Все спутники Юпитера, кроме крупнейших пяти, скорее всего являются астероидами, захваченными мощным магнитным полем планеты. Обнаружено вокруг Юпитера и кольцо, но в 105 раз менее плотное, чем у Сатурна.
Мир Юпитера — удивительный, сказочный и вместе с тем реальный. Снаружи — быстроменяющаяся облачная оболочка, окраска деталей в которой создается небольшими примесями каких-то веществ, возможно фосфина РН3. Она скрывает огромный океан жидкого водорода глубиной в много тысяч километров. Ниже идет еще более удивительная оболочка из металлического водорода, прикрывающая какое-то очень плотное, а возможно и твердое ядро. В нашем земном опыте ничего подобного не встречалось, хотя в 1975 году советскими учеными и был получен металлический водород. Вероятно, уже на глубине в 200 — 300 км наступает полная темнота, господствующая, конечно, и ниже. Юпитер, крупнейшая из планет Солнечной системы, по своей природе есть нечто среднее между карликовой звездой и планетами земного типа.
Сатурн
По размерам Сатурн уступает только Юпитеру: его радиус в 9,2 раз больше земного (он составляет почти 60 000 км), а по массе эта планета больше Земли в 95 раз. Обращается Сатурн вокруг Солнца на расстоянии 9,58 а.е., совершая полный оборот за 29,5 земных лет, а вокруг своей оси он делает полный оборот всего за 10,5 часов (по другим данным — до 11 часов), что обуславливает еще большее, чем у Юпитера, полярное сжатие — 1/10.
В популярных книгах по астрономии иногда приводится забавный рисунок — в гигантском воображаемом бассейне с водой с легкостью пробки плавает Сатурн. Эта фантастическая ситуация отражает реальный факт: Сатурн — единственное тело Солнечной системы, которое легче воды. Его средняя плотность составляет всего 0,69 г/см3, что в два раза меньше средней плотности Солнца. Это позволяет с большой долей уверенности говорить о том, что Сатурн состоит преимущественно из водорода (80% по расчетам ученых) и гелия (18%).
Предположения о внутреннем строении Сатурна во многом опирались на более достоверные заключения о Юпитере. В целом картина схожая: в верхних слоях атмосферы Сатурна, помимо водорода и гелия, обнаружены также незначительные количества метана. Ниже, как и у Юпитера, идет глобальный водородный океан, затем слой металлического водорода. В центре находится силикатно-металлическое ядро, предположительная масса которого составляет более 9 масс Земли, а температура в нем достигает 20 000 К.
Из небесных объектов, окружающих Сатурн, самым известным является, конечно же, знаменитое кольцо (а точнее кольца). Оно было обнаружено очень давно и со временем его структура все подробнее открывалась ученым и соответственно усложнялись представления о нем. Говорили об одном, затем о трех, о семи и, наконец, о «безумном мире колец». Состоит кольцо из мелких глыб льда или камня, покрытого льдом, диаметрами от нескольких сантиметров до метров. Общая толщина кольца не превышает 3 км, что при наибольшем радиусе в 900 000 км позволяет провести аналогию с воображаемым диском толщиной 1 мм и радиусом 250 м. Каждая из глыб по сути является самостоятельным спутником планеты. Природу возникновения колец и условия их существования ученым еще предстоит раскрыть.
Из других тел стоит рассказать о крупнейшем из 17 спутников планеты — Титане. Название отражает суть — Титан, один из самых больших спутников в Солнечной системе, имеет в диаметре 5150 км. Он замечателен еще и тем, что окружен атмосферой, которая в десять раз массивнее земной! Главной ее составляющей является, по-видимому, азот. Велико содержание здесь таких соединений, как метан, этан и ацетилен.
Интересны также еще четыре крупных спутника Сатурна — Япет, Рея, Диона и Тефия (диаметры порядка 1000 км). Дело в том, что одно их полушарие (для Япета — переднее по направлению вращения вокруг Сатурна, для остальных — наоборот) намного темнее другого. Ученые считают, что яркая сторона этих тел покрыта снегом, тогда как другая — какими-то горными породами.
Уран и Нептун
Эти две планеты часто называют гигантами-близнецами. И на самом деле они очень похожи: Уран немного больше (его радиус — 26 540 км, Нептуна — 24 300 км), но Нептун массивнее — его масса составляет 17,25 масс Земли, тогда как у Урана всего 14,6. Благодаря этим незначительным различиям средние плотности обеих планет почти равны: 1,71 г/см3 для Урана и 1,72 г/см3 для Нептуна.
