Наклон оси вращения сатурна


Сатурн, несомненно, представляет собой одно из самых эффектных зрелищ, которые можно увидеть при помощи телескопа. Хотя во многих астрономических книгах приводятся яркие цветные фотографии туманностей и галактик, вид этих удаленных объектов Вселенной при непосредственном наблюдении в телескоп часто разочаровывает. Даже в самые мощные телескопы туманности или галактики выглядят просто как слабые туманные пятна сероватого цвета. Поражающие воображение цветные фотографии этих объектов – результат длительных экспозиций, позволяющих зафиксировать малейшие оттенки и окраску, лежащие далеко за пределами восприятия человеческого глаза.

Совсем другое дело – вид Сатурна. При взгляде в окуляр телескопа нам открывается яркий таинственный небесный объект, окруженный эффектной системой колец.Наряду с кратерами на Луне и пятнами на Марсе Сатурн является одним из привлекательнейших объектов для наблюдения астрономов-любителей, имеющих небольшие телескопы. Обычно, впервые увидев Сатурн, такие наблюдатели испытывают некоторое разочарование, так как планета кажется меньше, чем они ожидали. Но тут следует напомнить, что Сатурн находится от нас на расстоянии приблизительно полутора миллиардов километров.


По многим своим характеристикам Сатурн занимает второе место после Юпитера среди планет Солнечной системы: только Юпитеру он уступает по размерам,массе и скорости вращения вокруг оси. Газовая поверхность Сатурна, как и поверхность Юпитера, также «полосата». И здесь он уступает своему гигантскому соседу: полосы и зоны Сатурна не так резко выражены,как у Юпитера. На Сатурне никогда не было замечено деталей, которые можно было бы сравнить с Большим Красным Пятном Юпитера.

Самой выдающейся чертой шестой от Солнца планеты, конечно, является великолепная система колец. Кольца Сатурна впервые наблюдал в 1655г. голландский астроном Христиан Гюйгенс (который составил также первую карту Марса). И только много лет спустя астрономы обнаружили, что это замечательное образование вокруг Сатурна на самом деле состоит из нескольких концентрических колец. Действительно, в настоящее время обычно различают четыре кольца.

Первый намек на существование у Сатурна нескольких колец был получен в 1675 г. известным астрономом Джованни Кассини (он сделал также первые зарисовки Большого Красного Пятна), открывшим промежуток в кольцах. Этот промежуток, названный делением, или щелью, Кассини легко виден при помощи любительских телескопов или на фотографиях с высоким разрешением. Щель Кассини отделяет Внешнее кольцо (кольцо А) от Яркого кольца (кольца В). Ширина промежутка составляет около 5000 км.


Третье кольцо, называемое Креповым, или кольцом С, впервые было замечено в 1850 г. Креповое кольцо расположено непосредственно внутри кольца В и лишь едва выделяется на самых высококачественных фотографиях. В 1969 г. некоторые наблюдатели сообщили об открытии более слабого, ближайшего к планете кольца. Это кольцо D расположено непосредственно внутри кольца С и простирается в сторону планеты до расстояния 12000 км от ее газовой поверхности.

Система колец Сатурна огромна. Наружный диаметр нешнего кольца составляет 274000 км. Это приблизительно вдвое больше диаметра Юпитера. Но, несмотря на свою громадную протяженность, кольца исключительно тонки. Через них можно легко видеть свет звезд, находящихся за ними. Кроме того, ориентация колец по отношению к земному наблюдателю позволяет иногда видеть их с ребра. В таких случаях кажется, что кольца исчезли. Поэтому астрономы предполагают, что толщина колец не превышает 5 км. Исследование солнечного света, отраженного от колец, показало, что кольца не являются неким цельным образованием из твердого вещества, а состоят из бесчисленного множества твердыхобломков размерами с булыжник и ледяных глыб. Подобно тому как Меркурий обращается вокруг Солнца много быстрее Плутона, так и каменные и ледяные глыбы, образующие внутреннее кольцо Сатурна, обращаются вокруг планеты много быстрее (всего за 2 ч), чем обломки, находящиеся в наружном слое Внешнего кольца (период их обращения составляет около 15 ч).


