5. 2. Юпітер
Юпітер, який був названий на честь
наймогутнішого бога римської міфології,
виявився найбільшою планетою Сонячної
системи.
10:57
6. Основними компонентами атмосфери Юпітера є водень —
86,1% та гелій — 13,8%, а у хмарах помічена присутність
метану, аміаку та водяної пари. Верхній шар світлих хмар, де
атмосферний тиск сягає 1 атм, має температуру -107°С і
складається з кристаликів аміаку.
10:57
7. Шар хмар з домішками сірки, що розташований
нижче, має червоний колір. Найнижче знаходяться
хмари з водяної пари, які утворюються на глибині 80
км від верхніх світлих хмар. Температура і
атмосферний тиск із глибиною поступово зростають.
10:57
8. Юпітер
• Радіус 11,2 R⊕
• Маса 318 М⊕
• Густина 1,3 г/см3
• Прискорення в.падіння g=2,5 g⊕
• Орбіта а = 5,2 а. о.
• Рік 11,2 з. року
• Доба 9 год 50 хв
• Атмосфера Н2, Не
• Температура, °С:
хмари -107
у ядрі +40000
10:57
9. Недавно з'явилися гіпотези щодо можливості існування
життя у хмарах Юпітера, адже його атмосфера має всі
компоненти, які були необхідні для появи життя на Землі.
Деякі шари хмар є теплі та відносно комфортні для існування
навіть земних мікроорганізмів.
10:57
11. Сатурн не має того розмаїття кольорів, який ми
спостерігаємо в атмосфері Юпітера, але структура
атмосфери цих планет дуже схожа. Жовтуватого
кольору верхнім шарам атмосфери Сатурна
надають снігові хмари з аміаку.
10:57
12. • На глибині 300 км від верхніх шарів хмар
розташовуються хмари води, у яких при
підвищенні температури сніг
перетворюється в дощ.
• Середня густина Сатурна менша, ніж води,
що свідчить про невелику кількість важких
хімічних елементів у ядрі планети.
• Сатурн, як і Юпітер, має магнітне поле,
радіаційні пояси та є джерелом
радіовипромінювання.
10:57
13. Сатурн
• Радіус 9,4 R⊕
• Маса 95 М⊕
• Густина 0,7 г/см3
• Прискорення в. падіння g =1,1g⊕
• Орбіта а = 9,5 а. о.
• Рік 29,5 ⊕року
• Доба 10 год 14 хв
• Атмосфера Н2, Не
• Температура, °С:
хмари -178
у ядрі +15 000
10:57
14. 4. Уран4. Уран
Названий на честь бога неба Уран є
посправжньому блакитною планетою, тому
що одну сьому його атмосфери складає
метан.
10:57
15. Існує одна особливість, яка
виділяє Уран з усіх планет
Сонячної системи: його
екватор нахилений до
площини орбіти під кутом
98°.
10:57
16. Це означає, що Сонце освітлює один із
полюсів планети майже 42 земні роки, у той
час як на іншому полюсі стільки ж триває
полярна ніч. Правда, спеки там не буває, бо
Уран отримує від Сонця набагато менше
енергії, ніж Земля, і температура верхніх
шарів атмосфери не піднімається вище за
-215 °С.
10:57
17. Уран
• Радіус 4 R⊕
• Маса 14,6 М⊕
• Густина 1,2 г/см3
• Прискорення в. падіння g=0,9g⊕
• Орбіта а=19,2 а. о.
• Рік 84 ⊕роки
• Доба 17год14хв
• Атмосфера Н2, Не, СН4
• Температура, °С:
хмари -215
у ядрі +10000
10:57
18. 5. Нептун5. Нептун
Чи існує океан на
планеті Нептун, яку
назвали на честь бога
підводного світу?
Нептун розташовується
на околиці Сонячної
системи і має період
обертання 164,8
земного року.
10:57
19. Під хмарами температура
атмосфери поступово
підвищується до +700 °С,
тому вода там не може
перебувати в рідкому
стані. Більш реальною є
гіпотеза про водяні хмари
з розчином аміаку,
густина яких може
перевершувати густину
рідкої води в кілька разів.
Швидкість вітрів у хмарах
сягає фантастичної
величини — 500 м/с.
10:57
20. Нептун
• Радіус 3,9 R⊕
• Маса 17,2 М⊕
• Густина 1,6 г/см3
• Прискорення в. падіння g= 1,2⊕g
• Орбіта а = 30 а. о.
• Рік 164,8 ⊕року
• Доба 16 год 06 хв
• Атмосфера Н2, Не, СН4
• Температура, °С:
хмари -213
ядра +10000
10:57
21. ВисновкиВисновки
Планети-гіганти за хімічним складом
нагадують зорі, вони не мають твердої поверхні,
тому на них ніколи не зроблять посадку
пілотовані космічні кораблі. Під холодними
хмарами гіганти мають гарячі надра,
температура яких сягає десятків тисяч градусів.
