Планета излучает значительно больше тепловой энергии чем получает ее от солнца

Урок 14

Заполнив таблицу, сделайте выводы и укажите сходства и различия между планетами-гигантами.

Выводы: Это газообразные тела с мощным протяжёнными атмосферами, быстро вращаются вокруг своих осей, имеют много спутников, также все они обладают кольцами. У планет-гигантов нет ни твёрдой не жидкой поверхности. Основные компоненты всех планет-гигантов — гелий и водород.

Вывод: Планеты земной группы обладают значительно меньшими массами и размерами, но большей плотностью, не имеют колец. Они ближе расположены к Солнцу и быстрее движутся по своим орбитам, но медленнее вращаются вокруг своей оси и меньше сжаты у полюсах. Также они имеют значительно меньше спутников.

Особенностью вращения планет-гигантов вокруг оси является то, что они вращаются слоями: слой планеты вблизи экватора вращается быстрее других слоёв.

Наличие у Юпитера и Сатурна плотных и протяжённых атмосфер объясняется тем, что при формировании они быстро достигли такой массы, чтобы удержать больше кислорода.

Спутник Сатурна Титан обладает мощной атмосферой, состоящей в основном из азота.

Планеты-гиганты имеют малую среднюю плотность по причине того, что их атмосферы имеют в основном водородо-гелевый состав.

Существование колец обнаружено у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Юпитер излучает значительно больше тепловой энергии, чем получает её от Солнца. Причиной этого можно считать постепенное сжатие планеты и процесса радиоактивного распада в её недрах.

Источник

Планета излучает значительно больше тепловой энергии чем получает ее от солнца

12.8. Тепловое излучение Юпитера

Юпитеру свойственен интересный феномен – «горячие тени», о которых я уже упоминала. Обычно в тени температура ниже, чем на освещенных участках. На Юпитере – наоборот: там, где поверхность в тени, например, от спутников, температура выше, чем на открытых местах. На данный момент самым подходящим объяснением является то, что Юпитер выделяет тепла больше, чем получает от Солнца. Кстати, это свойственно не только ему, но и Сатурну, Урану, Нептуну и, как это ни покажется невероятным, даже крохотному, по сравнению с перечисленными гигантами, Плутону.

Юпитер излучает (в основном в инфракрасной области спектра) в 2,7 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

Вывод может быть только один: Юпитер обладает внутренним источником тепла. На рис. 12.35 приводится тепловая фотография Юпитера, полученная в 2007 года (телескоп .IRTF , обсерватория Мауна-Кеа, Гавайи).

Рис. 12.35. Тепловая фотография Юпитера,

Обратите внимание на то, что на приведенном снимке наиболее яркими являются экваториальная зона, необычное тепло на широте 35 ° и… обе полярные области. По логике, исходя из научного подхода, это должно казаться, по меньшей мере, странным.

Измерение тепловых потоков, исходящих от Юпитера, показало, что практически нет различий между полярными и экваториальными районами, его дневной и ночной сторонами.

Как пишет Л.В. Ксанфомалити («Солнечная система». – М.; ФИЗМАТЛИТ, 2009.):

Причиной мощной циркуляции, доставляющей тепло к облачному слою, несомненно, служит тепловой поток, исходящий из недр планеты. Измерения показали, что собственные источники энергии Юпитера дают не меньше тепла, чем планета получает от Солнца. Во многих научных работах можно прочитать, что дополнительная энергия в недрах Юпитера и других планет-гигантов освобождается в результате очень медленного их сжатия.. Однако сведения о строении Юпитера не подтверждают эту гипотезу .

Тепловая аномалия полюсов

На Северном полюсе Юпитера в атмосфере было обнаружено холодное «отверстие». Ниже приводятся фотографии и описание по http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03864 (рис. 12.36).

Рис. 12.36. Тепловая аномалия Северного полюса Юпитера

Прямые линии на композициях появились в результате комбинирования из многих изображений и являются артефактом. Область около полюса (черное пятно) отсутствует из-за близкого расположения к краю диска планеты на оригинальных снимках.

Комбинированный снимок справа объединяет изображения от широкоугольной планетарной камеры космического телескопа «Хаббл» и показывает стратосферные частицы тумана. Изображения теплового излучения Юпитера подтверждают эту идентификацию.

