O que há dentro do gigante gasoso. Júpiter

1910

Os gigantes gasosos são chamados de planetas, cuja maior parte consiste em gases de vários tipos. Esses gases são predominantemente hidrogênio e hélio. Em menor grau, é possível a presença de amônia e metano, e às vezes nitrogênio. Esses planetas são geralmente caracterizados por baixas temperaturas e alta pressão na atmosfera.

As principais características dos gigantes gasosos:

Possuem baixa densidade. Assim, eles não têm uma superfície sólida no sentido usual para nós.
Eles têm um período extremamente curto de rotação diária. É aproximadamente das 9 às 17 horas, o que é muito pequeno para os padrões terrenos.
Devido à rotação rápida, via de regra, eles são comprimidos ou achatados na região dos polos.
Eles espalham bem os raios do sol.

A estrutura dos gigantes gasosos

A estrutura dos planetas gasosos consiste em várias camadas:

gasoso (representado na forma de nuvens);
gás líquido resultante de alta pressão;
gás metálico (um campo eletromagnético surge aqui);
um pequeno núcleo, que pode ser de metal ou pedra.

Os planetas gasosos são caracterizados pela presença de ventos fortes em suas atmosferas, atingindo milhares de quilômetros. Bem como redemoinhos gigantes estáveis que existem há mais de cem anos.

De acordo com dados modernos, a maioria dos planetas fora do nosso sistema solar, ou seja, exoplanetas, são gasosos. Existem cerca de cem bilhões deles em nossa galáxia agora.

Gigantes gasosos do sistema solar

Todos os planetas do nosso sistema solar são geralmente divididos em duas partes: externa e interna. Os gigantes gasosos são representados por um grupo conhecido na ciência como os "planetas exteriores". Inclui Netuno, Urano, Saturno e Júpiter. Eles estão mais longe do Sol do que o resto - os planetas internos e são separados deles por um cinturão de asteróides.

Os planetas exteriores têm um conjunto de características distintivas comuns:

Distância considerável do Sol.
A presença de campos magnéticos fortes.
Tamanho e peso grandes.
A presença de muitos satélites ao redor do planeta.
Baixas temperaturas.
A presença de sistemas de anéis circundando o planeta.

O maior dos planetas exteriores é Júpiter. É o quinto em distância do Sol. Tem uma atmosfera composta principalmente de hidrogênio e onze por cento de hélio. A presença de enxofre e fósforo dá uma bela cor laranja à aparência do planeta. Nas camadas inferiores há um oceano cheio de hidrogênio líquido.

Há sinais clássicos de planetas gasosos aqui: ventos fortes e redemoinhos longos (até trezentos anos de existência). A mais gigantesca delas é a Grande Mancha Vermelha. Suas dimensões são várias vezes maiores que a Terra.

O planeta tem um poderoso campo magnético de 650 milhões de quilômetros. Vinte e oito satélites giram em sua zona.

O próximo gigante gasoso do sistema externo é Saturno. O planeta é o segundo maior do nosso sistema solar. Seu tempo de rotação é muito curto - pouco mais de 10 horas. Em tamanho, é ligeiramente inferior a Júpiter. Mas em peso - três vezes.

A composição de Saturno inclui principalmente hidrogênio, hélio, amônia, metano e os restos de água estão presentes em pequena quantidade.

O famoso anel de Saturno, que o circunda no equador, não é um todo. Suas camadas externas giram em torno do planeta a uma velocidade muito mais lenta do que as internas. Em sua estrutura, consistem nas menores partículas de gelo com a adição de pó de silicato. Em largura, podem chegar a oitenta mil quilômetros. A espessura dos anéis é muito menor - não mais que um quilômetro.

A duração do ano em Saturno é 29,5 vezes maior que a da Terra. Durante o ciclo anual, a aparência dos anéis de um corpo celeste da Terra varia muito.

O período do equinócio é caracterizado pelo término da possibilidade de sua observação. Ou seja, eles praticamente deixam de ser visíveis do nosso planeta, com exceção de uma pequena linha. Depois disso, durante um período de sete anos, os anéis tornam-se cada vez maiores em largura e atingem seu tamanho visual máximo quando ocorre o solstício. Então o ciclo se repete.

Saturno tem sessenta e duas luas. Sua composição é representada por rochas e gelo, e seus tamanhos costumam ser pequenos. Um de seus satélites, Titan, que recebeu esse nome pelo tamanho máximo em relação aos outros, possui uma atmosfera densa, composta principalmente de nitrogênio com adição de metano. Os cientistas sugerem que tais condições poderiam existir na Terra durante o período do aparecimento da vida nela.

