Сатурн поверхность и атмосфера



Вторая по массивности планета, названная Сатурном (римский аналог античного титана Кроноса, сына Урана и Геи) превосходит Землю по объему в 800 раз. Средняя плотность его меньше плотности воды — 0,7 г/см3. Обращаясь вокруг Солнца на расстоянии в 10 раз более отдаленном, чем Земля, Сатурн совершает полный оборот за 29,5 лет по орбите близкой к круговой. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики всего 2 градуса, в то время как экваториальная плоскость Сатурна наклонена на 27 градусов к плоскости его орбиты, поэтому смена времен года присуща этой планете.

Подобно Юпитеру Сатурн представляет собой огромный быстро вращающийся (с периодом 10,2 часа) шар, состоящий преимущественно из жидкого водорода и гелия, окутанный мощным слоем атмосферы. Экваториальный диаметр по верхней границе облачного слоя составляет 120540 км, а полярный на несколько сотен километров меньше. В атмосфере Сатурна содержится 94% водорода и 6% гелия (по объему).


Галилей, наблюдая Сатурн в свой несовершенный телескоп в самом начале семнадцатого века, не мог понять, почему слева и справа от планеты видны выступы. Лишь через пятьдесят лет Х.Гюйгенсу удалось определить, что Сатурн окружен тонким плоским кольцом, не соприкасающимся с планетой. Еще через четверть века Ж.Кассини обнаружил темную полосу на кольце. Внешнюю часть кольца назвали кольцом А, а внутреннюю — кольцом В. Разделяющая их темная полоса получила название деления Кассини. Позже наземными наблюдениями были выявлены кольца С, D и Е.

Изображение Сатурна, полученное КА «Вояджер 1» с расстояния 5,3 млн. км после сближения с планетой. Тень от Сатурна видна на кольцах, через которые можно видеть Сатурн. Яркие участки на кольцах выглядят как спицы. Диаметр Сатурна 120000 км. (Voyager 1, P-23254)

Первым космическим аппаратом, посетившим окрестности Сатурна, был КА «Пионер 11», который 1 сентября 1979г. прошел на расстоянии 21400 км от облачной поверхности этой планеты. Магнитное поле Сатурна, зафиксированное приборами КА, оказалось сильнее, чем у Земли, но слабее, чем у Юпитера. Уточнена масса Сатурна. По характеру поля тяготения сделан вывод, что внутреннее строение Сатурна похоже на строение Юпитера. Фотографии колец выглядели необычно, поскольку приборы фиксировали не отраженный от колец свет, а свет, прошедший сквозь них, так как к аппарату была обращена не освещенная Солнцем «ночная» сторона колец.
данным измерений инфракрасного излучения получена температура Сатурна равная -170°С, свидетельствующая о том, что планета излучает в 2,5 раза больше тепла, чем получает от Солнца. В высоких широтах Сатурна предполагается наличие полярных сияний. Впервые были получены изображения Титана, самого крупного из семейства спутников Сатурна, к сожалению разрешение было очень низким.

КА «Пионер 10, 11» покинули Солнечную систему, но слабые сигналы с них еще улавливаются на земных антеннах. На борту этих станций были установлены специальные пластины с «посланием к внеземным цивилизациям.

Более качественные изображения были получены КА «Вояджер 1, 2». «Вояджер 1» впервые показал, что система колец Сатурна состоит из тысяч отдельных узких колечек, обнаружил 6 новых спутников, а также установил, что основным компонентом атмосферы Титана является азот, а не метан, как предполагалось ранее. Получены интересные данные и о спутниках Тефии, Мимасе, Дионе, Рее и Энцеладе.

Снимок самого крупного спутника Сатурна — Титана диаметром 5150 км, полученное КА «Вояджер 1». Цвет облаков Титана передан близким к естественному, насколько это возможно. Южное полушарие заметно ярче и видна четкая граница наэкваторе. Северный полярный район наверху выглядит темным. (Voyager 1, P-23076)


Изображение ближайшего из крупных спутников Сатурна — Мимаса, полученное КА «Вояджер 1» с расстояния 550 000 км. В центре изображения кратер Гершель диаметром 100 км, что составляет почти четверть диаметра самого спутника. Такой удар мог полностью разрушить спутник. Разрешение снимка 5 км на пиксель. (Voyager 1, FDS 34932.04)

Изображение спутника Сатурна — Мимаса, полученное КА «Вояджер 1» с расстояния 127000 км с разрешением 1 км на пиксель. Диаметр Мимаса 400 км. Южный полюс находится в центре терминатора. Из крупных спутников Сатурна Мимас расположен ближе всех. (Voyager 1, FDS 34944.21)

Изображение северной полярной области спутника Сатурна — Реи, полученное КА «Вояджер 1» с расстояния 83 000 км. Северный полюс расположен в нижнем правом углу изображения. Поперечник снимка 700 км, разрешение 1 км на пиксель. Диаметр Реи 1500 км. Этот район является  частью сильно кратерированного полушария, обращенного к Сатурну. На противоположном полушарии наблюдаются «тонкие» альбедные образования. (Voyager 1, FDS 34952.57)

Мозаика снимков спутника Сатурна — Рея, полученных с расстояния около 80000 км. Рея — наиболее сильно кратерированный спутник, поверхность которого (сплошь усеянная кратерами) является очень старой. Диаметр Реи 2400 км. (Voyager 1, P-23177)


На самое близкое расстояние к Сатурну подошел КА » Вояджер 2″. В системе его колец оказалось еще больше отдельных колечек, состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких обломков. На спутнике Тефии обнаружен кратер диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полета «Вояджера» была изменена таким образом, чтобы он в январе 1989г. прошел около Урана.

В отличие от Юпитера полосы на Сатурне доходят до очень высоких широт — 78 градусов. Гигантское овальное образование размером с Землю, расположенное недалеко от северного полюса, названо Большим Коричневым Пятном, так же обнаружены несколько коричневых пятен меньшего размера. Из-за большей, чем на Юпитере скорости потоков, эти ураганные вихри быстро затухают и перемешиваются с полосами. Скорости зональных ветров в районе экватора достигают 400 — 500 м/с, а на широте 30 градусов — около 100 м/с.

