Інформація про новину
  • Переглядів: 162
  • Дата: 17-06-2020, 03:17
17-06-2020, 03:17

14. Óriásbolygók

Категорія: Tankönyvek magyar » Csillagászat





Попередня сторінка:  13. Föld-típusú bolygók
Наступна сторінка:   15. A bolygók holdjai

1. A Jupiter - a Naprendszer ötödik, és egyben legnagyobb bolygója (3.18. ábra). Tömege 2,5-szer nagyobb a többi bolygó együttes tömegénél és 318-szor nagyobb a Föld tömegénél. A Jupiter gázbolygó; különösen sűrű légkörrel rendelkezik, amely főként hidrogénből és héliumból áll. A bolygó átmérője - 43 000 km. Távolsága a Naptól 4,95 és 5,45 CsE (740-814 millió km) között változik, közepes távolsága a Naptól 5,203 CsE (778,57 millió km). Keringési ideje 11,86 földi év. Mivel a Jupiter pályájának excentricitása 0,0488, a legnagyobb és legkisebb naptávolsága között 76 millió km a különbség. A Jupiter a Naprendszer bármely más bolygójánál nagyobb sebességgel forog a tengelye körül. Tengely-forgási periódusa az egyenlítőn — 9 h 50 min 30 s, a középszélességeken - 9 h 55 min 40 s. A gyors forgás következtében a Jupiter egyenlítői sugara (71 492 km) nagyobb a poláris sugaránál (66 854 km). A Föld és a Jupiter közötti távolság 588 és 967 millió km között váltakozik. Felszíni hőmérséklete —140 °С. A földi megfigyelések során, szembenállás idején a Jupiter látszólagos fényessége akár -2,94" is lehet. A Hold és a Vénusz után a harmadik legfényesebb égitest az éjszakai égbolton. A Jupiternek 79 holdja van.

A Jupiter átlagsűrűsége alapján megállapították, hogy a bolygó anyaga főként hidrogénből és jóval kevesebb héliumból áll, ezért jobban hasonlít a csillagokra, mint a többi bolygóra. A Föld-típusú bolygókkal ellentétben a gázóriások nem rendelkeznek szilárd felszínnel. Az, amit megfigyelünk, nem más, mint a légkörben úszó felhőzet felső rétege. Az óriásbolygók gyors tengelyforgása következtében és az erős szelek hatására a felhők az egyenlítővel párhuzamos sávokba húzódnak szét. A hidrogénvegyületek — az ammónia-, metán- és más összetevőknek köszönhetően — különböző magasságokban különböző színű felhők formájában kondenzálódnak. A Jupiter atmoszférájának sötét és világos sávjaiban eltérő a nyomás. A világos sávok a magasnyomású területek, a sötétebbek nyomása alacsonyabb. A magasabb hőmérsékletű gázok felfelé áramlanak, és, elérve a felhő felső határát, lehűlnek. Ezután a vörösesbarna színű övezetben a gázok lefelé hullnak.

A Jupiterre, ahogy a többi óriásbolygóra is, jellemzőek az ovális világos és sötét foltok. A legnagyobb és legfeltűnőbb alakzat a Nagy Vörös Folt (3.19. ábra), amelyet mintegy 300 évvel ezelőtt figyeltek meg először. Ez egy hatalmas, a földi hurrikánokhoz hasonló vihar, amely folyamatosan változtatja az alakját, méretét és színét.

A Jupiter poláris felhőiben a földi sarki fényhez hasonló jelenség figyelhető meg (3.20. ábra).

A Jupiter belső szerkezete réteges; a rétegek sűrűsége a mag felé közeledve egyre nagyobb. Az 1500 km vastagságú légkör alatt közel 7000 km vastagságú, kisebb sűrűségű folyékony molekuláris hidrogénből álló

réteg található. A bolygó sugarának 0,88 részével megegyező mélységben, ahol a nyomás 0,69 ■ 1011 Pa, a hőmérséklet 6200 °С, a folyékony molekuláris hidrogén sűrűsége jelentősen megnövekszik, majd újabb 8000 km-rel mélyebben átalakul folyékony fémes hidrogénné. A hidrogén és hélium mellett a rétegek kis mennyiséget tartalmaznak a nehezebb kémiai elemekből is. A Jupiter közepében szilárd, kőzetekből, hidrogénvegyületekből, szilícium-, magnézium- és vas-oxidból álló mag található. A belső mag átmérője 25 000 km, anyaga fém-szilikát, részben tartalmaz vizet, ammóniát, metánt, és hélium veszi körül. A középpontban a hőmérséklet 23 000 °С, a nyomás 50 ■ 1011 Pa. Ez a magas hőmérséklet és nyomás a bolygó lassú gravitációs összenyomásával magyarázható.

