Звездное небо всегда привлекало своей красотой романтиков, поэтов, художников и влюбленных. С незапамятных времен люди восхищались россыпью звезд и приписывали им особые магические свойства.
Древние астрологи, например, сумели провести параллель между датой рождения человека и звездой, ярко светившей в этот момент. Считалось, что она может влиять не только на совокупность черт характера новорожденного, но и на всю его дальнейшую судьбу. Наблюдение за звездами помогало земледельцам определять лучшую дату для посева и сбора урожая. Можно сказать, что многое в жизни древних людей было подчинено влиянию звезд и планет, поэтому неудивительно, что человечество уже не одно столетие пытается изучить ближайшие к Земле планеты.
Многие из них на сегодняшний момент довольно неплохо изучены, однако некоторые могут преподнести ученым немало сюрпризов. К таким планетам астрономы, в первую очередь, относят Сатурн. Описание этого газового гиганта можно найти в любом учебнике по астрономии. Однако сами ученые считают, что это одна из самых малоизученных планет, все загадки и тайны которой человечество еще даже не в состоянии перечислить.
Сегодня вы получите самую развернутую информацию о Сатурне. Масса газового гиганта, его размер, описание и сравнительная характеристика с Землей - все это вы сможете узнать из данной статьи. Возможно, некоторые факты вы услышите впервые, а что-то покажется вам просто невероятным.
Представления древних о Сатурне
Наши предки не могли точно вычислить массу Сатурна и дать ему характеристику, но они определенно понимали, насколько величественна данная планета и даже поклонялись ей. Историки считают, что Сатурн, который относится к одной из пяти планет, отлично различимых с Земли невооруженным взглядом, был известен людям очень давно. Свое название он получил в честь бога плодородия и земледелия. Это божество было весьма почитаемо среди греков и римлян, однако в дальнейшем отношение к нему слегка видоизменилось.
Дело в том, что греки начали ассоциировать Сатурн с Кроносом. Этот титан был весьма кровожаден и даже пожирал своих собственных детей. Поэтому к нему относились без должного уважения и с некоторым опасением. А вот римляне очень почитали Сатурн и даже считали его богом, который дал человечеству многие необходимые для жизни знания. Именно бог земледелия научил невежественных людей строить жилые помещения и сохранять выращенный урожай до следующего года. В благодарность к Сатурну римляне устраивали настоящие праздники, длящиеся несколько дней. В этот период даже рабы могли забыть о своем ничтожном положении и в полной мере ощутить себя свободными людьми.
Примечательно, что во многих древних культурах Сатурн, характеристику которого ученые смогли дать только спустя тысячелетия, ассоциировался с сильными божествами, которые уверенно управляют судьбами людей во многих мирах. Современные историки часто задумываются о том, что древние цивилизации могли знать об этой гигантской планете гораздо больше, чем мы сегодня. Возможно, им были доступны иные знания и нам только предстоит, откинув сухие статистические данные, проникнуть в тайны Сатурна.
Краткое описание планеты
В нескольких словах рассказать, какая планета Сатурн на самом деле, довольно сложно. Поэтому в текущем разделе мы приведем читателю всем известные данные, которые помогут составить некоторое представление об этом удивительном небесном теле.
Сатурн является шестой планетой нашей родной Солнечной системы. Так как он в основном состоит из газов, то его относят к газовым гигантам. Самым ближайшим «родственником» Сатурна принято называть Юпитер, но кроме него в эту группу можно внести еще Уран и Нептун. Примечательно, что все газовые планеты могут гордиться своими кольцами, но только Сатурн имеет их в таком количестве, что позволяет разглядеть его величественный «пояс» даже с Земли. Современные астрономы по праву считают его самой красивой и завораживающей планетой. Ведь кольца Сатурна (из чего состоит это великолепие, мы расскажем в одном из следующих разделов статьи) практически постоянно меняют свой цвет и каждый раз их фото удивляет новыми оттенками. Поэтому газовый гигант является одним из самых узнаваемых среди остальных планет
Масса Сатурна (5.68×10 26 кг) по сравнению с Землей крайне велика, об этом мы поговорим немного позже. А вот диаметр планеты, составляющий, по последним данным, более ста двадцати тысяч километров, уверенно выводит ее на второе место в Солнечной системе. Поспорить с Сатурном может только Юпитер, лидирующий в данном списке.
