Мыслящая Вселенная

Все эти процессы изменяются во времени, они протекают в ритме Солнца, поскольку источником заряженных частиц является именно Солнце. Само же Солнце, его активность, его кипение и выброс заряженных частиц меняются во времени. Эти изменения не строго периодические, а циклические. Продолжительность циклов составляет от 11 до 1800 лет.

Внутри Юпитер состоит из водорода и гелия. Полагают, что соотношение у них такое же, как и у Солнца: 20 % гелия и около 80 % водорода. Если это так, то в центре Юпитера давление достигает 5 миллионов МПа. Температура там достигает 20 000 °C. Самый наружный слой Юпитера толщиной в 0,02 радиуса планеты, состоит полностью из водорода и гелия. Под этим слоем находится очень толстый слой жидкого молекулярного водорода. Это своего рода водородный океан, глубина которого достигает 0,22 радиуса Юпитера. Напомним, что экваториальный радиус Юпитера равен 71 400 метрам. Твердая поверхность Юпитера находится только под этим океаном. Она составляет его дно. Но это дно очень своеобразное. Оно образовано водородом в твердой фазе — металлическим водородом. Толщина этого твердого дна меньше, чем глубина океана. Она составляет 0,16 радиуса Юпитера. Но дно своеобразно не только этим. Оно очень вязкое, поскольку нет резкого перехода от жидкого водорода к твердому (металлическому). Молекулярный водород переходит в твердую (металлическую) фазу под большим давлением. Уже на глубине около 10 000 километров давление достигает 250 тысяч МПа. При таком давлении молекулярный водород переходит в одновалентный металлический водород. В этом металле протоны и электроны существуют раздельно. Металлический водород по своим свойствам очень напоминает обычный жидкий металл с высокой проводимостью. Но поскольку планета быстро вращается, то в этом проводящем металле возникают кольцевые электрические токи большой интенсивности. Любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Поэтому и эти интенсивные кольцевые электрические токи создают мощное магнитное поле.

Ядро Юпитера является железосиликатным. Его радиус составляет 0,15 радиуса Юпитера. Ученые допускают, что ядро Юпитера покрыто сплошной коркой льда или даже обычным жидким океаном, масса которого в 30 раз больше массы Земли.

Юпитер получает от Солнца в 27 раз меньше тепла, чем Земля. Это и понятно — он находится значительно дальше от Солнца, чем Земля. Но зато он согревается своим собственным теплом, которое идет из его недр.

Можно сказать, что Юпитер является чем-то средним между карликовой звездой и планетами земного типа. Поэтому он очень своеобразный, мало похожий на другие планеты. Снаружи планеты имеется быстроменяющаяся оболочка из облаков, которые окрашены. Эта окраска создается небольшими примесями каких-то веществ, возможно фосфина РН3. Под этой оболочкой скрывается огромный океан из жидкого водорода. Глубина этого океана достигает многих тысяч километров. Под этим водородным океаном находится дно из металлического водорода. Под этим дном находится твердое ядро планеты. И все это в полной темноте, которая наступает уже на глубине 200–300 километров, то есть в его атмосфере.

САТУРН

Сатурн стоит на втором месте после Юпитера по величине своей массы. Но он очень экзотический. Так, если бы поместили Сатурн в миску с водой, то он не утонул бы. Он легче воды, что очень удивляет.

Наибольшая достопримечательность Сатурна — это его знаменитые кольца (рис. 110). Размеры его огромны, но он все же меньше Юпитера. Сатурн тяжелее Земли в 95 раз. Сжатие его больше, чем у Юпитера. Сутки на Юпитере равны 10,5 часа. Атмосферный газ Сатурна, как и Юпитера, вращается на разных широтах с разной скоростью. Сатурн имеет 17 спутников. Долгое время считалось, что кольцо (а точнее, кольца) имеются только у Сатурна. Но не так давно было установлено, что кольца имеются и у других планет-гигантов Солнечной системы — Юпитера, Урана и Нептуна. Просто у Сатурна кольца более плотные, а значит и более яркие, и наблюдать их легче. Кольца не представляют собой что-то сплошное. Они состоят из мелких камней и пыли. Так, автоматическая космическая станция «Вояджер» обнаружила два кольца вокруг Юпитера, находящиеся в экваториальной плоскости Юпитера. Радиус внешнего края большого кольца составляет 126 000 километров, а внутреннего края — 11 300 километров. Толщина кольца составляет всего 1 километр. У Юпитера было

Рис. 110. Сатурн с расстояния 18 миллионов километров. Темная полоса на планете — тень кольца. На снимке показаны внешнее кольцо А, среднее В и деление Кассини между ними; внутреннее кольцо С не видно. Снимок NASA

обнаружено и второе, внутреннее кольцо. Природа его такая же, что и внешнего кольца. Оно почти примыкает к внешним слоям атмосферы планеты. Кольца были обнаружены и у Нептуна и Урана.

Поскольку кольца Сатурна более плотные, то они были обнаружены еще в XVII веке. Но после их открытия они рисовались чем-то сплошным, такой беговой дорожкой вокруг планеты. На самом деле покрытые льдом камни образуют не одно однородное кольцо, а великое множество узких и тонких колечек. Толщина же всех колец Сатурна не превышает 2 километров. Отдельные камни, из которых состоят кольца, в поперечнике не превышают 10 метров (рис. 111).

