Таинственные явления природы и Вселенной

Другой спутник Юпитера, Ио, немного больше Луны и примечателен активным вулканизмом, который стимулируется приливным воздействием материнской планеты и гравитационными возмущениями его ближайших соседей — Европы и Ганимеда. Ио почти целиком состоит из горных пород, а десятки действующих вулканов выбрасывают пары серы и сернистый газ на высоту в сотни километров со скоростью 1 км/с. Поэтому при весьма низких средних значениях температуры на поверхности Ио (–140 °C) там можно обнаружить горячие пятна размером от 75 до 250 км, температура которых достигает 100–300 °C. Самые крупные спутники Юпитера, Каллисто и Ганимед, наполовину состоят изо льда.

Все планеты Солнечной системы могли бы поместиться внутри Юпитера.

Сатурн

Шестая планета Солнечной системы. Подобно Юпитеру, Сатурн представляет собой огромный газовый шар, стремительно вращающийся вокруг своей оси. Сутки на поверхности Сатурна продолжаются 10 ч 40 мин. Хотя Сатурн не очень сильно уступает Юпитеру в размерах (его диаметр всего на 20 тыс. км с небольшим меньше, чем у царя планет, и составляет 120,5 тыс. км), он более чем в 3 раза легче него, однако в 95 раз массивнее Земли. Это объясняется уникально низкой средней плотностью Сатурна: она меньше плотности воды и составляет 0,7 г/см³ (против 1,33 г/см³ у Юпитера, то есть почти вдвое ниже). Этот гигант не способен утонуть даже в керосине.

Сатурн удален от Солнца почти на 1,5 млрд км — вдесятеро дальше Земли, поэтому на единицу площади он получает в 90 раз меньше солнечного тепла, а его температура на границе верхней облачности не превышает –120 °C. Однако тепловое излучение его недр вдвое превосходит поток энергии, получаемый им от Солнца. Сатурн — водородно-гелиевый шар, но в отличие от Юпитера он содержит значительно больше водорода, чем гелия — 94 и 6 % соответственно. Орбита этого холодного гиганта представляет собой почти правильную окружность, а полный оборот вокруг Солнца он совершает за 29,5 лет.

Знаменитые кольца Сатурна впервые обнаружил голландский физик и астроном Христиан Гюйгенс во второй половине XVII века, а еще четверть столетия спустя французский астроном итальянского происхождения Джованни Кассини сумел разглядеть темную щель, разделяющую яркое плоское кольцо надвое. Внешнюю часть этого гигантского ожерелья, простирающегося почти на миллион километров, назвали кольцом А, а внутреннюю — кольцом В. Впоследствии удалось выявить еще четыре кольца — С, D, Е и F, а в 1980–1981 годах американские космические зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» передали на Землю снимки Сатурна и его колец с высоким разрешением. На этих снимках отчетливо видно, что кольца Сатурна состоят из многих тысяч отдельных узких колечек. Система колец, опоясывающая шестую планету, — это мириады каменных и ледяных обломков самой различной величины и формы.

Сатурн столь же полосат, как и Юпитер, но из-за низких температур, вымораживающих пары аммиака с образованием густого тумана, его широтные пояса видны не так отчетливо. Близ северного полюса обнаруживается гигантский атмосферный вихрь овальной формы размером с Землю, получивший название Большого коричневого пятна. В атмосфере Сатурна дуют сильные зональные ветра, скорость которых — от 100 до 500 м/с в зависимости от широты. Подобно Юпитеру, Сатурн обладает мощным магнитным полем, ось которого совпадает с осью вращения планеты.

Из 56 спутников Сатурна наибольший интерес представляет самый крупный, Титан, немного уступающий Ганимеду, но превосходящий по размерам Меркурий. Его диаметр составляет 5150 км, но разглядеть детали на поверхности не представляется возможным из-за плотной атмосферы, давление которой в полтора раза больше, чем на Земле. Атмосфера Титана почти целиком состоит из азота (98,4 %), а на долю метана приходится всего лишь 1,6 %. Кроме того, в ней обнаруживаются примеси пропана, этана, ацетилена, аргона, гелия, окиси и двуокиси углерода и некоторых других газов. Температура верхних атмосферных слоев приближается к –120 °C, тогда как температура поверхности планеты много ниже и составляет –179°, что объясняется своеобразным антипарниковым эффектом (густой туман рассеивает и отражает солнечные лучи). Между прочим, если бы человек каким-то чудом оказался на Титане, он, по-видимому, сумел бы запросто парить в его очень плотной атмосфере, прицепив к рукам крылья наподобие греческого Икара, поскольку сила тяжести на его поверхности в 7 раз меньше земной.