Газовый гигант имеет свою атмосферу, магнитные поля и огромное количество спутников, которые постепенно открывались астрономами. Интересно, что плотность планеты заметно меньше плотности воды. Поэтому, если ваше воображение позволит вам представить огромный бассейн, наполненный водой, то будьте уверены, Сатурн в нем не утонет. Как огромный надувной мяч, он будет медленно скользить по поверхности.
Происхождение газового гиганта
Несмотря на то, что исследования Сатурна космическими аппаратами активно ведутся на протяжении последних десятилетий, ученые до сих пор не могут уверенно сказать, как именно образовалась планета. На сегодняшний день выдвинуто две основных гипотезы, у которых есть свои последователи и противники.
Солнце и Сатурн часто сравнивают по составу. И действительно, в них находится большая концентрация водорода, что позволило некоторым ученым выдвинуть гипотезу о том, что наша звезда и планеты Солнечной системы формировались практически в одно и то же время. Массивные газовые скопления стали родоначальниками Сатурна и Солнца. Однако никто из сторонников этой теории не может объяснить, почему из исходного материала, если так можно сказать, в одном случае образовалась планета, а в другом - звезда. Различиям в их составе тоже никто пока не может дать достойного объяснения.
Согласно второй гипотезе, процесс формирования Сатурна длился сотни миллионов лет. Изначально происходило образование твердых частиц, которые постепенно достигали массы нашей Земли. Однако в какой-то момент планета потеряла большое количества газа и на втором этапе она активно приращивала его из космического пространства путем гравитации.
Ученые надеются, что в дальнейшем им удастся открыть секрет образования Сатурна, но до этого у них еще долгие десятилетия ожидания. Ведь максимально близко к планете удалось подобраться только аппарату «Кассини», работавшему на ее орбите на протяжении долгих тринадцати лет. Осенью этого года он закончил свою миссию, собрав для наблюдателей огромное количество данных, которые еще только предстоит обработать.
Орбита планеты
Сатурн и Солнце разделяют практически полтора миллиарда километров, поэтому от нашего главного светила планете достается не так уж много света и тепла. Примечательно, что вращается газовый гигант вокруг Солнца по немного вытянутой орбите. Впрочем, в последние годы ученые утверждают, что так поступают практически все планеты. Полный оборот Сатурн делает практически за тридцать лет.
Вокруг своей оси планета крутится крайне быстро, на оборот требуется около десяти земных часов. Если бы мы жили на Сатурне, то именно столько длились бы сутки. Интересно, что полный оборот планеты вокруг своей оси ученые пытались вычислить несколько раз. За это время возникла погрешность приблизительно в шесть минут, в рамках науки она считается довольно внушительной. Некоторые ученые связывают ее с неточностью приборов, а вот другие утверждают, что за долгие годы наша родная Земля стала вращаться медленнее, что и позволило образоваться погрешности.
Структура планеты
Так как размер Сатурна часто сопоставляют с Юпитером, то неудивительно, что и структуры этих планет очень похожи между собой. Ученые условно делят газовый гигант на три слоя, центром которых является скалистое ядро. Оно имеет высокую плотность и, как минимум, в десять раз массивнее земного ядра. Вторым слоем, где оно находится, считается жидкий металлический водород. Его толщина составляет приблизительно четырнадцать с половиной тысяч километров. Внешний слой планеты составляет молекулярный водород, толщина данного слоя измеряется в восемнадцати с половиной тысячах километров.
Ученые, изучая планету, выяснили один интересный факт - она излучает в космическое пространство в два с половиной раза больше радиации, чем получает от светила. Этому феномену пытались найти определенное объяснение, проводя параллель с Юпитером. Однако до сих пор это остается очередной загадкой планеты, ведь размер Сатурна меньше своего «собрата», излучающего в окружающий мир гораздо более скромные объемы радиации. Поэтому на сегодняшний день подобную активность планеты объясняют трением гелиевых потоков. Но насколько жизнеспособна данная теория, ученые сказать не могут.
Планета Сатурн: состав атмосферы
Если наблюдать планету в телескоп, то становится заметно, что цвет Сатурна имеет несколько приглушенные бледно-оранжевые оттенки. На его поверхности можно отметить полосообразные образования, которые часто формируются в причудливые формы. Впрочем, они не статичны и быстро трансформируются.
Когда мы говорим о газообразных планетах, то читателю довольно сложно понять, как именно можно определить разницу между условной поверхностью и атмосферой. Ученые тоже сталкивались с подобной проблемой, потому было принято решение определять некую точку отсчета. Именно в ней температура начинает понижаться, здесь астрономы и проводят невидимую границу.