Однією з таємниць залишається джерело
внутрішньої енергії планет-гігантів, бо всі вони,
за винятком Урана, випромінюють у космос
більше енергії, ніж отримують від Сонця.
10:57
22. ТестиТести
1. Які планети випромінюють у космос більше енергії, ніж
отримують від Сонця?
10:57
А. Усі планети-гіганти. Б. Юпітер, Сатурн, Нептун. В. Юпітер,
Сатурн, Уран. Г. Уран.
2. Які планети обертаються навколо осі у зворотному напрямку?
А. Венера, Юпітер. Б. Усі планети-гіганти. В. Юпітер, Сатурн.
Г. Уран, Венера.
3. На якій із цих планет спостерігається найбільша тривалість дня?
А. На Венері. Б. На Марсі. В. На Юпітері. Г. На Урані. Д. На Землі.
4. Скільки часу триває день на полюсах Урана?
А. 21 земний рік. Б. 17 год 14 хв. В. 1 місяць. Г. 1 земний рік.
Д. 42 земні роки.
23. 10:57
5. Які особливості у планет-гігантів?
Планети-гіганти мають великі розміри, невелику густину та
складаються з водню, гелію та льодяної компоненти.
6. Чому Юпітер можна вважати дуже схожим на зорю?
За хімічним складом Юпітер нагадує зорі, і на ньому відсутня
тверда поверхня. До того ж, Юпітер має всередині настільки
великі запаси тепла, що випромінює дещо більше енергії, ніж
отримує від Сонця.
7. Що викликає гелієві дощі на Сатурні?
У воднево-гелієвій мантії Сатурна гелій утворює краплі (бо в разі
підвищення тиску виникає явище неповної розчинності гелію у
водні), які конденсуються в атмосфері як своєрідний туман і
потім випадають у вигляді дощу.
8. Чим обумовлена зміна пір року на Урані?
Вісь обертання Урана лежить майже в площині його орбіти,
тому тропічна зона майже збігається з Полярним колом.
24. Домашнє завданняДомашнє завдання
1. Опрацювати § 9
(підручник “Астрономія” автора М.П.Пришляк
рівень стандарту та академічний рівень видавництва Ранок 2011 р.)
2. Підготувати доповіді на тему:
• Супутники Марса (від Дж. Свіфта до наших
днів).
• Родина супутників Юпітера.
• Назви супутників планет та походження цих
назв.
10:57
25. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Література:
• Сущенко С.С. Фізична картина світу: узагальнювальні уроки / С.С. Сущенко, Л.С. Недбаєвська. –
Харків: Видавнича група «Основа», 2012.
• Смірнов В.А. Закон збереження імпульсу, реактивний рух, ракети та освоєння космосу – Харків:
Видавнича група «Основа», 2010.
• Фейгін О.О. Парадоксальна картина будови світу. Харків: Видавнича група «Основа», 2009.
• Попов П. І. та ін. Астрономія. К., 1950.
• Блажко С. Н. Курс общей астрономии. М.—Л., 1947. (рос.).
• Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки о Вселенной. Изд. 3. М., 1955. (рос.).
• Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки истории астрономии в России. М., 1956. (рос.).
• Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс Астрономии: Учебное пособие / Под. ред. Иванова В. В..
Изд. 2-е, испр. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — 544 с. (Классический университетский учебник).
— ISBN 5-354-00866-2 (рос.).
• Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии / Под. ред. Сурдина В. Г.. Изд. 5-е, перераб. и
полн. обновл. — М.: Едиториал УРСС, 2002. — 688 с. — ISBN 5-8360-0303-3 (рос.).
• Фесенков В. Г. Современные представлення о Вселенной. М.—Л., 1949. (рос.).
Інтернет-ресурси:
• http://ukrastro.org.ua/uaa/ - Українська астрономічна асоціація. Громадське об'єднання астрономів
України.
• http://astronomy.net.ua – Астрономічна мережа України.
• http://www.astronet.ru – Российская астрономическая сеть.
• http://www.astrolab.ru – Астрономическая лаборатория.
Hinweis der Redaktion
Загальний коментар
Цей урок присвячено вивченню зовнішніх планет Сонячної системи. Їх об'єднує значна відстань від Сонця, хоча самі планети дуже різні. Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун за своїми розмірами, середніми густинами та хімічним складом значно відрізняються від планет земного типу і справді заслуговують назви планет-гігантів. Спільною рисою цих планет є також те, що вони мають численні «родини» супутників, досить різних за своїми властивостями.
