Planety olbrzymy

Jowisz

Jowisz jest piątą według oddalenia od Słońca planetą Układu Słonecznego. Jest on zarazem największą i najcięższą planetą. Średni promień Jowisza wynosi ok. 71000km i jest jedenaście razy większy od promienia Ziemi. Różnica pomiędzy promieniem równikowym a biegunowym jest bardzo duża, bo ok. 4500km, a jest to spowodowane szybkim ruchem wirowym planety. Obrót wokół własnej osi zajmuje Jowiszowi 9,9 godziny. Jowisz krąży wokół Słońca w odległości 778,4 mln km po swojej orbicie. Obieg wokół Słońca zajmuje mu 11 lat 315 dni. Masa planety wynosi 1,9x10 27 i jest ona prawie 320 razy większa od masy Ziemi oraz stanowi ona 0,001 masy Słońca. Gęstość Jowisza wynosi 1,3g/cm3 i jest ona czterokrotnie mniejsza od gęstości Ziemi. Mimo tego Jowisz osiąga ogromną masę, dzięki swoim rozmiarom.

Na Jowiszu od XVII w. można obserwować strefę burzową nazwaną Wielką Czerwoną Plamą, której rozmiary znacznie przekraczają ziemskie. Ma ona 30000x14000km. Szybkie przepływy mas atmosfery Jowisza powodują powstawanie zjawiska strefowości i kolorowych pasów, które są tak charakterystyczne dla tej planety.

Sondy kosmiczne „Voyager” i „Pionner” ustaliły skład chemiczny i stan fizyczny atmosfery Jowisza. Nad Jowiszem wyróżnia się dwie warstwy atmosfery: wewnętrzną i zewnętrzną. Warstwa wewnętrzna to troposfera, która sięga do 90 km. Zaś zewnętrzna warstwa to stratosfera, która sięga do 2000 km. W troposferze temperatura waha się od 0*C w strefie niskiej i do –153*C w strefie wysokiej. W troposferze możemy zaobserwować chmury brunatne, wyżej (od 20 do 40 km) chmury czerwonobrunatne, a jeszcze wyżej białe chmury zbudowane z krystalicznego amoniaku. Stratosfera zawiera wiele składników. W stratosferze w miarę wznoszenia rośnie temperatura osiągając w końcu 1500 K, podczas gdy ciśnienie spada i rośnie zawartość wodoru.

Materia tworząca Jowisza znajduje się w stanie płynnym do głębokości aż 57000km. Stałe jądro planety jest, więc niewielkie w porównaniu z całą wielkością Jowisza. Składa się ono prawdopodobnie z żelaza, krzemianów i lodu.

Zauważono, że Jowisz wypromieniowuje więcej energii, niż jej otrzymuje od Słońca. Uważa się, że Jowisz w ten sposób oddaje wewnętrzne ciepło nagromadzone podczas powstawania (z uwagi na jego rozmiar czas potrzebny do ostygnięcia materii jest bardzo długi).

Voyager” odkrył również, że Jowisz podobnie jak Saturn, Uran i Neptun jest otoczony pierścieniem. Został on odkryty w marcu 1979 r. Pierścień ten znajduje się na orbicie w odległości 57000 km. Nie był tak długo wykryty, gdyż jego gęstość jest miliard razy mniejsza od gęstości pierścieni Saturna.
Na razie nie znane są jego rozmiary.

Jowisz ma co najmniej 16 naturalnych satelitów. Cztery najważniejsze zostały odkryte przez Galileusza a pozostałe dwanaście krąży w odległości od Jowisza pomiędzy 130000 a 24 mln km. Ich podobieństwo do planetoid jest znaczne i sądzi się również, że tak jak w przypadku satelitów Marsa, zostały one przechwycone z pasa planetoid przez Jowisza. Opisy głównych satelitów w dziale "Księżyce".

