Сатурн – шестая от Солнца планета Солнечной системы, одна из планет-гигантов. Характерная особенность Сатурна, его украшение, – система колец, состоящих в основном изо льда и пыли. Обладает множеством спутников. Сатурн был назван древними римлянами в честь особо почитаемого ими бога земледелия.
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/см 3 , 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.
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
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.
Атмосфера
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.
Кольца
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.
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.
Сатурн - одна из восьми основных планет Солнечной системы. Его главный отличительный признак - большие и невероятно красивые кольца.
Общие сведения:
- Планета весит в 95 раз больше, чем Земля. Её вес составляет 568 · 10 24 (568 септиллионов = 568 с 24 нулями) килограмм.
- Этот гигант может вместить в себя Землю 750 раз, являясь второй по величине, после , планетой в Солнечной системе.
- Планета состоит из газов, водорода в нем 94%, а остальное - в основном гелий.
- День на планете длится 10 с четвертью часов.
- Один оборот вокруг Солнца совершается почти за 30 земных лет.
- Температура на поверхности достигает -190º по Цельсию. Планета входит в отдельный класс «ледяных гигантов» Солнечной системы, и находится почти в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля (для справки: наш земной шар отдален от этой жаркой звезды на 150 млн км).
- Диаметр колец около 300 000 км. На быстрой ракете вы бы летели от одного края до другого 2 дня.
- Этот огромный шар, окруженный ледяными кольцами, вращается со скоростью 60 000 км/ч.
История происхождения имени планеты
Её сияние на небе заметили ещё в VII веке до н. э. жители Древней Ассирии (современный Ирак). Спустя много веков, греки назвали эту планету Кронос, в честь своего бога урожая, возможно, причиной этому стало её особое положение на небе в период летнего сбора урожая. Римским богом земледелия был Сатурн, поэтому сегодня планета имеет такое название. Кстати, один день недели – суббота – назван также в честь этого римского бога (Saturday).
Кольца
В 1610 году Галилео Галилей первым увидел в своем телескопе кольца Сатурна. Он увидел какие-то маленькие объекты, хотя и не понял, что это такое. В своем дневнике учёный нарисовал то, что увидел. Позднее, 45 лет спустя, нидерландский физик Х. Гюйгенс дал ответ на этот вопрос. Он также понял, что вокруг планеты движется не одно кольцо, а несколько гигантских.
Сегодня астрономам известно о наличии 7 главных колец. И у каждого из них свои особенности. Например, кольцо A почти прозрачно, поэтому сквозь него легко проходит свет. Кольцо B плотное, насыщенное материалом. C ещё более прозрачное, чем A, а кольцо D совсем неразличимо. Кольца с Земли можно видеть только благодаря Солнцу, поскольку они состоят из частичек льда, которые отражают большое количество солнечного света.
Мерцающие кольца невероятно большие. Они раскинулись так широко, что уместились бы между нашей планетой и орбитой Луны. Однако их ширина не толще одного-двух этажей современной многоэтажки. Они чем-то похожи на твердые диски, однако состоят из миллиардов кусков различных космических обломков. Окажись внутри одного из колец, вам показалось бы, что вы попали под град.
Особенности
Сатурн - шестая планета от Солнца. Её атмосфера состоит из 5 слоев. Этот огромный шар из водорода и гелия вращается вокруг своей оси, при этом меняя свою форму. Нечто похожее происходит с пиццей, когда повар ее подбрасывает. Вращаясь, она становится плоской и вытягивается по бокам.
У Сатурна очень низкая плотность. Это единственная планета в Солнечной системе, которая менее плотна, чем вода. Она раздута, и газы занимают очень много пространства в сравнении с общей массой. Если бы существовал огромный океан, способный вместить планету, то этот большой шар не утонул, а держался на воде.
Также этот ледяной гигант имеет очень мощную погодную систему. На вид - это очень тихая и спокойная планета, хотя таковой не является. Бури там могут длиться днями, неделями и даже месяцами. Скорость ветра может достигать 1600 км/ч. Считается, что там есть молнии, которые в миллионы раз сильнее, чем на Земле.
