Масса и радиус сатурна


 Вторая космическая скорость — минимальная скорость, которую необходимо сообщить телу, находящемуся на поверхности планеты (или иного массивного тела), чтобы оно вышло из сферы гравитационного действия.  Период вращения — промежуток времени, в течение которого точка совершает полный оборот, двигаясь по окружности.  Альбедо — (позднелат. albedo, от лат. albus — белый), характеристика отражательных свойств поверхности какого-либо тела: отношение потока излучения, рассеиваемого поверхностью, к потоку, падающему на неё.  Визуальная величина — мера освещённости, создаваемой небесным светилом (звездой, планетой, Солнцем и т.п.) на Земле на плоскости, перпендикулярной падающим лучам; мера блеска небесного светила.  Сидерический период — Сидерический период обращения, промежуток времени, в течение которого какое-либо небесное тело-спутник совершает вокруг главного тела полный оборот относительно звёзд.


nbsp;Перигелий — (от пери… и греч. helios — Солнце), ближайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела, движущегося вокруг Солнца по одному из конических сечений — эллипсу, параболе или гиперболе.  Афелий — (от греч. аро — вдали от и helios — Солнце), точка орбиты планеты, кометы или какого-либо другого тела, обращающегося вокруг Солнца, наиболее удалённая от Солнца.  Синодический период обращения — промежуток времени, по истечении которого какая-либо планета, двигаясь вокруг Солнца по своей орбите, возвращается при наблюдении с Земли в прежнее положение.  Наклон орбиты — угол между плоскостью орбиты и основной координатной плоскостью.  Эксцентриситет орбиты — один из элементов орбиты тела, характеризующий её форму. В зависимости от величины эксцентриситета ее орбита имеет форму эллипса (е < 1), параболы (е = 1) или гиперболы.

Источник: galspace.spb.ru

История открытия и исследования

Наблюдали за этим небесным телом еще астрономы Вавилона и Ассирии. За медленное передвижение по небосводу наблюдатели назвали его «старейшим из старейших».  Свое современное название планета получила от древних римлян. В их мифологии это титан и покровитель земледельцев и садоводов.

Первым, кто увидел Сатурн в телескоп, стал Галилео Галилей. Он обратил внимание, что он не выглядит единым телом и предположил, что рядом с ним есть два крупных спутника. Ошибочность утверждений Галилея доказал в конце XVII века Гюйгенс. Проведя множество наблюдений, он открыл, что Сатурн опоясан тонкими кольцами. Ему также принадлежит открытие самого крупного сатурнианского спутника – Титана. В последующем с 1659 по 1899 были открыты другие значимые спутники: Япет, Тифия, Диона, Рея, Мимас, Энцелад, Гиперион и Фебу.


Первые снимки объекта были получены орбитальным телескопом Хаббл. Благодаря его наблюдениям были детально изучены кольцевая система и спутники планеты, а также динамика изменений в ее атмосфере.

Первой межпланетной станцией, пролетевшей рядом с гигантом, стал американский Пионер-11. Однако передаваемые им на Землю фотографии были слишком тусклые и темные, что не позволило изучить поверхность планеты. Аппараты серии Вояджер, запущенные в 1980-1981 гг., детально изучили сатурнианскую атмосферу и магнитосферу, а также его крупнейшие спутники.

Первым орбитальным спутником газового гиганта стал космический аппарат «Кассини». Он посылал на Землю качественные снимки самой планеты, а также ее спутников – Титана и Фебы. В дальнейшем «Кассини» спустился на поверхность Титана для изучения плотности и состава его атмосферы. Находясь на спутнике, зонд регулярно передает на Землю новую уникальную информацию о пространстве вблизи одного из крупнейших объектов Солнечной системы. В 2020 году планируется запуск нового космического зонда для изучения Титана и Энцелада.

Общие сведения о планете


Сатурн является шестой по счету планетой от Солнца и удален от него в среднем на расстоянии 1,43 млрд. км. Как и все газовые гиганты, он не имеет твердой поверхности, и плотная атмосфера сразу переходит в водородную мантию.