O planeta próximo a Saturno é Urano. Descoberto no século XVII, é o quarto maior do sistema solar.

Um ano em Urano é 84 vezes mais longo que um ano terrestre e gira em torno de seu eixo em apenas dezessete horas. Na composição de Urano, ao contrário da maioria dos outros planetas, exceto Netuno, os cientistas não encontraram hidrogênio metálico. No entanto, uma grande porcentagem de gelo foi encontrada lá. Portanto, o planeta, como Netuno, foi classificado como um gigante de gelo.

Em sua atmosfera de hidrogênio-hélio, foram encontradas impurezas de metano, amônia e hidrogênio.

Urano é o planeta mais frio do sistema solar. Com uma temperatura de 224 graus Celsius, é completamente inabitável.

A presença de anéis fracamente expressos em Urano é indubitável. Ao mesmo tempo, as formações do anel externo têm uma cor mais brilhante.

Uma característica de Urano é sua propriedade de rotação na posição horizontal, como se estivesse deitado de lado. Vinte e sete satélites do planeta têm o nome dos heróis das obras de W. Shakespeare e A. Pope.

O último e menor dos gigantes gasosos externos é Netuno. Não visível da Terra, tem uma história única de descoberta, pois foi descoberta não visualmente, mas com a ajuda de cálculos matemáticos. A razão para isso foram as mudanças na órbita de Urano e a suposição de que elas são causadas pela influência da gravidade de um planeta desconhecido.

Netuno é semelhante em composição a Urano. Isso levou os cientistas a atribuí-lo aos gigantes do gelo. A superfície do planeta é um oceano de água e gases liquefeitos. Um ano no planeta corresponde a aproximadamente 165 anos terrestres. Um dia dura cerca de 16 horas.

Devido à fonte de energia interna de Netuno, os ventos mais fortes do sistema solar surgem nele. Eles podem chegar a 2100 quilômetros por hora. A atmosfera do planeta é caracterizada por tempestades persistentes que duram vários meses.

Em Netuno, foram descobertos anéis levemente expressos com um tom avermelhado. Supõe-se que seja dado pela presença em sua composição, pessoas com gelo e silicato, carbono.

Netuno tem o campo magnético mais forte, com 650 mil quilômetros de extensão. Mas, ao contrário da Terra, sua órbita é desviada do eixo de rotação do próprio planeta em 47 graus.

Das quatorze luas de Netuno, Tritão é a maior.

Atualmente, também existe uma teoria entre os cientistas de que em nosso sistema solar havia outro planeta que era um gigante gasoso. Mas sob a influência da gravidade de Júpiter, ela teve que estar fora da região de atração do Sol.

maior gigante de gás

No início do século 21, foi descoberto o maior planeta do Universo, que também é um gigante gasoso. Ela recebeu o nome de TrES-4. Está localizado na constelação de Hércules, a uma distância de 1600 anos-luz do nosso planeta. O corpo celeste é vinte vezes maior que a Terra. É 1,7 vezes maior que Júpiter em diâmetro, mas apenas três vezes mais massivo. Um dia no TrES-4 é igual a três dias e meio terrestres.

Devido à proximidade com a estrela mãe, a temperatura no planeta é extremamente alta e chega a aproximadamente 1260 graus. Por isso, e também pela pequena massa, está em constante expansão. TrES-4 não pode conter a atmosfera. Parte dela está constantemente evaporando, transformando-se em uma cauda, como as que acompanham um cometa.

Qualquer grande planeta pode ser classificado como gigante. Esses planetas são compostos principalmente de substâncias com baixo ponto de ebulição, como gelo e gases, embora existam planetas gigantes como a Terra. Os planetas gigantes do sistema solar, também chamados de planetas externos, incluem Júpiter, Netuno, Urano e Saturno. A frase gigante gasoso foi usada pela primeira vez em 1952 por James Blish, um escritor de ficção científica.

Os quatro maiores planetas do sistema solar são:

Júpiter

A massa de Júpiter é 2,5 vezes mais pesada que a massa total dos outros e é um milésimo da massa do Sol. Júpiter é um gigante gasoso, composto principalmente de hidrogênio e também um quarto de sua massa de hélio. A rápida rotação afetou a forma do planeta, tornando-o esferoidal oblato. O diâmetro de Júpiter no equador é de 142.984 km. Júpiter intrigou as mentes dos astrônomos desde os tempos antigos, e os romanos até lhe deram um nome em homenagem à sua divindade principal, Júpiter. O planeta tem pelo menos 69 luas (satélites), e a maior delas, Ganimedes, é considerada a maior do sistema solar e tem diâmetro maior que Mercúrio.

