Сатурн
Планета Сатурн шестая по расположению и вторая по размерам в Солнечной системе. Она относится к группе газовых гигантов, к которой в нашей системе также принадлежат Юпитер, Уран и Нептун. Уникальность ее в системе колец, состоящих изо льда и звездной пыли. Благодаря им планета Сатурн наиболее узнаваема в Солнечной системе после Земли.
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*10 26 кг (превышает земную в 95 раз).
- Диаметр Сатурна – 116,5 тыс. км.
- Ускорение свободного падения на экваторе -10,4 м/с 2 . Это означает, что гравитация здесь сродни земной ( 9,8 м/с 2 )
- 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*10 19 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*10 20 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.
Источник
Окольцованный гигант — всё о планете Сатурн
Планета Сатурн, пожалуй, имеет самый необычный вид среди всех планет Солнечной системы. Даже мало знакомый с астрономией человек легко узнает Сатурн по огромным кольцам, которые его опоясывают. Однако кольца являются не единственной интересной деталью, которые человечеству удалось узнать о гигантской загадочной планете.
Две теории возникновения Сатурна
Как возник и сформировался Сатурн доподлинно неизвестно. Однако существуют две теории, с помощью которых это пытаются объяснить.
- Теория аккреции (то есть, прироста). Согласно этой теории, образование планеты проходило в два этапа: сначала Сатурн сформировался по принципу твёрдых планет, а затем в его атмосферу стало попадать всё больше газообразных веществ из зоны Юпитера, что в конце концов повлияло на состав Сатурна.
- Теория контракции (то есть, притяжения). Теория притяжения гласит, что Сатурн образовался в ранний этап формирования нашей Солнечной системы из огромных сгустков космического вещества.
История названия
Название «Сатурн» имеет древнеримское происхождение. Изначально Сатурн был римским богом-земледельцем и покровителем строительства, и поэтому пользовался в народе огромным уважением. Именно в его честь в декабре римляне устраивали грандиозные празднества, которые назывались Сатурналии. Однако потом популярность Сатурна уменьшилась, так как его стали отождествлять с древнегреческим Кроносом — богом времени, титаном и отцом главных олимпийских богов, который пожирал своих детей и затем был свергнут своим сыном Зевсом.
О параметрах
Сатурн расположен между Юпитером с одной стороны, и Ураном — с другой. Относительно Солнца Сатурн находится на шестом месте. Данная планета считается «газовым гигантом», это делает её схожей с Ураном, Юпитером и Нептуном. Сатурн, как и все планеты этой группы, практически полностью состоит из газообразных веществ и поэтому на нём отсутствует твёрдая поверхность.
Сатурн — вторая по величине планета, уступает лишь Юпитеру — своему «соседу слева». Масса Сатурна больше массы нашей планеты практически в 90 раз, а диаметр его экватора составляет 120536 км, что больше экватора Земли почти в 10 раз. Однако по плотности Земля остаётся впереди (в 8 раз), а плотность Сатурна уступает не только всем остальным планетам Солнечной системы, но даже воде.
На полный оборот вокруг собственной оси окольцованный гигант тратит всего 10 с половиной часов, однако, на полное обращение вокруг Солнца он тратит чуть меньше 30 лет. Для сравнения, у Земли это занимает 24 часа и 1 год. Интересен тот факт, что Сатурн обращается вокруг своей оси быстрее, чем вокруг орбиты, это делает «кольцевую планету» по-настоящему уникальной.
Знаменитые кольца
Как известно, кольцами обладают все планеты газовой группы. Однако именно кольца Сатурна являются самыми заметными и выделяют его среди прочих планет. Ещё голландский исследователь Христиан Гюйгенс предполагал, что кольца Сатурна состоят из огромного количества мелких частиц и не являются сплошными. Более поздние исследования подтвердили его догадку.
Всего существует 4 кольца Сатурна. Три из них являются главными, а четвёртое является более тонким, и поэтому менее заметным. Главные кольца принято обозначать тремя литерами латинского алфавита — A, B и C.
