Масса сатурна в массах земли


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.


, 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

Сатурн (планета)



Сатурн  
Сатурн
Снимок Сатурна со станции Кассини
Орбитальные характеристики
Афелий 1 513 325 783 км
Перигелий 1 353 572 956 км
Большая полуось 1 433 449 370 км
Орбитальный эксцентриситет 0,055 723 219
Сидерический период 10 832,327 дней (29,46 лет)
Синодический период 378,09 дней
Орбитальная скорость 9,69 км/с (средн.)
Наклонение 2,485 240°
5,51° (относительно солнечного экватора)
Долгота восходящего узла 113,642 811°
Аргумент перицентра 336,013 862°
Число спутников 62
Физические характеристики
Сжатие 0,097 96 ± 0,000 18
Экваториальный радиус 60 268 ± 4 км
Полярный радиус 54 364 ± 10 км
Площадь поверхности 4,27×1010 км²
Объём 8,2713×1014 км³
Масса 5,6846×1026 кг
Средняя плотность 0,687 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе 10,44 м/с²
Вторая космическая скорость 35,5 км/с
Скорость вращения (на экваторе) 9,87 км/c
Период вращения 10 часов 34 минуты 13 секунд плюс-минус 2 секунды[1]
Наклон оси вращения 26,73°
Склонение на северном полюсе 83,537°
Альбедо 0,342 (Бонд)
0,47 (геом.альбедо)
Температура поверхности мин сред макс
уровень 1 бара 134 K
0,1 бара 84 K
Атмосфера
Состав атмосферы
~96 % Водород (H2)
~3 % Гелий
~0,4 % Метан
~0,01 % Аммиак
~0,01 % Дейтерид водорода (HD)
0,000 7 % Этан
Льды:
Аммиачные
Водяные
Гидросульфид аммония(NH4SH)

Сату́рн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн, а также Юпитер, Уран и Нептун, классифицируются как газовые гиганты. Сатурн назван в честь римского бога Сатурна, аналога греческого Кроноса (Титана, отца Зевса) и вавилонского Нинурты. Символ Сатурна — серп (Юникод: ♄).

В основном Сатурн состоит из водорода, с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и «горных пород». Внутренняя область представляет собой небольшое ядро из горных пород и льда, покрытого тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем. Внешняя атмосфера планеты кажется спокойной и безмятежной, хотя иногда на ней появляются некоторые долговечные особенности. Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно больше, чем, например, на Юпитере. У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное звено по мощности между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера. Магнитное поле Сатурна простирается на 1 млн км в направлении Солнца. Ударная волна была зафиксирована Вояджером-1 на расстоянии в 26,2 радиуса Сатурна от самой планеты, магнитопауза расположена на расстоянии в 22,9 радиуса.

Сатурн обладает заметной кольцевой системой, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества горных пород и пыли. Вокруг планеты обращается 62 известных на данный момент спутника. Титан — самый крупный из них, а также второй по размерам спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера, Ганимеда), который превосходит по своим размерам планету Меркурий и обладает единственной среди множества спутников Солнечной системы плотной атмосферой.

  • 1 Физические характеристики
    • 1.1 Орбитальные характеристики
    • 1.2 Общие сведения
    • 1.3 Атмосфера
    • 1.4 Внутреннее строение
  • 2 Исследования Сатурна
  • 3 Спутники
  • 4 Кольца
  • 5 Интересные факты
  • 6 Примечания
  • 7 См. также
  • 8 Ссылки

Физические характеристики

Орбитальные характеристики

Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем составляет 1 433 531 000 километров (9,58 а.е)[2]. Двигаясь со средней скоростью 9,69 км/с, Сатурн обращается вокруг Солнца за 10 759 дней (примерно 29,5 лет). Сатурн и Юпитер находятся почти в точном резонансе 2:5. Поскольку эксцентриситет орбиты Сатурна 0,056, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 162 миллиона километров.[2]

Общие сведения

Сатурн относится к типу газовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности.

Экваториальный радиус планеты равен 60 300 км, полярный радиус — 54 000 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в 95 раз превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,69 г/см³, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды.

Один оборот вокруг оси Сатурн совершает за 10 часов, 34 минуты и 13 секунд[3].

Атмосфера

Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 93 % из водорода (по объёму) и на 7 % — из гелия (по сравнению с 18 % в атмосфере Юпитера). Имеются примеси метана, водяного пара, аммиака и некоторых других газов. Аммиачные облака в верхней части атмосферы мощнее юпитерианских.