Dziwaczna materia

Głęboko w środku Jowisza materia zaczyna zachowywać się dziwnie. Choć w samym centrum można oczekiwać małego żelaznego jądra, to większość budulca stanowi wodór. Pod wpływem ogromnego ciśnienia we wnętrzu planety wodór przechodzi ze stanu gazowego w płynny. Zanurzając się coraz głębiej, ciśnienie stale rośnie - cisną przecież wszystkie znajdujące się wyżej warstwy.

Na głębokoci około 1000 km znajduje się ogromny ocean płynnego wodoru. Siedemnaście tysięcy kilometrów niżej wodór jest tak mocno sprasowany, że niszczone są jego atomy. Wodorowa materia zaczyna zachowywać się jak metal, np. bardzo łatwo przewodzi prąd. Prądy płynące w metalicznym wodorze wytwarzają silne pole magnetyczne otaczające Jowisza.

Prawie gwiazda

Jowisz wyświeca więcej energii niż otrzymuje od Słońca. Pomiary dokonywane z sond kosmicznych pokazały, że wysyła aż 60% więcej energii cieplnej. Wydaje się, że to dodatkowe ciepło pochodzi z trzech źródeł: pozostało po okresie tworzenia się Jowisza, powstało z przetworzenia energii uwalniane przy powolnym kurczeniu się planety i z rozpadu radioaktywnych pierwiastków. Na pewno jednak dodatkowa energia nie pochodzi (jak w gwiazdach) z przemiany wodoru w hel, bo najmniejsze gwiazdy mogące produkować w takim procesie energię muszą być około 80 razy masywniejsze od Jowisza. Oznacza to, że w innych układach planetarnych mogą się znajdować planety znacznie większe od Jowisza, ale muszą być mniej masywne niż najlżejsze gwiazdy.

Saturn

Saturn jest szóstą według oddalenia od Słońca planetą Układu Słonecznego. Jest on kolejnym gazowym olbrzymem. Saturn jest otoczony pięknymi pierścieniami, które można zaobserwować z Ziemi już przez mały teleskop. Planeta ma barwę mlecznobiałą. Jego promień wynosi ok.60000 km. Masa planety jest 75 razy większa od masy Ziemi, a więc Saturn musi mieć bardzo małą gęstość, gdyż Jowisz o mało większych rozmiarach posiada masę 320 razy większą od masy Ziemi. I tak w rzeczywistości jest, Saturn jest obiektem o najmniejszej gęstości w Układzie Słonecznym. Jego gęstość wynosi zaledwie 0,7g/cm 3. To jest nieprawdopodobne, ale gdyby Saturna umieścić w wodzie to nie zatonąłby lecz pływałby po jej powierzchni. Długość promienia równikowego jak już wcześniej wspomniałem wynosi ok. 60000 km. Spłaszczenie Saturna jest nieco większe niż Jowisza ale spowodowane również szybkim ruchem wirowym. Obrót wokół własnej osi zajmuje Saturnowi ok. 10 godzin. Saturn krąży po własnej orbicie w odległości ponad 1,4 mld km od Słońca. Jeden obieg dookoła Słońca zajmuje mu ok. 29 lat 167 dni.

Atmosfera i warstwy wewnętrzne mają wiele podobieństw do atmosfery Jowisza. Różnice dotyczą natomiast wewnętrznego źródła ciepła i składu warstw zewnętrznych atmosfery. Wewnątrz planety znajduje się twarde jądro o promieniu 15000km, złożone z krzemianów, lodu i metali. Nad jądrem znajduje się warstwa o grubości 10000 km zbudowana z atomowego wodoru i helu. Dalej znajduje się inna warstwa o grubości 5000km. Zewnętrzną warstwę o grubości 30000km tworzy wodór, gazowy hel oraz zanieczyszczenia będące cięższymi pierwiastkami. Saturn posiada troposferę i stratosferę. Ponad nimi znajduje się obłok wodoru, który całkowicie otacza planetę. Podobnie jak na Jowiszu i tu występuje system równoległych pasów.