- Кольцо А. Расстояние до Сатурна: от 122 200 до 136 800 км. Ширина: 14 600 км.
- Кольцо В. Расстояние до Сатурна: от 92 000 до 117 500 км. Ширина: 25 500 км.
- Кольцо С. Расстояние до Сатурна: от 74 500 до 92 000 км. Ширина: 17 500 км.
При близком рассмотрении становится заметно, что главные кольца Сатурна на самом деле состоят из более мелких колец, отделённых друг от друга «щелями». Частицы, из которых образуются кольца, почти полностью состоят изо льда. Интересен следующий факт: имея колоссальный диаметр, кольца Сатурна являются крайне тонкими, их толщина даже не превышает 1 км.
Некоторая информация о спутниках
На сегодняшний день науке известны 62 естественных спутника Сатурна, 53 из которых названы собственными именами. В целом они делятся на регулярные (24 штуки) и нерегулярные (38 штук). По большей части они имеют малый размер и состоят изо льда и камней.
Крупнейшим спутником Сатурна считается Титан, который по величине является вторым в системе, уступая только Ганимеду.
Любопытен следующий факт: «Кассини» — знаменитый космический аппарат, обнаружил ещё один вид спутников Сатурна, которые находятся прямо в кольцах планеты. Учёные предполагают, что их количество составляет несколько миллионов.
Атмосфера кольцевого гиганта
Как правило, атмосфера Сатурна условно делится на два главных слоя: нижний и верхний.
Нижний слой атмосферы состоит из воды и гидросульфита аммония.
Верхний слой атмосферы планеты практически полностью состоит из водорода (более, чем на 96%). Помимо этого, в его составе присутствуют гелий (менее 4%) и примеси других веществ: этана, аммиака, метана, фосфина и прочих газов.
Наука располагает данными, согласно которым на Сатурне периодически появляются ураганы огромной мощности. Кроме того, в атмосфере Сатурна наблюдаются ветра, при том очень сильные (500 метров в секунду!). Как правило, они дуют на восток, то есть по осевому вращению и наиболее сильно проявляются ближе к экватору.
Особенно интересен следующий факт — на одном из полюсов планеты можно обнаружить новый вид полярного сияния в виде овальных колец. Впервые этот феномен был обнаружен английскими астрономами, а в дальнейшем с помощью полученных инфракрасных и ультрафиолетовых фотоснимков Сатурна, учёные смогли предположить, что, вероятно, это связано с колебаниями магнитосферы планеты из-за «солнечного ветра».
Сатурн может «похвастаться» ещё одним явлением, знакомым каждому землянину. Шторма и ураганы на планете очень сильно влияют на электромагнитную активность Сатурна, что вызывает мощные молнии в его атмосфере.
Каков Сатурн изнутри?
Внутренний состав Сатурна довольно сильно схож с составом Юпитера. Основным компонентом внутреннего строения планеты, как и её атмосферы, является водород.
- Поверхностный слой. Предположительно, состоит из гелия и жидкого (молекулярного) водорода.
- Внутренний слой. Состоит из тех же элементов, что и верхний слой. Однако в данном случае водород под действием давления превратился в из жидкого в металлический. Судя по всему, именно металлический водородный слой создаёт магнитосферу Сатурна.
- Ядро. Расположено в самом центре планеты, и состоит изо льда, силикатных и металлических элементов.
Загадочный шестиугольник
Во время выполнения своей миссии космические зонды «Вояджер», а затем и космическая станция «Кассини» передали на Земли несколько снимков Сатурна, на которых учёные обнаружили «шестиугольник» — непонятное атмосферное явление на северном полюсе планеты в виде шестиугольника правильной формы. Его поперечная длина — 25 000 км.
Объяснения этого феномена не существует до сих пор, однако учёные делают предположение, что «шестиугольник» является очень мощным и устойчивых атмосферным вихрем.
Источник