Атмосфера Сатурна практически на девяносто шесть процентов состоит из водорода. Из составляющих газов хочется еще назвать гелий, он присутствует в количестве трех процентов. Оставшийся один процент делят между собой аммиак, метан и другие вещества. Для всех известных нам живых организмов атмосфера планеты является губительной.
Толщина атмосферного слоя приближена к шестидесяти километрам. Удивительно, но Сатурн, как и Юпитер, часто именуют не иначе как «планета бурь». Конечно, по меркам Юпитера они незначительны. Но вот для землян ветер практически в две тысячи километров в час покажется настоящим концом света. Подобные бури происходят на Сатурне довольно часто, иногда ученые замечают в атмосфере формирования, напоминающие наши ураганы. В телескоп они выглядят как обширные белые пятна, причем ураганы формируются крайне редко. Поэтому наблюдение за ними считается большой удачей для астрономов.
Кольца Сатурна
Цвет Сатурна и его колец приблизительно одинаков, хотя ученым этот «пояс» задает огромное количество задачек, которые они пока не в состоянии решить. Особенно сложно ответить на вопросы о происхождении и возрасте этого великолепия. На сегодняшний день по данной теме научное сообщество выдвинуло несколько гипотез, доказать или опровергнуть которые пока никто не может.
В первую очередь, многих юных астрономов интересует, из чего состоят кольца Сатурна. На этот вопрос ученые могут ответить достаточно точно. Структура колец очень неоднородна, она представляет собой миллиарды частиц, которые движутся с огромной скоростью. Диаметр этих частиц колеблется от одного сантиметра до десяти метров. Состоят они на девяносто восемь процентов изо льда. Остальные два процента представлены различными примесями.
Несмотря на внушительную картину, которую представляют собой кольца Сатурна, они очень тонкие. Их толщина в среднем не достигает даже километра, тогда как диаметр доходит до двухсот пятидесяти тысяч километров.
Для простоты кольца планеты принято называть одной из букв латинского алфавита, самыми заметными считаются три кольца. А вот наиболее ярким и красивым принято считать второе.
Образование колец: теории и гипотезы
С древних времен люди ломали голову над тем, как именно были сформированы кольца Сатурна. Изначально выдвигалась теория об одновременном формировании планеты и ее колец. Однако позже эта версия была опровергнута, ведь ученых поразила чистота льда, из которых и состоит «пояс» Сатурна. Если бы кольца имели с планетой один возраст, то их частички покрылись бы слоем, который можно сравнить с грязью. Так как этого не произошло, то научному сообществу пришлось искать другие объяснения.
Традиционной считается теория о взорвавшемся спутнике Сатурна. Согласно этому утверждению, приблизительно четыре миллиарда лет назад один из спутников планеты подошел к ней слишком близко. По подсчетам ученых, его диаметр мог доходить до трехсот километров. Под воздействием приливной силы он был разорван на миллиарды частиц, образовавших кольца Сатурна. Также рассматривается версия и о столкновении двух спутников. Подобная теория кажется максимально правдоподобной, однако последние данные дают возможность определить возраст колец как сто миллионов лет.
Удивительно, но частички колец постоянно сталкиваются между собой, формируются в новые образования и тем самым затрудняют их изучение. Современные ученые пока не могут раскрыть тайну образования «пояса» Сатурна, которая пополнила список загадок этой планеты.
Луны Сатурна
Газовый гигант имеет огромное количество спутников. Вокруг него вращается сорок процентов всех известных системы. На сегодняшний день открыто шестьдесят три луны Сатурна, при этом многие из них преподносят не меньше сюрпризов, чем сама планета.
Размер спутников колеблется от трехсот километров до пяти с лишним тысяч километров в диаметре. Проще всего астрономам было открыть крупные луны, большую часть из них смогли описать в конце восьмидесятых годов восемнадцатого века. Именно тогда были открыты Титан, Рея, Энцелад и Япет. Эти луны до сих пор очень интересуют ученых и пристально изучаются ими.
Интересно, что все спутники Сатурна очень отличаются от друг друга. Объединяет их тот факт, что они повернуты к планете всегда только одной стороной и вращаются практически синхронно. Наибольший интерес для астрономов представляют три луны:
- Титан.
- Энцелад.
