Загальна характеристика планет гігантів
До групи планет гігантів входять: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун.
Всі ці планети (і особливо Юпітер) мають великі розміри і маси. Наприклад, за обсягом Юпітер перевершує Землю майже в 1320 разів, а по масі - в 318 разів.
Планети-гіганти дуже швидко обертаються навколо своїх осей; менше 10 год потрібно величезному Юпітеру, щоб зробити один оборот. Причому екваторіальні зони планет-гігантів обертаються швидше, ніж полярні, т. Е. Там, де максимальні лінійні швидкості точок в їх русі навколо осі, максимальні і кутові швидкості. Результат швидкого обертання - велике стиснення планет-гігантів (помітне при візуальних спостереженнях). Різниця екваторіального і полярного радіусів Землі становить 21 км, а у Юпітера вона дорівнює 4400 км.
Планети-гіганти знаходяться далеко від Сонця, і незалежно від характеру зміни пір року на них завжди панують низькі температури. На Юпітері взагалі немає зміни пір року, оскільки вісь цієї планети майже перпендикулярна до площини її орбіти. Своєрідно відбувається зміна пір року і на планеті Уран, так як вісь цієї планети нахилена до площини орбіти під кутом 8 °
Найважливіша особливість будови планет-гігантів полягає в тому, що ці планети не мають твердих поверхонь. Таке уявлення добре узгоджується з малими середніми плотностями планет-гігантів, їх хімічним складом (вони складаються в основному з легких елементів - водню і гелію), швидким зональним обертанням і деякими іншими даними. Отже, все, що вдається розглянути на Юпітері і Сатурні (на більш далеких планетах деталі взагалі не видно), відбувається в протяжних атмосферах цих планет. На Юпітері навіть у невеликі телескопи помітні смуги, витягнуті уздовж екватора. У верхніх шарах воднево-гелієвої атмосфери Юпітера у вигляді домішок зустрічаються хімічні сполуки (наприклад, метан і аміак), вуглеводні (етан, ацетилен), а також різні сполуки (в тому числі що містять фосфор і сірку), фарбують деталі атмосфери в червоно-коричневі і жовті кольори. Таким чином, за своїм хімічним складом планети-гіганти різко відрізняються від планет земної групи. Ця відмінність пов'язана з процесом освіти планетної системи
На фотографіях, переданих з борта американських АМС "Піонер" і "Вояджер", чітко видно, що газ в атмосфері Юпітера бере участь в складному русі, яке супроводжується утворенням і розпадом вихорів. Передбачається, що спостережуване на Юпітері близько 300 років Велика Червона Пляма (овал з півосями 15 і 5 тис. Км) теж є величезний і дуже стійкий вихор. Потоки рухається газу і стійкі плями видно і на знімках Сатурна>, переданих автоматичними міжпланетними станціями.
"Вояджер-2" дав можливість розглянути і деталі атмосфери Нептуна
Речовина, що знаходиться під хмарним шаром планет-гігантів, недоступно безпосередньому спостереженню. Про його властивості можна судити за деякими додатковим даними. Наприклад, припускають, що в надрах планет-гігантів речовина повинна мати високу температуру. Як же такий висновок був зроблений? По-перше, знаючи відстань Юпітера від Сонця, вирахували кількість теплоти, яке Юпітер від нього отримує. По-друге, визначили відбивну здатність атмосфери, що дозволило дізнатися, скільки сонячної енергії планета відображає в космічний простір. Нарешті, вирахували температуру, яку повинна мати планета, що знаходиться на відомій відстані від Сонця. Вона виявилася близькою до -160 С. Але температуру планети можна визначити і безпосередньо, досліджуючи її інфрачервоне випромінювання за допомогою наземної апаратури або приладів, встановлених на борту АМС. Такі вимірювання показали, що температура Юпітера близька до -130 С, т. Е. Вище розрахункової. Отже, Юпітер випромінює енергії майже в 2 рази більше, ніж отримує від Сонця. Це і дозволило зробити висновок про те, що планета має власний джерелом енергії.
Сукупність усіх наявних відомостей про планетах-гігантах дає можливість побудувати моделі внутрішньої будови цих небесних тіл, т. Е. Розрахувати, які щільність, тиск і температура в їхніх надрах. Наприклад, температура поблизу центру Юпітера досягає декількох десятків тисяч кельвінів.
На відміну від планет земної групи, що володіють корою, мантією і ядром, на Юпітері газоподібний водень, що входить до складу атмосфери, переходить в рідку, а потім і в тверду (металеву) фазу. Поява таких незвичайних агрегатних станів водню (в останньому випадку він стає провідником електрики), пов'язане з різким збільшенням тиску у міру занурення в глибину. Так, на глибині, дещо більшою 0.9 радіуса планети, тиск досягає 40 млн. Атмосфер.
Можливо, що з швидким обертанням проводить струм речовини, що знаходиться в центральних областях планет-гігантів, пов'язане існування значних магнітних полів цих планет. Особливо велике магнітне поле Юпітера. Воно у багато разів перевершує магнітне поле Землі, причому полярність його обратна земної (у Землі поблизу північного географічного полюса розташований південний магнітний). Магнітне поле планети вловлює летять від Сонця заряджені частинки (іони, протони, електрони і ін.), Які утворюють навколо планети пояса частинок високих енергій, звані радіаційними поясами. Такі пояси з усіх планет земної групи є тільки у нашої планети. Радіаційний пояс Юпітера простирається на відстань до 2,5 млн. Км. Він в десятки тисяч разів інтенсивніше земного. Електрично заряджені частинки, які рухаються в радіаційному поясі Юпітера, випромінюють радіохвилі в діапазоні дециметрових і декаметрових хвиль. Як і на Землі, на Юпітері спостерігаються полярні сяйва, пов'язані з проривом заряджених частинок з радіаційних поясів в атмосферу, а також потужні електричні розряди в атмосфері (грози)