menu 5 СЛЪНЧЕВА СИСТЕМА
Erasmus+: КД2: Стратегически партньорства в областта на образованието, обучението и младежта

ВЪВЕДЕНИЕ

Познанията за планетите в Слънчевата система са в основата на учебната програма по астрономия в началните училища. Основните знания за планетите, т.е. техния брой, имена и отдалеченост от Слънцето, вече са познати на учениците от часовете по „Човекът и природата“, както и последиците от тяхното движение от темите за редуване на деня и нощта, сезоните и лунните фази. След това по-подробна информация за тези явления е включена в часовете по география и физика в прогимназията. Тук учениците ще разберат естеството на слънчевите и лунните затъмнения, причините за възникването на фазите на Луната, други астрономически явления, свързани с техните основни физически и химични характеристики, както и видовете планетарни движения и движенията на техните спътници.

ПЛАНЕТИ В СЛЪНЧЕВАТА СИСТЕМА

Планети

Още от най-древни времена хората са наблюдавали небето и са се чудели как е организирана Вселената. Първата важна констатация била, че освен звездите, движещи се по един и същ начин на небето и които хората били подредили в струпвания, наречени съзвездия за по-лесна ориентация, има и звезди, които се движат необичайно: променят позицията си една спрямо друга, движат се от едно съзвездие към друго, сякаш не могат да намерят мястото си. Гърците наричали тези звезди блуждаещи звезди или планети (на гръцки planètes означава бездомни, „блуждаещи“, а на чешки през 19 век те са били наричани заблудени звезди. Броят на известните планети първоначално бил малък - познати били само Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Земята се наредила между планетите в края на 16 – началото на 17 век. По-късно към системата били прибавени наблюдаваните с телескоп планети, а именно Уран (1781 г.) и Нептун (1846 г.). Междувременно, между 1801 и 1807 г. между Марс и Юпитер се наредили и други небесни обекти: Церера (1801 г.), Палада (1802 г.), Юнона (1804 г.) и Веста (1807 г.). Тези небесни обекти били много по-малки (най-голямата от тях - Церера, е с големина по- малко от 1000 км) и затова били наричани „малки планети“. В средата на 19 век английският астроном Джон Хершел предлага да се разделят „скитащите обекти“ на планети, малки планети и астероиди, но представата му била приета едва в края на 19 – началото на 20 век. Към този момент са били познати почти 500 малки планети и ситуацията била много объркваща. След това допълнителна промяна била свързана с днешната планета-джудже Плутон. Тя е открита като планета през 1930 г., а Международният астрономиtчески съюз през 2006 г. променя класификацията ѝ по същата причина, поради която преди това групата на малките небесни обекти между Марс и Юпитер били отделени от групата на планетите. Този път причината за отделянето (по-точно пренасочването на тези планети към новосъздадената категория на планетите-джуджета) бил фактът, че в края на 20 и началото на 21 век били открити все повече нови обекти отвъд траекторията на Нептун и броят на потенциалните планети отново се увеличил.

В момента ние считаме за планети осем небесни обекти от Слънчевата система, а именно Меркурий, Венера, Земя, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Планетите-джуджета в момента включват пет небесни обекта: Церера, Плутон, Хаумея, Макемаке и Ерида.

Класификация на планетите

Според техните физико-химични характеристики планетите се делят на две основни групи. Сред скалистите (или от земен тип) планети включваме Меркурий, Венера, Земята и Марс, а сред планетите-гиганти (също газови гиганти) включваме Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.


Фиг.1: Пет планети-джуджета според Международния астрономически съюз:
■ Церера (снимка от космическия апарат Зора, англ. Dawn)
■ Плутон (снимка от космическия апарат Нови хоризонти, англ. New Horizons)
■ Ерида и нейния спътник Дисномия (снимка от космическия телескоп Хъбъл)
■ Макемаке и неназованият му досега спътник S/2015
(снимка от космическия телескоп Хъбъл)
■ Хаумея и нейните спътници Хияка и Намака
(снимка от космическия телескоп Хъбъл)
(Източник https://en.wikipedia.org/wiki/Dwarf_planet)

Скалисти планети

Основните характеристики на скалистите планети са:
■ твърда повърхност
■ висока плътност
■ малък размер
■ малка сплеснатост
■ по-малко разстояние от Слънцето
■ малък брой или 0 спътници
■ липса на пръстени
■ бавно въртене

Фиг.2: Меркурий (Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Mercury_in_color_-_Prockter07-edit1.jpg/800px-Mercury_in_color_-_Prockter07-edit1.jpg)