Saturno

Saturno, como Júpiter, é um gigante gasoso que também é formado a partir de hélio e hidrogênio. Distingue-se pelo seu sistema de anéis, que inclui 9 anéis primários contínuos, além de 3 arcos descontínuos. O planeta tem pelo menos 62 luas, 53 das quais são oficialmente nomeadas. Esta figura exclui as centenas de zonas lunares que compõem os anéis. A maior das luas de Saturno é Titã, que é a segunda maior lua do nosso sistema. Saturno é cerca de 30% menos denso que a água. Júpiter e Saturno juntos representam 92% da massa total dos planetas do sistema solar.

Urano

Urano é classificado como um gigante de gelo e, embora seja dominado por hidrogênio e hélio, tem mais "gelo", incluindo metano, água e amônia. Urano foi nomeado após o deus grego do céu chamado Ouranos. O planeta tem 27 satélites, uma magnetosfera e um sistema de anéis. A temperatura mínima de Urano é estimada em -223 graus Celsius, o que torna sua atmosfera . Urano faz uma revolução completa ao redor do Sol a cada 84 anos, e a distância média de uma estrela é de 20 unidades astronômicas. A massa de Urano é pouco mais de quatorze vezes e meia a massa da Terra.

Netuno

A massa de Netuno é dezessete vezes maior que a da Terra. Netuno é reconhecido como o único planeta do sistema solar descoberto através de cálculos matemáticos, em vez de observações empíricas. Johann Galle tornou-se a primeira pessoa a identificar um planeta através de um telescópio em 23 de setembro de 1846, e confiou nas previsões de Urban Le Verrier. O maior satélite de Netuno - Tritão foi descoberto apenas duas semanas e meia depois do próprio planeta, embora os 13 satélites restantes tenham sido identificados usando um telescópio apenas no século XX. A distância significativa da Terra a Netuno o torna muito pequeno, dificultando o estudo do planeta através de um telescópio. Telescópios modernos e avançados com óptica adaptativa tornaram mais fácil obter informações adicionais de longe. A atmosfera de Netuno tem padrões climáticos visíveis e ativos, enquanto as temperaturas no centro do planeta são estimadas em 5.100 graus Celsius.

Existem dois tipos de planetas em nosso sistema solar. Estes são os planetas terrestres e gigantes gasosos.

Os planetas do primeiro tipo (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) são planetas internos e estão localizados mais próximos do Sol. Eles são quase inteiramente compostos de rochas rochosas sólidas e podem ter uma pequena proporção de gases e atmosfera para sua massa, têm massa e tamanho pequenos em comparação com planetas gasosos.

Os planetas gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) são predominantemente compostos de gases e são muito maiores em massa e tamanho. É difícil dizer exatamente onde termina a atmosfera e começa o próprio planeta. Supõe-se que dentro de cada gigante haja um núcleo sólido de metal rochoso.

Cada planeta tem uma série de características incríveis e ao mesmo tempo únicas, com as quais sugiro que você se familiarize agora. Então vamos!

Júpiter: gravidade e gases leves.

Hoje não há possibilidades técnicas para estudar a estrutura de Júpiter: este planeta é muito grande, sua gravidade é muito forte, a atmosfera é muito densa e inquieta. No entanto, é difícil dizer onde a atmosfera termina aqui e o próprio planeta começa: esse gigante gasoso, de fato, não tem limites internos claros.

De acordo com as teorias existentes, no centro de Júpiter existe um núcleo sólido 10-15 vezes maior em massa e uma vez e meia maior em tamanho. No entanto, no contexto de um planeta gigante (a massa de Júpiter é maior que a massa de todos os outros planetas do sistema solar combinados), esse valor é bastante insignificante. Em geral, consiste em 90% de hidrogênio comum e os 10% restantes de hélio, com uma certa quantidade de hidrocarbonetos simples, nitrogênio, enxofre, oxigênio. Mas não pense que, por causa disso, a estrutura do gigante gasoso é “simples”.

A uma pressão e temperatura colossais, o hidrogênio (e, segundo algumas fontes, o hélio) deve existir aqui, principalmente em uma forma metálica incomum - essa camada, possivelmente, se estende a uma profundidade de 40 a 50 mil km. Aqui, o elétron se separa do próton e começa a se comportar livremente, como nos metais. Esse hidrogênio metálico líquido, é claro, é um excelente condutor e cria um campo magnético excepcionalmente poderoso no planeta.

