XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Удивительные планеты Солнечной системы. Ледяные гиганты
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ГЛАВА 1
-
-
Планета Уран, ее физические характеристики
-
Планету Уран открыл в 1781 году английский астроном Уильям Гершаль. Его диаметр составляет примерно 51 118 км. Он имеет изумрудно-голубой цвет, такой оттенок дает Урану его атмосфера, состоящая в основном из гелия и небольшого содержания метана, также в состав атмосферы входит сероводород. Именно поэтому Уран не имеет твердой поверхности.
Температура на Уране может достигать -224 градуса по Цельсию. Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе.
Уран - это третья планета по размеру в Солнечной системе. Он находится между Сатурном и Нептуном. Уран, также как и Сатурн, имеет систему колец. Всего у Урана насчитывается 13 колец.
Продолжительность одного года на Уране составляет 84,3 Земных года. Уран совершает поворот вокруг своей оси за 17 часов 14 минут.
У Урана есть 27 спутников. Все они названы в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Самый большой из них Титания, Оберон, Ариэль, Умбриэль, Миранда. По количеству спутников Уран занимает третье место среди планет.
Уран находится от Солнца на расстоянии 20 астрономических единиц (Одна астрономическая единица-это расстояние от Солнца до Земли, ее расстояние равно примерно 150 миллионов километров). Расстояние от Сатурна до Урана 10 астрономических единиц. И от Урана до Нептуна расстояние тоже 10 астрономических единиц. Уран - удивительная планета! В отличии от других планет Солнечной системы, Уран вращается против часовой стрелки. А также имеет наклон чуть более 82 градусов относительно своей оси. Это делает его самой наклоненной планетой в Солнечной системе. Вследствие чего на разных полюсах Урана большая разница в температуре. На полюсах средняя температура достигает -224 градуса Цельсия, а на экваторе -218
градусов Цельсия.
Ядро Урана состоит из сжатого аммиака и метана в виде льда. Ядро содержит металлы и кремний. Радиус ядра составляет примерно 20% от общего радиуса планеты. Температура в центре ядра составляет примерно 5000 градусов по шкале Кельвина, а давление более 600 000 атмосфер.
Уран хоть и называется ледяным гигантом, однако его мантия может достигать температуры более 1380 градусов по шкале Цельсия.
Мантия Урана состоит предположительно из смеси воды, аммиака и метана, которые находятся под высоким давлением, в результате чего они превращаются в лёд. Толщина мантии составляет около 1000 километров. В мантии Урана из-за ряда химических реакций образуется горячий лёд- плотная горячая жидкость.
В настоящее время Уран изучен не до конца и ученые продолжают исследования Урана и его особенностей с помощью аппарата Вояджер 2.
-
-
Планета Нептун, ее физические характеристики
-
Нептун был открыт в Берлинской обсерватории в 1846 году учеными И.Галле и д-Арре. Эта планета была открыта благодаря математическим расчетам, а не с помощью телескопа. Свое название Нептун получил в честь древнеримского бога моря.
Нептун — восьмая планета от Солнца. Расстояние от Солнца до Нептуна 30 астрономических единиц. Он находится между Ураном и поясом Койпера. Орбита Нептуна заходит в пояс Койпера.
Диаметр Нептуна составляет 49 528 километров.
Эта планета удивляет тем, что вырабатывает больше тепла, чем получает его от Солнца. Магнитное поле Нептуна в 27 раз мощнее земного.
Нептун имеет 14 спутников. Самый крупный из них Тритон, затем Протей, Лариса, Галатея, Наяда.
Самый крупный спутник Тритон, который, возможно, был им похищен из пояса Койпера. Тритон находится на близком расстоянии от планеты, что приводит к разогреву ядер обоих тел изнутри.
У Нептуна есть 6 колец, но они гораздо меньше, чем у Сатурна и их трудно увидеть. Ученые предполагают, что через несколько миллиардов лет Тритон будет разорван гравитацией и станет 7 кольцом Нептуна.