Верные спутники ледяного шара
Самый большой спутник планеты - Титан. Размером он превышает размером Меркурий, а также в два раза больше, чем Луна. Он был открыт Христианом Гюйгенсом ещё в далеком 1655 году. В сравнении с Титаном, Энцелад – один из небольших спутников. Это крошечный объект, диаметр которого составляет всего лишь 500 км (1/8 часть Луны). Он был открыт в 1789 году Уильямом Гершелем. Энцелад представляет собой блестящий шар изо льда и камня. Он геологически активен. Ученые наблюдают постоянные извержения на нём. Астрономы до сих пор открывают ранее неизвестные спутники властелина колец, поэтому точное количество их неизвестно.
Орбитальный аппарат «Кассини»
В 1997 году «Кассини», корабль весом 5,5 тонн, отправился на Сатурн. Аппарат достиг этого удивительного гиганта 2004 году. И многое о планете известно благодаря спутнику «Кассини». Он совершает обход колец, спутников и самой планеты. Ежедневно ученые проводят тщательное исследование снимков, которые получают с космического аппарата.
Заключение
Наш доклад помог одним глазком заглянуть в . Планета с ушками, как ее изобразил Галилео Галилей в своих конспектах, оказалась настоящей жемчужиной Солнечной системы. Она восхищает любителей космоса своей мерцающей красотой и поражает математическим совершенством ученых.
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя
Сатурн – вторая по размерам планета в нашей Солнечной системе и шестая планета от Солнца. Сатурн, точно так же как и Уран, Юпитер и Нептун, относятся к газовым гигантам. Свое название планета получила в честь бога земледелия.
В большей степени планета состоит из водорода, с незначительными примесями гелия и следами метана, воды, аммиака и тяжелых элементов. Что касается внутренней части, то она представляет собой незначительное ядро, включающее никель, железо и лед, покрытое газообразным внешним слоем и небольшим слоем металлического водорода. Внешняя атмосфера кажется при наблюдении из космоса однородной и спокойной, хотя иногда прослеживаются долговременные образования. У Сатурна есть планетарное магнитное поле, которое занимает промежуточное положение по напряженности между мощным полем Юпитера и магнитным полем Земли. Скорость ветра на планете может достигать до 1800 км/час, что намного больше чем на Юпитере.
Сатурн имеет заметную систему колец, которая главным образом состоит из частичек льда, имеющих меньшее количество пыли и тяжелых элементов. На данный момент вокруг Сатурна обращается 62 известных спутника. Самым крупным из них является Титан. Среди всех спутников он второй по размерам (после Ганимеда).
На орбите Сатурна располагается автоматическая межпланетная станция под названием «Кассини». Ученые запустили ее еще в 1997 году. А в 2004 году она достигла системы Сатурна, к задачам которой относятся изучение структуры колек и динамики магнитосферы и атмосферы.
Название планеты
Планета Сатурн была названа в честь римского бога земледелия. Позже он был отождествлен с предводителем титанов – Кроносом. Поскольку титан Кронос пожирал своих детей, он не пользовался популярностью среди греков. У римлян же бог Сатурн был в почете и уважении. Согласно древней легенде, он научил человечество обрабатывать землю, строить дома и выращивать растения. О временах его предполагаемого правления говорят «золотой век человечества», в его честь организовывались празднования, которые получили название Сатурналии. Рабы во время этих торжеств на незначительное время получали свободу. В индийской мифологии планете соответствует Шани.
Происхождение Сатурна
Стоит отметить, что происхождение Сатурна объясняют две главные гипотезы (точно так же, как и с Юпитером). Согласно гипотезе «концентрации», похожий состав Сатурна и Солнца заключается в том, что у этих небесных тел есть большая часть водорода. В результате малая плотность объясняется тем, что на изначальных стадиях развития Солнечной системы в газопылевом диске сформировались массивные «сгущения», которые дали начало планетам. Получается, что планеты и Солнце формировались схожим образом. Но как бы там ни было, эта гипотеза не объясняет различия состава Солнца и Сатурна.
