Юпітер виглядає як золотий диск, ледь сплюснутий перпендикулярно до полюсів. Ця планета знаходиться від Сонця в 5,2 рази далі, ніж Земля, і витрачає на один оберт по орбіті майже 12 років. Екваторіальний діаметр Юпітера 142 600 км (у 11 разів більший за діаметр Землі). Період обертання Юпітера навколо осі в екваторіальній області складає 9 годин 50 хв., поблизу полюсів – 9 годин 55 хв.
Таким чином, Юпітер, подібно до Сонця, обертається не як тверде тіло, тому що швидкість його обертання неоднакова в різних широтах. Через швидке обертання ця планета має сильне стискання біля полюсів. Маса Юпітера дорівнює 318 масам Землі. Середня густина його речовини близька до густини Сонця – 1,33 г/см3.
Вісь обертання Юпітера майже перпендикулярна до площини його орбіти (нахил 87°). Флюїдна оболонка Юпітера складається в основному з водню (74%) і гелію (26%), а також метану (0,1%) і невеликої кількості етану, ацетилену, фосфену й водяної пари. Атмосферний шар має товщину близько 1000 км.
Планету огортає шар хмар, але всі деталі на поверхні Юпітера постійно змінюють свій вигляд, тому що в цьому шарі відбуваються бурхливі пересування, пов’язані з перенесенням великої кількості енергії. Хмари Юпітера складаються з кристаликів і крапельок аміаку.
Найбільш показовою деталлю планети є Велика Червона Пляма, що спостерігається вже більше 300 років. Це величезне овальне утворення, завбільшки близько 35 000 • 14 000 км, розташоване між Південною тропічною й Південною помірною смугами. Колір її червонуватий, але зазнає змін. Імовірно, Велика Червона Пляма підтримується за рахунок конвективних комірок, через які з надр виноситься до видимої поверхні Юпітера його речовина і внутрішнє тепло.
У 1956 р. було виявлене радіовипромінювання Юпітера на хвилі 3 см, що відповідає тепловому випромінюванню з температурою 145 К. За вимірюваннями в інфрачервоному діапазоні температура зовнішніх хмар Юпітера склала 130 К. Уже вірогідно встановлено, що Юпітер випускає тепло, кількість якого більш ніж удвічі перевищує теплову-енергію, одержувану ним від Сонця. Можливо, що тепло виділяється через те, що на планеті-гіганті спостерігається постійне стискання (1 мм на рік).
У центрі планети – величезне залізокам’яне ядро, яким генерується потужне магнітне поле. Магнітне поле планети виявилося складним і складається ніби з двох полів: дипольного (подібного до земного), що простягається до 1,5 млн. км від Юпітера, і недипольного, що займає іншу частину магнітосфери. Напруженість магнітного поля поверхні в 20 разів більша, ніж на Землі. Крім цього, Юпітер ще є й джерелом радіосплесків (різких стрибків потужності випромінювання) на хвилях завдовжки від 4 до 85 м, вони тривають від часток секунди до декількох хвилин або навіть годин. Тривалі сплески містять у собі цілу серію збурювань, що складаються зі своєрідних шумових бур і гроз. Відповідно до сучасних гіпотез, ці сплески пояснюються плазмовими коливаннями в іоносфері планети.

Юпітер має 15 супутників. Перші 4 супутники відкриті ще Галілеєм (Іо, Європа, Ганімед, Каллісто). Вони, а також внутрішній, найближчий супутник Амальтея рухаються майже в площині екватора планети. За розмірами Іо і Європу можна порівняти з Місяцем, а Ганімед і Каллісто – більші за Меркурій, але за масою значно йому поступаються.
Зовнішні супутники обертаються навколо планети уздовж сильно витягнутих орбіт із великими кутами нахилу до екватора (до 30°). Це маленькі тіла (від 10 до 120 км), очевидно, неправильної форми. Чотири зовнішні супутники Юпітера обертаються навколо планети у зворотному напрямку. В екваторіальній області Юпітер оточений системою кілець. Кільце розташоване на відстані 50 000 км від поверхні планети, його ширина близько 1000 км.
