Дивні особливості газових гігантів
У нашій Сонячній системі є два типи планет. Це планети земної групи і газові гіганти.
Газові планети (Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун) складаються переважно з газів і мають набагато більшою масою і розміром. Важко сказати де саме закінчується атмосфера і починається сама планета. Передбачається, що всередині кожного гіганта перебувати тверде каменисто - металеве ядро.
Кожна планета має низку дивовижних і в той же час унікальних особливостей, з якими пропоную Вам ознайомиться прямо зараз. Отже - поїхали!
Юпітер: сила тяжіння і легкі гази.
Сьогодні не існує технічних можливостей досліджувати будова Юпітера: надто вже велика ця планета, занадто сильна її гравітація, занадто щільна і неспокійна атмосфера. Втім, де тут закінчується атмосфера і починається сама планета, сказати важко: цей газовий гігант, по суті, не має ніяких чітких внутрішніх кордонів.
За існуючим теоріям, в центрі Юпітера є тверде ядро по масі в 10-15 разів більша за Землю і в півтора рази більші за неї за розмірами. Втім, на тлі планети-гіганта (маса Юпітера більша за масу всіх інших планет Сонячної системи разом узятих) ця величина зовсім незначна. Взагалі ж Юпітер складається на 90% з звичайного водню, а на решту 10% - з гелію, з деякою кількістю простих вуглеводнів, азоту, сірки, кисню. Але не варто думати, що через це структура газового гіганта «проста».
При колосальному тиску і температурі водень (а за деякими даними, і гелій) тут повинен існувати, в основному, в незвичайної металевої формі - цей шар, можливо, тягнеться на глибину в 40-50 тис. Км. Тут електрон відривається від протона і починає вести себе вільно, як в металах. Такий рідкий металевий водень, природно, є відмінним провідником і створює на планеті виключно потужне магнітне поле.
Сатурн: саморазогревающаяся система.
Незважаючи на всі зовнішні відмінності, відсутність знаменитого Червоного плями і наявність ще більш знаменитих кілець, Сатурн дуже схожий на сусідній Юпітер. Він складається з водню на 75%, і на 25% з гелію, з слідові кількістю води, метану, аміаку і твердих речовин, в основному зосереджених в гарячому ядрі. Як і на Юпітері, тут є товстий шар металевого водню, що створює потужне магнітне поле.
Мабуть, головною відмінністю двох газових гігантів є теплі надра Сатурна: процеси в глибині поставляють планеті вже більше енергії, ніж сонячне випромінювання - він випромінює в 2,5 рази більше енергії сам, ніж отримує від Сонця.
Цих процесів, мабуть, два (відзначимо, що і на Юпітері вони також працюють, просто на Сатурні мають більше значення) - радіоактивний розпад і механізм Кельвіна - Гельмгольца. Роботу цього механізму можна уявити досить легко: планета охолоджується, тиск у ній падає, і вона трохи стискається, а стиснення створює додаткове тепло. Втім, не можна виключати і наявність інших ефектів, що створюють енергію в надрах Сатурна.
А ось на Урані внутрішнього тепла явно недостатньо, причому настільки, що це досі вимагає спеціального пояснення і спантеличує вчених. Навіть Нептун, на Уран дуже схожий, випромінює тепло в рази більше, Уран ж мало того, що отримує від Сонця зовсім небагато, так і віддає близько 1% цієї енергії. Це найхолодніша планета Сонячної системи. температура тут може падати до 50 Кельвін (-223 за Цельсієм).
Вважається, що основна маса Урана доводиться на суміш льодів - водного, метанового і аміачного. Вдесятеро менше за масою тут водню з гелієм, і ще менше твердих порід, швидше за все, зосереджених в порівняно невеликому кам'яному ядрі. Основна частка припадає на крижану мантію. Правда, цей лід - не зовсім та субстанція, до якої ми звикли, він текучий і щільний.
Це означає, що у крижаного гіганта теж немає ніякої твердої поверхні: газоподібна, що складається з водню і гелію атмосфера без явної межі переходить в рідкі верхні шари самої планети.
Нептун: алмазні дощі.
Як і у Урана, у Нептуна атмосфера особливо помітна, вона становить 10-20% всієї маси планети і простягається на 10-20% відстані до ядра в її центрі. Складається вона з водню, гелію і метану, який надає планеті блакитний колір. Опускаючись крізь неї вглиб, ми помітимо, як атмосфера поступово ущільнюється, повільно переходячи в рідку і гарячу електропровідну мантію.
Мантія Нептуна в десяток разів важче всієї нашої Землі і багата аміаком, водою, метаном. Вона дійсно гаряча - температура може досягати тисяч градусів - але традиційно речовина це називають крижаним, а Нептун, як і Уран, відносять до крижаних гігантів.
Існує гіпотеза, згідно з якою ближче до ядра тиск і температура досягають такої величини, що метан «розсипається» і «спресовується» в кристали алмазів, які на глибині нижче 7000 км утворюють океан «алмазної рідини», який проливається «дощами» на ядро планети. Залізно-нікелеве ядро Нептуна багато силікатами і лише небагато чим більше земного, хоча тиск у центральних областях гіганта набагато вище.