A bolygó sugarának 0,77 részével megegyező mélységben kezdődik az a réteg, ahol a hidrogén fémes tulajdonságokra tesz szert. Olyan erősen összenyomódik (4 • 1011 Pa), hogy az elektronok elszakadnak az atomoktól, és szabadon mozognak. Ez a jelenség hozza létre a Jupiter mágneses terét, amely a felhők határán a Föld mágneses terénél 12-szer nagyobb indukcióval rendelkezik.

1979-ben a Voyager—1 és a Voyager-2 űrszondák felfedezték a Jupiter gyűrűit (3.21. ábra). A gyűrűket nagyon apró porrészecskék (0,2-200 pm) alkotják. Ezek a részecskék fokozatosan a Jupiter légkörébe hullnak, és a helyüket új porrészecskék foglalják el, amelyek a kis holdak, főleg az Amalthea meteorokkal való ütközései során keletkeznek.

A Jupiter gyűrűrendszere halvány, és főleg a holdakról származó porrészecskékből áll. A részecskékből álló, vastagabb gyűrűje halo gyűrű néven ismert (ang. halo ring). A viszonylag fényes, nagyon vékony középső (fő) gyűrű és a széles, halvány kettős külső gyűrű, a „pókháló gyűrűk” (gossamer ring — a gyűrűk vékonyak és átlátszóak, akár a pókháló) arról a két holdról kapták a nevüket, amelyek az anyagukat szolgáltatják — Amalthea és Thébé.

A porrészecskék mérete a gyűrűkben különböző, de a legnagyobb keresztmetszettel a közel 15 pm sugarú, nem gömb alakú részecskék rendelkeznek, amelyek minden gyűrűben megtalálhatók, kivéve a halo gyűrűt. A gyűrűrendszer össztöme-ge nem ismert, de feltételezhetően a Jupiter végleges kialakulása óta létezik.

2. A Szaturnusz — a második legnagyobb gázóriás, látványos gyűrűrendszerrel (3.22. ábra). A bolygó észrevehetően lapult a pólusoknál. Egyenlítői sugara 60 300 km, poláris sugara - 54 400 km.

A felhőzet felső határának egyenlítői átmérője - 120 536 km, a poláris - néhány száz kilométerrel kisebb. Ennek oka az, hogy a Naprendszer bolygói közül a Szaturnusz sűrűsége a legkisebb (0,7 g/cm3). Mivel a Szaturnusz pályájának excentricitá-

sa 0,056, a legnagyobb és legkisebb naptávolsága között 162 millió km a különbség.

A közepes távolsága a Nap és a Szaturnusz között 9,58 CsE (1430 millió km).

A felszíni átlaghőmérséklet -170 °С.

A Szaturnusz 9,69 km/s átlagsebességgel mozogva körülbelül 29,46 év (10 759 nap) alatt tesz meg egy teljes fordulatot a Nap körül. A Föld és a Szaturnusz közötti távolság 8,0 CsE és 11,1 CsE (1195-1660 millió km) között váltakozik, az átlagtávolság szembenállás esetén közel 1280 millió km.

A Szaturnusz és a Jupiter csaknem pontos rezonanciában (2 : 5) kering. A Szaturnusz tengelyforgási idejét 10 h 34 min 13 s értékben állapították meg. A bolygó belső részeinek forgási sebességét nem ismerjük. A természetes kísérők száma 62, közülük legnagyobb a Titán.

A Szaturnusz gyűrűit (3.23. ábra) még Galileo Galilei fedezte fel 1610-ben, amikor a bolygó két oldalán számára érthetetlen függelékeket vett észre, bár akkor még nem tudta azonosítani ókét. Azonban a vékony, lapos gyűrűt, amely nem érintkezik a bolygóval, csak 1656-ban fedezte fel Christian Huygens. A Földről teleszkóp segítségével több gyűrűt láthatunk, sötét közökkel elválasztva.

Aristarkh Belopolsky (1854—1934) 1895-ben spektroszkópiai megfigyelések alapján megállapította, hogy a gyűrűk nem egy tömbből állnak, hanem apró, különálló testek alkotják ókét.

Az űrszondák felvételeiből láthatjuk, hogy a Szaturnusz nagy gyűrűit hatalmas mennyiségű gyűrű alkotja, amelyek jégrészecskékból, piszkos vízjégtömbökból, porból, különböző méretű kőzettörmelék-darabokból állnak. Ezek az apró testek holdakként keringenek a Szaturnusz körül, olyan közel egymáshoz, hogy távolról a bolygó szilárd gyűrűjének tűnnek. A gyűrűk vastagsága nem haladja meg a 2 km-t, egy különálló gyűrű vastagsága általában 30 m feletti. A tudósok úgy vélik, hogy a Szaturnusz légkörében 94% hidrogén és 6% hélium van (térfogat szerint). Tömege 95-ször nagyobb a Föld tömegénél, a mágneses tér indukciója kisebb a földi értéknél.