Благодаря своим большим размерам его можно разглядеть на небе даже невооруженным глазом. Наблюдать гиганта в течение всей ночи можно в периоды противостояния, когда он сближается с Землей на максимально близкое расстояние (около 1,2 млрд. км). В следующий раз данное явление произойдет 9 июля 2019 года.

Цвет Сатурна — бледно-желтый. Такой окрас он получил из-за аммиачных облаков в нижних слоях атмосферы. Чтобы увидеть кольца газового гиганта, необходимо вооружиться телескопом с диаметром не менее 15 мм.

Орбита и радиус

Орбита Сатурна не обладает высокой эксцентричностью – разность расстояния в афелии и перигелии составляет 161,9 млн. км. Среднее значение орбитального расстояния равняется 1,43 млрд. км. 

Свой орбитальный путь он проходит за 29,47 лет, двигаясь со средней скоростью 9,7 км/с. Год на Сатурне является самым продолжительным среди планет Солнечной системы. При этом сатурнианские сутки одни из самых коротких. Один оборот осевого вращения тело совершает за 10 часов 34 минуту. Следовательно, за земные сутки планета повернется вокруг своей оси 2,25 раза.

Здесь существует сезонность климата. Это связано с тем, что угол наклона оси к орбите составляет 26,7°.  Это значение близко к земному. Но в отличие от Земли сезоны на планете более смазаны из-за большей удаленности планеты от центральной звезды.

Физические характеристики


  • Масса Сатурна – 5,7*1026 кг (превышает земную в 95 раз).
  • Диаметр Сатурна – 116,5 тыс. км.
  • Ускорение свободного падения на экваторе -10,4 м/с2. Это означает, что гравитация здесь сродни земной ( 9,8 м/с2)
  • Средняя плотность – 0,69 г/куб. см.

Строение Сатурна схоже со строением других газовых гигантов Солнечной системы. Плотная газовая атмосфера без четкой границы переходит в мантию из металлического водорода. В центре – массивное ядро, состоящее из солей кремния, металлов и льда. Его температура в два раза превышает температуру Солнца и составляет около 12000°С, а масса больше земной в 20 раз.

Атмосфера и климат

Атмосфера Сатурна схожа с юпитерианской. Верхний ее слой состоит из водорода(96,5%) и гелия(3%). Также в нем встречаются примеси инертных газов, метана, этана и аммиака в виде плотных бледно-желтых облаков.  Ближе к мантии состав облаков меняется – их основными компонентами являются сернистый аммоний и водяные пары.

Для Сатурна характерно стремительное передвижение атмосферных масс. Благодаря этому явлению его называют планетой бурь.  Это связано с большим количеством тепловой энергии, излучаемой ядром. Скорость ветров может достигать 1799 км/ч, при этом дуют они по направлению осевого вращения, т.е. в восточном направлении. Наиболее мощные ураганы наблюдаются у сатурнианского экватора.


Самым интересным атмосферным явлением на Сатурне является Большое белое пятно. Это ураган гигантских размеров, достигающий по площади нескольких тысяч километров. Возникает он с периодичностью в 30 лет и последний раз наблюдался в  сатурнианской атмосфере в 2010 году.

В 80-х годах 20 века космический зонд Вояджер зарегистрировал еще одно уникальное атмосферное явление. На северном полюсе облака формируют необычное образование – гигантский шестиугольник практически правильной формы. Его размеры превышают размеры Земли. Вращается шестиугольник так же быстро, как и сама планета вокруг своей оси. Как возникло данное явление, ученые на данный момент не могут точно установить.

Помимо ураганов, погоду портят молнии. Они в сотни раз мощнее земных и могут достигать размеров в несколько тысяч километров. Электрические бури не стабильны: они могут почти полностью исчезать, а потом внезапно наращивать мощность.