Похожи эти планеты и по скорости вращения вокруг своей оси — у обеих она достаточно большая: на Уране солнечные сутки длятся около 10 часов, на Нептуне они несколько длиннее. Интересно, что при этом Уран заметно сжат (полярное сжатие — 1/17), чего нельзя сказать о Нептуне.
Самым главным различием Урана и Нептуна, безусловно, являются их периоды обращения вокруг Солнца. Уранианский год длится 84 земных года, а нептунианский — 164,8 лет. То есть с момента открытия Нептуна (1846 г.) на этой планете не прошел еще и один год!
Интересной особенностью Урана является то, что он обращается вокруг Солнца как бы лежа на боку: его ось вращения образует с плоскостью орбиты угол 98°.
Уран изучен намного лучше своего “собрата” в результате в большой степени случайного события. Запущенная в 1977 году АМС “Вояджер-2” с целью исследования Юпитера и Сатурна после выполнения своей миссии оказалась достаточно хорошо сохранившейся, чтобы подлететь довольно близко к Урану: через 8,5 лет после старта Вояджер-2 “наблюдал” Уран с расстояния всего в 80 тыс км, а один из его спутников — Миранду — всего с 28 тыс км, то есть в 11 раз ближе, чем мы наблюдаем Луну. В это время аппарат был удален от Земли на 2,7 млрд км, а радиосигнал от него шел два с половиной часа!
Атмосферы Урана и Нептуна предположительно состоят наполовину из водорода, присутствуют там также метан (около 20%) и аммиак (не менее 5%). Остальное — гелий, возможно этан, ацетилен и водяные пары. По поводу внутреннего строения этих планет можно лишь строить предположения. Большинство ученых сходятся во мнении, что содержание водорода и гелия там не превышает 20%, а остальное приходится на более тяжелые элементы, вероятно сконцентрированные в железо-силикатном ядре, составляющем около 60% массы планеты.
До начала 80-х годов человечество знало о существовании у Урана пяти, а у Нептуна — двух спутников. Однако уже упоминавшийся Вояджер-2 обнаружил еще десять мелких небесных тел, вращающихся вокруг Урана, но эти спутники не представляют никакого интереса, так как являются просто глыбами, похожими на астероиды, когда-то путешествовавшими по Вселенной, а ныне захваченными магнитным полем планеты. Стоит заострить внимание на спутнике Урана Миранде (наименьшем из пяти — его диаметр около 500 км). Он выглядит настолько необычно, что ученые сделали предположение о том, что Миранда сначала разломилась на куски, а затем вновь беспорядочно собралась воедино. Больший из двух спутников Нептуна — Тритон — входит в группу крупнейших спутников планет Солнечной системы — его радиус около 2000 км. Он движется вокруг Нептуна в направлении, обратном вращению планеты, что заставляет предполагать, что Тритон — это объект, захваченный Нептуном, а не образовавшийся вместе с ним. И у Урана, и у Нептуна обнаружены кольца той же природы, что у Юпитера и Сатурна.
Плутон
Последняя из известных на сегодняшний день планета Солнечной системы, Плутон, изучена крайне плохо. Достоверно вычислен период обращения Плутона вокруг Солнца — 247,7 лет. Период вращения составляет около 6,3 суток.
Оценки ее радиуса колеблются между 1100 км и 1500 км. Массу Плутона оценивают в 1/439 массы Земли, причем вместе с его единственным спутником, названным Хароном. Этот спутник, обнаруженный в 1978 году лишь по удлинению изображения планеты на снимках, имеет радиус 650 км, вращается на расстоянии менее 19 000 км от центра планеты, а масса его всего в 12 раз меньше массы Плутона. Эти цифры позволяют считать Плутон и Харон двойной планетой (к примеру, для Земли и Луны: радиусы относятся как 1:4, массы — 1:81, а расстояние — более 384 тыс км, но их также иногда называют двойной планетой).
На предмет химического состава и внутреннего строения Плутона сведений крайне мало. Ученые почти уверены, что покрыта эта планета слоем метанового инея (так показали методы спектрального анализа). Других достоверных сведений на настоящее время нет.
В заключение хотелось бы отметить, что изучение большинства планет только начинается. Не исключено наличие еще одной (а может быть и нескольких) внешней планеты. Может быть кто-либо из присутствующих здесь когда-нибудь успешно “примарсится” или откроет ту самую неизвестную планету!
Литература:
Д.Я. Мартынов “Курс общей астрофизики”,— М. ”Наука” 1988 г.
И.А. Климишин “Астрономия наших дней”,— М. “Наука” 1986 г.
Ф.Ю. Зигель “Путешествие по недрам планет”,— М. “Недра” 1988 г.