Юпитер и Сатурн – гиганты Солнечной системы

Юпитер и Сатурн представляют собой великолепное зрелище даже в малый телескоп. Причём один из них или даже оба обычно удачно расположены в небе, так что их удобно наблюдать. Четыре самых крупных спутника Юпитера и знаменитые кольца Сатурна – это объекты, которые астрономы-любители очень любят демонстрировать своим друзьям и родственникам. Но эти планеты-гиганты и их спутники поражают не только внешним видом, но и теми научными открытиями, которые были сделаны в связи с ними.

Давайте поговорим об этих планетах подробнее. И начнём мы с самого большого представителя Солнечной системы – Юпитера. Своё название планета получила в честь верховного бога-громовержца древнеримской мифологии.

Юпитер, как планета, известен людям с глубокой древности, поскольку его можно наблюдать с Земли невооружённым глазом (по блеску на ночном небе он уступает только Луне и Венере).

Считается, что Юпитер – это самая старая планета Солнечной системы, образовавшаяся всего через один миллион лет после Солнца и примерно за 50 миллионов лет до Земли.

Юпитер не зря называют газовым гигантом: средний радиус планеты в 11,2 раза больше радиуса Земли, и равен 69 911 километров. Масса планеты ещё более внушительна – она в 2,47 раза больше массы всех остальных планет Солнечной системы. А массу Земли превосходит в 317,8. Иногда Юпитер называют даже «неудавшейся звездой». Если бы его масса была всего в 50 раз больше, то температура и давление в его центре стали бы столь высокими, что начался бы процесс ядерного синтеза. И тогда Юпитер действительно стал бы звездой – коричневым карликом!

Среднее расстояние между Солнцем и Юпитером чуть более 5 астрономических единиц (то есть около 800 миллионов километров). Вокруг Солнца планета обращается за 11,89 земных года. А вот скорость вращения вокруг своей оси у Юпитера очень большая и составляет 9,925. Из-за такого быстрого вращения облака на планете вытягиваются в полосы, параллельные экватору планеты. Скорость ветра на Юпитере может достигать 600 км/ч.

Для Юпитера, как и для всех планет-гигантов, характерны светлые и тёмные овальные пятна. Это циклоны и антициклоны, которые могут сохраняться в атмосфере в течение нескольких сотен лет. Самым известным таким образованием является Большое Красное Пятно. Вероятнее всего оно было открыто Робертом Гуком ещё в 1664 году.

Большое Красное Пятно представляет собой гигантский ураган, размеры которого существенно больше размеров нашей планеты. Размеры пятна постоянно меняются. Но в основном оно уменьшается. Так длительные наблюдения показывают, что за последние сто лет его размеры уменьшились примерно в два раза. Тем не менее, это всё ещё самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе.

В декабре 1995 года в атмосферу Юпитера вошёл зонд «Галилео». На основе полученных данных была предложена следующая модель строения планеты. Верхний слой – атмосфера, которая в основном состоит из водорода и гелия.  Температура этого слоя составляет примерно –130 °С.

С увеличением глубины до 146 километров давление сильно возрастает, и температура повышается до 153 °С. Здесь находится слой смеси водорода и гелия толщиной порядка 21 000 километров, который плавно переходит из газообразного состояния в жидкое. Около центра планеты температура возрастает до 21 000 °С, а давление возрастает примерно до 40 млн атм. Под таким чудовищным давлением водород сжимается до чрезвычайно плотного состояния, называемого жидким металлическим водородом. Он генерирует сильнейшее магнитное поле, которое в 12 раз мощнее земного. Из-за этого вокруг обоих полюсов Юпитера наблюдаются устойчивые полярные сияния. В центре Юпитера может находится каменное ядро.

По данным на начало 2024 года, у Юпитера известно 95 естественных спутников. Самые крупные из них – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – были открыты ещё в 1610 году Галилео Галилеем. Открытие спутников Юпитера послужило первым серьёзным фактическим доводом в пользу гелиоцентрической системы Коперник

В 1979 году мимо Юпитера пролетал космический аппарат «Вояджер-1», который обнаружил у планеты три слабых кольца. Они состоят из мелких частиц пыли, образовавшиеся, в основном, из-за столкновений мелких спутников планеты.