Гипотеза «аккреции» говорит, что процесс образования Сатурна состоял из двух этапов. Сперва в течение двухсот миллионов лет шел процесс образования твердых плотных тел, которые напоминали планеты земной группы. В период этого этапа из области Сатурна и Юпитера диссипировалась некоторая часть газа, что в будущем сказалось на различии химических составов Солнца и Сатурна. После чего начался 2 этап, во время которого самые крупные тела смогли достигнуть удвоенной массы Земли. В течение нескольких сотен тысяч лет проходил процесс аккреции газа на эти тела из первичного протопланетного облака. Температура на втором этапе наружных слоев планеты достигала 2000 °C.
Сатурн среди прочих планет
Как уже было сказано выше, Сатурн относится к числу газовых планет: он не имеет твердой поверхности и в основном состоит из газов. Полярный радиус планеты – 54 400 км, экваториальный – 60 300 км. Среди остальных планет Сатурн отличается наибольшим сжатием. Вес планеты превышает массу Земли в 95,2 раза, но ее средняя плотность меньше плотности воды. Хотя массы Сатурна и Юпитера отличаются более чем в три раза, их экваториальный диаметр отличается только на 19%. Что касается плотности остальных газовых планет, то она существенно больше и составляет 1,27-1,64 г/см3 . Ускорение свободного падения вдоль экватора – 10,44 м/с2 , что сопоставимо с показателями Нептуна и Земли, но гораздо меньше, чем у Юпитера.
Вращение и орбитальные характеристики Сатурна
Среднее расстояние между Солнцем и Сатурном – 1430 млн км. Двигаясь со скоростью 9,69 км/с, планета обращается вокруг Солнца за 29,5 года (10 759 суток). Расстояние от Сатурна до нашей планеты меняется в пределах от 8,0 а. е. (119 млн км) до 11,1 а. е. (1660 млн км), среднее расстояние в период их противостояния примерно 1280 млн км. Юпитер и Сатурн находятся почти в точном резонансе 2:5 до Солнца в афелии и перигелии составляет 162 млн км.
Дифференциальное вращение атмосферы планеты подобно вращению атмосфер Венеры и Юпитера, а также Солнца. А. Вилльямс первым обнаружил, что скорость вращения Сатурна может меняться не только по глубине и широте, но и по времени. Анализ переменности вращения экваториальной зоны за 200 лет показал, что главный вклад в эту переменность вносит годовой и полугодовой циклы.
Атмосфера и строение Сатурна
Верхние слои атмосферы на 96,3% состоят из водорода и на 3,25% из гелия. Есть примеси аммиака, метана, этана, фосфина и некоторых других газов. В верхней части атмосферы аммиачные облака мощнее юпитерианских, в то время как облака нижней части состоят из воды или гидросульфида аммония.
Согласно с данными «Вояджеров», на планете дуют сильные ветра. Аппаратам удалось зарегистрировать скорость ветров в 500 м/с. В основном они дуют в восточном направлении. Их сила ослабевает одновременно с отдалением от экватора (могут появляться западные атмосферные течения). Исследования показали, что циркуляция атмосферы может проходить в слое верхних облаков, но и на глубине до 2000 км. Более того, по измерениям «Вояджера-2» стало известно, что ветры в северном и южном полушарии симметричны относительно экватора. Существует предположение, что симметричные потоки имеют связь под слоем видимой атмосферы.
Иногда в атмосфере Сатурна появляются устойчивые образования, которые представляют собой сверхмощные ураганы. Точно такие же объекты прослеживаются и на остальных газовых планетах Солнечной системы. Примерно 1 раз в 30 лет на Сатурне появляется «Большой Белый овал», который в последний раз видели в 2010 году (не такие крупные ураганы формируются чаще).
