Планеты-гиганты

Четыре планеты-гиганта в Солнечной системе: Юпитер и Сатурн (газовые гиганты) Уран и Нептун (ледяные гиганты) Планеты показаны в порядке удаления от Солнца. Размеры не в масштабе.

Планеты-гиганты — любые массивные планеты. Обычно они состоят из веществ с низкой температурой кипения (газов или льдов), а не из камня или другого твёрдого вещества, но также могут существовать массивные твёрдые планеты. В Солнечной системе есть четыре известные планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, расположенные за пределами пояса астероидов. Много экзопланет было обнаружено на орбитах других звёзд.

Планеты-гиганты иногда называют газовыми гигантами. Однако многие астрономы применяют последний термин только к Юпитеру и Сатурну, классифицируя Уран и Нептун (имеющие различные составы) как ледяные гиганты^[1]. Оба названия могут вводить в заблуждение: все планеты-гиганты состоят в основном из вещества, которое не находится в чётко газовой и жидкой форме. Основными компонентами являются водород и гелий в случае Юпитера и Сатурна и вода, аммиак и метан в случае Урана и Нептуна.

Определяющие различия между коричневыми карликами с малой массой и газовыми гигантами (~13 MJ) обсуждаются^[2]. Часть дебатов касается того, могут ли коричневые карлики по определению запустить термоядерную реакцию в какой-то момент своей истории.

В отличие от каменных планет земной группы, остальные четыре известные планеты Солнечной системы являются планетами-гигантами, быстрее вращаются, имеют значительно бо́льшие размеры и массу (вследствие чего давление в их недрах намного выше), более низкую среднюю плотность (близкую к средней Солнечной, 1,4 г/см³), мощную атмосферу, большее количество спутников, а также обладают кольцами (тогда как у планет земной группы таковых нет). Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну.

Масса Юпитера в 318 раз больше земной, и он в 2,5 раза массивнее^[3] всех остальных планет, вместе взятых. Состоит главным образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество долгоживущих вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно.

У Юпитера 95 спутников. Четыре крупнейших — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — схожи с планетами земной группы по таким явлениям, как вулканическая активность и внутренний нагрев. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, превосходит по размеру планету Меркурий.

У Сатурна, известного своей обширной системой колец, структура атмосферы и магнитосферы схожа с наблюдаемой на Юпитере. По сравнению с аналогичными юпитерианскими параметрами его объём составляет 60 %, а масса (95 масс Земли) — меньше трети; таким образом, Сатурн — наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность меньше плотности воды).

У Сатурна имеются 146 подтверждённых спутников; два из них — Титан и Энцелад — проявляют признаки геологической активности. Активность эта, однако, не схожа с земной, поскольку в значительной степени обусловлена активностью льда. Титан, превосходящий размерами Меркурий, — единственный спутник в Солнечной системе с плотной атмосферой, а также единственное небесное тело в Солнечной системе кроме Земли с доказанным стабильным существованием жидкости на поверхности.

Уран, масса которого в 14 раз больше, чем у Земли, — самая лёгкая из внешних планет. Его уникальность среди других планет состоит в том, что он вращается «лёжа на боку»: наклон оси вращения к плоскости эклиптики равен примерно 98°. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Имея намного более холодное ядро, чем у других газовых гигантов, он излучает в космос очень мало тепла.

По состоянию на 2024 год открыты 28 спутников Урана; крупнейшие из них — Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда.

Нептун, хотя и немного меньше Урана, более массивен (17 масс Земли) и поэтому его плотность выше (по средней плотности превосходит все остальные планеты-гиганты). Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн^[4].

У Нептуна имеется 16 известных спутников. Крупнейший — Тритон — является геологически активным, с гейзерами жидкого азота. Тритон — единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении; считается захваченным из Пояса Койпера. Также Нептун имеет несколько троянских астероидов, которые находятся с ним в резонансе 1:1.

В 2011 году учёными была предложена модель, исходя из которой после образования Солнечной системы примерно ещё 600 млн лет существовала гипотетическая пятая планета-гигант размером с Уран. Впоследствии, во время миграции крупных планет на их нынешнюю позицию, эта планета должна была быть либо выброшена из Солнечной системы (став планетой-сиротой), либо перейти на её далёкие окраины (став гипотетической планетой Тюхе или другой «Планетой X» в облаке Оорта), чтобы планеты могли занять их нынешние орбиты, не выбросив при этом ныне существующие Уран или Нептун или не вызвав столкновения Земли с Венерой или с Марсом^[5][6].

В начале 2016 года американские астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин опубликовали работу^[7], объясняющую необычное положение орбит обособленных транснептуновых объектов. Она предполагает существование газового гиганта с массой, примерно равной 10 M_⊕, удалённого от Солнца в среднем на 700 а.е. При моделировании условий формирования было принято предположение, что Девятая планета имеет радиус, примерно равный 3,7 R_⊕^[8].

Д. Матис впервые выдвинул предложение о существовании планеты Тюхе (Тихея) в 1999 году, основываясь на полученном смещении в точках происхождения долгопериодических комет. Вместо распространённого мнения, согласно которому кометы прибывают из случайных точек на небе, Матис пришёл к выводу, что они были на самом деле объединены в группы по наклону эклиптики и исходят из облака Оорта. Такие кластеры могут быть объяснены результатом взаимодействия с невидимым объектом, по меньшей мере таким, как Юпитер.

Существуют другие теории о неизвестном газовом гиганте, но они, как, например, теория о гипотетической планете Нибиру, не являются научными и не основываются на проверяемых данных. Также существенно уменьшают количество предполагаемых планет работы космического телескопа WISE, которые ограничили альбедо предполагаемых планет в зависимости от расстояния до Солнца.

• Девятая планета
• Планеты земной группы
• Карликовая планета
• Газовая планета
• Экзопланета
• Программа Grand Tour

• Планеты — статья из Большой советской энциклопедии. 
• Опровергнута популярная теория формирования планет // РГ-Наука, 23.03.2023