Титан занимает второе место по величине в Солнечной системе. Неудивительно, что первенство он уступает только одному из спутников Титана на половину больше, чем у Луны, а размер сопоставим с Меркурием и даже превышает его. Интересно, что состав этого гигантского спутника Сатурна поспособствовал формированию атмосферы. К тому же, на нем существует жидкость, что ставит Титан в один ряд с Землей. Некоторые ученые даже предполагают, что на поверхности спутника может быть какая-то форма жизни. Конечно, она будет существенно отличаться от земной, ведь атмосфера Титана состоит из азота, метана и этана, а на его поверхности можно разглядеть озера из метана и острова с причудливым рельефом, сформированным жидким азотом.
Энцелад является не менее удивительным спутником Сатурна. Ученые называют его самым светлым небесным телом в Солнечной системе из-за его поверхности, полностью покрытой ледяной коркой. Ученые уверены, что под этой толщей льда скрывается настоящий океан, в котором вполне могут существовать живые организмы.
Рея не так давно удивила астрономов. После многочисленных снимков они сумели разглядеть вокруг нее несколько тонких колец. Об их составе и размере говорить пока рано, но это открытие стало шокирующим, ведь ранее даже не предполагалось, что вокруг спутника могут вращаться кольца.
Сатурн и Земля: сравнительный анализ этих двух планет
Сравнение Сатурна и Земли ученые проводят нечасто. Уж слишком различны эти небесные тела, чтобы сопоставлять их друг с другом. Но сегодня мы решили немного расширить кругозор читателя и все же взглянуть на эти планеты свежим взглядом. Есть ли между ними что-то общее?
В первую очередь, приходит в голову сопоставить массу Сатурна и Земли, это различие будет невероятным: газовый гигант больше нашей планеты в девяносто пять раз. По размеру он превышает Землю в девять с половиной раз. Поэтому в его объеме наша планета может поместиться более семисот раз.
Интересно, что гравитация на Сатурне составит девяносто два процента от земного притяжения. Если предположить, что человека весом в сто килограммов перенесут на Сатурн, то его вес уменьшится до девяноста двух килограммов.
Каждый школьник знает, что земная ось имеет определенный угол наклона относительно Солнца. Это позволяет сезонам сменять друг друга, а людям наслаждаться всеми красотами природы. Удивительно, но ось Сатурна имеет схожий наклон. Поэтому на планете тоже можно наблюдать смену сезонов. Однако они не имеют ярко выраженный характер и проследить их довольно сложно.
Как и Земля, Сатурн имеет собственное магнитное поле, а недавно ученые стали свидетелями настоящего полярного сияния, разлившегося над условной поверхностью планеты. Оно порадовало длительностью свечения и яркими фиолетовыми оттенками.
Даже из нашего небольшого сравнительного анализа видно, что обе планеты, несмотря на неимоверные различия, имеют и нечто объединяющее их. Возможно, это заставляет ученых постоянно обращать свой взор в сторону Сатурна. Однако некоторые из них со смехом говорят, что если бы существовала возможность посмотреть на обе планеты рядом, то Земля была похожа бы на монетку, а Сатурн - на надутый баскетбольный мяч.
Изучение газового гиганта, коим является Сатурн, - это процесс, которым озадачены ученые со всего мира. Не единожды они посылали к нему зонды и различные аппараты. Так как последняя миссия была закончена в текущем году, то ближайшая запланирована только на 2020 год. Однако сейчас никто не может сказать, состоится ли она. Уже несколько лет ведутся переговоры об участии России в этом масштабном проекте. По предварительным расчетам новому аппарату понадобится около девяти лет, чтобы попасть на орбиту Сатурна, и еще четыре года, чтобы изучить планету и ее самый большой спутник. Исходя из всего вышесказанного, можно быть уверенными, что раскрытие всех тайн планеты бурь - это дело будущего. Возможно, в этом примите участие и вы, наши сегодняшние читатели.
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 - шестая планета по удалённости от центра нашей Солнечной системы. По своим габаритам он занимает второе место после Юпитера среди других планет, вращающихся на орбите Солнца. Учёные относят Сатурн к газовым гигантам. А назван он был в честь древнего бога плодородия, символом которого являлся серп.
В химическом составе планеты фигурирует водород. В незначительном количестве также находятся примеси гелия, метана, аммиака и молекулы воды. Ядро планеты состоит из железа, льда и никеля. Сверху оно покрыто металлическим водородом и лёгкой газовой оболочкой. Если наблюдать за атмосферой гиганта из космоса, то её можно будет охарактеризовать как достаточно однородную и спокойную, с наличием в ней крупных образований. Скорость ветра в некоторых областях планеты способна достигать отметки 1800 км/ч, что существенно превышает подобные показатели на Юпитере. Сила напряжённости магнитного поля Сатурна находится где-то посередине между показателями полей Земли и Юпитера. Если говорить конкретно о площади магнитного поля гиганта, то оно простирается почти на 1 миллион километров по направлению к Солнцу.