Поток солнечной энергии, достигающий Сатурна в 91 раз меньше, чем у Земли. Температура на нижней границе облаков Сатурна составляет 150°К. Однако, тепловой поток от Сатурна в два раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца. Источником этой внутренней энергии может быть, согласно гипотезе, энергия, выделяемая за счет гравитационной дифференциации вещества, когда более тяжелый гелий медленно погружается в недра планеты. Из-за низких температур в надоблачной атмосфере Сатурна, где пары аммиака вымораживаются, образуется плотный слой тумана, скрывающего структуру поясов и зон, поэтому на Сатурне они не так четко видны, как на Юпитере.


Магнитное поле Сатурна имеет уникальный характер. Ось диполя совпадает с осью вращения планеты в отличие от Земли, Меркурия и Юпитера. Магнитосфера Сатурна имеет симметричный вид. Радиационные пояса имеют правильную форму, причем в них наблюдаются пустые полости, где заряженные частицы выметаются спутниками или кольцами. Вблизи колец концентрация частиц ничтожна. За спутниками Сатурна тянутся хвосты из нейтральных и ионизированных молекул и атомов газа, образующие гигантские торы на орбитах. Одним из источников такого тора является верхняя атмосфера Титана, самого большого спутника Сатурна.

Поверхность Титана, диаметр которого 5150 км, неразличима сквозь плотную атмосферу, состоящую на 85% из азота, около 12% аргона и менее 3% метана. Также наблюдается небольшое количество этана, пропана, ацетилена, этилена, водорода, кислорода и других составляющих. Температура верхних слоев атмосферы этого спутника близка к 150°К, а поверхности — 94°К. Поверхность Титана состоит изо льда с примесью силикатных пород. Средняя плотность вещества, слагающего спутник — 1,9 г/см3. Предполагается, что у Титана может быть океан из этана, метана и азота глубиной до 1 км, ниже которого находится слой ацетилена толщиной до 300 м. Возможно, что в следующем веке на этом спутнике будут вестись промышленные разработки и доставка полезных ископаемых на Землю.


Всего в системе Сатурна насчитывается 17 спутников. Возможно их и больше на самом деле, но это уже очень маленькие образования. Поверхности всех крупных спутников сфотографированы космическими аппаратами. На Рее диаметром 1530 км очень много кратеров, самый крупный из которых имеет поперечник около 500 км. У Япета диаметром 1460 км одно полушарие в 10 раз темнее другого.

Изображение спутника Сатурна — Дионы радиусом 560 км, полученное КА «Вояджер 1» с расстояния 162 000 км и разрешением 1 км на пиксель. Сильно кратерированная область видна на краю ведущего, обращенного к Сатурну полушария. Наверху снимка виден кратер Аенас диаметром 166 км с центром 26 с. ш., 46 з.д. (Voyager 1, FDS 34948.28)

На поверхности Дионы (диаметром 1120 км) видны следы выброса светлого материала в виде инея, множество кратеров и извилистая долина. На самом светлом спутнике — Энцеладе диаметром 500 км видны следы потоков, разрушивших прежний рельеф, поэтому предполагается, что недра этого спутника могут быть активными и в настоящее время. Очень глубокие кратеры обнаружены на Мимасе, диаметр которого 390 км. Следы метеоритной бомбардировки видны и на спутнике Гиперионе, имеющем неправильную форму (350х230 км).

Ж.Ф.Родионова

Источник: selena.sai.msu.ru

Атмосфера Сатурна


Атмосфера Сатурна

По своему химическому составу атмосфера Сатурна включает примерно 96% водорода и 4% гелия. Кроме того, в небольших количествах присутствуют такие элементы как аммиак, ацетилен, этан, фосфин и метан. Толщина атмосферы примерно 60 километров. Скорость ветра в самом высоком слое атмосферы может достигать 1800 км/ч, что делает ветра планеты одними из самых быстрых во всей Солнечной системе.

Также Сатурн обладает облаками в виде горизонтальных полос, хотя это и не так заметно как на Юпитере. По мере близости к экватору эти полосы становятся намного шире, чем близ полюсов, и даже шире, чем полосы вблизи экватора Юпитера. До того как стартовала миссия Voyager в 1970-х ученые не знали абсолютно ничего о существовании данных полос. Сегодня же даже любители, имея телескоп достаточной мощности, способны наблюдать их с Земли.

Другой увлекательный феномен, который можно найти в атмосфере Сатурна, это появление больших белых пятен. Это бури, которые происходят на Сатурне и по своей сути аналогичны Большому красному пятну на Юпитере, но их жизненный цикл намного короче. Именно такую бурю наблюдал в 1990 году космический телескоп «Хаббл». Исторические наблюдения указывают на то, что возникновение подобных штормов носит периодический характер, и они происходят примерно один раз за оборот Сатурна по своей орбите.

Структура Сатурна


Струтура Сатурна

Считается, что по своей структуре Сатурн очень похож на Юпитер и делится на три слоя. Внутренний слой представляет собой скалистое ядро в 10-20 раз массивнее планеты Земли. Считается, что ядро «вмонтировано» в слой жидкого металлического водорода. Наружный слой состоит из молекулярного водорода (H2). Единственное существенное различие между структурой Сатурна и Юпитера — толщина двух наружных слоев. Юпитер имеет металлический слой водорода толщиной 46000 км, а молекулярный слой водорода составляет 12200 км, тогда как Сатурн – 14500 км и 18500 км соответственно.

Сатурн, как и Юпитер, излучает примерно в 2,5 раза больше радиации, чем получает от Солнца. Это связано с так называемым механизмом Кельвина-Гельмгольца, согласно которому энергия образуется за счет гравитационного сжатия планеты и из-за ее огромной массы. Тем не менее, в отличие от Юпитера, общее количество излучаемой энергии не может быть объяснено в рамках этого процесса. Вместо этого, ученые предположили, что планета создает дополнительное тепло за счет трения гелиевых потоков.


