Номер 7, страница 308 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

7. В чём заключаются особенности магнитных полей Урана и Нептуна?

6. Что такое металлический водород?

Металлический водород — это фаза водорода, которая, как предполагается, образуется при чрезвычайно высоких давлениях, в сотни гигапаскалей (в миллионы раз выше атмосферного давления Земли). В таких условиях сила сжатия настолько велика, что она разрушает ковалентные связи в молекулах водорода ($H_2$). В результате атомы водорода образуют кристаллическую решетку из протонов, а их электроны отделяются и становятся общими, формируя так называемое «электронное море» или «электронный газ», как в структуре обычных металлов.

Главное свойство металлического водорода — это его способность проводить электрический ток, то есть он является проводником. Считается, что в недрах планет-гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, существует огромный слой жидкого металлического водорода. Мощные конвективные потоки в этом проводящем слое, в сочетании с быстрым вращением планет, создают условия для работы механизма гидромагнитного динамо, которое и генерирует их очень сильные магнитные поля. Получение металлического водорода в лабораторных условиях является одной из сложнейших задач физики высоких давлений.

Ответ: Металлический водород — это гипотетическая фаза водорода, обладающая свойствами металла (в частности, электропроводностью), которая образуется при сверхвысоких давлениях. Считается, что он существует в жидком виде в недрах газовых гигантов (Юпитера, Сатурна) и является источником их мощных магнитных полей.

7. В чём заключаются особенности магнитных полей Урана и Нептуна?

Магнитные поля ледяных гигантов Урана и Нептуна обладают рядом уникальных особенностей, которые кардинально отличают их от магнитных полей других планет Солнечной системы:

1. Сильный наклон магнитной оси. Магнитная ось обеих планет очень сильно наклонена по отношению к их оси вращения. У Урана этот угол составляет примерно 59°, а у Нептуна — около 47°. Для сравнения, наклон магнитного поля Земли составляет всего около 11°.

2. Значительное смещение от центра. Центр магнитного поля не совпадает с геометрическим центром планеты. У Урана он смещен примерно на треть планетарного радиуса, а у Нептуна — еще больше, примерно на 0,55 радиуса. Это означает, что источник поля находится не в ядре, а где-то в мантии.

3. Сложная, мультипольная структура. В отличие от Земли, Юпитера и Сатурна, чьи магнитные поля в основном являются дипольными (похожими на поле простого стержневого магнита), поля Урана и Нептуна имеют очень сложную, мультипольную структуру. В них велика роль квадрупольных (четырехполюсных) и октупольных (восьмиполюсных) составляющих. Из-за этого напряженность магнитного поля на поверхности этих планет распределена крайне неравномерно.

Эти странности объясняют тем, что источником поля у ледяных гигантов, вероятно, является не металлическое ядро, а конвективные движения в относительно тонком слое на небольшой глубине. Этот слой состоит из электропроводящей «жидкости» — смеси воды, аммиака и метана, находящейся под высоким давлением и температурой (так называемый суперионный лед). Генерация поля в такой неглубокой и турбулентной оболочке и приводит к его смещению, наклону и сложной структуре.

Ответ: Особенности магнитных полей Урана и Нептуна заключаются в их большом наклоне относительно оси вращения (59° и 47° соответственно), значительном смещении центра поля от центра планеты и сложной, мультипольной (недипольной) структуре. Предполагается, что это связано с генерацией поля в неглубокой конвективной оболочке из электропроводящих льдов, а не в ядре.