A gyűrűk síkja a Szaturnusz egyenlítőjének síkjában helyezkedik el, amely 27°-os szöget zár be a keringési pálya síkjával. Egy Szaturnusz-keringés folyamán a gyűrűrendszer síkja a Földről nézve kétszer vonalnak látszik. Mivel a vastagságuk kicsi, kisebb teleszkópok segítségével ilyen alkalmakkor nem figyelhetők meg. A gyűrűrendszer külső átmérője 272 ezer km, a belső 144 ezer km. A gyűrűk össztömege megközelítőleg egyenlő a Szaturnusz tömegének 3 ■ 10-8 részével.

3. Az Uránusz - mérete alapján a harmadik óriásbolygó. A bolygó nagyon szép zöldeskék árnyalatokkal rendelkezik (3.24. ábra). Színeit a légkör összetételének és hőmérsékletének köszönheti.

A —217 °С hőmérsékleten az Uránusz hidrogén-hélium atmoszférájának felső rétegeiben metánköd keletkezik. A metán nagy mennyiségben nyeli el a vörös fénysugarakat, és visszaveri a kék és zöld színűeket. Ezért a bolygó szép türkiz árnyalatokra tesz szert. Az Uránusz légkörében egyetlen légköri zavar sem érzékelhető.

Az Uránusz nagyon ritkán észrevehető szabad szemmel is, elég sötét és lassan mozog, ezért régebben távoli csillagnak vélték. Forgástengelye annyira megdőlt,

hogy szinte a bolygó keringési síkjában fekszik. Az Uránusz tengelyforgása retrográd. Csaknem teljesen kör alakú pályán kering a Nap körül (excentricitása 0,047); 19-szer távolabb van a Naptól, mint a Föld, azaz 2871 millió km-re. Átmérője - 51 000 km. Átlagos felszíni hőmérséklete —200 °С. Keringési pályája 0,8° szöget zár be az ekliptikával. 84,01 földi év alatt kerüli meg a Napot. Tengelyforgási periódusa közel 17 óra. Természetes kísérőinek száma 27,11 sötét gyűrűje van. A bolygó összetételében nagy mennyiségű jeget mutattak ki, ezért tartják jégóriásnak.

Az Uránusz gyűrűit 1977-ben fedezték fel. A Voyager—2 1986-os felvételei bizonyították a létezésüket. A bolygót 11 keskeny gyűrű veszi körül, amelyek az egyenlítő síkjában helyezkednek el, 42-51,4 ezer km (vagy 1,65-2,02 sugár) távolságban a bolygó középpontjától. A gyűrűk jellemző szélessége 1-8 km, egyedül a legnagyobb esetében éri el a 22-93 km-t. Á gyűrűk vastagsága nem haladja meg az 1 km-t. Az Uránusz gyűrűi finom porszemcsékből és apró, sötét, szilárd ré

szecskékből állnak.

Az Uránusz 14,5-szer nagyobb tömegű a Földnél, így a Naprendszer óriásbolygói közül a legkönnyebbnek tekinthetjük. A bolygó sűrűsége 1,270 g/cm3. Az Uránusz főként jégből áll — víz-, ammónia- és metánjég alkotja. A jégréteg tömege a különböző becslések szerint 9,3-13,5 földtömeggel megegyező.

A hidrogén és hélium csak kis részét biztosítja az Uránusz tömegének (0,5-1,5 földtömeg), illetve egy tömegrészt (0,5-3,7 földtömeg) képviselnek a bolygó magját alkotó kőzetek.

Az Uránusz mágneses tere érdekes sajátossággal rendelkezik. Mivel a bolygó forgástengelye csaknem egybeesik a keringési síkjával, és a mágneses tengelye 60°-kal eltér a forgási tengelytől, a napszél lökéshullám-frontja erősen eltolja, a bolygó mögé csavarja és spirálba rendezi a mágneses erővonalakat. A mágneses tér indukciója hasonló a földi magnetoszféra indukciójához.

4. A Neptunusz - a harmadik legnagyobb tömegű bolygó a Naprendszerben, amely közel szabályos kör alakú pályán kering a Nap körül. A Neptunusz az első bolygó, amelyet nem megfigyelés útján, hanem matematikai számításoknak köszönhetően fedeztek fel 1846-ban.