Особенностью Сатурна является его знаменитая система видимых колец. Они состоят из замёрзших частиц газа, пыли и тяжелых элементов. Под влиянием гиганта на текущий момент находится 63 спутника. Титан - крупнейший среди них. Он же считается вторым по габаритам спутником планет, которые вращаются вокруг Солнца. Самым крупным спутником Солнечной системы является Ганимед, он находится под властью Юпитера.
В 1997 году на орбиту Сатурна была запущена межпланетная автоматическая станция «Кассини». В 2004 году она достигла системы Сатурна и с тех пор осуществляет наблюдение за гигантом. Задачей станции является исследование колец, их структуры, динамических процессов в атмосфере и магнитном поле Сатурна.
Сатурн как планета Солнечной системы
Как было упомянуто ранее - Сатурн причислен к газовым гигантам на основании того, что у него не имеется твердой поверхности и состоит он главным образом из летучих веществ - газов. Радиус экватора Сатурна равен 60,3 тысячи километров, а полярный радиус - 54,4. Известно, что среди всех планет Солнечной системы Сатурну присуще самое мощное сжатие. Масса гиганта почти в 100 раз больше массы Земли. Но средняя плотность газовой планеты составляет около 0,7 г/см2. Этот показатель свидетельствует о том, что Сатурн является единственной в своём роде планетой, принадлежащей к нашей звёздной системе, плотность которой меньше плотности воды. При значительном различии (почти в 3 раза) показателей массы Сатурна и Юпитера, разница между их экваториальными диаметрами равна всего лишь 19%. Если говорить о показателях плотности других планет из числа газовых гигантов, то у них они значительно выше.
Орбитальные характеристики и вращение
Дистанция от Солнца до Сатурна составляет 1430 миллиона километров. Полный оборот вокруг светила гигант совершает почти за 11 тысяч дней (при скорости вращения 9,8 км/с), что равно примерно 30 земным годам.
Видимые объекты, находящиеся в атмосфере Сатурна, имеют разную скорость вращения, это зависит от широты, на которой они располагаются.
Полный оборот Сатурна вокруг его оси совершается в течение 10 часов и 34 минут. Он также является единственной планетой, осевая скорость вращения которой на экваторе больше, нежели орбитальная.
Показатели скорости вращения Сатурна различны как по широте и долготе, так и по временным промежуткам. Такой вывод сделал исследователь Вильямс. Данные о переменности периода вращения экваториальной области гиганта за период в 200 лет дали основания полагать, что в основном на это воздействуют циклы, полугодовой и годовой.
Происхождение планеты Сатурн
Происхождение Сатурна объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза «контракции» заключается в сопоставлении газового гиганта с Солнцем по количеству вращающихся вокруг них тел и наличию значительной доли водорода в химическом составе. Объясняют это тем, что при формировании планет в ранней Солнечной системе также образовывались массивные «сгущения». Именно из этого материала и стали в дальнейшем формироваться планеты. То есть, согласно первой теории, они формировались аналогичным способом, что и само Солнце. Однако с помощью этой гипотезы невозможно объяснить причину различия в химическом составе Солнца и Сатурна.
По гипотезе «аккреции» формирование Сатурна происходило в два этапа. Сторонники этого мнения считают, что сначала гигант сформировался по тому же принципу, по какому образовывались твёрдые планеты. Но потом в область Сатурна из области Юпитера стали регулярно попадать потоки газа, сильно изменившие химический состав планеты. Начался второй этап становления Сатурна. В более поздний период вблизи поверхности гиганта происходил процесс аккреции газа. Температура наружных слоёв планеты в это время достигала 2000 °C.
Атмосфера Сатурна и её строение
Верхние слои атмосферы гиганта лишь на 3,5% состоят из гелия, а оставшиеся 96,5% - из водорода. Также в некотором количестве имеются примеси фосфина, аммиака, этана и метана. Во время миссий «Вояджеров» было обнаружено, что на Сатурне присутствуют сильнейшие потоки ветра. С помощью орбитальных аппаратов учёным удалось установить их примерную скорость - 500 м/с. Такие ветры, как правило, дуют в восточном направлении. Их мощь ослабевает с удалением от экватора. Потенциал потоков значительно уменьшается ввиду того, что им начинают противостоять западные ветры. Учёные обнаружили также тот факт, что «движение» происходит как в верхних слоях атмосферы Сатурна, где находятся облака, так и в нижних. На глубине до 2 тысяч километров также присутствует определённая активность. С помощью измерений, сделанных «Вояджером», учёным удалось установить, что ветры всегда направлены вдоль экватора как в северном, так и в южном полушариях.