Меркурий

Планетата Меркурий обикаля по орбита, която е най-близо до Слънцето. Тя е по- малка от Земята. На пръв поглед тя много прилича на Луната, обикаляща около Земята. Подобно на други каменисти планети като Земята, и Меркурий има твърда скалиста повърхност, върху която най-поразителните образувания са кратерите. Най-големият кратер на Меркурий е Калорис със среден диаметър от 1300 км. Вътре в него има и много по-малки кратери. Някои кратери на Меркурий са кръстени на видни писатели, художници и композитори. Сред чешките личности Сметана, Дворжак и Яначек имат своя кратер. Нито Словакия, нито България са представени сред имената на кратерите. Кратерите на Меркурий са се образували точно като кратерите на другите небесни обекти от Слънчевата система. Причината за появата им е сблъсък с някакво по-малко небесно тяло. Голямо количество топлина се отделя при падането на такова небесно тяло. Това загрява падащото тяло и планетата в мястото на удара до температура от няколко хиляди градуса по Келвин. Стига се до сублимация на скалата и се образува кратер. На определено разстояние от мястото на падане на тялото скалата се стопява и трайно се деформира. Още по-далеч от мястото на падане на небесното тяло скалата се деформира само временно. За възникването на кратерите е важно, че на Меркурий практически няма атмосфера. Следователно дори много малки космически обекти могат да паднат на повърхността на планетата, причинявайки дори много малки кратери. По принцип плътността и размерът на така образуваните кратери означава, че планетата няма атмосфера и че няма процеси, видоизменящи повърхността ѝ. Падането на небесното тяло се нарича „ удар“, затова кратерите, които се образуват, се наричат „ударни кратери“. Най-големите ударни кратери имат централен връх в средата. Процесът на образуване на ударния (импактния) кратер може да се наблюдава и при хвърляне на камък в калта или хвърляне на парче масло в каша от грис.

Меркурий

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                57 909 050 km
                                                                     0,387 098 au

ексцентрицитет                                          0,205 630

орбитален период около Слънцето          87,969 1 d

                                                                     0,240 846 yr

                                                                     0,5 слънчеви денонощия на Меркурий

средна орбитална скорост                        47,362 km/s

брой спътници                                            0


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        4 880 km

                                                                     0,3829 от диаметъра на Земята

ссплеснатост                                               0

маса                                                             3,301 1 ∙ 1023 kg

                                                                     0,055 от масата на Земята

средна плътност                                         5 427 kg/m3

 

период на въртене                                      58,646 d

повърхностна температура на екватора   340 K (мин. 100 K, макс. 700 K))

повърхностна температура

близо до полюса (85°)                                200 K (мин. 80 K, макс. 380 K)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                                по-малко от 0,5 nPa

състав (обемни части)                               42 % O2

                                                                     29 % Na

                                                                     22 % H

                                                                     6 % He

Най-подробните изображения на повърхността на Меркурий са направени от сондата Месинджър в края на първото десетилетие на този век. Меркурий обикаля около Слънцето за 88 дни, тоест по-малко от 3 месеца. Неговият период на въртене е по-малък от 60 дни, т.е. около 2 месеца. Това означава, че Меркурий се върти много бавно около оста си. Следователно денят и нощта са много по-дълги на Меркурий, отколкото на Земята. Слънцето на Меркурий винаги изгрява след 176 земни дни, 88 дни непрекъснато е над хоризонта, а 88 дни непрекъснато се намира под хоризонта. Тъй като оста на Меркурий е перпендикулярна на равнината на въртене, там няма редуване на сезоните, така както ги познаваме на Земята. От страната, обърната към Слънцето, Меркурий се нагрява до температура над 400 °C, а от другата страна замръзва до почти –200 °C.

Меркурий има радиус от 2440 км и обикаля около Слънцето на около 40% от разстоянието Земя – Слънце. Това означава, че той никога не се отдалечава много от Слънцето на небето. Следователно може да се види само малко преди изгрев или непосредствено след залез Слънце.

Меркурий е кръстен на римския крилат пратеник, „вестоносецът“ на боговете Меркурий. Гръцкият му еквивалент е Хермес - богът на пътешествениците, търговците и крадците. За Меркурий са използвани и старите чешки имена Добропан и Хорана.