Комбинация слева сделана из изображений, полученных с помощью инфракрасного телескопа НАСА «Галилео». Она показывает полярную массу воздуха, температура которой на 5 – 6 ° С ниже, чем окружающая среда, причем граница совпадает с границей стратосферного тумана. Подобные наблюдения в других инфракрасных длинах волн показывают, что холодная атмосферная масса наблюдается от середины стратосферы и до верхней границы тропосферы.

Эти изображения были приняты с 11 по 13 августа 1999 года в то время, когда Северный полюс Юпитера был наиболее хорошо виден с Земли. Другие инфракрасные изображения телескопа в частотах, чувствительных к полярному туману, были приняты через короткие интервалы с июня до октября 1999 года. Они показывают, что квазишестиугольная структура вращается медленно в восточном направлении на 1,2 ° долготы в день, что совместимо со средними скоростями ветра, измеренными по движению видимых облаков. Что касается теплового режима в зоне Северного полюса Юпитера, то фотография в тепловых лучах, полученная в 2007 году (см. рис. 10.36) противоречит утверждению о его холодной аномалии и говорит о том, что вокруг Северного полюса есть более теплая зона, чем южнее. Видимо, этот вопрос, как и многие другие, будет уточнен по прибытии к Юпитеру зонда «Юнона».

«Резкие перепады температур, по сравнению с окружающими воздушными массами, создают ветры, которые сохраняют полярную атмосферу, включая стратосферную дымку, изолируя их от остальной атмосферы». Данную фразу мне захотелось выделить особо. Взгляните еще раз на рисунок, который я уже приводила ранее (здесь – рис. 12.37).

Рис. 12.37. Скорость юпитерианских ветров

О каких ветрах, которые могут чему-то препятствовать, идет речь? Сразу за шестидесятой параллелью к полюсам в обоих полушариях скорость ветра значительно меньше, чем в соседней области, особенно в Южном полушарии, а в приполярных областях вблизи полюсов вообще падает практически до нуля. Эти области, по сравнению с областями, более близкими к экватору, относительно однородны, в них практически отсутствуют полосы, в которых ветры дуют в противоположных направлениях. Как могут слабые ветры приполярных областей «сохранять полярную атмосферу, включая стратосферную дымку, — изолируя их от остальной атмосферы »? Здесь возможно только одно объяснение: изоляция от остальной атмосферы возможна за счет образования воронок, которые являются продолжением энергетических направляющих поверхности Полевого гиперболоида Юпитера, что мы уже видели на примере Солнца, Меркурия, Земли и Венеры.

Источник

Решебник по астрономии 11 класс на урок №14 (рабочая тетрадь) — Планеты-гиганты

вкл. 28 Ноябрь 2016 .

Решебник по астрономии 11 класс на урок №14 (рабочая тетрадь) — Планеты-гиганты

1. Пользуясь справочниками, заполните таблицу с основными физическими характеристиками планет-гигантов.

Заполнив таблицу, сделайте выводы и укажите сходства и различия между планетами-гигантами.

Выводы: Это газообразные тела с мощным протяжёнными атмосферами, быстро вращаются вокруг своих осей, имеют много спутников, также все они обладают кольцами. У планет-гигантов нет ни твёрдой не жидкой поверхности. Основные компоненты всех планет-гигантов — гелий и водород.

2. Проведите качественное сравнение свойств планет земной группы и планет-гигантов. Используйте при этом слова: «высокая», «низкая», «большая» и т. п. В выводе укажите принципиальное отличие планет земной группы от планет-гигантов.

Вывод: Планеты земной группы обладают значительно меньшими массами и размерами, но большей плотностью, не имеют колец. Они ближе расположены к Солнцу и быстрее движутся по своим орбитам, но медленнее вращаются вокруг своей оси и меньше сжаты у полюсах. Также они имеют значительно меньше спутников.

3. Закончите предложения.

Особенностью вращения планет-гигантов вокруг оси является то, что они вращаются слоями: слой планеты вблизи экватора вращается быстрее других слоёв.

Наличие у Юпитера и Сатурна плотных и протяжённых атмосфер объясняется тем, что при формировании они быстро достигли такой массы, чтобы удержать больше кислорода.

Спутник Сатурна Титан обладает мощной атмосферой, состоящей в основном из азота.