Смотрите также: Ученые: спутники Сатурна могут быть моложе, чем динозавры

Уникальной особенностью Сатурна является тот факт, что данная планета является наименее плотной в Солнечной системе. Не смотря на наличие у Сатурна плотной, твердой сердцевины, большой газообразный внешний слой планеты доводит средний показатель плотности планеты лишь до 687 кг/м3. В результате получается, что плотность Сатурна меньше, чем у воды и если бы он был размером со спичечный коробок, то легко бы поплыл по течению весеннего ручья.

Орбита и вращение Сатурна

Сатурн и Солнце

Среднее орбитальное расстояние Сатурна составляет 1,43 х 109 км. Это означает, что Сатурн находится в  9,5 раз дальше от Солнца, чем общее расстояние от Земли до Солнца. Как результат солнечному свету требуется примерно час и двадцать минут, чтобы добраться до планеты. Кроме того, учитывая расстояние Сатурна от Солнца, продолжительность года на планете составляет 10,756 земных суток; то есть около 29,5 земных лет.

Эксцентриситет орбиты Сатурна является третьим по величине после Меркурия и Марса. В результате наличия такого большого эксцентриситета, расстояние между перигелием планеты (1,35 х 109 км) и афелием (1,50 х 109 км) является весьма существенным — около 1,54 X 108 км.


Наклон оси Сатурна, который составляет 26.73 градуса, очень похож на земной, и это объясняет наличие на планете таких же сезонов, как и на Земле. Однако из-за удаленности Сатурна от Солнца, он получает значительно меньше солнечного света в течение года и по этой причине сезоны на Сатурне являются гораздо более «смазанными» нежели на Земле.

Говорить о вращении Сатурна так же интересно как о вращении Юпитера. Обладая скоростью вращения примерно 10 часов 45 минут, Сатурн в этом показателе уступает только Юпитеру, который является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе. Такие экстремальные темпы вращения без сомнения влияют на форму планеты, придавая ей форму сфероида, то есть сферу, которая несколько выпирает в районе экватора.

Второй удивительной особенностью вращения Сатурна являются различные скорости вращения между различными видимыми широтами. Данное явление образуется в результате того, что преобладающим веществом в составе Сатурна является газ, а не твердое тело.

Кольца Сатурна

Кольца Сатурна

Кольцевая система Сатурна является самой известной в Солнечной системе. Сами кольца состоят в основном из миллиардов крошечных частиц льда, а также пыли и другого комического мусора. Такой состав объясняет, почему кольца видны с Земли в телескопы – лед обладает очень высоким показателем отражения солнечного света.

Существует семь широких классификаций среди колец: А, В, С, D, Е, F, G. Каждое кольцо получило свое название согласно английскому алфавиту в порядке периодичности обнаружения. Самыми видимыми с Земли кольцами являются A, B и C. На самом деле каждое кольцо – это тысячи более мелких колец, буквально прижимающихся друг к другу. Но между основными кольцами есть пробелы. Пробел между кольцами А и В является самым крупным из этих пробелов и составляет 4700 км.

Кассини Сатурн

Основные кольца начинаются на расстоянии примерно 7000 км над экватором Сатурна и простираются еще на 73000 км. Интересно отметить, что, несмотря на то, что это очень существенный радиус, фактическая толщина колец не больше одного километра.

Наиболее распространенной теорией для объяснения образования колец является теория о том, что на орбите Сатурна, под воздействием приливных сил, распался среднего размера спутник, а произошло это в тот момент, когда его орбита стала слишком близкой к Сатурну.

Интересные факты о Сатурне

  •      Сатурн шестая планета от Солнца и последняя из планет, известных древним цивилизациям. Считается, что ее впервые наблюдали жители Вавилона.
    •       Сатурн является одной из пяти планет, которые можно увидеть невооруженным глазом. Также он является пятым по яркости объектом в Солнечной системе.
    •       В римской мифологии Сатурн был отцом Юпитера, царя богов. Подобное соотношение имеет в ракурсе схожести планет с одноименным названием, в частности по размеру и составу.
    •       Сатурн выделяет больше энергии, чем получает от Солнца. Считается, что такая особенность обусловлена гравитационным сжатием планеты и трением большого количества гелия находящегося в ее атмосфере.
    •       Сатурну требуется 29,4 земных лет для полного оборота по орбите вокруг Солнца. Столь медленное движение относительно звезд послужило поводом для древних ассирийцев обозначить планету как «Lubadsagush», что означает «самый старый из старых».
    •       На Сатурне дуют самые быстрые ветры в нашей Солнечной системе. Скорость этих ветров была измерена, максимальный показатель — около 1800 километров в час.
    •       Сатурн является наименее плотной планетой в Солнечной системе. Планета в основном состоит из водорода и имеет плотность меньше, чем у воды — что технически означает, что Сатурн будет плавать.
    •       У Сатурна более 150 спутников. Все эти спутники имеют ледяную поверхность. Самыми большими из являются Титан и Рея. Весьма интересным спутником является Энцелад, так как ученые уверены, что под его ледяной корой скрывается водяной океан.

Поверхность Титана

  •      Спутник Сатурна Титан является вторым по величине спутником в Солнечной системе, после спутника Юпитера под названием Ганимед. Титан имеет сложную и плотную атмосферу, состоящую в основном из азота, водяного льда и камня. Замороженная поверхность Титана имеет жидкие озера из  метана и рельеф, покрытый жидким азотом. Из за этого исследователи считают, что если Титан и является гаванью для жизни, то эта жизнь будет в корне отличаться от земной.
    •       Сатурн является самой плоской из восьми планет. Его полярный диаметр составляет 90% от его экваториального диаметра. Это происходит из-за того, что планета с низкой плотностью обладает высокой скоростью вращения – оборот вокруг своей оси занимает у Сатурна 10 часов и 34 минуты.
    •       На Сатурне возникают бури овальной формы, которые по своей структуре подобны тем, что происходят на Юпитере.  Ученые считают, что такой рисунок облаков вокруг северного полюса Сатурна может быть настоящим образцом существования атмосферных волн в верхних облаках. Также над южным полюсом Сатурна существует вихрь, который по своей форме очень похож на ураганные бури, происходящие на Земле.
    •       В объективы телескопов Сатурн, как правило, виден в бледно-желтом цвете. Это происходит потому, что его верхние слои атмосферы содержит кристаллы аммиака. Ниже этого верхнего слоя находятся облака, которые в основном состоят из водяного льда. Еще ниже, слои ледяной серы и холодные смеси водорода.