Saturn niewątpliwie posiada najpiękniejszy układ pierścieni w całym Układzie Słonecznym. Z Ziemi można rozróżnić tylko trzy systemy tychże pierścieni, które rozdzielone są przerwami Cassiniego i Enckego. Jednak sondy z serii„Voyager” wykryły większą liczbę takich systemów. Pierścienie tworzą rodzaj dysku leżącego w odległości od 7000 do 40000 km od planety. System pierścieni ma niewielką grubość bo wynosi ona zaledwie ok. 1 kilometra. Pierścienie zbudowane są z systemu wielu odłamków skalnych oraz tzw. brudnego lodu czyli zamarzniętego pyłu w wodzie. Do tej pory znanych jest 18 satelitów Saturna (niektóre źródła podają, że 21). Największym z nich jest Tytan o promieniu 2600 km, który krąży w odległości 1,2 mln km od planety. (Opisy pozostałych satelitów znajdują się w dziale "Księżyce").

Saturn nie jest tylko pięknym obiektem na niebie, ale również bardzo rozbudowanym systemem składającym się z samego Saturna, satelitów krążących dookoła niego oraz całego rozbudowanego systemu pierścieni, które dają przepiękny widok tejże planety.

Ciekawostki

Pierścienie Saturna po raz pierwszy zostały dostrzeżone przez Galileusza w 1610r.,który uznał je za kilka ciasno do siebie przylegających księżyców. Dopiero Christian Huygens w 1659r. i kilka lat później Giovanni D.Cassini podali właściwą strukturę tych pierścieni.

Nazwa przerwa Cassiniego pochodzi właśnie od nazwiska włoskiego astronoma, wieloletniego dyrektora Obserwatorium Paryskiego-Giovani Domenico Cassiniego, który prowadził badania Saturna. W roku 1675 właśnie on prawidłowo zinterpretował ciemne pasmo w pierścieniu planety jako przerwę między dwoma częściami pierścienia.

Księżyce Saturna odkryte przed misjami Pionieer i Voyager
KSIĘŻYC Średnica lub Wymiar Półoś Wielka Orbity Okres Obiegu Rok Odkrycia Odkrywcy km tys.km. doba
Tytan 5150 1121,83 15,945 1665 Ch.Huygens
Iapetus 1460 3561,3 79,33 1671 G.Cassini
Rhea 1530 527,04 4,518 1672 G.Cassini
Dione 1120 377,4 2,737 1684 G.Cassini
Tethys 1060 294,66 1,888 1684 G.Cassini
Mimas 392 185,52 0,942 1789 W.Herschel
Enceladus 500 238,02 1,37 1789 W.Herschel
Hyperion 410x260x220 1481,1 21,277 1848 G.Bond
Phoebe 220 12952 R550,480 1898 W.Pickering
Janus 220x200x160 151,472 0,695 1966 A.Dolfus

Uran

Uran jest siódmą według oddalenia od Słońca planetą Układu Słonecznego. Jest on trzeci spośród czterech gazowych olbrzymów. Został on odkryty w 1871 r. przez Fredericka Williama Herschela. Uran zaskakuje nas tym, że jako jedyna planeta Układu Słonecznego posiada oś, która znajduje się w płaszczyźnie ruchu obiegowego wokół Słońca, a pierścienie, które posiada są prostopadłe do tej płaszczyzny. Oznacza to, więc, że Uran wiruje leżąc na boku. Pory roku trwają, więc na nim po „pół roku”, czyli po 42 lata. Strefa zimna, czyli odwrócona od Słońca posiada temperaturę od –271*C do –268*C (2 do 5K), natomiast strefa ciepła, zwrócona ku Słońcu posiada temperaturę –213*C. Uran obiega Słońce w odległości prawie 3 mld km (2,871 mld km). Obieg taki zajmuje Planecie 84 lata. Obrót wokół własnej osi zajmuje mu ok. 17 godzin, dzięki czemu ma on mniejsze spłaszczenie niż Jowisz i Saturn. Masa planety jest piętnaście razy większa od masy Ziemi, zaś gęstość wynosi 1,2g/cm 3 . Promień planety ma długość ok. 26200 km.