Планеты-гиганты имеют малую среднюю плотность по причине того, что их атмосферы имеют в основном водородо-гелевый состав.

Существование колец обнаружено у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Юпитер излучает значительно больше тепловой энергии, чем получает её от Солнца. Причиной этого можно считать постепенное сжатие планеты и процесса радиоактивного распада в её недрах.

4. Звёздный период вращения Сатурна вокруг Солнца T = 29.5 года. Какого среднее расстояние от Сатурна до Солнца?

5. Какой вид будет иметь кольцо Сатурна для наблюдателя, находящегося на экваторе и на полюсах Сатурна?

6. Закончите предложения, касающиеся внутреннего строения планет-гигантов.

У планет Юпитер и Сатурн между центральным ядром и протяжённой атмосферой имеется оболочка со свойствами металла.

Планеты-гиганты, как и Земля, обладают магнитным полем, напряжённость которого

у Юпитера в 12 раз выше, чем у Земли;
у Сатурна близка к земной;
у Урана примерно равна земной;
у Нептуна в 3 раза меньше, чем у Земли.

Полярные сияния были отмечены у следующих планет-гигантов: Юпитер, Сатурн и Уран.

Источник

Почему Юпитер выделяет намного больше энергии, чем получает от Солнца?

Почему Юпитер выделяет намного больше энергии, чем получает от Солнца? Ученые считают, что ответ на этот вопрос можно получить, лишь изучив недра планеты и те процессы, которые там происходят.

В центрах планет-гигантов, формируется необычный сплав, содержащий металлический гелий. Ранее планетологи представляли себе внутренности двух самых крупных планет Солнечной системы несколько иначе, однако Раймонд Джинлоз (Raymond Jeanloz) из университета Калифорнии в Беркли (UC Berkeley) и Ларс Стиксруд (Lars Stixrude) из Лондонского университетского колледжа (University College London) построили и обосновали новую модель.

Исследователи воспользовались квантовой механикой, чтобы вычислить поведение вещества при давлении в десятки миллионов атмосфер, которое существует в глубинах газовых гигантов, и температурах 10-20 тысяч градусов по Цельсию (такая жара царит в ядрах планет-гигантов). Полученные прогнозы хорошо соответствуют экспериментальным результатам для более низких давлений, подчёркивают учёные.

Итак, хотя большинство экспериментаторов, интересовавшихся глубинами Юпитера и Сатурна, сосредотачивали своё внимание на водороде (ведь там его более 70%), Раймонд и Ларс решили уточнить поведение гелия.

Оказалось, что в центральных областях этих двух миров гелий превращается в жидкий металл, такой как, к примеру, ртуть. «Вы можете представить себе эту жидкость в виде ртути, только темнее», — поясняет Джинлоз. Ранее учёные полагали, что высокие давления и температуры вовсе не способствуют, а затрудняют металлизацию гелия. Так что полученный вывод был неожиданностью.

Поскольку при росте температуры атомы начинают двигаться интенсивнее, можно было бы предположить, что постоянно натыкающимся на них электронам труднее пробираться сквозь материал (если мы рассматриваем электрический ток и, соответственно, проводимость данного вещества).

На деле же, похоже, наблюдается обратный эффект: чем сильнее колеблются атомы, тем больше они создают путей для электронов, утверждают Джинлоз и Стиксруд.

Авторы работы, опубликованной в журнале PNAS, утверждают, что в недрах газовых гигантов водород и гелий образуют жидкий металлический сплав. Причём эта смесь более однородная, нежели считалось ранее.

Это открытие на кончике пера может привести к пересмотру многих аспектов внутренней структуры Юпитера и Сатурна, их эволюции и происходящих в настоящее время процессов, в частности, отвечающих за энергетический «дисбаланс» – выработку «лишней» энергии.

Впрочем, в отношении точной картины самых глубоких слоёв газовых гигантов ещё остаётся много неясного. Так, существует модель, предсказывающая серьёзные отличия Сатурна от Юпитера в этой части.Ученых давно интересует вопрос о состоянии материи, подвергающейся высокому давлению и действию высокой температуры. Однако получить такую экзотическую массу в лабораторных условиях довольно сложно, поэтому в некоторых случаях специалистам приходилось довольствоваться лишь численными экспериментами.

Источник