Венера

Венера също е скалиста планета. Тя е само малко по-малка от Земята, така че може, да бъде един вид неин двойник. Това обаче не е вярно, защото Венера е заобиколена от плътна атмосфера, която прави невъзможно да се наблюдават каквито и да било повърхностни образувания от космоса. Знаем това само благодарение на сондата Магелан (сондата е кръстена на португалския мореплавател Фернандо Магалан, чийто кораб за първи път обиколил земното кълбо през 1522 г.), която картографира повърхността на планетата с радари в началото на 90-те години на миналия век. Сондата Магелан обикаляла Венера по полярна траектория (пресича двата полюса на планетата) и заснела повърхността на Венера, използвайки радар. Докато планетата се въртяла около оста си, цялата повърхност била картографирана. Сондата открила, че повърхността на Венера е трансформирана от интензивна вулканична дейност. Въпреки че в момента нито един от вулканите на Венера не е активен, около тях има значителни полета от лава. Най-високият затихнал вулкан на Венера е планината Маат с височина от около 8 км. Други затихнали вулкани се наричат „арахноиди“, други - „кръгли куполи„ (понякога също и „палачинки“). Кръговите куполи са затихнали вулкани с диаметър от около 20-25 км, които частично са се заровили в омекотената повърхност. Венера има много по-малко кратери от Меркурий. По-малки кратери липсват, тъй като малките обекти изгарят напълно в плътната атмосфера. Хората кръстили кратерите на значими жени; един от кратерите се нарича Немцова на името на писателката Божена Немцова, друг – Кори на името на чешко-американската биохимичка (Герти Кори), друг – Будевска на името на българската актриса (Адриана Будевска). Някои кратери имат чешки и словашки имена като Ханка, Юлия, Власта, Йитка, български имена като Галина, Радка и Здравка.

Фиг.3: Венера
(Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e5/Venus-real_color.jpg)

Венера има много по-плътна атмосфера от Земята. Атмосферата на Венера съдържа главно въглероден диоксид, който предотвратява преминаването на топлина от планетата в околната среда. По този начин повърхностната температура на планетата достига до почти 500 ° C. Повишаването на повърхностната температура на Венера, което се случва по този начин, се нарича „парников ефект“. Парниковият ефект на Венера е най-поразителният от всички небесни обекти в Слънчевата система. Плътната атмосфера на Венера поддържа постоянно тъмнина. Посетителите на Венера не биха могли да наблюдават нито Слънцето, нито други звезди през атмосферата. 

Венера е само малко по-малка от Земята (радиусът на Венера е 6050 км, а радиусът на Земята е 6400 км) и обикаля около Слънцето на три четвърти от разстоянието между Земята и Слънцето. Венера обикаля около Слънцето за около 7,5 месеца. Следователно годината на Венера е малко по-дълга от земната половин година. Тъй като Венера се върти много бавно около оста си, редуването на деня и нощта се случва само веднъж на 117 земни дни. Венера се върти около оста си в обратна посока спрямо Земята и повечето планети. Следователно там Слънцето изгрява от запад и залязва на изток.

Венера

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на орбитата                       108 208 000 km
                                                                     0,723 332 au

ексцентрицитет                                           0,006 772

орбитален период около Слънцето          224,701 d

                                                                     0,615 198 yr

                                                                     1,92 от слънчевия ден на Венера

средна орбитална скорост                        35,02 km/s

брой спътници                                            0


физични характеристики

 

среден диаметър                                       12 104 km

                                                                     0,949 9 от диаметъра на Земята

сплеснатост                                                 0

маса                                                             4,867 5 ∙1024 kg

                                                                     0,815 от масата на Земята

средна плътност                                         5 243 kg/m3

 

период на въртене                                    –243,025 d(върти се в обратна посока - ретроградно)

повърхностна температура                        737 K


Атмосфера

 

атмосферно налягане                                9,2 MPa почти 100 пъти по-голямо от това на Земята

състав (обемни части).                              96,5 % CO2

                                                                     3,5 % N

Венера е кръстена на римската богиня на красотата. Гръцкият ѝ еквивалент е Афродита, богинята на любовта. За нея е използвано и старото чешко име Красопани. В България тя е позната като „Вечерница“ и „Зорница“.. 

Когато се гледат от Земята, Меркурий и Венера имат фази, подобни на Луната. Формата и размерът на фазите зависят от относителното положение на дадената планета, Слънцето и Земята.

Земя

Разбира се, скалистите планети включват и Земята. Описанието ѝ обаче обикновено не попада в рамките на науката астрономията, а главно на географията. И все пак има многобройни изображения на Земята от Космоса. Земята редовно се снима от орбита, но също така се снима и от космически сонди, които след излитане от повърхността на Земята могат веднага да пробват своите камери, заснемайки Земята. Земята е единствената планета (по-точно единствената известна планета), на чиято повърхността има вода в течна форма. Течната вода е от решаващо значение за създаването и поддържането на живота на Земята. Затова си представяме, че на други космически обекти животът трябва да разчита на подобни (водни) процеси и затова търсенето на вода във Вселената е толкова важна тема за нас.