•       К Сатурну подлетали четыре космических аппарата: Pioneer 11, Voyager 1 и 2, а также «Кассини».  Последний вышел на орбиту Сатурна 1 июля 2004 года и по сегодняшний день продолжает посылать на Землю информацию о газовом гиганте, его спутниках и кольцах.
•       Магнитное поле Сатурна несколько слабее магнитного поля Земли. Напряженность магнитного поля Сатурна равна одной двадцатой напряженности Юпитера.
•       Сатурн известен как газовый гигант, но ученые полагают, что у него есть твердое скалистое ядро, окруженное водородом и гелием.
•       На Сатурн и Юпитер в сочетании приходится 92% всей массы планет в Солнечной системе.
•       Сатурн находится в 1,424,600,000 километрах от Солнца

Источник: mks-onlain.ru

Краткая характеристика

Сатурн – вторая планета в Солнечной системе по величине после Юпитера, его масса составляет примерно 95 масс Земли. Сатурн вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 1430 миллионов километров. Расстояние до Земли составляет 1280 млн. км. Период его обращения – 29,5 лет, а сутки на планете длятся десять с половиной часов. Состав Сатурна практически не отличается от солнечного: основные элементы – водород и гелий, а также многочисленные примеси аммиака, метана, этана, ацетилена и воды. По внутреннему же составу он больше напоминает Юпитер: ядро из железа, воды и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Атмосфера из огромного количества газообразного гелия и водорода толстым слоем обволакивает ядро. Поскольку планета состоит главным образом из газа, а твердая поверхность отсутствует, Сатурн причисляют к газовым гигантам. По той же причине его средняя плотность невероятно мала – 0,687 г/см3 , что меньше плотности воды. Это делает его наименее плотной планетой в системе. Однако степень сжатия у Сатурна наоборот самая высокая. Это означает, что его экваториальный и полярный радиусы сильно различаются по величине – 60 300 км и 54 400 км соответственно. Из этого также следует большая разница в скоростях для различных частей атмосферы в зависимости от широты. Средняя скорость вращения вокруг оси – 9,87 км/с, а орбитальная скорость – 9,69 км/с.saturn_kol

Величественное зрелище представляет собой система колец Сатурна. Они состоят из обломков льда и камней, пыли, остатков бывших спутников, разрушенных его гравитационным
полем. Они расположены очень высоко над экватором планеты, примерно в 6 – 120 тысячах километров. Однако сами кольца очень тонкие: каждый из них толщиной порядка километра.  Всю систему делят на четыре кольца – три основных и одно более тонкое. Первые три принято обозначать латинскими буквами. Среднее кольцо В, самое яркое и широкое, отделено от кольца А пространством, называемым щелью Кассини, в котором расположились самые тонкие и практически прозрачные кольца. Малоизвестно, что на самом деле кольца имеются у всех четырех планет-гигантов, но у всех, кроме Сатурна, они почти не заметны.

В настоящее время известно 62 спутника Сатурна. Крупнейшие из них – Титан, Энцелад, Мимас, Тефия, Диона, Япет и Рея. Титан – самый крупный из спутников – во многом похож на Землю. Он имеет атмосферу, разделенную на слои, а также жидкость на поверхности, что уже сейчас является доказанным фактом. Более мелкие объекты предположительно являются обломками астероидов, и их размер может составлять менее километра.

Образование планеты

Существует две гипотезы происхождения Сатурна:

Первая – гипотеза «контракции» – гласит, что Солнце и планеты сформировались одинаково. На начальных этапах своего развития Солнечная система представляла собой диск из газа и пыли, в котором постепенно образовывались отдельные участки, более плотные и массивные, чем окружавшее их вещество. В результате эти «сгущения» дали начало Солнцу и известным нам планетам.  Этим объясняется схожесть состава у Сатурна и Солнца и его малая плотность.

Согласно второй гипотезе «аккреции», образование Сатурна шло в два этапа. Первый – формирование в газопылевом диске плотных тел наподобие твердых планет земной группы. В это время часть газов в области Юпитера и Сатурна рассеялась в космическое пространство, чем объясняется небольшая разница в составе у этих планет с Солнцем. На втором этапе более крупные тела притягивали на себя газ из окружавшего их облака.

Внутреннее строение

Stroenie-Saturna

Внутренняя область Сатурна разделяется на три слоя. В центре находится небольшое по сравнению с общим объемом, но массивное ядро из силикатов, металлов и льда. Его радиус составляет примерно четверть радиуса планеты, а масса – от 9 до 22 земных масс. Температура в ядре – около 12 000 °C. Энергия, излучаемая газовым гигантом, в 2,5 раза превышает энергию, получаемую ей от Солнца. Причин этому несколько. Во-первых, источником внутреннего тепла могут быть запасы энергии, накопленные при гравитационном сжатии Сатурна: при формировании планеты из протопланетного диска гравитационная энергия пыли и газа переходила в кинетическую, а затем в тепловую. Во-вторых, часть тепла создается за счет механизма Кельвина-Гельмгольца: при падении температуры падает и давление, из-за чего вещество планеты сжимается, и потенциальная энергия переходит в тепло. В-третьих, в результате конденсации капель гелия и их последующего падения сквозь слой водорода внутрь ядра также может происходить генерация теплоты.

Ядро Сатурна окружает слой водорода в металлическом состоянии: он находится в жидкой фазе, но обладает свойствами металла. Такой водород обладает очень высокой электропроводностью, следовательно, циркуляция токов в нем создает мощное магнитное поле. Здесь, на глубине около 30 тыс. км, давление достигает 3 миллионов атмосфер. Выше этого уровня находится слой жидкого молекулярного водорода, который с высотой постепенно становится газом, соприкасаясь с атмосферой.

