Когда узнали состав газовых гигантов?

[hele]

Скажите, пожалуйста, когда люди узнали, что Юпитер и Сатурн это газовые гиганты?
То есть вот сначала наверное думали, что это такие же планеты, как и Земля, а затем в каком-то веке было показано наукой, что они состоят в основном из газа. И когда это произошло?

[Jaws]

Когда определили массу и объем.

[hele]

Но когда это произошло (приблизительно, хотя бы век).

[Balancer]

Но когда это произошло (приблизительно, хотя бы век).

Полагаю, размеры и дальности были установлены в XVII веке. В начале века Галилей изобрёл телескоп, а уже в 1671-м Рёмер измерил скорость света. Пятна и полосы в 1660-х наблюдали. Так что, скорее всего, в середине XVII века.

Химический состав, полагаю, стал известен с открытием спектрального анализа, то есть во второй половине XIX века.

[Balancer]

Но когда это произошло (приблизительно, хотя бы век).

Вот, нашёл:

В 1859-62 гг., Р. Бунзен и Г. Киргхоф разработали основы спектрального анализа, произведшего подлинную революцию в наблюдательной астрономии, так как посредством этого метода удалось получить никаким иным способом недоступную в то время информацию о химическом составе небесных тел.

Расстояния, скорее всего, определили раньше, чем я предположил. Они явно должны были использоваться при выведении законов Кеплера, то есть — до ~1610-го года.

Массы, скорее всего, определили тоже во второй половине XVII века исходя из движений спутников.

[Крупин]

Но когда это произошло (приблизительно, хотя бы век).

Полагаю, размеры и дальности были установлены в XVII веке. В начале века Галилей изобрёл телескоп, а уже в 1671-м Рёмер измерил скорость света. Пятна и полосы в 1660-х наблюдали. Так что, скорее всего, в середине XVII века.

Химический состав, полагаю, стал известен с открытием спектрального анализа, то есть во второй половине XIX века.

     Спектральный анализ годится для звёзд. Для него потребна как минимум температура пламени. Юпитер же и Сатурн излучают только лишь в инфракрасном диапазоне. Так что не ранее середины 20 века.

[Balancer]

Спектральный анализ годится для звёзд.

Кроме спектров излучения есть спектры поглощения.

Вот, нашёл в своё подтверждение:

Вопрос о физической природе планеты оставался открытым все XIX столетие. Поначалу думали, что у нее такой же состав, как и у Земли. В последние годы столетия завоевала популярность теория, допускающая наличие большой атмосферы с высокими, очень холодными облаками. В эти же годы методом спектрального анализа были исследованы полосы Юпитера, обладающие поглощающими способностями, определяемыми по наличию выше облачного слоя метана и аммония.

Так что я не сильно промахнулся, сказав про вторую половину XIX века. Конец оного — во второй половине

[Крупин]

Цитата: Крупин от Сегодня в 06:41:19

    Спектральный анализ годится для звёзд.


Кроме спектров излучения есть спектры поглощения.

    Эти спектры одинаковы.

Цитировать (выделенное)

    Вопрос о физической природе планеты оставался открытым все XIX столетие. Поначалу думали, что у нее такой же состав, как и у Земли. В последние годы столетия завоевала популярность теория, допускающая наличие большой атмосферы с высокими, очень холодными облаками. В эти же годы методом спектрального анализа были исследованы полосы Юпитера, обладающие поглощающими способностями, определяемыми по наличию выше облачного слоя метана и аммония.