Земя

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                149 598 023 km
                                                                     1,000 001 02 au

ексцентрицитет                                           0,016 708 6

орбитален период около Слънцето          365,256 363 004 d

                                                                     1,000 017 420 96 yr

средна орбитална скорост                         29,78 km/s

брой спътници                                            1 (Луна)


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        12 742,0 km

екваториален радиус                                  6 378,1 km

полярен радиус                                           6 356,8 km

сплеснатост                                                 0,003 352 8

маса                                                             5,972 37 ∙ 1024 kg

средна плътност                                         5 514 kg/m3

 

период на въртене                                      0,997 269 68 d (23 h, 56 min, 4,100 s)

повърхностна температура                        288 K (мин. 184 K, макс. 330 K)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                               101,325 kPa

състав (обемни части)                               78,08 % N2

                                                                     29,95 % O2

                                                                     1 % H2O

                                                                     0,934 0 % Ar

(Източник: https://en.wikipedia.org/wiki/Earth)

Луна

Скалисто тяло е и Луната . Тя е и единствения спътник в орбитата около Земята. Луната е голямо небесно тяло, радиусът и е почти четири пъти по-малък от радиуса на Земята. Подобно на някои спътници на планетите-гиганти, и тя има синхронно въртене, така че показва на наблюдателите на Земята само едното си полукълбо. Синхронното въртене се причинява от т. нар. приливни сили, които след достатъчно дълго време „паркират“ Луната в такова положение, че орбиталното ѝ време е равно на времето и на околоосно въртене, т.е. орбиталният ѝ период е равен на периода на околоосно въртене. Можем перфектно да наблюдаваме синхронното въртене на двойката Плутон-Харон, където и двата обекта имат фиксирано въртене и както двама влюбени винаги се споглеждат, така Плутон и Харон все са обърнати един към друг с едно и също полукълбо. Както бе споменато по-горе, Луната, подобно на Меркурий, няма атмосфера, и затова и двата обекта имат подобни изображения с типичните повърхностни образувания от ударни кратери.

Марс

Третата планета, подобна на Земята, е Марс. Подобно на Земята, и Марс има твърда повърхност, но е по-малък. На Марс полярните шапки около двата полюса са много поразителни. Състоят се от замръзнала вода (лед) и замразен въглероден диоксид (сух лед). Марс е най-популярната цел на космическите сонди. Сондите са картографирали повърхността на Марс и са установили, че в северното полукълбо преобладават равнини, а в южното – високи плата, покрити с астероидни кратери. Червеникавият цвят на повърхността на Марс е резултат от железни оксиди.

Фиг.4: Марс

(Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/02/ OSIRIS_Mars_true_color.jpg/800px-OSIRIS_Mars_true_color.jpg)

Изследванията разкриха също, че в далечното минало на Марс е имало огромно количество течна вода и вероятно също море или огромен океан. Днес обаче планетата е суха. На Марс водата се намира само под формата на сняг и лед в полярните шапки, или на сняг и лед в дълбоките кратери. Вода в течна форма може да се намери само дълбоко под повърхността на Марс. Кратерите на Марс са кръстени на научни изследователи и градове. Свой кратер имат словашките градове Хандлова и Липани, чешките градове Хеб, Нирско (кратерът Нейско) и Табор, българските градове Бяла и Дулово. 

Интересно образувание на Марс е каньонът Долината Маринер (Valles Marineris). Става въпрос за каньон с дълбочина 5-6 км и широчина от няколко стотин километра, разпростиращ се на над 4000 км. Близо до него са разположени най- високите вулкани на Марс, които, подобно на вулканите на Венера, в момента са неактивни. Най-високият вулкан и планина на Марс е вулканът Олимп, който се издига до 21 км и има площ, сравнима с тази на Чешката република. Този вулкан е и най-високата планина в цялата Слънчева система. Марс обикаля около Слънцето за около 1,9 год. Оста на въртене на Марс има почти същия наклон като оста на Земята. Следователно, както на Земята, на Марс има редуване на сезони. Марс е подобен на Земята и с времето на въртене около оста си. Един ден на Марс продължава 24 часа и 37 минути. Марс има приблизително половината радиус (3 400 км) от земния и обикаля Слънцето 1,5 пъти по-далеч от Земята. Атмосферата на Марс съдържа главно въглероден диоксид, подобно на атмосферата на Венера. Неговата обаче е много по-разредена, така че въздействието на парниковия ефект е много по-малко. 

Гледан на небето, Марс има типичен червеникав цвят. Затова е кръстен на римския бог на войната. Гръцкият му еквивалент е Арес. Използвани са и старите чешки имена Смъртонос и Ржержана.