Рельеф

У планеты нет твердой поверхности. Сатурнианская атмосфера плавно переходит в океан кипящего металлического водорода, возникшего под давлением в несколько миллионов атмосфер и при температуре в тысячи Кельвинов. Протяженность водородной мантии значительно меньше, чем на Юпитере, и составляет 14,5 тыс. км.

Кольцевая система


Кольца Сатурна делают его самой узнаваемым среди всех объектов в нашей системе. Средневековые астрономы принимали их за тела-спутники, но в дальнейшем удалось установить, что концентрические образования изо льда и пыли. Откуда же кольца у Сатурна?

Существует несколько основных гипотез происхождения знаменитых сатурнианских колец:

  • Столкновение планеты с большим космическим объектом. В результате обломки тела разлетелись по орбите, со временем образовав тонкие равномерные кольца.
  • Неудачное строительство собственного планетоподобное тела. Гравитация Сатурна не позволила образоваться новому космическому объекту вблизи него и его строительный материал до сих пор летает по орбите.
  • Поглощение спутников. Вблизи молодого газового исполина около 4 млрд. лет назад вращалось несколько больших спутников, называемых первичными. Гравитационные силы постепенно притянули их один за другим. При этом металлическая часть лун поглощалась Сатурном, а частицы льда и пыли так и оставались на его орбите.

Параметры колец

Всего насчитывается 7 основных колец Сатурна, названных буквами латинского алфавита(A,B,C,D,E,F,G). Каждое такое большое кольцо состоит из тысяч тонких, расположенных на минимальном отдалении друг от друга. Основные же элементы кольцевой системы разделены щелями и делениями шириной от 3 до 4700 км.


Самым близким к хозяину является кольцо D. Он отдаленно от планеты на расстоянии 70 тыс. км.  Самыми яркими в системе являются образования А, В, С. Увидеть эти кольца Сатурна на ночном небе можно в телескоп диаметром не менее 15 мм.

Из чего же состоят кольца Сатурна? Основным их компонентом является водяной лед и всего 1% приходится на пыль из смеси силикатов. Общая масса материала составляет 3*1019 кг.

Звуки колец

Сатурн поглощает свои кольца благодаря гравитационному взаимодействию. При их контакте с ионосферой и другими объектами орбиты возникает удивительная «мелодия». Ее сумел записать и передать на Землю зонд Кассини.

Кольца Сатурна «звучат» многогранно. Можно отчетливо расслышать тихое шипение и шуршание пылевых и ледяных частиц, сменяющиеся скрипами и коротким свистом. Этот звук имеет достаточно приятные вибрации.

Исчезновение колец

В начале 20 века умы людей взбудоражила новость об исчезновении сатурнианских колец. Прошел слух, что они начали разрушаться и гигантские обломки стремительно летят к Земле. Но новость оказалась вымыслом, связанным с ошибочной интерпретацией данных. На самом деле, кольца Сатурна были повернуты ребром к Земле, что не позволило их разглядеть в слабые телескопы того времени.

В наше время Сатурн «терял» свои кольца уже дважды. Наблюдалось это в 1995 и 2009 годах.

Спутники


Спутники Сатурна являются главными помощниками исследователей в изучении этой планеты. Мощная магнитосфера и радиационное излучение не позволяют космическим зондам максимально близко подобраться к их планетарному хозяину, поэтому главной посадочной посадкой для межпланетных станций стала крупнейший спутник планеты – Титан.

По размерам эта сатурнианская луна превышает Луну земную в 1,5 раза. Его масса практически равна массе всех остальных спутников планеты. Атмосфера Титана преимущественно азотная с небольшими примесями простых углеводородных соединений. Поверхность же почти полностью состоит изо льда.

Из остальных крупных спутников больше всего интересует исследователей Энцелад.  Его диаметр составляет 500 км, а масса составляет 1,1*1020 кг. Этот сатурнианский спутник на данный момент считается потенциально пригодным для жизни внеземным объектом.

Такую характеристику Энцелад получил благодаря подповерхностному океану жидкой воды, занявшему более 10% его площади. Он спрятан под ледяным панцирем и в нем постоянно происходят активные гидротермальные процессы. Это может послужить источником энергии для образования первых живых организмов.