Во время штормов и бурь на Сатурне наблюдаются сильные разряды молнии. Вызванная ими электромагнитная активность колеблется с годами от практически полного отсутствия до сверхмощных электрических бурь.
Аппарат «Кассини» 28 декабря 2010 года сфотографировал шторм, который напоминал сигаретный дым. Очередной сильный шторм был зафиксирован астрономами 20 мая 2011 года.
Внутреннее строение
В глубине атмосферы планеты растут температура и давление, а водород переходит в жидкое состояние, но этот переход постепенный. На глубине в 30 тыс. км водород становится металлическим (3 млн атмосфер – давление). Магнитное поле создается циркуляцией электрических токов в металлическом водороде. Оно не настолько мощное, как у Юпитера. В центральной части планеты находится мощное ядро из тяжелых и твердых материалов – металлов, силикатов и предположительно льда. Его вес примерно составляет от 9 до 22 масс нашей планеты. Температура ядра – 11 700°C. Нельзя не отметить и тот факт, что энергия, излучаемая Сатурном в космос, в два с половиной раза больше энергии, которую он получает от Солнца. Существенная часть этой энергии генерируется благодаря механизму Кельвина – Гельмгольца. В то время, когда температура падает, соответственно уменьшается давление в ней, она понижается, а энергия переходит в тепло. Но такой механизм не может выступать единственным источником энергии Сатурна. Ученые предполагают, что дополнительная часть тепла появляется благодаря конденсации и последующему падению капель гелия через слой водорода вглубь ядра. Как следствие, потенциальная энергия капель переходит в тепловую. Область ядра, по оценкам ученых, имеет диаметр примерно 25 тыс. км.
Спутники Сатурна
Крупнейшие спутники Сатурна – Энцелад, Мимас, Диона, Тефия, Титан, Рея и Япет. Впервые они были открыты в 1789 году, но и по сей день остаются главными объектами исследования. Их диаметры варьируются от 397 до 5150 км. Распределение по массам отвечает распределению по диаметрам. Наименьшими эксцентриситетами орбиты обладают Тефия и Диона, наибольшим – Титан. Все спутники с известными параметрами располагаются выше синхронной орбиты, что приводит к их медленному удалению.
По состоянию на 2010 год известно 62 спутника Сатурна. Причем 12 из них открыты посредством космических аппаратов: «Кассини», «Вояджер-1», «Вояджер-2». Большинство спутников, кроме Фебы и Гипериона, характеризуются синхронным собственным вращением - каждый из них всегда повернут одной стороной к Сатурну. Информации о вращении мелких спутников нет. Дионе и Тефии сопутствуют по два спутника в точках Лагранжа L4 и L5.
На протяжении 2006 года команда ученых под чутким руководством Дэвида Джуитта, работающая на Гавайях, выявила с помощью телескопа Субару девять спутников Сатурна. Они отнесли их к нерегулярным спутникам, отличающимся ретроградной орбитой. Время их вращения вокруг Сатурна варьируется от 862 до 1300 дней.
Первые снимки высокого качества были получены с изображением одного из спутников Тефии только в 2015 году.
На шестой позиции орбите от Солнца располагается Сатурн, вторая по величине планета в Солнечной системе. Вокруг не го кружится множество спутников, ветер в его атмосфере может достигать 1800 км/ч, однако самой знаменитой его особенностью, что делает одной из самых узнаваемых планет, являются система колец. Но обо всем по порядку.
История открытия планеты.
Планета Сатурн была известна еще во времена Древней Греции. Ввиду своей небольшой яркости, которая в максимуме может достигать всего -0,4 звездной величины, и относительно небольшой скорости передвижения по небосклону уже в те времена знали, что эта планета удалена дальше всего от Земли и Солнца.
Первые наблюдения за планетой в телескоп провел Галилео Галилей в 1610 году. Однако проведя наблюдения в свой телескоп с увеличением всего 20 крат, Галилей не увидел колец. То что он увидел было похоже три неподвижные почти касающихся звезды, при этом центральная была крупнее боковых, и все три были расположены на прямой линии.