Марс

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                 227 939 200 km
                                                                     1,523 679 au

ексцентрицитет                                           0,093 4

орбитален период около Слънцето          686,971 d

                                                                     1,880 82 yr

                                                                     668,599 1 (слънчеви денонощия на Марс)

средна орбитална скорост                         24,007 km/s

брой спътници                                            2 (Фобос, Деймос)


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        6 779 km

                                                                     0,532 от диаметъра на Земята

сплеснатост                                                0,006

маса                                                             6,417 1 ∙ 1023 kg

                                                                     0,107 от масата на Земята

средна плътност                                        3 933,5 kg/m3

 

период на въртене                                    1,025 957 d

повърхностна температура                      210 K (мин. 130 K, макс. 308 K)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                               0,636 kPa (мин. 0,4 kPa, макс. 0,87 kPa) приблизително 160 пъти по-малко отколкото на  Земята

състав (обемни части)                               95,97 % CO2

                                                                     1,93 % Ar

                                                                     1,89 % N

(Източник: https://en.wikipedia.org/wiki/Mars)

Марс често се свързва с възможен живот. Определено за това допринася сходството на физическите условия на Марс със Земята, а в допълнение – в историята има няколко вълни от интерес към Марс като към втората „обитаема“ планета. Може би най-голямата вълна се дължи на наблюдението на Марс от италианския астроном Джовани Скиапарели през 1877 г., а след това допълнени и с други наблюдения. Джовани Скиапарели регистрира на Марс гъста мрежа от линейни образувания, които той определя като канали (като Венецианцките канали). По това време на Земята се строят два гигантски канала: Суецкия канал и Панамския канал, които били считани за върха на човешката технология през втората половина на 19 век. Със своите 193, съответно 82 километра обаче, те не можели да се сравнят с линейните образувания на Марс, затова Джовани Скиапарели с основание предположил, че цивилизацията на Марс трябва да е много по-далеч в своето развитие. Друга вълна от интерес към Марс възниква, когато през 1976 г. било снимано „Човешко лице“ от сондата Викинг (Viking). Въпреки, че това просто е един камък с интересна форма, както безспорно доказа фотографията на сондата Марс Глобъл Сървейър (Mars Global Surveyor) през 2001 г., фотографията увеличила интереса на хората към изследването на Марс и довела до изпращането на цяла редица проучвателни сонди. 

Два спътника обикалят около Марс: по-големият е Фобос, а по-малкият е Деймос. Става въпрос за скалисти обекти с неправилна форма. Фобос е приблизително 25-километрова скала, която обикаля около Марс на разстояние от 9 000 км. Деймос е почти наполовина по-малък от Фобос и обикаля около Марс на разстояние 24 000 км. Спътниците Фобос и Деймос имат и стари чешки имена: Страх и Ужас.

Газови планети

Основните характеристики на газовите планети са по-специално:
■ газообразна „повърхност“,
■ ниска плътност,
■ сравнително голям радиус,
■ голяма сплеснатост
■ по-голямо разстояние от Слънцето,
■ голям брой спътници,
■ наличие на пръстени,
■ бързо въртене.

Юпитер

Най-голямата планета в Слънчевата система е Юпитер. За разлика от Земята, Меркурий, Венера и Марс, Юпитер няма твърда повърхност. Става въпрос за газообразна планета, състояща се главно от водород и хелий. Следователно планетата се върти около своята ос по различен начин от планетите с твърда повърхност. В допълнение към рутинното изследване на състава и структурата на атмосферата на Юпитер, астрономите през 1994 г. имаха възможността да изследват постепенното въздействие на отделни фрагменти от кометата Шумейкър-Леви 9 (D/1993 F2 Shoemaker- Levy 9).

Фиг.5: Юпитер
(Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2b/ Jupiter_and_its_shrunken_Great_Red_Spot.jpg/800px-Jupiter_and_its_shrunken_Great_Red_Spot.jpg)

Дори и с по-малък телескоп, на Юпитер могат да се видят „пояси“, успоредни на екватора. Газът в различните пояси се движи с различна скорост, дори при някои ленти газът „тече“ в обратна посока. Там, където отделните пояси се събират, възникват и газови вихри. Най-големият вихър наричаме Голямото червено петно. То съществува от стотици години и е малко по-голямо от Земята. Юпитер обикаля около Слънцето на разстояние 5,2 пъти по-далеч от Земята. Радиусът на планетата е 71 500 км, приблизително десет пъти по-голям от радиуса на Земята. 

Юпитер е кръстен на римския владетел на боговете. Гръцкият му еквивалент е Зевс. Използвани са и старите чешки имена Краломоц и Прухана.