Каменные глыбы, вероятно, покрыты слоем инея. Данные, свидетельствующие о существовании сухого льда в кольцах Сатурна, впервые были получены Джерардом П.Кейпером в 1949 и 1957 г. при наблюдении Сатурна в инфракрасной области спектра. Наличие ледяного покрова помогло бы объяснить высокую отражательную способность колец Сатурна, казалось бы, несовместимую с их исключительной разреженностью.

Общая масса колец Сатурна составляет всего лишь около 0,01 массы Луны. Другими словами, если бы все вещество, содержащееся в кольцах Сатурна, собрать вместе в довольно плотное тело, то последнее по своим размерам было бы сравнимо с типичным малым спутником планеты в Солнечной системе. Обычно считается, что все большие спутники образовались путем постепенной аккреции частиц, обращавшихся вокруг протопланет на ранней стадии развития Солнечной системы. Но частицы твердого вещества в кольцах Сатурна находятся слишком близко к планете, и действующие на кольца приливные силы, обусловленные тяготением Сатурна, значительно превосходят силы притяжения между отдельными частицами. Следовательно, более мощные приливные силы воспрепятствовали естественному объединению частиц в одно небесное тело – спутник планеты.

Кольца Сатурна расположены в его экваториальной плоскости. Но экваториальная плоскость Сатурна, каки у Земли, наклонена к плоскости орбиты, по которой планета обращается вокруг Солнца. У Земли угол между экватором и плоскостью орбиты составляет 23,5°. Этот наклон определяет смену сезонов на нашей планете. У Сатурна соответствующий угол равен 27°. Конечно, это означает, что на Сатурне также происходит смена сезонов. Но, кроме того, это означает, что вид Сатурна, наблюдаемый с Земли, сильно изменяется. Наземные наблюдатели временами видят кольца сверху, а затем по прошествии полугода (на Сатурне) – снизу. Когда мы смотрим на кольца с ребра, они становятся незаметными.


Из десяти спутников Сатурна самый большой, Титан, впервые наблюдал еще Гюйгенс в 1655 г. Титан – один из 7 крупнейших спутников в Солнечной системе. Он больше любого из спутников Юпитера, и возможно даже, что по своим размерам он несколько превосходит планету Меркурий. Титан весьма массивен, так что сила тяжести на его поверхности достаточно велика, чтобы удержать атмосферу. В 1944г. Кейпер, произведя спектроскопический анализ солнечного света, отраженного отповерхности Титана, показал, что в его атмосфере должен быть метан. Предполагается, что там есть и другие газы.

В конце XVII в. Кассини открыл еще четыре спутника Сатурна: Тефию, Диону, Рею и Япета. Наиболее загадочным среди них кажется Япет. В процессе обращения вокруг Сатурна яркость Япета сильно меняется.Очевидно, одна его сторона обладает очень высокой отражательной способностью, а другая – темная и тусклая. Япет был конечной целью экспедиции, описанной в знаменитом научно-фантастическом романе Артура Кларка «Космическая одиссея: 2001».


Среди остальных спутников Сатурна самый далекий – Феба. Находясь на среднем расстоянии 13 млн. км от Сатурна, Феба делает полный оборот вокруг планеты за 550 дней. Подавляющее большинство спутников в Солнечной системе обращаются вокруг планет в том же направлении, в каком планеты вращаются вокруг своих осей и обращаются вокруг Солнца. Но Феба относится к числу немногих спутников с обратным направлением вращения.

Мимас, принадлежащий к числу ближайших к планете спутников, оказывает непосредственное влияние на структуру колец Сатурна. Мимас делает полный оборот вокруг планеты за 22,6 часа. Вспомним, что твердые частицы в кольцах Сатурна обращаются вокруг него с периодами от 2 до 15ч. В частности, если бы в щели Кассини также находились какие-нибудь частицы, период их орбитального движения составлял бы 11,3 ч, что точно равно половине периода обращения Мимаса вокруг Сатурна.

Это объясняет существование щели Кассини. Частицы, находящиеся на таком расстоянии от Сатурна, где сейчас наблюдается щель Кассини, должны были через каждые два оборота вокруг планеты оказываться на одной линии с Мимасом и, следовательно, испытывать со стороны его одно и то же гравитационное воздействие в одном и том же направлении. Хотя Мимас очень мал и каждое отдельное гравитационное воздействие его на такую частицу очень слабо, повторное воздействие в течение миллионов лет должно было привести к тому,что частицы отклонились от своих первоначальных орбит с периодом 11,3 ч и в конечном итоге перешли на какие-то другие орбиты, проходящие внутри колец. В результате и образовался промежуток между кольцами, который в настоящее время называется щелью Кассини.