Так что я не сильно промахнулся, сказав про вторую половину XIX века. Конец оного — во второй половине

   Здесь говорится о неких неопределённых "спектральных особенностях", а вовсе не о характерных , индивидуальных спектральных линиях. При низкой температуре в оптическом диапазоне поглощают не газы, а твёрдые вещества или жидкости (и то далеко не все) и не чёткие линии, а протяжённый спектр. Точно определить вещество в этом случае очень затруднительно.  В цитате говорится, что авоевала популярность теория, допускающая наличие большой атмосферы с высокими, очень холодными облаками. Т.е. это было лишь подозрение, а отнюдь не точное знание. Состав же этой предполагаемой атмосферы совсем не был угадан (что в основном она из водорода и гелия). Эти газы не излучаю т не только в оптике (при низких температурах), но и в инфракрасной области (у водорода отсутствует колебательное излучение, а гелий, вообще одноатомный).

[AlAn]

Цитата: Крупин от Сегодня в 06:41:19

    Спектральный анализ годится для звёзд.


Кроме спектров излучения есть спектры поглощения.

    Эти спектры одинаковы.

Длинны волн одинаковые, а вот спектры разные, где в излучении яркая линия, там в поглощении тёмная.
Кстати, молекулярные спектры (например метан, аммиак) состоят из полос, а не узких линий как атомные.

[Крупин]

Цитата: Крупин от Сегодня в 06:41:19

    Спектральный анализ годится для звёзд.


Кроме спектров излучения есть спектры поглощения.

    Эти спектры одинаковы.

Длинны волн одинаковые, а вот спектры разные, где в излучении яркая линия, там в поглощении тёмная.

    Так спектр и есть совокупность линий и если они одинаковы, то и спектр одинаков. Вещество и поглощает и излучает на одних и тех же линиях. Просто когда оно горячее - оно излучает сильнее, чем поглощает, производя спектр поглощения. Но когда излучение (сплошного спектра) проходит через слой этого же, но холодного вещества, то из спектра вырезаются такие же линии (спектр поглощения).

[AlAn]

    Так спектр и есть совокупность линий и если они одинаковы, то и спектр одинаков. Вещество и поглощает и излучает на одних и тех же линиях. Просто когда оно горячее - оно излучает сильнее, чем поглощает, производя спектр поглощения. Но когда излучение (сплошного спектра) проходит через слой этого же, но холодного вещества, то из спектра вырезаются такие же линии (спектр поглощения).

Спасибо за науку, только я кончил университет по кафедре оптики и спектроскопии.

[Крупин]

   И что с того? Я же не только для Вас пишу.

[AlAn]

   И что с того?

Просто в теме я.

[hele]

Спасибо.
Значит, в последние годы 19 века стала популярной теория, по которой у Юпитера большая атмосфера из легких газов (водород, гелий).
Но наверное то, что эта планета практически целиком состоит из газа, было показано еще позже?

[Крупин]

Значит, в последние годы 19 века стала популярной теория, по которой у Юпитера большая атмосфера из легких газов (водород, гелий).

     О гелии и речи быть не могло. Его можно было, по видимому, определить лишь спускаемым зондом, поскольку это одноатомный газ (стало быть абсолютно прозрачный в инфракрасном диапазоне). Да и водород как двухатомный газ из идентичных атомов никак в инфракрасной области себя не проявляет. Вывод о его наличии был сделан косвенно, на основании наличия метана и аммиака (водород входит в состав этих газов). Об их определении сказано в книге Уиппла "Земля, луна и планеты 1948г:

http://adeva.ru/books/item/f00/s00/z0000010/st017.shtml

    Информация там, правда, небогатая. Из неё мне представляется следующая картина: Аммиак и метан были определены спектроскопически. Солнечное излучение сплошного спектра проходит через атмосферу Юпитера и отражается от облаков. В этом отражённом спектре обнаружились тёмные полосы, вызванные, предположительно поглощением неких газов,  входящих в атмосферу. Эти газы - аммиак и метан определил Теодор Дэнгем.
 