До недавнего времени ученые полагали, что под облачной шубой Титана может скрываться океан километровой глубины из этана, метана и азота, однако данные, полученные автоматической станцией «Кассини», посетившей окрестности Сатурна и сделавшейся его искусственным спутником, заставили пересмотреть это мнение. В начале 2005 года «Кассини» отстрелила зонд «Гюйгенс», который вошел в атмосферу Титана и с помощью парашюта совершил мягкую посадку на его поверхность. Титан — единственный планетный спутник (кроме Луны), на котором садился земной аппарат. Оказалось, что жидкости на Титане совсем немного: пока удалось найти лишь сравнительно небольшие углеводородные озера в районе северного полюса.

Сатурн похож на Землю в плане сезонных изменений, потому что у него похожая ось наклона.

Уран

До второй половины XVIII века никто и никогда не появлялся на свет под знаком Урана, ибо наши предки не ведали о существовании этого небесного тела. Седьмая планета Солнечной системы была открыта в 1781 году англичанином Уильямом Гершелем, за что он был удостоен звания придворного астронома с окладом в 200 фунтов. Новую планету почти сразу же окрестили Ураном, что было вполне естественно: раз Сатурн приходится Юпитеру родным папой, то очередную планету следовало назвать в честь дедушки.

Уран кружится вокруг Солнца на расстоянии около 3 млрд км, совершая полный оборот за 84 года со скоростью почти 7 км/с (орбитальная скорость Земли — 29 км/с). Ничего удивительного в этом нет, ибо чем дальше планета отстоит от Солнца, тем медленнее она вращается — так гласит третий закон Кеплера. А вот осевое вращение Урана вполне уникально: плоскость его экватора наклонена к плоскости орбиты под углом 98°, так что он вращается вокруг оси, практически лежа на боку. Поэтому продолжительность дня и ночи на седьмой планете намного превышает период ее осевого вращения. Солнце, которое с поверхности Урана выглядит яркой звездой, медленно, в течение 21 земного года, поднимается в небе, а достигнув зенита, еще 21 год неторопливо ползет вниз, пока не скроется за горизонтом. Наступает 42-летняя ночь. Так обстоит дело на полюсах, где продолжительность дня и ночи составляет по 42 года. На широте 30° день и ночь длятся по 14 лет, а на широте 60° — по 28. Период осевого вращения Урана равняется в среднем 15 ч, ощутимо меняясь в зависимости от широты.

Как и другие планеты-гиганты, Уран представляет собой огромный газовый шар, на 85 % состоящий из водорода, на 12 % — из гелия и на 2,3 % — из метана. Его средняя плотность лишь немного превышает плотность воды и составляет 1,3 г/см³, а масса в 14,5 раза больше массы Земли. По размерам седьмая планета заметно уступает Юпитеру и Сатурну, однако ее диаметр — около 51 120 км — в четыре раза превышает земной. Уран — очень холодный мир: температура его поверхности почти не зависит от широты, но значительно колеблется в зависимости от глубины — от –210 °C на уровне верхней облачности до –170° в подоблачном слое. В отличие от других газовых гигантов, Уран практически не имеет внутренних источников тепла. У седьмой планеты обнаружено мощное магнитное поле и девять очень узких и плотных колец, почти не отражающих солнечный свет. До настоящего времени в окрестностях Урана побывал один-единственный космический зонд — «Вояджер-2», стремительно пролетевший мимо него в январе 1986 года.

Согласно модели внутреннего строения Урана, в центре температура планеты должна быть ниже, чем у Юпитера и Сатурна, но выше, чем у Земли, — около 7200 К, а давление около 8 Мбар. Над большим ядром, состоящим из металлов, силикатов, льдов аммиака и метана и занимающим около 0,3 радиуса планеты, должна находиться мантия из смеси водяного и аммиачно-метанового льдов. На уровне 0,7 радиуса от центра начинается газовая оболочка из водорода и гелия.

Уран сопровождают 27 спутников, крупнейший из которых, Титания, имеет диаметр 1580 км. Средняя суточная температура поверхности спутников, на 60 % состоящих изо льда, исключительно низка — менее 60 К (–213 °C). Водяной лед при такой температуре превращается в твердый минерал.