Астрофизики из Британии обнаружили ещё один тип полярного сияния, который также присутствует на Сатурне. Оно представляет собой кольцо, опоясывающее один из полюсов газового гиганта.
Также в атмосфере планеты время от времени появляются устойчивые образования в виде сверхмощных ураганов. Такие же объекты ранее наблюдались и у других газовых планет нашей системы. Что касается Сатурна, то впервые «Большой белый овал» аппаратам удалось зафиксировать около 15 лет назад. Проявляется он на планете также с определённой частотой - один раз в 30 лет.
В 2008 году межпланетная автоматическая станция «Кассини» сделала фотографии северного полюса планеты. Съёмка на момент исследования велась в инфракрасном диапазоне. Учёные заметили полярные сияния, которые также были признаны «уникальным» явлением для планет, входящих в Солнечную систему. Новые снимки сияний также удалось получить в видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Сияния, обнаруженные в области полюсов Сатурна, почти всегда имеют кольцеобразную форму, редко спиральную или овальную. Полярные сияния имеют голубой цвет, а облака, лежащие внизу - красный.
По сравнению с полярными сияниями Юпитера, на Сатурне их происхождение не вызвано неравномерностью вращения плазменных слоёв магнитосферы. Многие учёные придерживаются мнения, что возникновение сияний как раз связано с воздействием солнечных ветров. Вид и форма сияний Сатурна время от времени изменяются.
В определённые периоды, сопровождающиеся сильными магнитными штормами и бурями, на Сатурне можно наблюдать мощные разряды молнии. Известно, что они влияют на электромагнитную активность планеты, которая всегда нестабильна. В 2010 году космический аппарат «Кассини» сумел отчетливо снять шторм, который напоминал дым от сигареты. Подобный по мощности шторм был также зафиксирован станцией в середине 2011 года.
Шестиугольник Сатурна. Образование на северном полюсе планеты
Скопившиеся в районе северного полюса планеты облака образуют гексагональную фигуру - шестиугольник. Впервые феномен был открыт при анализе снимков, полученных со станции «Вояджер» в 80-х годах прошлого столетия. Обнаруженное явление признали уникальным для нашей Солнечной системы. Загадочный шестиугольный гигант находится на широте 78°. Период его вращения равен 10 часам и 40 минутам. Этот период сопоставим с периодом снижения или увеличения радиоизлучения планеты.
Выяснилось, что облака, образующие шестиугольник, имеют редкие структуры. Также исследования 2006 года установили, что это образование оставалось стабильным на протяжении 20 лет.
Следует отметить, что некоторые облака в атмосфере Земли также могут обладать шестиугольной формой. Но сатурнианские шестиугольники имеют более правильную форму.
Подробное объяснение открытому явлению пока никому не удалось найти. Но все же учёные смоделировали структуру атмосферы Сатурна и выяснили вероятные причины образования скоплений именно такой формы. Во время эксперимента был взят баллон с водой, вмещающий 30 литров, который закрепили на вращающуюся поверхность. Внутри него были размещены кольца небольшого диаметра, которые вращались быстрее самой ёмкости. Было установлено, что чем больше становилась скорость вращения кольца, тем больше форма вихря «отклонялась» от круговой формы. В результате эксперимента учеными был получен шестиугольный вихрь.
Внутреннее строение Сатурна
Для нижних слоёв атмосферы Сатурна характерны более высокая температура и давление. Водород здесь переходит в жидкое состояние. Этот переход не происходит резко. На глубине 30 тысяч км водород под давлением приблизительно 3 миллиона атмосфер становится металлическим. Циркуляция токов в таком водороде начинает формировать магнитное поле. В центральной части планеты располагается крупное ядро из металлов, льда и силикатов. Его температура равна 11,7 тысячи °C. При этом энергия, высвобождаемая планетой в космическое пространство, примерно в 2,5 раза превышает энергию, которую Сатурну даёт Солнце. Определённая часть энергии генерируется. Сжимаясь, она начинает преобразовываться в тепло. Но такое явление - не единственный источник энергии газового гиганта. Считается, что часть тепла создаётся на планете из-за процесса конденсации гелия и дальнейшего проникновения его капель (соединений) через менее плотный водородный слой. Результат - переход потенциальной энергии капель гелия в тепловую энергию.