10 вещей которые необходимо знать о Сатурне!
- Сатурн является шестой планетой от Солнца;
- В атмосфере Сатурна дуют самые сильные ветра в Солнечной системе;
- Сатурн является одной из самых наименее плотных планет в Солнечной системе;
- Вокруг планеты расположена самая большая система колец в Солнечной системе;
- Одни сутки на планете длятся практически один земной год и равны 378 земным суткам;
- Сатурн посетило 4 научно-исследовательских космических аппарата;
- Сатурн вместе с Юпитером составляют примерно 92% всей планетарной массы Солнечной системы;
- Один год на планете длится 29,5 земных лет;
- Вокруг планеты вращается 62 известных естественных спутника;
- В настоящее время, изучением Сатурна и его колец занимается автоматическая межпланетная станция Cassini;
Астрономические характеристики
Значение имени планеты Сатурн
Своему названию планета обязана своему неторопливому движению по небосклону. Древние Греки называли его Кроносом в честь бога — отца Зевса хранителя времени, ведающего тайнами жизни и смерти. Только в древнем Риме планета получила свое настоящее называние в честь бога земледелия — Сатурн.
Физические характеристики Сатурна
Кольца и спутники
Вокруг Сатурна находится полный комплект околопланетных объектов — спутники и кольца.
В настоящее время астрономам известно по крайней мере 62 естественных спутника газового гиганта. Поскольку свое название планета получила в честь Кроноса, главного титана в древнегреческой мифологии, луны Сатурна были названы в честь других титанов и их потомков, а также гигантов из галльских и норвежских мифов.
Самым большим спутником Сатурна является Титан. Он ненамного меньше чем Меркурий, и является вторым по величине спутником в Солнечной системе, после Ганимеда — луны Юпитера.
Спутники Сатурна могут как выглядеть очень причудливо так и иметь интересные характеристики. Пан и Атлас имеют форму летающих тарелок, Япет с одной стороны яркий и чистый как снег а с другой стороны темный как уголь. Энцелад способен извергать со своей южной полярной области ледяные гейзеры, которые ученые насчитали около 101 штуки.
Астрономы предполагают, что на орбите Сатурна вращается намного больше лун. Но из-за их небольших размеров и довольно хаотичности системы, которая заставляет их сталкиваться, создаваться, разрушаться, что приводит к трудностям к определению их точного количества.
Первым кто увидел кольца Сатурна стал Галилео Галилей в 1610 году, однако из-за недостаточной мощности своего телескопа, он не смог их распознать. То что он увидел было больше похоже на шар с двумя ушками или ручками. Плоские кольца Сатурна первым смог отчетливо увидеть Христиан Гюйгенс в распоряжении которого был более мощный телескоп.
Дальнейшее изучение колец в еще более мощные телескопы показали что Сатурн фактически окружает система из большого числа колец, состоящих из миллиардов частиц льда и камней размером от сахарного кристаллика до дома. Самое большое кольца имеет диаметр в 200 раз больше диаметра самой планеты.
Как полагают астрономы, кольца образовались из обломков комет, астероидов и разрушенных лун на орбите Сатурна.
Свое название кольца получали в алфавитном порядке в порядке их обнаружения. Кроме колец свои названия получают и щели между кольцами. Одна из щелей, около 4700 километров шириной, была обнаружена космическим аппарат Cassini в 2009 года. В последствии она получила название “Деление Кассини”.
Особенности планеты
Подобно Юпитеру, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия. Его объем в 775 раз больше чем у Земли. В верхних слоях атмосферыв районе экватора, ветра могут достигать скорости до 500 метров в секунду. Эти сверхбыстрые ветра в сочетании с теплом исходящих из недр планеты, вызывают желтые и золотые полосы, которые отчетливо видны в атмосфере планеты
Кольцевая система Сатурна является самой большой и сложной в Солнечной системе, раскинувшись на сотни тысяч километров от планеты. В начале 1980 — х годов два космических аппарата серии Voyager, показали что кольца Сатурна состоят в основном из льда и камней размером от нескольких микрометров до нескольких десятком метров. Две небольшие луны Сатурна вращаются в пробелах основных колец.