Масса (1024кг)
Диаметр (км)
Плотность (кг/м3)
Ускорение свободного падения (м/с2)
Вторая космическая скорость (км/с)
Период обращения (час)
Продолжительность суток (час)
Расстояние от Солнца (106 км)
Перигелий (106 км)
Афелий (106 км)
Период обращения (суток)
Скорость движения по орбите (км/с)
Наклон орбиты (градус)
Эксцентриситет орбиты
Наклон оси вращения (градус)
Средняя температура на поверхности (гр.C)
Давление на поверхности (bar)
Число спутников
Наличие системы колец
Наличие магнитосферы

Источник: www.examen.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

Законы Кеплера

Важный вклад внёс И. Кеплер. Он сформулировал три закона, описывающих движение планет:

1) Планеты движутся по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

2) Планета движется в плоскости, которая проходит через центр Солнца. Радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные плоскости. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она двигается.

3) Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Орбиты небесных тел имеют точку, в которой тело наиболее близко к Солнцу и ту, в которой оно наиболее удалено от звезды. Отрезок, который соединяет эти точки, называется большой полуосью.

С помощью законов Кеплера вычисляют траекторию движения планет.

Орбита и вращение

Орбитой называют траекторию движения небесного тела вокруг другого объекта, обладающей большей массой. Измеряется она в километрах, либо в астрономических единицах (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца). Орбита может иметь форму окружности, эллипса, параболы или гиперболы.

Под словосочетанием «орбита Сатурна» понимают траекторию движения этой планеты вокруг Солнца.  Орбита Сатурна представляет собой эллипс.

В астрономии существует понятие перигелий. Это ближняя к Солнцу точка орбиты. Перигелий Сатурна составляет 1 353 млн км от Солнца. Наиболее удаленная точка орбиты от Солнца называется афелий. В этой точке расстояние до Солнца равно 1 513 млн км. Средняя орбитальная скорость равна 9,69 км/сек. Свет Солнца достигает планету за 1 час 20 мин.

Орбитальный период Сатурна

Орбитальный период — это время, за которое Сатурн делает полный оборот вокруг Солнца.  Ещё данное явления называют сидерический период обращения или сидерический год. Сидерический год или период обращения Сатурна вокруг Солнца равен 29,46 лет – 10 759 земных дней.

Продолжительность года

Продолжительность года на Сатурне равна 29,46 земных лет или 10 759 дням земных суток.

Продолжительность суток

Масса Сатурна больше, чем у Земли. Но из-за большой скорости вращения вокруг своей оси день на газовом гиганте короче земного. Период обращения Сатурна вокруг своей оси составляет 10 часов 34 минуты и 13 секунд.

Дело в том, что его различные части двигаются с разной скоростью, тогда как магнитный полюс и ось вращения выровнены. Поэтому скорость вращения Сатурна вокруг своей оси может быть определена несколькими путями.

Учёные применяют три способа отсчета.

Первый способ охватывает зоны Южного и Северного экваториальных поясов. Сутки здесь длятся 10 ч. 14 минут.

Второй способ основан на изучении остальных зон Сатурна. Здесь длительность суток равна 10 ч. 38 минут.

При третьем способе ученые используют радиоизлучение для измерения продолжительности суток. Они равны 10 ч. 39 минут.

Космические летательные аппараты, запущенные для исследований Сатурна давали и другие данные. Так «Вояджеры» указали на продолжительность суток в 10 ч. 45 минут.

Сезонные изменения

Сатурн, как и Земля, имеет свои времена года. Они длятся около 7 земных лет. Смена времён года на Сатурне схожа с земной. Определить её можно наблюдая за кольцами планеты. В определенный промежуток времени они становятся полностью видны с Земли, в другие же дни заметна их небольшая часть.

Смена времён года вызывает большие перепады температур. Изменяется и цвет газового гиганта. Те его части, где наступает зима, становятся голубоватыми. Эти изменения вызваны уменьшением интенсивности ультрафиолетового излучения – зимой оно снижается, а летом становится больше.