Сатурн – друга за величиною, але й найлегша (із середньою густиною 0,69 г/см3) планета в Сонячній системі. Низька густина пояснюється тим, що планети-гіганти складаються переважно з водню <г гелію. При цьому в надрах Сатурна тиск не досягає настільки високих значень, як на Юпітері, тому густина речовини там менша. Подібно до Юпітера, він обертається навколо своєї осі дуже швидко (із періодом обертання близько 10 годин) і тому помітно сплюснутий.
Спектроскопічні дослідження дозволили знайти в атмосфері Сатурна деякі молекули. У надрах планети міститься потужна теплова енергія, яку вона випромінює (у 2,5 рази більше, ніж одержує від Сонця). Температура поверхні хмар на Сатурні близька до температури плавлення метану (-184°С), тверді частки якого, швидше за все, й містяться в хмарному шарі планети.
Атмосфера за складом подібна до гелієво-водневої атмосфери Юпітера, хоча метану в ній більше, а аміаку менше. У телескоп видно витягнуті Уздовж екватора темні смуги (пояси) і світлі зони, які є менш контрастними, ніж на Юпітері, набагато рідше в них спостерігаються окремі білі й червоні плями. У Сатурна встановлюється могутнє магнітне поле з віссю, що майже збігається з віссю обертання планети. Сатурн складається із залізокам'яного рідкого центрального ядра (приблизно земного розміру), яке оточене флюїдною оболонкою з водню, гелію, метану, аміаку і води.
Сатурн оточений кільцями (завтовшки близько 3 км), які добре видно в телескоп у вигляді "вушок" з обох боків диска планети. Вони були помічені ще в 1610 р. Галілеєм. Площина кілець практично збігається з площиною екватора планети і має постійний нахил до площини орбіти, що дорівнює приблизно 27°.
Кільця Сатурна – одне з найбільш дивних і цікавих утворень у Сонячній системі. Пласка система кілець оперізує планету навколо екватора і ніде не стикається з поверхнею. У кільцях розділяються три основні концентричні зони, розмежовані вузькими щілинами: зовнішнє кільце А (діаметром близько 275 тис. км), середнє В (найбільш яскраве) і внутрішнє кільце С, відносно прозоре. Найближчі до планети ледь помітні частини внутрішнього кільця позначаються символом D. Виявлене також існування практично прозорого зовнішнього кільця D. Кільця обертаються навколо Сатурна й швидкість руху їхніх внутрішніх шарів більша, ніж зовнішніх.
Кільця Сатурна являють собою пласку систему з безлічі дрібних супутників планети. У Сатурна відомо 17 супутників. Найбільший супутник – Титан, він також один із найбільших за розмірами й масою супутників у Сонячній системі. Супутник Янус – найближчий до Сатурна, розташований майже впритул до планети. Один із супутників – Феба – рухається по орбіті з досить великим ексцентриситетом у зворотному напрямку.
Уран – за розташуванням сьома від Сонця планета, за діаметром (із радіусом 25 650 км) майже вчетверо більша за Землю. Дуже віддалений від Сонця й освітлений порівняно слабко. Середня густина Урана (1,58 г/см3) трохи більша, ніж густина Сатурна та Юпітера, хоча речовина в надрах цих гігантів стиснута набагато сильніше, ніж на Урані. У складі атмосфери Урана за спектроскопічними спостереженнями знайдені водень і невелика кількість метану, є, за непрямими ознаками, відносно велика кількість гелію. Як й інші планети-гіганти, Уран має такий склад, імовірно, майже до самого центру.
Уран дотепер погано вивчений, тому що розглянути його вкрай складно через малі кутові розміри в полі зору телескопа. З цієї ж причини неможливо вивчити і закономірності обертання планети. Очевидно, Уран (на відміну від інших планет) обертається навколо своєї осі, ніби лежачи на боці. Такий нахил екватора створює незвичайні умови освітлення: на полюсах у певний сезон сонячні промені падають майже прямовисно, а полярні день і ніч охоплюють (поперемінно) усю поверхню планети, крім вузької смуги уздовж екватора.
Через те що Уран обертається по орбіті навколо Сонця за 84 роки, то й полярний день на його полюсах триває 42 роки, потім змінюється полярною ніччю такої ж тривалості. Лише в екваторіальному поясі Урана Сонце регулярне сходить і заходить із періодичністю, рівномірною до осьового обертання планети. Навіть у тих ділянках, де Сонце розташоване в зеніті, температура на видимій поверхні хмар складає біля -215°С. За таких температурних умов деякі гази замерзають.