Магнитное поле планеты не настолько велико как у Юпитера и в 578 раз слабее земного. Однако на изображениях космического телескопа Hubble отчетливо что в полярных областях планеты присутствуют полярные сияния.
В настоящее время на орбите Сатурна находиться исследовательский космический аппарат Cassini, который за четырех летний период работы облетит планету более 70 раз, изучив его спутники, кольца и магнитосферы. Для широкой общественности исследовательский зонд предоставляет огромное количество великолепных фотографий колец и лун Сатурна.
Данная статья представляет собой сообщение или доклад о Сатурне, где изложена характеристика этой планеты Солнечной системы: основные астрономические данные, строение атмосферы и ядра, описание колец и спутников.
Астрономические данные Сатурна
Максимальное расстояние от Солнца (афелий)
1,513 млрд. км (10,116 а.е.)
Минимальное расстояние от Солнца (перигелий)
1,354 млрд. км (9,048 а.е.)
Диаметр по экватору
120 540 км
Средняя температура верхних слоёв атмосферы
-180º С
Период обращения вокруг Солнца
29,458 земного года
Период обращения вокруг оси
10 ч 34 мин 13 с
Количество колец
8
Количество спутников
62
Описание планеты
Эта планета - бледно-золотой шар, окружённый тончайшим кольцом - получила своё название от имени древнеримского бога посевов, отца Юпитера. Шестой по счёту в Солнечной системе и второй по величине, Сатурн обращается вокруг нашего светила на среднем расстоянии в 1,4 млрд. км, отстоя от звезды вдвое дальше, чем Юпитер. Вещество этого небесного тела так же, как Юпитера, Урана и Нептуна, имеет небольшую среднюю плотность (0,69 г/см 3) , поскольку состоит в основном из газов; тем не менее относящийся к планетам-гигантам Сатурн примерно в 95 раз массивнее Земли.
В силу большого отстояния от центра Солнечной системы его орбитальный период (т. е. сатурнианский год) весьма продолжителен и составляет около 29,5 земного. При этом обращение Сатурна вокруг своей оси происходит значительно быстрее, нежели у Земли: один день здесь длится всего 10 ч 34 мин. Скорость движения облаков над экваториальной зоной планеты такова, что полный оборот они совершают на 26 минут быстрее, чем облака в более высоких широтах; причина тому - огромной силы (около 500 м/с) ветры, дующие в верхних слоях атмосферы.
Атмосфера и ядро
Сатурн окутан плотным, заполненным облаками слоем газов. Основу его атмосферы составляют гелий и водород; облака состоят главным образом из кристаллов воды и аммиака. Так же, как и у ближайшего соседа по Солнечной системе - Юпитера, в видимых атмосферных слоях этой планеты присутствуют определённые участки, окрашенные как в более тёмные, так и в более светлые тона (так называемые пояса и зоны соответственно); они вполне чётко различимы, хотя и менее контрастны, чем у Юпитера. Кроме того, здесь также наблюдаются относительно стабильные атмосферные возмущения - например, Большое белое пятно, которое существовало в течение нескольких месяцев, а затем возродилось примерно три десятилетия спустя; гигантское овальное образование размером с Землю, расположенное недалеко от северного полюса, было названо Большим коричневым пятном.
Достигающий в диаметре примерно 120,5 тыс. км неправильный шар (атмосфера планеты сильно подвержена сплющиванию на полюсах, поскольку быстрое вращение способствует «выдавливанию» её в экваториальные области) состоит из нескольких слоёв. Предполагается, что в её глубинах скрываются минимум два слоя жидкого водорода, причём один из них, состоящий из так называемого металлического водорода, может проводить электричество.