Планета Сатурн интересные факты

  • Это самая плоская планета Солнечной системы. Его экваториальный диаметр больше полярного в 1,12 раза. Всему виной высокая скорость осевого вращения и низкая плотность оболочек.

  • Суммарная масса Сатурна и Юпитера составляет 92% от массы всей планетарной части Солнечной системы.
  • Нельзя высчитать точную цифру температуры Сатурна. Ее максимальное значение -11,7 тыс К — наблюдается в ядре. Холоднее всего в верхних слоях сатурнианской атмосферы. Там температура падает до -150°С.
  • Теоритически, Сатурн не сможет утонуть. Все потому, что его плотность на 40% меньше плотности воды.
  • Следующее исчезновение колец для земных наблюдателей произойдет в период с 2024 по 2025 год.
  • Ширина кольцевой системы в десятки тысяч раз превышает ее толщину, которая составляет от нескольких метров до километра.
  • Его возраст, как и остальных планет нашей звездной системы, составляет 4,6 млрд. лет.  До сих пор остается загадкой, когда же возникли знаменитые кольца.
  • Диаметр исполина так велик, что в нем спокойно смогли бы разместиться более 700 землеподобных планет.
  • В древнеримской мифологии Сатурн являлся титаном и отцом Юпитера.
  • 8 лет назад при наблюдениях с Земли газовый гигант имел другой цвет. Сейчас он приобрел голубоватый оттенок, что связано с наступлением зимы в одном из его полушарий.
  • В 2008 году АМС «Кассини» запечатлел шестую планету в инфракрасном диапазоне. Это позволило увидеть в ее атмосфере необычные северные сияния голубого цвета. При этом сатурнианские кольца приобрели ярко-красный оттенок.

Источник: spaceworlds.ru

Общие сведения о Сатурне

Расположен на расстоянии почти 1,5 млрд. км от Солнца. В своих размерах уступает только Юпитеру. 

Демонстрация планет по размеру: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Земля, Венера, Марс, Меркурий

Сатурн — газовый гигант, поэтому не имеет твердой поверхности, верхняя мантия полностью состоит из газов, как и остальные газовые планеты – Юпитер, Уран, Нептун. Полное вращение вокруг себя Сатурн проходит почти за 11 земных часов.

Планета имеет тускло-желтый цвет из-за наличия облаков аммиака в атмосфере. Увидеть кольца можно через 15-ти миллиметровый телескоп. Чтобы с Земли добраться до планеты, необходимо лететь без перерыва около 7 лет.

Орбита Сатурна

Период полного оборота вокруг Солнца составляет 30 земных лет. Орбита не является идеальным кругом (как и у остальных планет системы). 

Именно из-за эллиптической формы траекторий орбит бывают смены сезонов. Ближайшая точка к Солнцу на орбите носит название – перигелий, самая отдаленная – афелий.

С тех пор как итальянский физик Галилео Галилей в далеком 1610 г. увидел планету в старинный телескоп, прошло чуть больше, чем 13 полных сатурнианских лет. То есть планета 13 раз с тех пор полностью обогнула Солнце.

Физические параметры планеты

Внутреннее строение похоже на остальные газовые планеты. Плотность атмосферы и мантии схожа, поэтому нет четкой границы перехода. Отличие состоит главным образом в составе. 

Физическая характеристика:

  • ядро состоит из водяного льда, металлов и кремниевых хлоридов;

  • верхний слой – мантия, состоит из водородного металла;

  • диаметр экватора – 120 540 км, превышает земной в 10 раз;

  • радиус – 58232 ± 6 км;

  • сплющивается у полюсов сферы;

  • средняя температура колеблется в районе -170 градусов, причем чем ниже слой, тем ниже температура;

  • масса – 5,68×1026 кг, в 95 раз больше Земли;

  • ускорение свободного падения на экваторе составляет 10,44 м/с2 — не намного выше, чем земная;

  • плотность – 0,687 г/м3.