По данным «Вояджеров», на Сатурне дуют сильные ветра, аппараты зарегистрировали скорости воздушных потоков 500 м/с. Ветра дуют, в основном, в восточном направлении (по направлению осевого вращения). Их сила ослабевает при удалении от экватора; при удалении от экватора появляются также и западные атмосферные течения. Ряд данных указывают, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2 тыс. км. Кроме того, измерения «Вояджера-2» показали, что ветра в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы.

В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной системы (см. Большое красное пятно на Юпитере, Большое тёмное пятно на Нептуне). Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в 30 лет, в последний раз он наблюдался в 1990 году (менее крупные ураганы образуются чаще).

Не до конца понятным на сегодняшний день остаётся такой атмосферный феномен Сатурна, как «Гигантский гексагон». Он представляет собой устойчивое образование в виде правильного шестиугольника с поперечником 25 тыс. километров, которое окружает северный полюс Сатурна.

В атмосфере обнаружены мощные грозовые разряды, полярные сияния, ультрафиолетовое излучение водорода. В частности, 5 августа 2005 космический аппарат Кассини зафиксировал радиоволны, вызванные молнией.

Внутреннее строение

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (а давление достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электротоков в металлическом водороде создаёт магнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из тяжёлых материалов — камня, железа и, предположительно, льда. См. схему внутреннего строения Сатурна.

Исследования Сатурна

Сатурн — одна из пяти планет Солнечной системы, легко видимых невооружённым глазом с Земли. В максимуме блеск Сатурна превышает первую звёздную величину.

Впервые наблюдая Сатурн через телескоп в 1609—1610 годах, Галилео Галилей заметил, что Сатурн выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, почти касающихся друг друга, и высказал предположение, что это два крупных

«компаньона» (спутника) Сатурна. Два года спустя Галилей повторил наблюдения и, к своему изумлению, не обнаружил спутников.

В 1659 году Гюйгенс, с помощью более мощного телескопа, выяснил, что «компаньоны» — это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся её. Гюйгенс также открыл самый крупный спутник Сатурна — Титан. Начиная с 1675 года изучением планеты занимался Кассини. Он заметил, что кольцо состоит из двух колец, разделённых чётко видимым зазором — щелью Кассини, и открыл ещё несколько крупных спутников Сатурна.

В 1979 году космический аппарат «Пионер-11» впервые пролетел вблизи Сатурна, а в 1980 и 1981 годах за ним последовали аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти аппараты впервые обнаружили магнитное поле Сатурна и исследовали его магнитосферу, наблюдали штормы в атмосфере Сатурна, получили детальные снимки структуры колец и выяснили их состав.

В 1990-х годах Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом Хаббл. Долговременные наблюдения дали немало новой информации, которая была недоступна для «Пионера-11» и «Вояджеров» при их однократном пролёте мимо планеты.

В 1997 году к Сатурну был запущен аппарат Кассини-Гюйгенс и, после семи лет полёта, 1 июля 2004 года он достиг системы Сатурна и вышел на орбиту вокруг планеты. Основными задачами этой миссии, рассчитанной минимум на 4 года, является изучение структуры и динамики колец и спутников, а также изучение динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна. Кроме того, специальный зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте спустился на поверхность спутника Сатурна Титана.

Спутники

По состоянию на февраль 2010 г. известно 62 спутника Сатурна. 12 из них открыты при помощи космических аппаратов: Вояджер-1 (1980), Вояджер-2 (1981), Кассини (2004—2007). Большинство спутников, кроме Гипериона и Фебы, имеет синхронное собственное вращение — они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной. Информации о вращении самых мелких спутников нет.

В течение 2006 г. команда учёных под руководством Дэвида Джуитта из Гавайского университета, работающих на японском телескопе Субару на Гавайях, объявляла об открытии 9 спутников Сатурна.

Все они относятся к так называемым нерегулярным спутникам, которые отличаются вытянутыми эллиптическими орбитами, и, как полагают, сформировались не вместе с планетами, а захвачены их гравитационным полем.

Всего с 2004 года команда Джуитта обнаружила 21 спутник Сатурна.

Крупнейший из спутников — Титан. Учёные предполагают, что условия на этом спутнике схожи с теми, которые существовали на нашей планете 4 миллиарда лет назад, когда на Земле только зарождалась жизнь.

Кольца

Сегодня известно, что у всех четырёх газообразных гигантов есть кольца, но у Сатурна они самые красивые и заметные. Кольца расположены под углом приблизительно 28° к плоскости эклиптики. Поэтому с Земли в зависимости от взаимного расположения планет они выглядят по-разному: их можно увидеть и в виде колец, и «с ребра».

Как предполагал ещё Гюйгенс, кольца не являются сплошным твёрдым телом, а состоят из миллиардов мельчайших частиц, находящихся на околопланетной орбите.