Юпитер

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                778 570 000 km 

                                                                     5,204 4 au

ексцентрицитет                                           0,048 9

орбитален период около Слънцето          11,862 yr

                                                                     4 332,59 d

                                                                     10 475,8 слънчеви денонощия на Юпитер

средна орбитална скорост                        13,07 km/s

брой спътници                                            79


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        139 822 km

                                                                     11,462 от диаметъра на Земята

сплеснатост                                                 0,064 87

маса                                                             1,898 2 ∙ 1027 kg

                                                                      317,8 от масата на Земята

средна плътност                                         1 326 kg/m3

 

период на въртене                                      9,925 h (9 h, 55 min, 30 s)

повърхностна температура                       165 K (на „повърхността“ 100 kPa)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                                70 kPa (мин. 20 kPa, макс. 200 kPa)

                                                                     0,7 от атмосферното налягане на Земята

състав (обемни части)                               89 % H2

                                                                     10 % He

Списък на спътниците

Адрастея, Етна, Амалтея, Ананке, Аойда, Архи, Автоноя, Калироя, Калисто, Карме, Карпо, Силена, Дия, Елара, Еринома, Еванта, Евкелада, Евпория, Европа, Евридома, Ганимед, Харпалика, Хегемона, Хелика, Хермипа, Herse, Хималия, Калдена, Йо, Йокаста, Исоноя, Кайла, Калихора, Калика, Kore, Леда, Лизитея, Мегаклита, Тива, Телксиноя, Темисто, Тиона, Валетудо (и още 29 спътника, които все още нямат имена)

(Източник: https://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter)

Юпитер има много спътници. През 2019 г. знаем за 79. През 1610 г. Галилео Галилей открива най-големите четири спътника – Йо, Европа, Ганимед и Калисто, които могат да се видят и с по-малки телескопи. Затова те се наричат Галилееви спътници. И четирите Галилееви спътника обикалят в посока на въртене на Юпитер. Това обаче не е така при другите спътници. Много от тях обикалят в посока, обратна на орбитата на планетата. Най-малките от тези спътници имат размер само от около 1 км. Йо е скалисто тяло с много бурна вулканична активност. Космическата сонда Галилео откри около 300 действащи вулкана. Европа е небесно тяло с ледена повърхност, под която има солена вода в течно състояние - океан. Ганимед е най-големия спътник в Слънчевата система. Размерът му надвишава тези на Плутон и Меркурий. Той е ледено небесно тяло. Калисто също е леден спътник. На повърхността на Калисто има голям брой кратери. Тъй като плътността на кратерите по обектите на Слънчевата система позволява да се оцени възрастта на повърхността на спътниците и дали повърхността им е била допълнително преобразувана от вулканична, или тектонична активност, или от ерозия, очевидно е, че повърхността на Калисто е много стара. 

Освен спътниците, около Юпитер обикалят и много по-малки обекти. На орбита в равнината на екватора на планетата, те образуват известните пръстени на Юпитер, наблюдавани и от разстояние. Някои по-малки луни също обикалят в областта на пръстените, създавайки остри граници на пръстените и пролуки в тях. 

Юпитер се върти по-бързо от Земята, макар да е по-голям. Отнема му по-малко от 10 часа, за да се завърти около оста си. Обикаля Слънцето за 12 години.

Сатурн

Втората по големина планета в Слънчевата система е Сатурн. Той е само малко по-малък от Юпитер и обикаля около Слънцето на два пъти по-голямо разстояние от Юпитер. Подобно на Юпитер, Сатурн е съставен предимно от водород и хелий, и няма твърда повърхност. Ето защо Сатурн също има „пояси“, успоредни на екватора му. 

Сатурн е известен с пръстените си. Те са толкова забележими, че са видими от Земята и с по-малки телескопи. При по-близко наблюдение се откриват празнини и процепи, разделящи пръстените на отделни части. Тези празнини и процепи са резултат от движението на по-големите обекти в пръстените. Най-големите празнини са резултат от спътници с големина от стотици километри. Тези спътници събират тела, които са се отклонили от пътя си. По този начин те поддържат границите на пръстените или отделни пръстенчета. Затова те се наричат спътници- пастири. От друга страна, най-слабо свързаните части на тези спътници често се отделят и допълват пръстените.

Фиг. 6: Сатурн
(Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Saturn_during_Equinox.jpg/1280px-Saturn_during_Equinox.jpg)

Най-големият спътник на Сатурн е Титан. Титан е открит през 1655 г. от холандския физик и астроном Кристиян Хюйгенс. Титан има плътна атмосфера, така че доскоро не знаехме каква е повърхността му. Благодарение на космическата сонда Huygens (Хюйгенс) знаем, че на повърхността му има светли хребети от лед и тъмни долини и потоци. При температури от около –100 °C вода, разбира се, не може да тече в коритата на реките. Става въпрос за реки и езера от метан, който на Титан може да съществува и в трите си форми. Следователно, можем да говорим за аналог на водния цикъл на Земята – за цикъла на метана на Титан. Изследването на Титан в бъдеще със сигурност ще донесе други интересни изненади и от гледна точка на произхода на живота, защото атмосферата му, подобно на Земята, е предимно азотна, но е много по-гъста.