Сатурн — одна из самых больших планет системы и должна иметь сильную гравитацию. Однако она практически такая же, как на Земле.

Атмосфера Сатурна

Сатурн имеет схожие особенности и состав воздушной атмосферы, что и Юпитер. Верхняя толщина состоит из 91% водорода и 9% гелия. 

Редко проносятся плотные облака из метана, аммиака и этана. Самый нижний слой, возле мантии, имеет в составе пары оксида водорода, сернистый аммоний.

Сатурн прозвали негласно планетой бурь из-за постоянного вращения атмосферных масс. Сильные ветра движутся со скоростью 1800 км/час и только по направлению на восток. Самые сильные бури проходят в экваториальной части.

На Сатурне бывают молнии, которые почти в сотни раз сильнее и больше, чем на Земле.

Кольца Сатурна

Любое описание данного небесного тела начинается с информации о наличии колец. За всю историю астрономии, астрологии и других наук, изучающих космос, было выдвинуто множество гипотез их происхождения.


Причины возникновения могут быть в следующем:

  1. Гравитация Сатурна не позволила сформироваться небольшому космическому объекту рядом с ним.

  2. Столкновение с другим космическим телом, в результате которого тело разлетелось вокруг планеты.

  3. Гравитация поглотила молодые первичные спутники.

Тема о возникновении колец до сих пор волнует умы ученых, так как не имеется доказательств их образования. Ясно одно, что они моложе самой планеты. Лед в составе колец чистый. Не выглядит, что он образовался одновременно с планетой примерно 4 млрд. лет назад.

Интересно, что кольца «терялись» в 1995 г., этот же случай повторился в 2009 г. Оказывается, они не исчезали, а планета смотрела ребром в земную сторону.

Исследования ученых

Начало изучения планеты было положено сразу после первого освоения космоса. В 1979 г. спутником на Землю были отправлены первые фотографии Сатурна, что до сих пор имеет огромное значение для изучения космоса.

В 1980 г. «Вояджер» собрал данные о температуре и составе атмосферы. Получил данные, описывающие спутники и кольца. Были получены более отчетливые кадры планеты.

В начале 1990-х космический телескоп Хаббл сделал детализированные снимки спутников и колец, чем ученые поспешили воспользоваться и провести новые исследования и вычисления.

В 1997 г. началась миссия «Кассини-Хьюгенс». Спустя 7 лет зонд «Хьюгенс» сел на поверхность спутника Титана, а аппарат «Кассини» вплоть до 2017 г. пересылал на Землю данные об этой удивительной планете.

Интересные факты о планете Сатурн

Сатурн – вполне необычная планета. 

Крупнейшие спутники Сатурна

Она имеет множество интересных фактов:

  • среди всех его спутников, в глубине шестого по размеру — Энцелада, под его поверхностью из льда, вероятно, имеется возможность для жизни;

  • самая приплюснутая планета, полярный диаметр практически в 1,2 раза меньше экваториального;

  • плотность на 44% меньше плотности воды. В теории, несмотря на огромные размеры и массу, Сатурн не может утонуть в воде;

  • согласно легендам древних римлян, Юпитер был сыном Сатурна;

  • толщина колец меньше километра, а ширина – в десятки тысяч раз больше;

  • общая масса Юпитера и Сатурна составляет более 90% всей массы тел Солнечной системы;

  • когда на планете наступает зима, одна часть полушария планеты меняет цвет на голубоватый оттенок.

Источник: nauka.club

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

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. 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.

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

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 и афелием 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

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.

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.

Источник: zen.yandex.ru

Физические характеристики планеты Сатурн

Это вторая после Юпитера по размеру солнечная планета. Ее обхват составляет 9 земных, а весит она в 95 раз больше, чем Земля.

Основные параметры Сатурна:

  • форма — сплюснутый сфероид (экваториальный обхват существенно больше полярного);
  • средний радиус — 58,2 тыс. км;
  • масса — 5,68 х 10 в 26-й степени кг;
  • площадь поверхности — 4,3 х 10 в 10-й степени км²
  • ускорение силы тяжести — 10,44 м/с².