Атмосфераsaturn_storm

Поскольку газовые планеты не имеют твердой поверхности, сложно определить точно, где именно начинается атмосфера. Для Сатурна за такой нулевой уровень принята высота, на которой происходит кипение метана. Основные компоненты атмосферы – водород (96,3 %) и гелий (3,25 %). Также спектроскопические исследования обнаружили в ее составе воду, метан, ацетилен, этан, фосфин, аммиак. Давление у верхней границы атмосферы составляет около 0,5 атм. На этом уровне конденсируется аммиак и образуются облака белого цвета. В нижней части облака состоят из кристаллов льда и капелек воды.

Газы в атмосфере постоянно движутся, вследствие чего они принимают вид полос, параллельных диаметру планеты. Такие же полосы есть и на Юпитере, однако на Сатурне они гораздо более тусклые. Из-за конвекции и быстрого вращения образуются невероятно сильные ветра, самые мощные в Солнечной системе. Ветра в основном дуют по направлению вращения, на восток. На экваторе воздушные потоки самые сильные, их скорость может достигать 1800 км/ч. С удалением от экватора ветра ослабевают, появляются западные потоки. Движение газов происходит во всех слоях атмосферы.

Крупные циклоны могут быть очень устойчивы и длиться годами. Раз в 30 лет на Сатурне возникает «Большой белый овал» – сверхмощный ураган, размеры которого каждый раз становятся больше. Во время последнего наблюдения в 2010 году он составлял четвертую часть от всего диска планеты. Также межпланетными станциями было обнаружено необычное образование в виде правильного шестиугольника на северном полюсе. Его форма стабильна вот уже в течение 20 лет после первого наблюдения.  Каждая его сторона составляет 13 800 км – больше диаметра Земли. Для астрономов до сих пор остается загадкой причина образования именно такой формы облаков.

Камеры «Вояджеров» и «Кассини» зафиксировали светящиеся области на Сатурне. Ими оказались полярные сияния. Они располагаются на широте 70-80° и имеют вид очень ярких колец овальной (реже спиральной) формы. Считается, что сияния на Сатурне образуются в результате перестраивания силовых линий магнитного поля. В результате магнитная энергия нагревает окружающие области атмосферы и разгоняет заряженные частицы до высоких скоростей. Кроме того, во время сильных бурь наблюдаются разряды молний.

Кольцаkol

saturn-6

Когда мы говорим о Сатурне, первое, что приходит на ум, – это его удивительные кольца. Наблюдения космических аппаратов показали, что все газовые планеты имеют кольца, но только у Сатурна они отчетливо видны и ярко выражены. Кольца состоят из мельчайших частиц льда, камней, пыли, обломков метеоритов, втянутых гравитацией системы из космического пространства. Они обладают большей отражательной способностью, чем диск самого Сатурна. Система колец состоит из трех основных и более тонкого четвертого. Их диаметр – примерно 250 000 км, а толщина – менее 1 км. Кольца названы буквами латинского алфавита по порядку, от периферии к центру. Кольца А и В между собой разделяются пространством шириной в 4000 км, называемым щелью Кассини. Внутри внешнего кольца А также есть щель – разделительная полоса Энке. Кольцо В – самое яркое и широкое, а С практически прозрачно. Более тусклые и самые близкие к внешней части атмосферы Сатурна кольца D, E, F, G были открыты позже. После того, как космическими станциями были получены снимки планеты, стало ясно, что на самом деле все крупные кольца состоят из множества более тонких колец.

Существует несколько теорий происхождения и образования колец Сатурна. Согласно одной из них, кольца образовались в результате «захвата» планетой некоторых своих спутников. Они разрушались, а их осколки равномерно распределялись по орбите.  Вторая гласит, что кольца сформировались вместе с самой планетой из первоначального облака пыли и газа. Частицы, из которых состоят кольца, не могут образовать более крупные объекты наподобие спутников из-за слишком малых размеров, беспорядочного движения и соударений между собой. Стоит заметить, что система колец Сатурна не считается абсолютно стабильной: часть вещества утрачивается, поглощаясь планетой или рассеиваясь в околопланетное пространство, а часть, наоборот, возмещается при взаимодействии комет и астероидов с гравитационным полем.

Интересные факты

По своей структуре и составу Сатурн из всех газовых гигантов больше всего сходств имеет с Юпитером. Значительную часть обеих планет составляет атмосфера из смеси водорода и гелия, а также некоторых других примесей. Такой элементный состав практически не отличается от солнечного. Под толстым слоем газов находится ядро изо льда, железа и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Сатурн и Юпитер выделяют большее количество теплоты, чем получают от Солнца, поскольку около половины излучаемой ими энергии обусловлено внутренними тепловыми потоками. Таким образом, Сатурн мог стать второй звездой, но ему не хватило вещества для создания достаточной гравитационной силы, способствующей термоядерному синтезу.

Современные космические наблюдения показали, что облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский правильный шестиугольник, длина каждой из сторон которого 12,5 тысяч км. Структура вращается вместе с планетой и не теряет своей формы уже в течение 20 лет со времени её первого обнаружения. Подобное явление не наблюдается больше нигде в Солнечной системе, и ученым до сих пор так и не удалось его объяснить.

Космические аппараты «Вояджер» обнаружили сильные ветра на Сатурне. Скорости воздушных потоков достигают 500 м/с. Ветра дуют в основном в восточном направлении, хотя при удалении от экватора их сила ослабевает и появляются потоки, направленные на запад. Некоторые данные говорят о том, что циркуляция газов происходит не только в верхних слоях атмосферы, но и на глубине. Также в атмосфере Сатурне периодически появляются ураганы колоссальной мощности. Крупнейший из них – «Большой белый овал» – появляется раз в 30 лет.

Сейчас на орбите Сатурна находится межпланетная станция «Кассини», управляемая с Земли. Она была запущена в 1997 году и достигла планеты в 2004 году. Ее цель – изучение колец, атмосферы и магнитного поля Сатурна и его спутников. Благодаря «Кассини» получено множество высококачественных снимков, обнаружены полярные сияния, упомянутый выше шестиугольник, горы и острова на Титане, следы воды на Энцеладе, ранее неизвестные кольца, которые невозможно было разглядеть с помощью наземных инструментов.