Орбитальный и осевой наклоны Сатурна

Осевым углом наклона называют угол между плоскостью экватора и его орбитой. Для его определения существует два способа:

1) С помощью Северного полюса небесных тел. Здесь под Северным полюсом понимается то? что находится на северной стороне Солнечной системы.

2) Определяя Северный полюс с помощью правого правила.

Определение осевого наклона Сатурна имеет ряд сложностей. Эта планета представляет собой шар из водорода и гелия. Она не имеет твёрдой основы, что усложняет наблюдения. Различные части Сатурна двигаются с разной скоростью.  Так ученые получили разные данные о продолжительности суток на планете. Осевой наклон Сатурна составляет 26,73 градусов.

 

Первая космическая скорость

Первая космическая скорость Сатурна – это физическая величина, которая показывает, какую скорость должен иметь объект для движения по орбите вокруг Сатурна. Такой объект не сможет упасть на планету или улететь в космос.

Чтобы найти первую космическую скорость нужно знать массу объекта, радиус гравитационную постоянную Сатурна. Эта величина равна 25 км в секунду.

Источник: oplanetah.ru

Наклон оси вращения сатурна — знак Сатурна

Мы живём в исключительное время: через 11 дней после 40 лет, прошедших от старта первого искусственного спутника Земли, 15 октября 1997 с мыса Канаверал (США) был запущен космический аппарат "Кассини-Гюйгенс". Он достиг системы Сатурна 1 июля 2004 года и стал его первым искусственным спутником.

"Кассини-Гюйгенс" ("Cassini-Huygens") — автоматический космический аппарат, созданый совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством, сейчас (декабрь 2009 года) исследующий планету Сатурн, кольца и спутники.

Станция "Кассини" вместе с зондом "Гюйгенс" на момент старта являлась самым большим функционирующим межпланетным комплексом. Орбитальный аппарат без зонда имеет массу 2150 килограммов. Вместе с "Гюйгенсом", имевшим массу 350 килограммов, 3132 килограммами топлива и разгонным блоком, аппарат во время вывода на траекторию полёта к Сатурну имел массу 5600 килограммов.

25 декабря 2004 года спускаемый зонд "Гюйгенс" отделился от главного аппарата. Зонд достиг Титана 14 января 2005 и выполнил успешный спуск в оранжевой метановой атмосфере спутника Сатурна. Это было первое успешное зондирование спутника планеты-гиганта.
Кроме проведённого исследования атмосферы, было получено множество изображений атмосферы и поверхности района посадки. Можно представить волнение учёных-исследователей, которые впервые смогли услышать звуки с поверхности Титана — самого большого спутника Сатурна — первые звуки из удалённого Космоса (почти 1200 млн. км от Земли).

"Когда вы смотрите на Сатурн через любой телескоп, все, что вы можете видеть, это освещённая Солнцем сторона Сатурна и часть его колец," — говорит д-р Линда Спилкер
(Dr. Linda Spilker), представитель научного проекта миссии "Cassini-Huygens".

Линда Спилкер (Linda Spilker)

[Линда Спилкер — специалист по кольцам].

"С космическим кораблем "Cassini" мы можем видеть целую планету, включая её ночную сторону. Мы можем видеть кольца. Мы можем быть достаточно близко, чтобы видеть крошечные грозы и штормы, которые не могут видеть даже сильные телескопы. Мы можем собрать данные и сделать измерения, которые могут только быть сделаны, фактически идя в Сатурн."

Облёты орбитального аппарата на близких расстояниях и с различных направлений привели к новым открытиям о динамической атмосфере Сатурна и её внутренней структуре, показавшим во время Равноденствия в августе 2009 года зависимость изменений вихрей в атмосфере от сезонных изменений.

Гексагональное (шестиугольное) атмосферное образование, окружающее северный полюс Сатурна
Гексагональное (шестиугольное) атмосферное образование, окружающее северный полюс Сатурна вблизи 78° с.ш.

Изображение гексагона было получено 29 октября 2006, на среднем расстоянии 902 000 км (560 400 миль) выше облаков Сатурна, с помощью визуального и инфракрасного спектрометров КА "Кассини". Здесь мы видим картину, которую создаёт в качестве источника света тепловое излучение Сатурна с длиной волны 5 мкм (в семь раз больше длины волны видимого человеческим глазом).

Наблюдения проводились в инфракрасном диапазоне, что позволило лучше разглядеть полюс во время северной полярной зимы.