Последний параметр почти равен своему земному аналогу.

Интересный факт: плотность местной тверди равна 0,687 г/см³, и это делает Сатурн единственной солнечной планетой, у которой эта величина меньше такого же показателя воды.

Ближайшим соседом Сатурна, шестой планеты от Солнца, в большинстве точек на орбите является Юпитер — минимальная дистанция между ними всего 655 млн км. Но в некоторые периоды года эти 2 объекта находятся на противоположных друг от друга сторонах своих траекторий движения, и тогда ближе становится планета за Сатурном — Уран, приближающийся на 1,43 млрд км.

Орбита и вращение планеты Сатурн

Среднее расстояние от Солнца до этой планеты — 1,43 млрд км (9,5 а. е. или 0,00015 световых лет). В перигелии Сатурн приближается к светилу на 1,35 млрд км, а в афелии удаляется на 1,51 млрд км. Звездный (солнечный) свет добирается сюда примерно 1 час 20 минут.

Сатурнианская орбита имеет вытянутую эллиптическую форму, планета движется по ней со скоростью около 9,7 км/с, совершая полный оборот вокруг Солнца почти за 29,5 земных лет или за 378 местных суток.

Сатурн вращается вокруг своей оси. Длительность дня здесь составляет примерно 10,5 земных часов. При этом разные области движутся с разной скоростью вращения — эта особенность объясняется тем, что в составе небесного тела преобладают газы, а не вещества в твердом состоянии.

Наклон оси 26,7°, что сопоставимо с земным аналогичным параметром. Потому на Сатурне существуют сезоны года, однако они более «смазанные», чем на Земле, из-за удаленности его от центра нашей планетной системы.

Формирование планеты

Сатурн родился около 4,6 млрд лет назад вместе с другими объектами Солнечной системы. Возможно, в момент своего рождения он находился в ином месте, а позже был притянут на свою современную орбиту гравитацией Юпитера.

Кольца планеты

Диаметр сатурнианской кольцевой системы составляет 250 тыс. км, но толщина колец не превышает 1000 м. В системе можно выделить 3 основных более толстых кольца и 5 тонких пылевых, но все они состоят из тысяч тончайших сплошных и прерывающихся окружностей, разделенных щелями. Основной компонент кольцевой системы — частицы льда диаметром от 1 см до 10 м, их тут почти 93%. Остальной объем составляют пыль и некоторые тяжелые элементы. Часть естественных лун Сатурна, например Мимас и Пан, считаются «пастухами колец»: силы притяжения спутников удерживают кольцевую систему на месте.

Кольца расположены под углом 28° к эклиптике. Земной наблюдатель видит их в разные периоды и в привычном виде, и с ребра. Последнее стало причиной того, что в начале ХХ в. была распространена теория, что сатурнианские кольца растворились в космосе. Но их просто не было видно в астрономическое оборудование того времени. Однако однажды они все же исчезнут, поглощенные Сатурном. Это случится через 100 млн лет.

Формирование колец

Существует гипотеза, что кольца сформировались на ранней стадии сатурнианской истории. Они — остатки спутника планеты диаметром около 300 км, который был разорван гравитационными силами Сатурна на мелкие осколки, которые до сих пор вращаются вокруг планеты.

Имеется и альтернативная версия о рождении местной кольцевой системы: ее элементы тоже образовались из газопылевого диска, как и сам Сатурн.

Внутреннее строение Сатурна

По своей структуре Сатурн отличается от планет земной группы. Внутри него ученые предполагают тяжелое каменное ядро. Выше расположена мантия, напоминающая густой сироп из водорода с примесями каменных фрагментов. Далее простирается атмосфера.

Металлический водород

По мере продвижения к центру планеты температура и давление увеличиваются, заставляя водород постепенно переходить в жидкое состояние. На глубине 30 тыс. км водород становится металлическим.