Сатурн

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                1 514 500 000 km 

                                                                     10,123 8 au

ексцентрицитет                                           0,056 5

орбитален период около Слънцето          29,457 1 yr

                                                                     10 759,22 d

                                                                     24 491,07 слънчеви денонощия на Сатурн

средна орбитална скорост                         9,68 km/s

брой спътници                                            62


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        116 464 km

                                                                     9,779 от диаметъра на Земята

сплеснатост                                                0,097 96

маса                                                             5,683 4 ∙ 1026 kg

                                                                     95,159 от масата на Земята

средна плътност                                         687 kg/m3

 

период на въртене                                     10,006 h (10 h, 33 min, и 38 s)

повърхностна температура                       134 K (на „повърхността“ 100 kPa)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                                140 kPa

                                                                     1,4 от атмосферното налягане на Земят

състав (обемни части)                               96,3 % H2

                                                                     3,25 % He

Списък на спътниците

Егеон, Егир, Албиорикс, Анте, Атлас, Бебхион, Бергелмир, Бестла, Калипсо, Дафнис, Елена, Хиперион, Хирокин, Япет, Ижирак, Янус, Ярнсакса, Кари, Кивиок, Логе, Метония, Мимас, Мундилфари, Нарви, Палиак, Палена, Пан, Пандора, Феба, Полидевк, Телесто, Тетида, Тримър, Титан, Имир (и още 9 спътника, които все още нямат имена)

(Източник: https://en.wikipedia.org/wiki/Saturn)

В допълнение, освен Титан и спътниците-пастири, около Сатурн обикалят десетки други спътници. През 2019 г. ние знаем за 82. За именуването им се използват имена на северни божества. Повечето от луните на Сатурн, като луните на Юпитер, имат повърхност, образувана предимно от лед. Един такъв спътник е 500-километровият Енцелад. През първото десетилетие на 21 век сондата Касини (Cassini) наблюдава изхвърляне на струи от газови и ледени частици, на височина до 1500 км. Друг интересен спътник е Хиперион (Hyperion). Това е луна на Сатурн, с размери приблизително 200 км х 250 км х 350 км. Хиперион е съставен предимно от порест лед с примеси от скали. Повърхността му е шуплеста и покрита с дълбоки кратери с остри ръбове. Сатурн обикаля около Слънцето на разстояние 10 пъти по-далеч от Земята. Радиусът на планетата е 60 300 км. Времето на въртене на Сатурн е приблизително същото като времето на въртене на Юпитер. Наклонът на оста му е подобен на тази на Земята. Сатурн обикаля около Слънцето веднъж на 30 години.

Подробен изглед на пръстените на Сатурн от космическата сонда Касини показва тяхното разделяне на тънки пръстенчета. Пръстените се състоят предимно от ледени образувания с размери от 1 мм до стотици метри, примесени с малки частици космически прах, както е показано на фигурата. Пръстените се простират на разстояние до 500 000 км от повърхността на Сатурн. Дебелината на пръстените е само няколко стотин метра. Италианският и френски физик и астроном Джовани Доменико Касини, който се е занимавал главно с планетарни изследвания, е открил празнина в пръстените на Сатурн, наречена Процеп на Касини. Наклонът на оста на въртенето на Сатурн е причината от Земята да виждаме пръстените на Сатурн под наклон. Понякога ги виждаме „отгоре“, друг път „отстрани“, друг път „отдолу“. 

Сатурн е кръстен на римския бог на времето. Гръцкият му еквивалент е Кронос. Използвани са и старите чешки имена Хладолет и Крухана.

Уран

Третата газова планета е Уран. Той има синкав цвят, който е резултат от наличието на метан в атмосферата му. Уран, също като другите газови планети, е заобиколен от пръстени. Трите най-големи от тях са обозначени с френските имена Égalité, Fraternité, Liberté (Равенство, братство и свобода).

Фиг.7: Уран
(Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3d/Uranus2.jpg/800pxUranus2.jpg)

Ние знаем сравнително малко за спътниците на Уран, тъй като досега са посетени само от една единствена сонда – Вояджър 2, изстрелян през 1977 г. След като прелита покрай Юпитер (1979 г.) и Сатурн (1981 г.), сондата е се насочва към Уран (1986 г.), а след това – към Нептун (1989 г.). Тъй като тя просто прелита край планетите, тя не може да направи снимки на всички спътници. През 2019 г. знаем за 27 спътника на Уран. Те са кръстени на героите на Шекспир и Поуп. Уран се върти около оста си много бързо – точно като Юпитер и Сатурн; периодът на въртене на Уран е 18 часа. Оста на Уран има специално положение в сравнение с другите планети: лежи приблизително в равнината, в която Уран обикаля около Слънцето. Затова и „сезоните“ (а също така и магнитните полета около Уран) са много сложни. Уран обикаля около Слънцето на разстояние 19 пъти по-далеч от Земята. Радиусът му е 26 000 км. 