А в июле 1994 года в небе наблюдалось редкое явление: с Юпитером столкнулась целая комета – комета Шумейкеров–Леви 9. Всего на планету упало 20 фрагментов. А при столкновении с самым большим из них взрыв был эквивалентен взрыву 6 миллионов мегатонных атомных бомб.

Вообще же Юпитер отклоняет или захватывает своей гравитацией многие крупные объекты, которые могут угрожать нашей планете. Поэтому он играет важную роль в защите Земли своим мощным гравитационным полем от бомбардировки крупными небесными телами.

Шестой планетой от Солнца и второй по величине в Солнечной системе является Сатурн. Он так назван в честь римского бога земледелия.

Большинство людей знают о Сатурне благодаря его удивительным кольцам. В течение многих веков астрономы считали, что Сатурн – это единственная планета, имеющая кольца. Но сегодня известно, что они есть у всех четырёх планет-гигантов. Однако большинство этих колец слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть в малый или даже большой телескоп с Земли. И только Сатурн является счастливым исключением из этого правила!

Сатурн – планета-гигант, лишь немного уступающая Юпитеру по размеру и обладающая большим сходством с ним. Средний радиус планеты 58 232 км. А её масса в 95 раз больше массы Земли. Но при этом средняя плотность Сатурна очень мала – меньше плотности воды. То есть если бы нам удалось найти такую огромную ванну с водой, в которую могла бы поместиться планета, то она плавала бы на поверхности воды.

Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем составляет 9,58 а. е. (это около полутора миллиардов километров). Поэтому вокруг Солнца планета обращается примерно за 29,5 лет. Период же вращения планеты вокруг оси составляет в среднем 10 ч 32 мин 45 с земных часов.

Космические аппараты «Вояджер-1» и Вояджер-2» зафиксировали на Сатурне мощные ураганные ветры, скорость которых достигает 500 м/с.

А примерно раз в 30 лет в северном полушарии Сатурна появляется большое белое облако (или происходит «большая белая буря»).

Сильные ветры с большой скоростью разносят это облако, пока вокруг планеты не сформируется плотная светлая полоса. А через несколько месяцев всё это исчезает. Последний раз сильная белая буря на Сатурне наблюдалась в 2010 году. Так что увидеть следующую мы сможем примерно через 20 лет. А пока ищите меньшие пятна белых облаков, которые распространяются не над всей поверхностью планеты.

Верхние слои атмосферы планеты более чем на 96,3 % состоят из водорода. Ещё 3,25 % занимает гелий. Температура верхнего слоя атмосферы невелика – всего –170 °С. Однако в глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, а водород переходит в жидкое состояние. Примерно на 30 000 км глубине водород становится металлическим. В центре планеты находится массивное ядро, состоящее из силикатов, металлов и, предположительно, льда.

В 80-х гг. XX в. во время пролёта около Сатурна, аппарат «Вояджер-один» зафиксировал на его северном полюсе почти правильное шестиугольное устойчиво атмосферное образование с поперечником в 25 тысяч километров. Этот атмосферный феномен пока не имеет строгого научного объяснения.

Конечно же, главное украшение Сатурна – его кольца, которые впервые были замечены ещё Галилеем в 1610 году, но он принял их за спутники планеты. Поэтому честь открытия колец Сатурна принадлежит Христиану Гюйгенсу. Хотя это произошло через 46 лет после наблюдений Галилея.

Снимки, сделанные межпланетными автоматическими станциями, показали, что систему колец образуют тысячи тонких колечек, каждое из которых состоит из миллиардов мельчайших частиц (размером от одного сантиметра до десяти метров). При этом кольца Сатурна очень тонкие. При диаметре около 250 000 километров, их толщина не достигает и одного километра.

На начало 2024 года у Сатурна было обнаружено 146 естественных спутника с подтверждённой орбитой. Собственные названия имеют 63 спутника, остальные обозначаются номерами. Это наибольшее число открытых спутников среди всех планет Солнечной системы.

За счёт мощного гравитационного поля Сатурн, как и Юпитер (хотя и в меньшей степени) способен отклонять многие крупные кометы и астероиды, которые могут угрожать Земле. Поэтому и его часто называют «защитником» Земли.