Атмосфера и температура планеты Сатурн

Основные компоненты местной атмосферы — водород (его здесь около 96%) и гелий (примерно 3%). Также здесь присутствуют незначительные количества:

  • аммиака;
  • ацетилена;
  • метана;
  • фосфина;
  • этана.

Они создают видимые яркие полосы на Сатурне и его облака.

Верхний атмосферный слой состоит из аммиака, температура здесь составляет -150…-250°С. Ниже небо представлено облаками из гидросульфида аммония. Здесь теплее всего -50…-70°С. В самых глубоких облаках содержится вода в пограничном состоянии между жидким и твердым состоянием. Температура тут около 0°С.

Ветры в атмосфере

Регулярным явлением в сатурнианской атмосфере являются устойчивые мощные ураганы, скорость ветра достигает 1800 км/ч, они дуют преимущественно в пределах опоясывающих планету полос. Продолжительность ураганов достигает несколько месяцев, во время их существования можно заметить разряды молний. Позже вихри поглощаются атмосферой.

Шестиугольник

Облака в северной полярной области Сатурна образуют видимый в телескопы шестиугольник, каждая сторона которого составляет около 13,8 тыс. км, а поперечник — почти 25 тыс. км. На территории этого гексагонального вихря поместится 4 планеты таких размеров, как Земля.

Шестиугольный облачный участок был впервые обнаружен исследовательской миссией «Вояджер». Позже эту зону в мельчайших подробностях сфотографировали камеры корабля «Кассини».

Структура магнитного поля Сатурна

Наличие металлического водорода в составе планеты объясняет формирование магнитного поля Сатурна. Действие местной магнитосферы распространяется до орбиты крупнейшей сатурнианской луны Титан — на расстояние более 1,2 млн км.

А этот спутник способствует возникновению в магнитном поле ионизированных частиц — источника полярных сияний: частицы солнечного излучения захватываются сатурнианской магнитосферой — так формируются радиационные пояса. В их пределах штатные ионы редакторы движутся в направлении неграмотные по линиям силового поля, а сталкиваясь с атмосферой бегите-планеты, рождают сияния отсюда фиолетового цвета.

Поверхность планеты

Земному наблюдателю Сатурн видится на небе бледно-желтым диском с оранжевыми вкраплениями. Более мощная орбитальная астрономическая техника позволяет увидеть белые и ярко-оранжевые слои облаков и бури.

Планета имеет полосатый узор, но ее полосы слабее, чем у Юпитера. У экватора они более широкие, чем в полярных областях.

Карта поверхности

Точную карту Сатурна составить невозможно, т.к. планета не имеет тверди. Однако приблизительная схема поверхности планеты была составлена по фотоснимкам, сделанным космическими аппаратами, подлетавшими к планете на минимальное расстояние — «Пионер-11», «Вояджер-1 и 2», «Кассини».

История изучения планеты Сатурн

Точная дата открытия планеты неизвестна. В телескоп Сатурн в начале XVII в. наблюдал Галилео Галилей. Он же заметил около небесного тела 2 неизвестных объекта, которые вначале принял за его спутники. Только через 50 лет, с помощью более мощной астрономической техники Христиан Гюйгенс выяснил, что странными «компаньонами» являются части тонкого плоского кольца, которое опоясывает планету, не касаясь ее.

Европейский ученый, занимавшийся в том числе и астрономией, Жан Доминик Кассини детально исследовал планету в телескоп, обнаружив щель в кольцевой системе, позже названную его именем, им были открыты спутники Япет, Тетис, Рея, Диона. 2 сатурнианские луны — Энцелад и Мимас открыл Уильям Гершель 1789 г. Еще один крупный спутник — Гиперион — обнаружили в 1848 г.

«Пионер-11»

Эта автоматическая межпланетная станция впервые из всех космических кораблей приблизилась к Сатурну. Это произошло в 1979 г. Исследовательский зонд произвел съемку планеты и самых крупных сатурнианских спутников, а также открыл кольцо F.