Уран е кръстен на гръцкия бог на Вселената и небето. В това отношение Уран е изключение сред другите планети, тъй като огромната част от планетите носят имената на римски богове и богини. През 19 век са му дадени и старите чешки имена Небещянка и Лехана.

Уран

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                 2 875 040 000 km

                                                                     19,218 4 au

ексцентрицитет                                           0,046 385

орбитален период около Слънцето          84,020 5 yr

                                                                     30 688,5 d

                                                                     42 718 слънчеви денонощия на Уран

средна орбитална скорост                        6,80 km/s

брой спътници                                            27


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        50 724 km

                                                                     3,976 от диаметъра на Земята

сплеснатост                                                 0,022 9

маса                                                             8,681 0 ∙1025 kg

                                                                     14,536 от масата на Земята

средна плътност                                         1 270 kg/m3

 

период на въртене                                     -17,240 h (-17 h, 14 min, 24 s)

повърхностна температура                       76 K (на „повърхността“ 100 kPa)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                               130 kPa - по-малко от 130 kPa по-малко от 1,3 от атмосферното налягане на Земята

състав (обемни части)                               83  % H2

                                                                     15 % He

                                                                     2,3 % CH4


Списък на спътниците

Ариел, Белинда, Бианка, Калибан, Корделия, Кресида, Купидон, Дездемона, Фердинанд, Франциско, Жулиета, Маб, Маргарита, Миранда, Оберон, Офелия, Пердита, Порция, Просперо, Пък, Розалинда, Сетебос, Стефано, Сикоракс, Титания, Тринкуло, Умбриел

(Източник: https://en.wikipedia.org/wiki/Uranus)

Нептун

Последната газова планета е Нептун. Подобно на Уран, Нептун има синкав цвят, причинен от наличието на метан в атмосферата му.

Фиг. 8: Нептун (Източник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Neptune_Full.jpg/800px-Neptune_Full.jpg)

Подобно на другите газови планети, Нептун също има пръстени. Ние знаем много малко за спътниците на Нептун. Знаем, че са 14 (през 2019 г.), точно както спътниците на Уран. Най-много информация имаме благодарение на космическата сонда Вояджър 2, която прелетя около Нептун и някои от луните му през 1989 г. Сондата изследва най-подробно спътника му Тритон, където открива активни вулкани. Периодът на въртене на Нептун е 16 часа. Нептун, подобно на другите газови планети, се върти около оста си много бързо. Наклонът на оста на Нептун е приблизително същият като наклона на оста на Сатурн и Земята, така че сезоните са като тези, които познаваме на Земята, въпреки, че Нептун е много по-отдалечен от Слънцето. Нептун обикаля около Слънцето на разстояние 30 пъти по-далеч от Земята. Радиусът му е 25 000 км. Нептун е кръстен на римския владетел на морето. Гръцкият му еквивалент е Посейдон. През 19 век, след откритието му, са му дадени чешките имена Водан и Серан.

Нептун

Орбитални характеристики

 

голяма полуос на траекторията                4 500 000 000 km 

                                                                     30,11 au

ексцентрицитет                                          0,009 456

орбитален период около Слънцето         164,8 yr

                                                                     60 182 d

                                                                     89 666 слънчеви денонощия на Нептун

средна орбитална скорост                        5,43 km/s

брой спътници                                           14


Физични характеристики

 

среден диаметър                                        49 244 km

                                                                     3,861 от диаметъра на Земята

сплеснатост                                                 0,017 1

маса                                                             1,024 13 ∙ 1026 kg

                                                                     17,147 от масата на Земята

средна плътност                                         1 638 kg/m3

 

период на въртене                                     16,11 h (16 h, 6 min, 36 s)

повърхностна температура                       72 K (на „повърхността“ 100 kPa)


Атмосфера

 

атмосферно налягане                                много малко

състав (обемни части)                               80  % H2

                                                                     19 % He

                                                                     1,5 % CH4

Списък на спътниците

Деспина, Галатея, Халимеда, Хипокамп, Лаомедея, Лариса, Наяда, Нереида, Несо, Протей, Псамата, Сао, Таласа, Тритон

(Източник: https://en.wikipedia.org/wiki/Neptune)