Атмосфера Нептуна состоит преимущественно из водорода — 67%, гелия - 31%, метана - 2%. А также присутствует незначительное количество других соединений. Из-за наличия большого количества метана в атмосфере цвет Нептуна имеет насыщенно синий оттенок. Истинную причину такого цвета Нептуна до настоящего времени не раскрыли.
Температура верхних слоев атмосферы Нептуна составляет примерно -220 градусов Цельсия, в следствие этого Нептун является одной из самых холодных планет Солнечной системы.
В атмосфере Нептуна дуют самые сильные ветры в Солнечной системе, их скорость достигает 600м/с.
Ядро Нептуна состоит из железа, силикатов и никеля. Его масса сопоставима с массой Земли и составляет примерно 1,2 массы Земли. Температура ядра достигает примерно 5 тысяч Кельвинов, но высокое давление предотвращает плавление поверхности планеты.
Мантия Нептуна состоит из горячей и плотной жидкости, которая представляет собой смесь воды, аммиака и метана. Эта субстанция называется «льдом», хотя она является очень плотной и горячей жидкостью. Мантия массивнее земной в 10–15 раз и простирается до глубины 7000 километров. В этой области условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы, которые затем падают на ядро.
В настоящее время проводятся теоретические исследования и разработка возможных миссий к Нептуну. Например, рассматривается возможность запуска космического аппарата Neptune Orbiter со спуском двух зондов в атмосферу Нептуна.
ГЛАВА 2
2.1 Сходства ледяных гигантов
Итак, приступаем к самому интересному, проведем анализ и увидим, сходства и отличия планет Урана и Нептуна.
Уран и Нептун называют ледяными гигантами, поскольку они состоят в основном из веществ, которые замерзают при температуре около 100 градусов Кельвина, таких как вода, метан и аммиак.
Ледяные планеты Уран и Нептун очень похожи друг на друга. Они имеют почти одинаковый радиус (24 700 км у Нептуна и 25 500 км у Урана) и температуру поверхности (−200 °C у Нептуна и −196 °C у Урана). Обе планеты покрыты горячим и плотным льдом, состоящим из метана, аммиака, воды и гидросульфида аммония. Их атмосферы также состоят из метана, гелия и водорода и придают им благородный синий оттенок. Уран имеет более плотную атмосферу, поэтому выглядит светлее.
Ядра обеих планет примерно размером с Землю и состоят из железа, каменистых пород и экзотических льдов.
2.2 Различия ледяных гигантов
Различия между планетами заключаются в их атмосферах и кольцах. У Урана кольцевая система более выражена, кольца Урана намного шире и массивнее, чем у Нептуна, вследствие чего Кольца Урана можно увидеть на фотографиях.
Кольца Урана состоят в основном из пыли и каменистых пород, а кольца Нептуна — из льда и пыли.
В атмосфере Нептуна постоянно бушуют штормы. Также атмосфера Нептуна имеет более толстый слой облаков из метанового льда, чем атмосфера Урана.
Еще одно различие ледяных гигантов- это количество спутников. У Урана их 27, а у Нептуна — 14.
Также планеты отличаются вращением. Уран вращается «лежа на боку» против часовой стрелки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подводя итог, можно сказать, что Нептун и Уран — уникальные ледяные гиганты Солнечной системы, обладающие рядом особенностей, таких как отсутствие магнитного поля и наличие чётких слоёв в структуре. Дальнейшее изучение этих планет позволит лучше понять процессы, происходящие внутри них, и расширить наши знания о формировании и эволюции ледяных гигантов.
Учёные доказали наличие океана на Уране и Нептуне. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Physics, внутри этих ледяных гигантов содержится примерно в 50 000 раз больше воды, чем в океанах Земли.
Я провел большую работу по изучению данного вопроса и пришел к выводу, что гипотеза о наличии океана на Уране и Нептуне вполне вероятна.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Владимир Обручев. Космос. Большая энциклопедия.
2. Большая энциклопедия космоса.
3. Астрономия: учебник для 11 класса / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. — Москва : Дрофа, 2018.
4. Научные интернет источники о Космосе и Солнечной системе