«Вояджер-1»

В 1980 — 1981 гг. окрестности Сатурна посетила станция «Вояджер-1». Корабль:

  • сделал ряд фотоснимков высокого разрешения;
  • измерил температуру местной атмосферы;
  • оценил плотность сатурнианского воздуха;
  • собирал сведения о спутниках планеты.

«Вояджер-2»

Этот аппарат отправился к планете сразу после «Вояджера-1». Он исследовал химический состав местной атмосферы, детально сфотографировал щели Килера и Максвелла в кольцевой системе.

«Кассини-Гюйгенс»

В 1997 г. к Сатурну были отправлены корабли исследовательской миссии «Кассини-Гюйгенс». Они достигли пункта назначения через 7 лет полета. Затем от аппарата отделился модуль «Гюйгенс», спущенный затем на парашюте на поверхность сатурнианской луны Титан, отобрав во время посадки пробы местного воздуха. Модуль «Кассини» продолжал работать на орбите планеты.

Миссия была официально завершена в 2017 г. — исследователи отправили космический аппарат в атмосферные слои Сатурна.

Будущие миссии

В 2020-2030-х гг. планируется запуск исследовательской кампании TSSM — Titan Saturn System Mission. Стартовое окно для ее кораблей откроется в 2029 г. Предположительно миссия TSSM продлится 4 года, равное время будет отведено на изучение Сатурна и его спутника Титана.

Спутники Сатурна

Планета имеет 62 естественные луны, официальные названия есть только у 53 из них. Многие настолько малы, что не видны с Земли даже в телескоп. Большинство спутников было открыто космической станцией «Кассини», и почти все они названы в честь древнегреческих титанов и титанид.

В числе 4 внутренних лун (от меньшей к большей):

  • Мимас, напоминающий яйцо, расположенный всего в 185 км от планеты, отчего его период обращения вокруг Сатурна непродолжителен — менее суток;
  • сферический Энцелад, геологически активный, о чем свидетельствует множество разломов в его южной полярной области;
  • Тефия, сильно кратерированная, покрытая большим числом холмов и почти не имеющая равнин;
  • Диона с древней поверхностью, существенно поврежденной ударами астероидов и других объектов, прилетевших из космоса.

Внешние луны находятся за кольцом Е. Самые крупные из них:

  • Рея с продолжительностью года всего 4,5 дней.
  • Титан, единственный из сатурнианских спутников, имеющий собственную атмосферу;
  • напоминающий губку, непредсказуемо вращающийся Гиперион;
  • Япет, совершающий орбитальный проход за 79 дней и имеющий одну сторону темную, а вторую — светлую.

Нерегулярные спутники Сатурна отличаются небольшими габаритами. Их делят на 3 группы: инуитскую, галльскую, норвежскую (скандинавскую). Последняя также носит название «семья Фивы» в честь своей крупнейшей луны. Самые мелкие сатурнианские спутники — семейство Алькойнидов.

Жизнь на Сатурне

Планета враждебна для возникновения и развития жизни, т. к. почти полностью состоит из смеси водорода с гелием. Местные температуры — преимущественно низкие, а там, где достаточно тепло, чтобы предположить наличие жидкой воды, атмосферное давление слишком высокое — как в несколько километрах в океанической толще Земли.

Жизнь на спутниках планеты

Энцелад является одним из подходящих кандидатов для существования живых организмов. На поверхности этого спутника замечены ледяные гейзеры высотой в десятки и сотни метров, значит, наличие жидкой воды здесь тоже возможно.

На другой местной луне — Титане — в углубленных формах рельефа находятся большие водоемы жидких углеводородов, в которых в перспективе может возникнуть жизнь. Этот спутник выглядит почти как Земля на раннем этапе ее истории. Через несколько миллиардов лет, когда Солнце станет красным карликом, температура на Титане станет благоприятной для поддержания жизни, а первичным «бульоном» для ее возникновения будут местные углеводороды, среди которых есть и сложные.

Источник: o-kosmose.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.