Структура магнитного поля Сатурна
Магнитную сферу Сатурна открыли при выполнении миссии орбитального комплекса «Пионер-11». Это произошло в 1979 году. Оказалось, что магнитосфера планеты по своим размерам уступает лишь магнитосфере Юпитера. Зона между магнитосферой планеты и областью, которой достигает солнечный ветер, находится от Сатурна на удалении, равном 20-ти его радиусам. Хвост магнитосферы измеряется несколькими сотнями таких радиусов. Магнитосфера планеты состоит из плазмы, которую продуцируют Сатурн и его спутники. Среди спутников важную роль играет Энцелад, точнее, его гейзеры. Они выбрасывают водяной пар, который подвергается ионизации магнитным полем планеты.
Видимым признаком «контакта» магнитосферы Сатурна и солнечного ветра являются яркоокрашенные полярные сияния овальной формы, окружающие полюса планеты. Они образуются путём генерации энергии, освобождающейся вследствие взаимодействия магнитосферы и солнечного ветра. В атмосфере Сатурна полярные сияния можно наблюдать в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Магнитное поле Сатурна, равно как и Юпитера, формируется вследствие эффекта динамики во время циркуляции металлического водорода во внешних слоях ядра планеты.
Магнитное поле Сатурна можно охарактеризовать как дипольное (как у Земли), где всегда присутствуют два полюса - южный и северный. Магнитный диполь газового гиганта напрямую связан с вращением его оси. Именно это и делает поле ассиметричным. У этого диполя наблюдается небольшое смещение вдоль оси планеты по направлению к северному полюсу.
Внутреннее магнитное поле газового гиганта способствует отклонению солнечного ветра от его поверхности, препятствуя его «контакту» с атмосферой. Оно также влияет на состав плазмы магнитосферы планеты, которая становится отличной от плазмы солнечного ветра. Как и в случае с Землёй, область, создающая границу между магнитосферой и солнечным ветром, называют магнитопаузой. Дистанция от магнитопаузы до «сердца» Сатурна находится в промежутке 16-27 Rs. На это расстояние оказывает влияние давление солнечного ветра, которое напрямую зависит от активности звезды на данный момент. Принято считать, что среднее расстояние от планеты до магнитопаузы - 22 Rs. Длинный хвост магнитосферы образовывается из-за влияния мощных потоков солнечного ветра.
Исследования Сатурна
Сатурн представляет собой одну из пяти крупнейших планет нашей звездной системы, которую можно увидеть с поверхности Земли без применения специальной оптики. Максимум блеска Сатурна превосходит значение первой звёздной величины. Чтобы стали видны кольца Сатурна, необходимо применение телескопа диаметром 15 мм+. При использовании приборов с хорошей увеличительной способностью становится видна более тёмная «шапка» на полюсах планеты, а также тень колец Сатурна. При апертуре (характеристике) оптического прибора в 150-200 мм можно увидеть пять крупных полос облаков атмосферы.
Впервые Галилео Галилей наблюдал Сатурн с помощью телескопа в начале XVII века. Планета выглядела не как однородный небесный объект, а как три отдельных, находящихся рядом друг с другом. Сначала возникло мнение, что два из них являются крупными спутниками Сатурна. Но несколько лет спустя самим Галилеем не было обнаружено крупных спутников планеты. В середине XVII столетия Гюйгенсом при помощи более мощного прибора было установлено, что те самые спутники - это не что иное, как тонкий круг, опоясывающий планету, не соприкасающийся с ней. Учёные также открыли Титан - крупнейший спутник Сатурна. В последней четверти XVII века к плотному изучению гигантской планеты приступил Джованни Кассини. Он обнаружил, что крупное кольцо на самом деле состоит из двух, разделённых зазором, который получил название «щель Кассини». Также учёным было открыто ещё несколько спутников газового гиганта: Рея, Япет, Тефия и Диона.
Только в конце XVIII века У. Гершель открыл два новых спутника Сатурна: Мимас и Энцелад. После этого британскими астрономами был обнаружен спутник Гиперион со странной, несферической, формой. И уже в конце XX века Уильямом Пикерингом была открыта Феба - нерегулярный спутник Сатурна. В 40-х годах XX столетия Джерард Койпер заявил о наличии мощной атмосферы на Титане - самом крупном спутнике гиганта, что стало уникальным явлением для спутников планет Солнечной системы.