Ядро Сатурна представляет собой огромную сферу, слагаемую, видимо, камнями и льдом. По предположениям учёных, своими размерами она превышает ядро Юпитера (около 30 тыс. км): косвенным свидетельством этого является более активное перемещение атмосферных масс от полюсов к экватору.
Кольца
Поскольку ось планеты очень сильно - более чем на 63º - наклонена к плоскости орбиты, земные астрономы имеют прекрасную возможность наблюдать эти удивительные образования в плане. Считается, что впервые увидел их Галилео Галилей (1564-1642) в 1610 году, но из-за несовершенства телескопа они были сочтены цепью спутников; только полвека спустя голландскому учёному Гюйгенсу удолось выяснить, что это кольцо, окружающее планету и нигде с ней не соприкасающееся.
Из-за движения Сатурна по орбите кольца медленно поворачиваются к нам то одной, то другой стороной; каждые 15 лет они располагаются к нам ребром, и тогда их нельзя разглядеть даже в самые мощные телескопы. Первое время считалось, что это огромный монолит, но более поздние исследования опровергли эту теорию. В частности, информация, полученная от космических аппаратов серий «Пионер» и «Вояджер» в 1970-1980 годах, свидетельствовала: Сатурн окружает ни много ни мало семь колец, причём структура каждого весьма сложна. Восьмое кольцо - кольцо Феба - диаметром более 13 млн. км, было открыто в 2009 году. Существует также предположение о наличии системы колец у одного из спутников Сатурна - Реи.
Судя по всему, кольца являются остатками того допланетного облака, которое породило все тела Солнечной системы, и состоят из небольших - от 1 мм до нескольких метров - пылевых частиц, покрытых льдом. При средней толщине от 10 м до 10 км их диаметр составляет 270 тыс. км. Три самые яркие названы A, B и C; в отличие от колец D, E, F и G, более узких и тусклых, они неплохо различимы с Земли даже в слабый телескоп. Кольца A и B разделяет так называемая щель Кассини (по имени итальянского астронома, жившего в XVII-XVIII ст.); подобная же «прореха» в теле кольца A называется щелью Энке. Кроме того, автоматическая станция «Кассини» в начале 2004 года обнаружила наличие у Сатурна радиационного пояса внутри колец, что стало для учёных полной неожиданностью.
Спутники
Кроме миллиардов крохотных лун, составляющих его кольца, Сатурн обладает и большим количеством спутников - 62. Их размер и форма очень различны: есть объекты, подобные Япету и Рее (средние диаметры 1 436 и 1 528 км соответственно), а есть - небольшие сателлиты, такие как Атлас (около 32 км) и Телесто (24 км). Благодаря современному оборудованию в последние годы стало возможным открытие множества мельчайших по космическим меркам спутников, диаметр которых составляет менее 10 км.
Самый большой спутник Сатурна - Титан, его диаметр равен 5 150 км и во всей Солнечной системе он уступает лишь спутнику Юпитера Ганимеду. Титан - один из наиболее интересных спутников Сатурна: считается, что процессы, происходящие в его атмосфере (85 % азота, около 12 % аргона и 3 % метана), схожи с теми, что миллиарды лет назад можно было бы обнаружить на юной Земле. 14 января 2005 года на эту планету был спущен зонд «Гюйгенс», передавший немало ценной научной информации.
Периоды обращения и радиусы орбит в каждой из трёх групп спутников Сатурна - Тефии, Телесто и Калипсо, Дионы и Елены, Януса и Эпиметия - одинаковы. Есть и другие интересные факты: например, щель Энке внутри кольца A возникла благодаря спутнику Пану, орбита которого лежит в той же плоскости, а спутники Атлас и Прометей, между орбитами которых расположилось кольцо F, не дают составляющим его частицам разлететься в пространстве (за это они получили прозвище «луны-пастухи»).
Помимо Сатурна, кольцами также обладают и другие планеты Солнечной системы: Юпитер, Уран и Нептун.