Молекулы аммиака и метана, находящиеся в атмосфере Юпитера, дают широкие тёмные полосы в спектре, изображённом на рис. 98. (Другие тёмные линии, видимые на этих спектрах, вызываются газами внешних слоев Солнца и земной атмосферы.) Принадлежность этих тёмных линий аммиаку и метану была установлена Теодором Дэнгемом. Сжимая эти газы в восемнадцатиметровой трубе и пропуская сквозь трубу свет, он установил, что длины волн тёмных полос в спектре светового пучка, дважды прошедшего через трубу, точно соответствовали длинам волн тёмных полос в спектре Юпитера. Слой аммиака толщиной около девяти метров при нормальном атмосферном давлении эквивалентен количеству этого газа в атмосфере Юпитера, до той глубины, на которую проникает солнечный свет, пока он не отразится. Для метана соответствующая толщина слоя равна 800 м. 

Рис. 98. Инфракрасные области спектров: а) Солнца, b) Сатурна, с) Юпитера, d) аммиака. Обратите внимание на тождественность линий поглощения в спектрах Юпитера и аммиака, на слабость их в спектре Сатурна и отсутствие их в спектре Солнца

Строение больших облаков теперь перестало быть для нас предметом одних предположений. Мы знаем, что атмосфера Юпитера - богата аммиаком и метаном и, кроме того, нам известна температура на поверхности Юпитера; эти два фактора дают ключ к разрешению поставленной проблемы. Температура поверхности равна приблизительно - 138° С; это примерно та температура, которую можно было бы ожидать, если бы поверхность Юпитера нагревалась только Солнцем. Аммиак кипит при - 33° С и замерзает при - 78°С, метан же кипит при - 164°С и замерзает при - 184° С. Следовательно, аммиак на Юпитере находится в твёрдом состоянии, а метан - в газообразном. Поэтому облака на Юпитере должны состоять из небольших кристаллов аммиака, находящихся во взвешенном состоянии, как кристаллы льда в земных облаках. Обнаруженные наблюдениями пары аммиака, очевидно, сублимировались (Возгонялись, испарялись из твёрдого состояния. Лёд быстро возгоняется при температурах, лежащих значительно ниже точки его замерзания)) из твёрдых кристаллов; если бы этого не произошло, мы не смогли бы открыть присутствия аммиака.


Рис. 99. Внутренняя структура Юпитера по Р. Вильдту

[konstkir]

Вообщем, ни хрена толком не знали астрономы до 2-ой половины 20-го века.

[Крупин]

Вообщем, ни хрена толком не знали астрономы до 2-ой половины 20-го века.

    Ну это далеко не так. Конечно такой богатой информации, как с космических зондов не было, но например на сайте http://politicon1.at.ua/forum/38-2758-7 говорится:

Большое значение для познания физической природы этой планеты имело открытие в 1931 г. астрономами Адамсом и Денгемом (обсерватория Маунт Вилсои, США) интенсивных полос поглощения углекислого газа, расположенных в инфракрасной части спектра Венеры. Теоретические расчеты и непосредственные эксперименты позволили по интенсивности этих полос определить количество углекислоты в атмосфере планеты, и оказалось, что этого газа на Венере содержится в 360 раз больше, чем в атмосфере Земли.
Вместе с тем ни малейших следов кислорода или водяных паров в спектре Венеры обнаружено не было. Только в 1960 г. американскому астрофизику Стронгу, поднявшему на стратостате специальную аппаратуру на высоту около 24 км над земной поверхностью, удалось обнаружить в спектре планеты слабую полосу поглощения водяного пара при длине волны около 11,3 микрона.

     Здесь, правда, речь о Венере, но техника 1931 года была не такая уж и отсталая.

[Крупин]

     Состав атмосферы Юпитера не мог был быть известен в конце 19 века, поскольку соответствующие спектроскопические измерения были проведены лишь в 1905 году -  http://articles.adsabs.harvard.edu/full/seri/PASP./0045//0000042.000.html  . А для отождествления линий поглощения с линиями аммиака требовалось ещё некоторое время.

[Muxa]

Фламмарион на рубеже веков писал что в спектре Юпитера обнаружен водяной пар. А темные участки атмосферы - предположительно или поверхность, или приповерхностный слой.