Однак Юпітер і Сатурн, з одного боку, та Уран і Нептун, з другого, істотно різняться між собою. Різниця полягає не стільки в розмірах цих пар планет (хоча й у цьому теж), скільки в їхньому хімічному складі. Юпітер і Сатурн — воднево-гелієві планети (у приблизно середньокосмічному співвідношенні між ними) з домішками льодяної компоненти (вода, аміак, метан) і важкої компоненти (силікати, метали), сконцентрованої в їхніх відносно невеликих ядрах. Уран і Нептун складаються в основному з льодяної компоненти (вода, аміак, метан, вуглекислота), хоча в мантіях цих планет зазначені речовини перебувають у рідкому стані, а вміст водню та гелію там менший від 10 %. Указана різниця є наслідком розподілу речовини в протопланетній хмарі. У районі теперішніх Юпітера й Сатурна утворився максимум поверхневої густини, де відбулося накопичення водню та гелію під час витиснення їх із внутрішньої зони під впливом потужного сонячного вітру тоді, коли Сонце проходило у своєму розвитку стадію Тау Тільця, тобто приходило в стан рівноваги після початку в його ядрі термоядерних реакцій і додавання до термодинамічного тиску променевого.
Специфічною особливістю Урана є зворотний напрямок його осьового обертання (кут між напрямками на північні полюси його орбіти й самою планетою становить 98°). Це різко виділяє Уран з-поміж інших планет і є, певно, наслідком якоїсь катастрофічної події в його історії.
Спільним для планет-гігантів є наявність значного магнітного поля дипольного типу (серед планет земного типу подібне магнітне поле має лише Земля). Особливо виділяється своїм великим магнітним полем і протяжною магнітосферою велетень серед планет — Юпітер. Істотну відмінність має й магнітне поле Нептуна: центр його магнітного диполя не збігається з центром планети, а знаходиться приблизно посередині між центром і поверхнею Нептуна.
Цікавою проблемою є стан водню в глибоких шарах Юпітера. Справа в тому, що в періодичній системі елементів Гідроген знаходиться в першій групі, де решта елементів — це метали. Теоретичні дослідження показують, що за великих тисків ( 10 Мбар) водень також мусить переходити в металічний стан. А такі тиски мають досягатися в надрах Юпітера за моделями його внутрішньої будови. У той же час проблема металічного водню може мати велике практичне значення. Мала молекулярна маса водню заважає його використанню як екологічного палива, утримання водню в металічному стані допомогло б розв'язати цю проблему.
Плутон зовсім не схожий на планети-гіганти. Відкритий у 1930 р., він був найменшою за розміром і найменш відомою з великих планет. Але з відкриттям у 90-х роках минулого століття багатьох тіл, які рухаються навколо Сонця на відстанях, дещо більших або менших від Плутона, стало зрозуміло, що насправді Плутон є найбільшим представником нового утворення в Сонячній системі — зовнішнього поясу астероїдів. Він дістав назву поясу Койпера на честь американського астронома Дж. Койпера, який передбачав його існування ще в 50-х роках. Виникла дискусія про статус Плутона, і було вирішено все ж продовжувати вважати його однією з великих планет, щоб не вносити змін до великої кількості навчальної та науково-популярної літератури. Однак відкриття в останні роки в поясі Койпера об'єктів якщо не більших від Плутона, то принаймні зіставних із ним за розмірами (деякі вагання пов'язані тут із невизначеністю їхньої відбивної здатності) знову ставлять перед астрономами питання про класифікацію Плутона. Хоча деякою мірою це питання стосується не суті справи, а лише певної традиції.
Планети-гіганти на відміну від планет земної групи не мають твердої поверхні, бо за хімічним складом (99 % Гідрогену і Гелію) і густиною (1г/см3) вони нагадують зорі, а їхня велика маса спричиняє нагрівання ядер до температури понад +10 000 °С. Крім того, планети-гіганти досить швидко обертаються навколо осі та мають велику кількість супутників.
Найбільшою загадкою усіх планет-гігантів (крім Урана) є джерело внутрішньої енергії, яку випромінюють ці планети в інфрачервоній частині спектра. Джерелом енергії не можуть бути термоядерні реакції, бо маса планет-гігантів недостатня для перетворення їх у зорі. Не виключена можливість, що гіганти випромінюють ту енергію, яка була накопичена під час утворення Сонячної системи кілька мільярдів років тому. Можливо, що в минулому Юпітер мав досить високу температуру на поверхні й світився на небі молодої Землі у 100 разів яскравіше за Місяць.
Сатурн — найвіддаленішу планету, яку знали астрономи в стародавні часи,— назвали на честь батька головного бога Юпітера. Після винайдення телескопа виявили, що Сатурн є найкрасивішою планетою Сонячної системи, бо його казкове кільце зачаровує як дітей, так і дорослих.
P.s. Такий великий кут нахилу призводить до унікальної у Сонячній системі зміни пір року — полярні кола розташовуються майже на екваторі, а тропіки — біля полюсів.
Планета має внутрішнє джерело енергії, бо випромінює у космос тепла майже втричі більше, ніж одержує його від Сонця. Від часу свого відкриття у 1846 р. Нептун зробив повний оберт навколо Сонця тільки у 2011 р.
p.s. Чому виникають сильні вітри на такій холодній планеті — це ще одна нерозгадана таємниця Нептуна.