Существует три основных кольца и четвёртое — более тонкое. Все вместе они отражают больше света, чем диск самого Сатурна. Три основных кольца принято обозначать первыми буквами латинского алфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оно отделяется от большего внешнего кольца А щелью Кассини шириной почти 4000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачные кольца. Внутри кольца А есть тонкая щель, которая называется разделительной полосой Энке. Кольцо С, находящееся ещё ближе к планете, чем В, почти прозрачно.

Кольца Сатурна очень тонкие. При диаметре около 250 000 км их толщина не достигает и километра (хотя существуют на поверхности колец и своеобразные горы[4]). Несмотря на свой внушительный вид, количество вещества, составляющего кольца, крайне незначительно. Если его собрать в один монолит, его диаметр не превысил бы 100 км.

На изображениях, полученных зондами, видно, что на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями; картина напоминает дорожки грампластинок. Частички, из которых состоят кольца, в большинстве своём имеют размер в несколько сантиметров, но изредка попадаются тела в несколько метров. Совсем редко — до 1—2 км. Похоже, что частицы почти полностью состоят изо льда или каменистого вещества, покрытого льдом.

Существует полная согласованность между кольцами и спутниками планеты. И действительно, некоторые из них, так называемые «спутники-пастухи», играют роль в удержании колец на их местах. Мимас, например, «отвечает» за отсутствие вещества в щели Кассини, а Пан находится внутри разделительной полосы Энке.

Происхождение колец Сатурна ещё не совсем ясно. Возможно, они сформировались одновременно с планетой. Тем не менее, это нестабильная система, а материал, из которого они состоят, периодически замещается, вероятно, из-за разрушения некоторых мелких спутников.

Интересные факты

  • На Сатурне нет твёрдой поверхности. Средняя плотность планеты — самая низкая в Солнечной системе. Планета состоит, в основном, из водорода и гелия, 2-х самых лёгких элементов в мировом пространстве. Плотность планеты составляет всего лишь 0,69 плотности воды. Это означает, что если бы существовал океан соответствующих размеров, Сатурн бы плыл по его поверхности.
  • Автоматический космический аппарат Кассини, который в настоящее время (октябрь 2008 г.) обращается вокруг Сатурна, передал изображения северного полушария планеты. С 2004 года, когда Кассини подлетел к ней, произошли заметные изменения, и теперь оно окрашено в необычные цвета. Причины этого пока непонятны. Хотя пока неизвестно, почему возникла окраска Сатурна, предполагается, что недавнее изменение цветов связано со сменой времён года.


  • Облака на Сатурне образуют шестиугольник — гигантский гексагон. Впервые это обнаружено во время пролётов Вояджера около Сатурна в 1980-х годах, подобное явление никогда не наблюдалось ни в одном другом месте Солнечной системы. Если южный полюс Сатурна с его вращающимся ураганом не кажется странным, то северный полюс можно считать гораздо более необычным. Странная структура облаков показана на инфракрасном изображении, полученном обращающимся вокруг Сатурна космическим аппаратом Кассини в октябре 2006 года. Изображения показывают, что шестиугольник оставался стабильным за 20 лет после полёта Вояджера. Фильмы, показывающие северный полюс Сатурна, демонстрируют сохранение шестиугольной структуры облаков во время их вращения. Отдельные облака на Земле могут иметь форму шестиугольника, но, в отличие от них, у облачной системы на Сатурне есть шесть хорошо выраженных сторон почти равной длины. Внутри этого шестиугольника могут поместиться четыре Земли. Полного объяснения этого явления пока нет.


  • 12 Ноября 2008 года камеры автоматического корабля Кассини получили изображения северного полюса Сатурна в инфракрасном диапазоне. На этих кадрах исследователи обнаружили полярные сияния, каких не наблюдали ещё ни разу в Солнечной системе. На изображении эти уникальные сияния окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный. На изображении прямо под сияниями видно обнаруженное ранее шестиугольное облако. Полярные сияния на Сатурне могут покрывать весь полюс, тогда как на Земле и на Юпитере кольца полярных сияний, будучи управляемыми магнитным полем, только окружают магнитные полюса. На Сатурне наблюдали и привычные нам кольцевые полярные сияния. Недавно заснятые необычные полярные сияния над северным полюсом Сатурна значительно видоизменялись в течение нескольких минут. Изменчивая сущность этих сияний свидетельствует о том, что переменный поток заряженных частиц от Солнца испытывает на себе действие каких-то магнитных сил, о которых ранее и не подозревали.


См. также

  • Кассини (КА)

Источник: dic.academic.ru

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

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


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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