Кольца Сатурна в виде отростков по бокам можно разглядеть даже в небольшой бинокль с диаметром объективов от 15 мм. В телескоп диаметром 60-70 мм уже видно небольшой диск планеты без деталей, окруженный кольцами. В более крупные инструменты (100-150 мм) видны облачные пояса Сатурна, шапки полюсов, тень от колец и некоторые другие детали. В телескопы размером более 200 мм можно прекрасно рассмотреть темные и светлые пятна на поверхности, пояса, зоны, детали строения колец.

Источник: cosmoseye.ru

Интересные факты о планете Сатурн

Можно найти без инструментов

  • Сатурн стоит на 5-м месте по яркости в Солнечной системе, поэтому можно рассмотреть в бинокль или телескоп.

Его видели древние люди

  • За ним наблюдали еще вавилоняне и жители дальнего востока. Наименован в честь римского титана (аналог греческого Кроноса).

Самая плоская планета

  • Полярный диаметр охватывает 90% от экваториального, что базируется на низком показателе плотности и стремительном вращении. Планета выполняет осевой оборот раз в 10 часов и 34 минуты.

Год длится 29.4 лет

  • Древние ассирийцы из-за медлительности прозвали планету «Лубадшагуш» – «старейший из старейших».

В верхней атмосфере есть полосы

  • Состав верхних слоев атмосферы представлен аммиачным льдом. Под ними находятся водяные облака, а дальше идут холодные смеси водорода и серы.

Присутствуют овальные бури

  • Участок над северным полюсом принял гексагональную форму (шестиугольник). Исследователи считают, что это может быть волновая картинка в верхних облаках. Также есть вихрь над южным полюсом, напоминающий ураган.

Планета представлена в основном водородом

  • Планета разделена на слои, которые плотнее проникают в Сатурн. На большой глубине водород становится металлическим. В основе – раскаленный интерьер.

Наделена прекраснейшей кольцевой системой

  • Кольца Сатурна выполнены из ледяных осколков и небольшой примеси углеродистой пыли. Простираются на 120700 км, но невероятно тонкие – 20 м.

Лунное семейство включает 62 спутников

  • Спутники Сатурна — ледяные миры. Крупнейшими выступают Титан и Рея. Энцелад может располагать подповерхностным океаном.

Титан наделен сложной азотной атмосферой

  • Состоит изо льда и камня. Замороженный поверхностный слой наделен озерами из жидкого метана и ландшафтами, укрытыми замерзлым азотом. Может располагать жизнью.

Отправили 4 миссии

  • Это аппараты Пионер-11, Вояджер-1 и 2 и Кассини-Гюйгенс.

Размер, масса и орбита планеты Сатурн

Средний радиус Сатурна – 58232 км (экваториальный – 60268 км, а полярный – 54364 км), что в 9.13 раз больше земного. При массе в 5.6846 × 1026 кг и поверхностной площади – 4.27 × 1010 км2 его объем достигает 8.2713 × 1014 км3.

Расстояние от Солнца до планеты Сатурн составляет 1.4 млрд. км. При этом максимальная дистанция достигает 1 513 783 км, а минимальная – 1 353 600 км.

Средняя орбитальная скорость достигает 9.69 км/с, а на проход вокруг звезды Сатурн тратит 10759 дней. Выходит, что один год на Сатурне длится 29.5 земных лет. Но здесь повторяется ситуация с Юпитером, где вращение регионов происходит с различной скоростью. По форме Сатурн напоминает сплющенный сфероид.

Состав и поверхность планеты Сатурн

Вы уже знаете, какая планета Сатурн. Это газовый гигант, представленный водородом и газом. Удивляет средняя плотность в 0.687 г/см3. То есть, если поместить Сатурн в огромный водоем, то планета останется на плаву. У него нет поверхности, но обладает плотным ядром. Дело в том, что нагрев, плотность и давление возрастают при приближенности к ядру. Детально строение объясняется на нижнем фото Сатурна.

Ученые считают, что Сатурн по структуре напоминает Юпитер: скалистое ядро, вокруг которого сосредоточен водород и гелий с небольшой примесью летучих веществ. Ядро по составу может напоминать земное, но с повышенной плотностью из-за присутствия металлического водорода.

Внутри планеты отметка температуры поднимается к 11700°C, а количество излучаемой энергии в 2.5 раз превышает то, что получает от Солнца. В некотором смысле это связано с медленным гравитационным сжатием Кельвина-Гельмгольца. Или же все дело в поднимающихся капельках гелия с глубины в водородный слой. При этом выделяется тепло и отнимается гелий у внешних слоев.

Подсчеты 2004 года говорят, что ядро должно быть больше земной массы в 9-22 раз, а диаметр – 25000 км. Оно окружено плотным слоем металлического водорода в жидком состоянии, за которым идет насыщенный гелием молекулярный водород. Наиболее внешний слой простирается на 1000 км и представлен газом.

Спутники планеты Сатурн

Сатурн способен похвастаться 62 спутниками, среди которых лишь у 53 есть официальные наименования. Среди них у 34-х диаметр не достигает 10 км, а 14 – от 10 и до 50 км. Но некоторые внутренние спутники простираются на 250-5000 км.

Большую часть спутников назвали в честь титанов из мифов Древней Греции. Небольшими орбитальными наклонами наделены самые внутренние луны. А вот нерегулярные спутники в наиболее отделенных участках расположены в миллионах км и могут совершать обход за несколько лет.

В состав внутренних входят Мимас, Энцелад, Тефия и Диона. Они представлены водяным льдом и могут обладать скалистым ядром, ледяной мантией и корой. Наименьшим выступает Мимас с диаметром в 396 км и массой – 0.4 х 1020 кг. По форме напоминает яйцо, отдален от планеты на 185.539 км, из-за чего на орбитальный проход уходит 0.9 дней.