Измерения с применением спектрального анализа показали, что атмосфера Сатурна состоит из водорода, метана, ацетилена и этана. Присутствует в атмосфере Сатурна и гелий. Но измерять его трудно, поскольку его спектральные линии находятся за пределами видимой нам части спектра. Во всяком случае специалисты утверждают, что Сатурн на 90 % состоит из водорода и гелия.

Газовая атмосфера Сатурна составляет примерно 1000 километров по высоте. Под атмосферой расположен заливающий всю планету океан, который состоит из водорода и гелия. Чем глубже, тем температура выше. На глубине примерно в половину радиуса планеты (60 000 километров) температура повышается до 10 000 °C, а давление достигает 3 тысяч МПа. Под этим глобальным океаном имеется дно из металлического водорода, как и у Юпитера. В этом проводящем слое создаются колоссальные электрические токи, которые, в свою очередь, создают интенсивное магнитное поле.

Магнитосфера Сатурна по напряженности значительно меньше, чем у Юпитера. На экваторе планеты напряженность магнитного поля пример-

Рис. 111. Подробные снимки показывают много тысяч отдельных колец. Снимок NASA

но равна 15,9 А. Размеры магнитосферы Сатурна таковы: со стороны Солнца она простирается на 35 радиусов Сатурна. Повторим, что у Земли с дневной стороны магнитосфера простирается до 10 радиусов Земли. Заряженные частицы, захваченные в магнитосфере Сатурна, излучают электромагнитные волны. Они регистрируются исследователями, и это позволяет получать информацию об условиях в магнитосфере Сатурна.

Сатурн также содержит ядро. Это расплавленное силикатно-металлическое ядро, которое находится в условиях, где имеется огромное давление, а температура достигает 20 000 °C. Масса этого ядра в 9 раз превосходит массу Земли. Ядро это весьма крупное.

Что касается «дна» океана Сатурна, то оно начинается примерно на уровне 0,46 радиуса Сатурна и простирается до его ядра, радиус которого составляет 0,27 радиуса Сатурна. Именно в ядре находится источник тепла, которое согревает всю планету.

По многим свойствам планеты Юпитер и Сатурн похожи.

УРАН И НЕПТУН

Эти две планеты специалисты считают гигантами-близнецами. Они находятся на окраине Солнечной системы. Обе планеты медленно обращаются вокруг Солнца.

Радиус Урана составляет 26 200 километров, что более чем в 4 раза превышает радиус Земли. Радиус Нептуна равен 24 300 километрам. Уран тяжелее Земли в 14,6 раза, а Нептун — в 17,2 раза. Средние плотности планет очень близки. У Урана средняя плотность равна 1,71 г/см3, а у Нептуна — 1,72 г/см3.

Обе планеты относительно быстро вращаются вокруг своих осей. На Уране сутки длятся около 10 часов, а на Нептуне они несколько длиннее. Но продолжительность года на обеих планетах различается существенно. Так, Уран завершает полный цикл вокруг Солнца за 84 земных года (это продолжительность года Урана), тогда как Нептун находится в пути вдвое дольше (165 земных лет). Нептун был открыт в 1846 году. С тех пор не прошло ни одного нептуновского года.

Уран практически лежит на боку, то есть его ось вращения находится почти в плоскости его орбиты. Специалисты не совсем понимают, почему Уран так специфично расположен в пространстве. Но нет худа без добра: мы с Земли имеем возможность рассматривать одновременно оба полушария планеты, то есть всю ее поверхность, включая и полярные шапки.

При наблюдении с Земли (в телескопы, конечно) на Уране просматриваются слабые сероватые полосы, которые вытянуты в направлении экватора. На полюсах видны круглые темно-серые пятна. Что-то подобное просматривается и на Нептуне. Но на его поверхности полосы гораздо слабее. Кроме того, они видны не везде (даже в очень сильные в смысле разрешения телескопы).

Этим далеким планетам достается очень мало солнечного тепла. Если пересчитать солнечную энергию, которую они получают, в температуру, то на Уране должно быть –220 °C, а на Нептуне –230 °C. На самом деле там теплее: –150 °C и –170 °C соответственно. Ясно, что обе планеты дополучают тепло из своих собственных недр. А там очень горячо. Так, в центре Урана давление достигает 600 тысяч МПа, а температура составляет 10–12 тысяч градусов. Недра Нептуна и того горячее, там температура достигает 12–14 тысяч градусов.

Половину атмосферного газа на обеих планетах составляет молекулярный водород. Примерно пятую часть составляет метан. Не менее 5 % занимает аммиак. Кроме них в атмосфере обеих планет имеются гелий, этан, ацетилен и, видимо, водяной пар.

Внутреннее строение Урана и Нептуна отличается от такового у Юпитера. Это и понятно. Обе эти планеты примерно в 20 раз легче Юпитера. Недра Урана и Нептуна только на 20 % состоят из гелия и водорода. Остальные 80 % приходятся на более тяжелые элементы. Они входят главным образом в железосиликаты.