A csaknem a Naprendszer peremén elhelyezkedő bolygóhoz nagyon kevés napenergia jut el. Ennek ellenére az égitest nagyon aktív. A Neptunusz fotóin jól láthatóak a felhők, amelyek időnként megjelennek, majd eltűnnek a légkörben. A bolygó légkörének legjellegzetesebb képződménye a Nagy Sötét Folt (3.25. ábra), amely szerkezete alapján nagyon hasonló a Jupiter Nagy Vörös Foltjához. A szél sebessége a Neptunusz légkörében rekordértéket -640 m/s - is elérhet. Az atmoszféra hidrogénből, héliumból és metánból áll. A bolygó belseje réteges szerkezetű, részben jelentős mennyiségű jég alkotja. A Neptunusz a jégóriások közé tartozik.

A Neptunusz tömege 17,2-szer, egyenlítői átmérője 3,9-szer nagyobb a földinél (tömege - 1,0243 • 1026 kg, egyenlítői sugara - 24 764 km). A bolygó elliptikus, közel kör alakú pályán (excentricitása 0,009) kering a Nap körül. Közepes távolsága a Naptól 30-szor nagyobb,

mint a Földé, és körülbelül 4497 millió km-rel egyenlő'. Ez azt jelenti, hogy a fény a Naptól a Neptunuszig valamivel több, mint 4 óra alatt jut el. A Napot 164,8 földi év alatt kerüli meg. Tengelyforgása elég gyors - egy nap a Neptunuszon mindössze 16 óra. A szabadesés gyorsulása a bolygó felszínén átlagosan 1,14-szer nagyobb a földinél, a Naprendszer bolygói közül csak a Jupiteren nagyobb. A Neptunusz közepes sűrűsége (1,66 g/cm3) csaknem háromszor kisebb a Földénél. A bolygó rendelkezik mágneses térrel, amelynek eró'ssége a pólusoknál körülbelül kétszer nagyobb, mint a Földön. Az effek-tív hó'mérséklet a Neptunusz felszínén megközelítőleg 38 K. A bolygó magjának közepében a hó'mérséklet eléri a 7000 K értéket 7-8 • 1011 Pa nyomás mellett. Természetes kísérőinek száma 14, gyűrűinek száma 4.

A Neptunusz gyűrűinek létezésével kapcsolatos feltevéseket 1984-ben hozták nyilvánosságra, a bolygó állócsillagokhoz viszonyított mozgásának megfigyeléseit követően. A Voyager-2 űrszonda által 1989-ben készített felvételeken három zárt és egy nyitott gyűrű látható. A gyűrűk a Neptunusztól 1,7-2,5 bolygósugárnyi távolságra helyezkednek el. A szélességük rendre 1700, 15, 5000 és 50 km. Apró szili-kát-porszemcsékból állnak, amelyek a napfény 6%-át verik vissza.

A Neptunusz légköre hidrogénből (körülbelül 67%), héliumból (31%) és metánból (2%) áll. A felsó' rétegekben 80% hidrogén és 19% hélium. Ezeken kívül megfigyelhető' még néhány vegyület: acetilén C2H2, diacetilén C4H2, etilén C2H4 és etán C2H6, valamint szén-monoxid gáz CO és molekuláris nitrogén N2.

A legkiterjedtebb, fó' felhó'réteg (3.26. ábra) a légkör közel 3 atmoszféra nyomású szintjén helyezkedik el, és a felhó'zete fagyott kén-hidrogénból H2S és ammóniából NH3 áll. A hó'mérséklet ezeken a területeken közel 100 K (—173 °С). A fó' felhó'réteg fölött, a hideg, átlátszó atmoszférában ritka, fehér, fagyott metánból CH4 álló felMk képzó'dnek. Ezek a felhők 50-150 km magasságig emelkednek, és árnyékot vetnek a fó' felhó'rétegre, ahogyan a Voyager-2 felvételén látható.

Az elsó' felhó'réteg alatt, közel 20 atmoszféra nyomáson és 200 K hó'mérsékleten (-70 °С) egy ammónium-hidroszulfidból NH4SH álló második felhó'réteg található. A légkör mélyebb rétegeiben vízjég-felhők figyelhetők meg.

KÉRDÉSEK A TANULTAKHOZ

1. Nevezzétek meg az óriásbolygók és a Föld-típusú bolygók fű fizikai jellemzői közötti eltéréseket!

2. Milyen sajátosság tapasztalható az óriásbolygók tengely körüli forgásában?

3. Jellemezzétek az óriásbolygók szerkezetének sajátosságait!

4. A Naprendszer melyik bolygója nehezebb, mint a többi bolygó és a Hold együttvéve?

5. Mit értünk a bolygók gyűrűin? Miért nem láthatjuk időnként a Szaturnusz gyűrűit még teleszkóppal sem? Milyen megfigyelések igazolják, hogy a Szaturnusz gyűrűi nem tömörek?

 

Ez a csillagászat tankönyve 11. évfolyamának anyaga Szirotyuk, Mirosnicsenko

 



Попередня сторінка:  13. Föld-típusú bolygók
Наступна сторінка:   15. A bolygók holdjai



^