Залізокам'яне ядро Урана за розміром (близько 8000 км) більше порівняно з планетами земної групи. Генероване магнітне поле Урана також подібне до земного.
Незвичайною особливістю Урана є система кілець, віддаленість яких від планети складає від 1,6 до 1,85 радіуса Урана. Вузькі кільця, що виглядають як "ниткові" утворення, складаються з безлічі окремих непрозорих і, очевидно, дуже темних часток. В області кілець знаходиться ціла система радіаційних поясів, заповнених частинками високих енергій, які схожі на земні радіаційні пояси, але відрізняються високим рівнем радіації.
Уран має 6 супутників, що обертаються по орбітах, площини яких практично збігаються між собою. Уся система загалом відрізняється надзвичайним нахилом – її площина майже перпендикулярна до середньої площини всіх планетних орбіт.
Нептун – восьма за рахунком планета Сонячної системи і близький аналог Урана, що має ледь більшу масу і трохи менший радіус. Середня віддаленість Нептуна від Сонця – 4,5 млрд. км, період обертання по орбіті – 164 роки і 288 днів. Екваторіальний діаметр Нептуна складає 50 200 км; середня густина – 2,30 г/см3.
Характеристики Нептуна типові для планет-гігантів, які складаються головно з водню й гелію з домішкою сполук інших хімічних елементів. Нептун має важке ядро, що містить силікати, метали й інші елементи, що входять до складу земної групи. Флюїдна (в основному водна) оболонка атмосфери складається з водню, гелію й метану.
Нептун має сильне магнітне поле, вісь якого, як і Урана, нахилена приблизно на 50° до осі обертання і зміщена від центру планети приблизно на 10 000 км. На відміну від спокійної замерзаючої поверхні Урана на поверхні Нептуна панують сильні вітри, що викликають шторми з могутніх струменів газів, які піднімаються з надр планети. Деталі поверхні Нептуна розрізнити дуже важко.
Нептун має всього два супутники. Перший – Тритон – за розмірами й масою більший за Місяць, має зворотний напрямок орбітального руху. Другий супутник – Нереїда – на відміну від першого, дуже невеликий, має сильно витягнуту орбіту. Відстань від супутника до планети змінюється в межах від 1,5 до 9,6 млн. км. Напрямок орбітального руху прямий.
Плутон – дев'ята планета Сонячної системи, найбільш віддалена від Сонця (39,5 а. о.) точка. Плутон робить оберт по орбіті дуже повільно – за 247,7 років. Орбіта має незвичайно великий нахил (17°) до площини екліптики, і витягнута настільки, що в перигелії Плутон підходить до Сонця на меншу відстань, ніж Нептун.
Вивчати Плутон дуже складно через значну віддаленість від Сонця і слабку освітленість. Діаметр Плутона приблизно 3 тис. км. Поверхня Плутона, що нагрівається Сонцем до -220°С, навіть у найменш холодних полуденних ділянках вкрита, очевидно, снігом із замерзлого метану.
Атмосфера планети розріджена і складається з газоподібного метану з можливою домішкою інертних газів. Блиск Плутона змінюється з періодом обертання 6 діб 9 годин. Відносно недавно з'ясувалося, що ця ж періодичність відповідає орбітальному рухові супутника Плутона – Харона. Супутник відносно яскравий, але розташований настільки близько до планети, що його зображення на фотознімках зливається із зображенням Плутона і він виглядає як "горб" планети. Харон, як і Плутон, являє собою скупчення кометної речовини, тобто суміші льоду й пилу.
Вдалося обчислити масу системи "Плутон-Супутник": 1,7% маси Землі. Майже уся вона зосереджена в Плутоні, тому що діаметр супутника, судячи з блиску, малий у порівнянні з діаметром планети. Середня густина Плутона складає приблизно 0,7-1,12 г/см3. Така мала густина означає, що Плутон складається переважно з легких хімічних елементів і сполук, тобто його склад подібний до складу планет-гігантів і їхніх супутників

Орієнтовні теми для навчальних проектів – презентацій
1. Юпітер
2. Сатурн
3. Уран
4. Нептун