Atmosfera Urana składa się głównie z wodoru i helu. Obraz jego powierzchni jest mniej kolorowy od powierzchni Jowisza i Saturna. Planeta posiada niebieskozielonkawą barwę, którą zawdzięcza zawartości metanu w atmosferze. We wnętrzu Urana wyróżnia się trzy strefy: gorące jądro o promieniu 7500 km, złożone z żelaza i krzemianów. Następnie płaszcz o grubości 10000 km zbudowany z lodu, wody, metanu i amoniaku. Najbardziej powierzchniowa warstwa planety to powłoka zbudowana z helu, wodoru i metanu. Uran w przeciwieństwie do Jowisza i Saturna nie posiada wewnętrznego źródła energii.

W okresie od 1977 r. odkryto dziewięć pierścieni otaczających Urana. Sonda „Voyager” potwierdziła istnienie dotychczasowych i odkryła jeszcze dwa. Te jedenaście pierścieni zawartych jest pomiędzy 41800 a 51200 km od planety.

Uran posiada 15 satelitów naturalnych (niektóre źródła podają 17). Opisy głównych z nich znajdują się w dziale "Księżyce".

Neptun

Neptun jest ósmą według oddalenia od Słońca planetą Układu Słonecznego. Został on odkryty w 1846 r. przez Johanna Gallego. O tej planecie nie wiedzieliśmy prawie nic aż do 25 sierpnia 1989 r., kiedy to sonda „Voyager” zbliżyła się do Neptuna na odległość 4850 km. Jest on najbardziej oddalonym gazowym olbrzymem. Znajduje się w odległości 4,5 mld km od Słońca. Jeden obieg dookoła Słońca zajmuje mu blisko 165 lat, natomiast jeden obrót wokół własnej osi trwa ok. 18 godzin. Jego promień wynosi ok. 24700 km. Masa Neptuna jest równa 17 masom Ziemi, a jego gęstość wynosi 1,7 g/cm 3.

Inne cechy zbadane przez „Voyagera” zbliżają tę planetę do Jowisza. Na Neptunie zaobserwowano ciemne plamy, a zwłaszcza jedną, bardzo zbliżoną rozmiarami do rozmiarów Ziemi. Jest to pewnego rodzaju sztorm, gdyż wiatry na Neptunie wieją z prędkością dochodzącą do 1600 km/h. Są to zarazem najsilniejsze wiatry w całym Układzie Słonecznym. Obszar tego sztormu został nazwany Wielką Ciemną Plamą. Jednak kilka lat później z obserwacji wynikało, że sztorm ten zniknął, a pojawił się już następny na półkuli północnej. Podobnie jak Jowisz i Saturn planeta ta posiada również wewnętrzne źródło energii.

Atmosfera Neptuna jest podobna w składzie do atmosfery Urana. Zawiera, więc ona głównie wodór i hel oraz metan , który nadaje niebieską barwę planecie. Nad Neptunem znajdują się wypiętrzone, wstęgowe chmury zawieszone na wysokości około 70 kilometrów ponad główną warstwą chmur siarkowodorowych.

I tak jak wszystkie gazowe olbrzymy Neptun jest otoczony pierścieniami. Ich istnienie potwierdził dopiero „Voyager”, gdyż wcześniej sądzono, że są to tylko pierścieniowe łuki. Sonda nie tylko dostarczyła zdjęć Neptuna. Odkryła ona również sześć kolejnych satelitów planety, gdyż dotychczas znano tylko dwa: Trytona i Nereidę. Dokładniejsze ich opisy znajdują się w dziale "Księżyce".

Neptun jest więc ostatnim z gazowych olbrzymów, za nim znajduje się już tylko mały, skalisty i lodowy Pluton (od 24 sierpnia 2006 roku 134340 Pluton, kiedy to astronomowie na Zgromadzeniu Ogólnym Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze odebrali Plutonowi status planety).