Энцелад с показателями в 504 км и 1.1 х 1020 кг обладает сферической скоростью. На проход вокруг планеты тратит 1.4 дней. Это одна из наименьших сферических лун, но выступает эндогенно и геологически активной. Это вызвало появление параллельных разломов на южных полярных широтах.

Крупные гейзеры заметили в южном полярном участке. Эти струи служат источником для пополнения кольца Е. Они важны, потому что могут намекать на присутствии жизни на Энцеладе, ведь вода поступает из подземного океана. Альбедо составляет 140%, поэтому это один из ярчайших объектов в системе. Ниже можно полюбоваться на фото спутников Сатурна.

С диаметром в 1066 км Тефия стоит на втором месте по величине среди спутников Сатурна. Большая часть поверхности представлена кратерами и холмами, а также небольшим количеством равнин. Отличился кратер Одиссея, простирающийся на 400 км. Есть также и система каньонов, которая углубляется на 3-5 км, тянется на 2000 км, а ширина – 100 км.

Наибольшей внутренней луной выступает Диона – 1112 км и 11 х 1020 кг. Ее поверхность не только древняя, но и сильно повреждена от ударов. Некоторые кратеры достигают в диаметре 250 км. Есть также доказательства геологической активности в прошлом.

Внешние спутники расположены за чертой Е-кольца и представлены водяным льдом и горной породой. Это Рея с диаметром в 1527 км и массой – 23 х 1020 кг. Отдалена от Сатурна на 527.108 км, а на орбитальный проход тратит 4.5 дней. Поверхность также усеяна кратерами и заметно несколько крупных разломов на задней полусфере. Есть два крупных ударных бассейна с диаметром в 400-500 км.

Титан простирается на 5150 км, а его масса – 1.350 х 1020 кг (96% массы орбиты), из-за чего считается крупнейшим спутником Сатурна. Это единственная крупная луна с собственным атмосферным слоем. Он холодный, плотный и вмещает азот и метан. Есть небольшое количество углеводородов и ледяные кристаллы метана.

Поверхность сложно разглядеть из-за плотной атмосферной дымки. Видно лишь несколько кратерных формирований, крио-вулканы и продольные дюны. Это единственное тело в системе с метано-этановыми озерами. Титан удален на 1 221 870 км и полагают, что обладает подземным океаном. На обход вокруг планеты уходит 16 дней.

Возле Титана проживает Гиперион. С диаметром в 270 км он уступает по размеру и массе Мимасу. Это яйцевидный коричневый объект, который из-за кратерной поверхности (2-10 км в диаметре) напоминает губку. Нет предсказуемого вращения.

Япет простирается на 1470 км, а по массе занимает 1.8 х 1020 кг. Это наиболее отдаленная луна, расположенная в 3 560 820 км, из-за чего тратит на проход 79 дней. У него интересная композиция, потому что одна сторона темная, а вторая светлее. Из-за этого их называют инь и ян.

Далее следуют нерегулярные спутники. Они небольшие и характеризуются ретроградными орбитами. Делятся на три группы: инуиты, галльская и норвежская.

Инуиты включают 5 спутников, наименованных в честь инуитской мифологии: Иджирак, Кивиок, Палиак, Сиарнак и Таркек. Их проградные орбиты колеблются от 11.1-17.9 млн. км, а диаметр занимает 7-40 км. Орбитальные наклоны – 45-50°.

Галльская семья – наружные спутники: Альбиорикс, Бефин, Эррипо и Тарвос. Их орбиты – 16-19 млн. км, наклон – от 35° до -40°, диаметр – 6-32 км, а эксцентриситет – 0.53.

Есть скандинавская группа – 29 ретроградных лун. Их диаметр – 6-18 км, дистанция – 12-24 млн. км, наклон – 136-175°, а эксцентриситет – 0.13-0.77. Иногда их именуют семьей Фивы в честь крупнейшего спутника, простирающегося на 240 км. Далее следует Имир – 18 км.

Между внутренними и внешними лунами проживает группа Алькойнидов: Мефон, Анфа и Паллена. Это наименьшие спутники Сатурна. У некоторых крупных лун есть свои небольшие. Так у Тефия – Телесто и Калипсо, а у Диона – Елена и Полидевк.

Атмосфера и температура планеты Сатурн

Внешний слой атмосферы Сатурна на 96.3% состоит из молекулярного водорода, а на 3.25% из гелия. Также есть и более тяжелые элементы, но об их пропорциях мало информации. В небольшом количестве найдены пропан, аммиак, метан, ацетилен, этан и фосфин. Верхний облачный покров представлен аммиачными кристаллами, а нижний – гидросульфидом аммония или водой. УФ-лучи приводят к металиновому фотолизу, что вызывает химические реакции углеводорода.

Атмосфера выглядит полосатой, но линии ослабевают и расширяются к экватору. Присутствует раздел на верхний и нижний слои, отличающиеся по составу на основе давления и глубины. Верхние представлены аммиачным льдом, где давление – 0.5-2 бар, а температура – 100-160 К.

На уровне с давлением в 2.5 бар начинается линия ледяных облаков, которая тянется до 9.5 бар, а нагрев составляет 185-270 К. Здесь смешиваются полосы гидросульфида аммония при давлении в 3-6 бар и температурой – 290-235 К. Нижний слой представлен аммиаком в водном растворе с показателями 10-20 бар и 270-330 К.

Иногда в атмосфере формируются долгопериодические овалы. Наиболее известное – Большое Белое Пятно. Создается каждый сатурнианский год в период летнего солнцестояния на северном полушарии.

Пятна в ширину способны простираться на несколько тысяч км и отмечались в 1876, 1903, 1933, 1960 и 1990 годах. С 2010 года велось наблюдение за «северным электростатическим возмущением», замеченным Кассини. Если эти облака придерживаются периодичности, то в следующий раз отметим появление в 2020-м году.

По скорости ветра планета стоит на втором месте после Нептуна. Вояджер зафиксировал показатель в 500 м/с. На северном полюсе заметна гексагональная волна, а на южном – массивный струйный поток.