Saturno: sistema de autoaquecimento.

Apesar de todas as diferenças externas, da ausência da famosa Mancha Vermelha e da presença de anéis ainda mais famosos, Saturno é muito parecido com o vizinho Júpiter. É composto de 75% de hidrogênio e 25% de hélio, com traços de água, metano, amônia e sólidos concentrados principalmente no núcleo quente. Como Júpiter, possui uma espessa camada de hidrogênio metálico, que cria um poderoso campo magnético.

Talvez a principal diferença entre os dois gigantes gasosos sejam as entranhas quentes de Saturno: processos nas profundezas já fornecem ao planeta mais energia do que a radiação solar - ele emite 2,5 vezes mais energia do que recebe.

Existem aparentemente dois desses processos (observamos que eles também funcionam em Júpiter, eles são apenas mais importantes em Saturno) - decaimento radioativo e o mecanismo de Kelvin-Helmholtz. Você pode imaginar como esse mecanismo funciona com bastante facilidade: o planeta esfria, a pressão nele cai e ele encolhe um pouco, e a compressão cria calor adicional. No entanto, a presença de outros efeitos que criam energia nas entranhas de Saturno não pode ser descartada.

Urano: gelo e pedra.

Mas em Urano, o calor interno claramente não é suficiente, e tanto que ainda requer uma explicação especial e intriga os cientistas. Mesmo Netuno, que é muito semelhante a Urano, irradia calor muitas vezes mais, enquanto Urano não apenas recebe muito pouco do Sol, mas também emite cerca de 1% dessa energia. Este é o planeta mais frio, a temperatura aqui pode cair para 50 Kelvin (-223 Celsius).

Acredita-se que a maior parte de Urano cai sobre uma mistura de gelo - água, metano e amônia. Há dez vezes menos hidrogênio e hélio em massa e rochas ainda menos sólidas, provavelmente concentradas em um núcleo de pedra relativamente pequeno. A parte principal recai sobre o manto de gelo. É verdade que esse gelo não é bem a substância a que estamos acostumados, é fluido e denso.

Isso significa que o gigante do gelo também não tem superfície sólida: a atmosfera gasosa, composta por hidrogênio e hélio, passa sem um limite claro para as camadas superiores líquidas do próprio planeta.

Netuno: chuvas de diamantes.

Como Urano, a atmosfera é especialmente proeminente, representando 10-20% da massa total do planeta e estendendo-se de 10-20% da distância até o núcleo em seu centro. É composto por hidrogênio, hélio e metano, o que dá ao planeta uma cor azulada. Aprofundando-se por ela, notamos como a atmosfera gradualmente engrossa, transformando-se lentamente em um manto líquido e quente condutor de eletricidade.

O manto de Netuno é dez vezes mais pesado que toda a nossa Terra e é rico em amônia, água e metano. É muito quente - a temperatura pode chegar a milhares de graus - mas tradicionalmente essa substância é chamada de gelada, e Netuno, assim como Urano, é classificado como um gigante de gelo.

Existe uma hipótese segundo a qual, mais perto do núcleo, a pressão e a temperatura atingem um valor tal que o metano “desintegra-se” e “comprime-se” em cristais de diamante, que formam um oceano de “líquido de diamante” a uma profundidade inferior a 7000 km, que “chove” no núcleo do planeta. O núcleo de ferro-níquel de Netuno é rico em silicatos e apenas um pouco maior que o da Terra, embora a pressão nas regiões centrais do gigante seja muito maior.

1911

As principais características dos gigantes gasosos:

Possuem baixa densidade. Assim, eles não têm uma superfície sólida no sentido usual para nós.
Eles têm um período extremamente curto de rotação diária. É aproximadamente das 9 às 17 horas, o que é muito pequeno para os padrões terrenos.
Devido à rotação rápida, via de regra, eles são comprimidos ou achatados na região dos polos.
Eles espalham bem os raios do sol.

A estrutura dos gigantes gasosos

A estrutura dos planetas gasosos consiste em várias camadas:

gasoso (representado na forma de nuvens);
gás líquido resultante de alta pressão;
gás metálico (um campo eletromagnético surge aqui);
um pequeno núcleo, que pode ser de metal ou pedra.

De acordo com dados modernos, a maioria dos planetas fora do nosso sistema solar, ou seja, exoplanetas, são gasosos. Existem cerca de cem bilhões deles em nossa galáxia agora.