Газовые гиганты

(перенаправлено с «Газовые планеты»)

Га́зовые гига́нты — планеты-гиганты, состоящие в основном из водорода и гелия. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, короткий период суточного вращения, и, следовательно, значительное сжатие у полюсов.

Юпитер
Сатурн
Художественное изображение газового-гиганта

В Солнечной системе к газовым гигантам относят Юпитер и Сатурн.

ТерминологияПравить

Хотя обычно понятия «Планета-гигант» и «Газовый гигант» считаются синонимами, первое — более общее. Так, например, ледяные гиганты являются планетами-гигантами, но не газовыми гигантами. Основное отличие этих классов — химический состав: массовая доля водорода и гелия у газовых гигантов составляет более 90%, а у ледяных — 15-20%, а также масса — газовые гиганты тяжелее ледяных[1].

Газовые гиганты иногда называют «неудавшимися звёздами» за наибольшую массу среди планет и похожий химический состав, но это в большой степени преувеличение, так как значение общепринятой границы между планетами и коричневыми карликами составляет 13 MJ[2].

КлассификацияПравить

Распространено деление газовых гигантов на «холодные юпитеры» и «горячие юпитеры», но также существует система классификации по Сударскому. Она делит газовые гиганты на пять классов, учитывая температуру, и, следовательно, химический состав верхних слоёв.

ФормированиеПравить

Согласно гипотезе происхождения Солнечной системы, планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса). Существует гипотеза о пятом газовом гиганте, вытолкнутом при формировании современного облика Солнечной системы на её далёкие окраины (ставшим гипотетической планетой Тюхе или другой «Планетой X») или за её пределы (ставшим планетой-сиротой). Последней такой гипотезой является гипотеза о девятой планете Брауна и Батыгина.

ХарактеристикиПравить

Как уже было сказано, газовые гиганты состоят преимущественно из водорода и гелия. Их массы довольно велики: массы двух газовых гигантов Солнечной системы, Юпитера и Сатурна, равны соответственно 317 и 95 земных масс. Теоретическим верхним пределом массы будет 13 MJ, так как при большей массе в ядре начнут идти термоядерные реакции и объект перейдёт в класс коричневых карликов. Нижний предел пока точно не определён, но должен существовать, так как небольшие небесные тела не способны удержать такой лёгкий газ, как водород.

СтроениеПравить

 
Строение планет-гигантов в Солнечной системе

Модели внутреннего строения газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет достигает высоких значений, достаточных для перехода водорода в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода, электрические токи в котором порождают мощное магнитное поле планеты, как у Юпитера и Сатурна. Считается также, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.

Как показали измерения спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила около 145 °C, давление — 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают заметно больше тепла, чем получают от Солнца, вследствие выделения гравитационной энергии при сжатии. Предложены модели, допускающие выделение крайне незначительных количеств тепла внутри Юпитера при реакциях термоядерного синтеза, но эти модели не имеют наблюдательного подтверждения[3].

АтмосфераПравить

В атмосферах газовых планет дуют мощные ветры со скоростями до нескольких тысяч километров в час (скорость ветра на экваторе Сатурна составляет 1800 км/ч). Имеются постоянные атмосферные образования, представляющие собой гигантские вихри: например, Большое красное пятно (размером в несколько раз больше Земли) на Юпитере наблюдают уже более 300 лет. Имеются также более мелкие пятна на Сатурне.

СпутникиПравить

У Юпитера и Сатурна открыто наибольшее количество спутников среди всех планет Солнечной системы. Для всех газовых планет Солнечной системы отношение суммарной массы их спутников к массе планеты составляет около 0,01 % (1 к 10 000). Для объяснения этого факта разработаны модели формирования спутников из газопылевых дисков с большим количеством газа (при этом действует механизм, ограничивающий рост спутников).

ЭкзопланетыПравить

Из-за больших размеров и масс газовые гиганты наиболее просты в обнаружении любыми способами из всех типов экзопланет. Крупнейшая из них — TrES-4 A b — относится к горячим юпитерам.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

СсылкиПравить