Впервые шестиугольник разглядели на снимках Вояджера. Его стороны простираются на 13800 км (больше земного диаметра), а оборот структуры происходит за 10 часов, 39 минут и 24 секунд. За вихрем на южном полюсе наблюдали в телескоп Хаббл. Здесь отмечается ветер с ускорением в 550 км/ч, а буря по размеру напоминает нашу планету.

Кольца планеты Сатурн

Полагают, что это старые кольца и могли сформироваться вместе с планетой. Есть две теории. Одна говорит, что ранее кольца были спутником, который разрушился из-за близкого подхода к планете. Или же кольца никогда не были частью спутника, а выступают остатком небулярного материала, из которого появился сам Сатурн.

Делятся на 7 колец, между которыми установлен разрыв. А и В наиболее плотные и в диаметре охватывают 14600 и 25300 км. Простираются на 92000-117580 км (В) и 122170-136775 км (А) от центра. Отдел Кассини занимает 4700 км.

С отделено от В на 64 км. В ширину занимает 17500 км, а отстранено от планеты на 74658-92000 км. Вместе с А и В вмещает главные кольца с более крупными частичками. Далее идут пыльные кольца, потому что располагают небольшими частичками.

D занимает 7500 км и простирается внутрь на 66900-75510 км. На другом конце находятся G (9000 км и удаленность в 166000-175000 км) и E (300000 км и отдаленностью в 166000-480000 км). F расположено на внешнем краю А и его сложнее классифицировать. В основном это пыль. В ширину охватывает 30-500 км и простирается на 140180 км от центра.

История изучения планеты Сатурн

Сатурн можно отыскать без использования телескопов, поэтому его видели еще древние люди. Упоминания находят в легендах и мифологии. Наиболее ранние записи принадлежат Вавилону, где планета регистрировалась с привязкой к знаку зодиака.

Древние греки именовали этого гиганта Кронос, который был богом сельского хозяйства и выступал младшим из титанов. Птолемею удалось рассчитать орбитальный проход Сатурна, когда планета пребывала в оппозиции. В Риме использовали греческую традицию и дали сегодняшнее название.

В древнем иврите планету именовали Шаббатай, а в Османской империи – Зухал. У индуистов – Шани, который всех судит, оценивая добрые и плохие дела. Китайцы и японцы называли его земной звездой, считая одним из элементов.

Но за планетой наблюдали лишь в 1610 году, когда Галилей разглядел ее в свой телескоп и обнаружились кольца. Но ученый подумал, что это два спутника. Лишь Христиан Гюйгенс исправил ошибку. Он также нашел Титан, а Джованни Кассини – Япет, Рея, Тефия и Диону.

Следующий важный шаг сделал Уильям Гершель в 1789 году, когда отыскал Мимас и Энцелад. А в 1848 году появляется Гиперион.

Феб в 1899 году нашел Уильям Пикеринг, догадавшийся, что спутник обладает нерегулярной орбитой и вращается синхронно с планетой. В 20-м веке стало ясно, что у Титана есть плотная атмосфера, чего раньше не видели. Планета Сатурн — интересный объект для исследования. На нашем сайте можно изучить его фото, ознакомиться с видео о планете и узнать еще много интересных фактов. Ниже расположена карта Сатурна.

Карта поверхности планеты Сатурн

Полезные статьи:


Ссылки


Источник: v-kosmose.com

Кольца Сатурна

Диаметр колец оценивается в 250 000 километров, а их толщина не превышает 1 километра.

Ученые условно делят кольцевую систему Сатурна на три основных кольца и четвертое – более тонкое, при этом на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями.

Система колец состоит главным образом из частичек льда (около 93%), меньшего количества тяжелых элементов и пыли.

Частички, из которых состоят кольца Сатурна, имеют размер от 1 сантиметра до 10 метров.

Кольца расположены под углом около 28 градусов к плоскости эклиптики, поэтому в зависимости от взаимного расположения планет с Земли они выглядят по-разному: и в виде колец, и с ребра.

Исследование Сатурна

Впервые наблюдая Сатурн в телескоп в 1609 – 1610 годах, Галилео Галилей заметил, что планета выглядит как три тела, почти касающиеся друг друга, и предположил, что это два крупных «компаньона» Сатурна, однако 2 года спустя не нашел тому подтверждение.

В 1659 году Христиан Гюйгенс с помощью более мощного телескопа выяснил, что «компаньоны» – это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся ее.

В 1979 году автоматическая межпланетная станция «Pioneer 11» впервые в истории пролетела вблизи Сатурна, получив изображения планеты и некоторых ее спутников и открыв кольцо F.

В 1980 – 1981 годах систему Сатурна также посетили «Voyager-1» и «Voyager-2». Во время сближения с планетой был сделан ряд фотографий в высоком разрешении и получены данные о температуре и плотности атмосферы Сатурна, а также физических характеристиках его спутников, в том числе Титана.

С 1990-х Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом «Hubble».

В 1997 году к Сатурну была запущена миссия «Cassini-Huygens», которая после 7 лет полета 1 июля 2004 года достигла системы Сатурна и вышла на орбиту вокруг планеты. Зонд «Huygens» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана, отобрав пробы атмосферы. За 13 лет научной деятельности космический аппарат «Cassini» перевернул представление ученых о системе газового гиганта. Миссия «Cassini» завершена 15 сентября 2017 года путем погружения космического аппарата в атмосферу Сатурна.

Интересные факты о Сатурне

Средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 грамма на кубический сантиметр, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность ниже плотности воды.

За счет горячего ядра, температура которого достигает 11 700 градусов Цельсия, Сатурн излучает в космос в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский шестиугольник, и каждая его сторона составляет приблизительно 13 800 километров.

Некоторые спутники Сатурна, например Пан и Мимас, являются «пастухами колец»: их гравитация играет роль в удержании колец на их местах за счет резонанса с определенными участками кольцевой системы.

Считается, что Сатурн поглотит свои кольца через 100 миллионов лет.

В 1921 году пронесся слух, что кольца Сатурна исчезли. Это было связано с тем, что в момент наблюдений кольцевая система была обращена к Земле ребром и не могла быть рассмотрена с оборудованием того времени.

Источник: in-space.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.