Данное изображение, созданное тепловым излучением, идущим из глубин Сатурна, позволяет увидеть глубину атмосферы в ночных условиях.

Набор вложенных чередующихся белых и темных шестиугольников показывает, что сложные гексагональные образования простирается вглубь атмосферы, по крайней мере до уровня равного трём земным атмосферным давлениям, около 75 км.

Облака на этой глубине видны хуже, чем облака на видимых длинах волн. Последние блокируют глубинные излучения — поэтому появляется темный силуэт.

Форма гексагона не изменяется уже более 20 лет. Объяснений этому уникальному явлению пока нет.
Предыдущие изображения шестиугольника, полученные от двух КА "Voyager" (в начале 80-х годов) и наземных телескопов страдали от невыгодной перспективы осмотра, которая позволяла захватить только лимб (край) северного полюса планеты.

Лишь в январе 2009 года, когда первые лучи Солнца после почти 15-летней ночи вновь коснулись широт, где царствует гигантский шестиугольник, исследователи приступили к съёмке загадочного образования.

В августе 2009 года Сатурн прошёл равноденствие, на севере планеты началась весна.

Гексагон Сатурна в видимом свете

И "Кассини" смог запечатлеть шестиугольник в хорошем качестве с высоты около 764 000 км. Пространственное разрешение снимков составляет около 100 километров. Составив мозаику из 55 снимков (вернее даже три мозаичных кадра, разделённых немного во времени), учёные официально (9 декабря 2009) представили миру гексагон в видимом свете.

На этом снимке границы гексагона окружают Сатурн около 77° с.ш., а сам он по оценкам, имеет размер более двух диаметров Земли. Струйные течения газов по его границам, как полагают, имеют скорость около 100 м/с.

Исследователи предполагают, что необычный объект создан из вихревых атмосферных потоков, но какие законы управляют их движением, специалистам неясно. Анализ снимков позволил ученым получить новую информацию о шестиугольнике.
Так, они обнаружили волны, распространяющие из углов — мест, где потоки совершают наиболее крутые повороты. Кроме того, астрономы смогли разглядеть, что внутренние части шестиугольника темнее внешних и рассмотрели "слоистую" структуру граней.

"Cassini" также показал, что каждый из полюсов планеты обладает чудовищным вихрем, высокая температура которых возникает от внутренних гигантских гроз.

В оставшееся до окончания работы КА "Cassini" время (ориентировочно до середины июля 2010 года) ещё много захватывающих тайн ожидает ученых, которые занимаются исследованиями Сатурна, его колец и спутников.

Сравнительные размеры Сатурна и Земли
Сравнительные размеры Сатурна и Земли

 

Сатурн, затмевающий Cолнце

На снимке ниже гигантский Сатурн, висит в темноте и защищает станцию "Cassini" от слепящего блеска Солнца.
Фотокамеры КА рассмотрели кольца как никогда прежде, раскрывая ранее неизвестные слабые кольца и даже охватывают своим взглядом его ближний мир.

Этот изумительный панорамный вид был создан, комбинацией в общей сложности 165 изображений, снятых широкоугльной камерой "Cassini" почти за три часа 15 сентября 2006. Полная мозаика состоит из трех рядов девяти широкоугльных снимков камеры; здесь показана только часть полной мозаики. Цвета на изображении был созданы оцифрованной композицией ультрафиолетовых, инфракрасных и очищенных (отфильтрованных) изображений таким образом, чтобы они напомнали естественные цвета.

Мозаичные изображения были получены, когда космический корабль дрейфовал в темноте тени Сатурна в течение приблизительно 12 часов и проводил множество уникальных наблюдений за микроскопическими частицами, которые составляют слабые кольца Сатурна. Кольцевые структуры, содержащие эти крошечные частицы, ясно видны под большими углами фазы: то есть они рассматривались в углах, где Солнце находится почти непосредственно позади объектов, являющихся объектами съёмки.

Во время этого периода наблюдения "Cassini" обнаружил два новых слабых кольца: одно совпадающее с разделенной орбитой спутников Януса (Janus) и Эпиметия (Epimetheus), и другое совпадающее с орбитой Паллены (Pallene).
(См. PIA08322 и PIA08328 о двух новых больших кольцах).

 

Источник: osiktakan.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


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.