В 90-х годах прошлого века Сатурн со всеми его спутниками и кольцами многократно исследовался с помощью телескопа «Хаббл». Пристальные наблюдения помогли открыть много новых фактов, которые были недоступны при одноразовых пролётах аппаратов «Пионер-11» и «Вояджеров» над планетой.
Исследования Сатурна космическими аппаратами «Кассини-Гюйгенс», «Пионер-11», «Пионер-22», «Вояджер»
В 1979-ом году американская автоматическая станция «Пионер-11» впервые за всю историю астрономии пролетела рядом с Сатурном. Запланированное исследование планеты началось в августе. Максимальное приближение станции к поверхности Сатурна состоялось в начале сентября 1979 года. В тот момент были сделаны уникальные кадры нескольких областей планеты и её спутников. Но разрешение аппаратов, осуществлявших наблюдения, было недостаточным для получения чётких снимков поверхности планеты-гиганта. Также ввиду дефицита солнечного света изображения оказались слишком тёмными. Чтобы получить больше информации о загадочных кольцах Сатурна, аппарат был направлен в их область и пролетел под кольцами. Именно тогда было открыто тонкое кольцо «F». В миссию «Пионера-11» также входило измерение температуры Титана.
Через год после исследований Сатурна, осуществлённых «Пионером-11», к изучению планеты также были подключены американские станции «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Первая машина сблизилась с Сатурном 13 ноября 1980 года и сделала множество снимков лучшего качества, чем это было сделано «Пионером-22». Также в это время учёным удалось получить изображения хорошего качества спутников Сатурна: Титана, Реи, Энцелада, Дионы, Мимаса и Тефии. В результате данной миссии станция сумела приблизиться к Титану на расстояние 6,5 километра, что позволило получить больше информации об атмосфере и температуре поверхности спутника. Также было обнаружено, что Титан имеет очень плотную атмосферу, не пропускающую достаточного для получения качественных снимков количества солнечного света.
Ровно через год к Сатурну приблизилась другая автоматическая космическая станция - «Вояджер-2». Главная миссия этого аппарата заключалась в проведении исследований атмосферы гиганта при помощи специального радара. Благодаря ему и удалось выяснить данные о плотности и температуре атмосферы планеты. За весь период наблюдений им было сделано и направлено на Землю примерно 16 тысяч снимков. Но во время выполнения миссии система, отвечающая за поворот камеры, вдруг заклинилась на несколько дней. По этой причине некоторые важные снимки учёными не были получены. Потом аппарат развернулся и полетел в сторону Урана. Благодаря этим машинам удалось получить огромное количество информации о магнитном поле планеты, структуре её колец, о штормах в атмосфере Сатурна. Также астрофизики открыли щели Килера и Максвелла, обнаружили новые спутники.
В 1997 году к исследованиям газового гиганта приступила станция «Кассини-Гюйгенс», которой удалось достигнуть системы Сатурна и выйти на орбиту планеты. Главной задачей данной миссии являлось тщательное исследование структуры колец и всех открытых спутников Сатурна. Также учёные планировали изучить динамику магнитосферы и атмосферы планеты, как можно лучше исследовать её самый крупный спутник - Титан.
До того как станция оказалась на орбите планеты в 2004 году, она пересекла область обращения Фебы, благополучно сделав её фотографии и отправив их на Землю. Также американская орбитальная машина «Кассини» несколько раз оказывалась вблизи Титана. Благодаря этому были сняты его озёра с береговой линией, острова и горы спутника. Вскоре после этого произошло отсоединение европейского зонда «Гюйгенс» от американского аппарата с целью приближения к поверхности планеты. Спуск при помощи парашюта длился около 2,5 часа. Зонд взял пробы атмосферы газового гиганта. Их дальнейший анализ показал, что нижние слои облаков составляют жидкие азот и метан, а верхние - лёд, образованный из метана.
В 2005 ученые приступили к наблюдению излучения, исходящего от Сатурна. В январе 2006 года на газовом гиганте был зафиксирован сильнейший шторм. Он стал причиной вспышки, в 1000 раз превосходящей по интенсивности нормальное излучение планеты. В это же время НАСА обнародовала новость о возможном нахождении следов воды в составе жидкости, извергаемой гейзерами Энцелада. В 2011 году представители НАСА заявили о том, что Энцелад является наиболее подходящим для поддержания жизни объектом, находящимся в Солнечной системе. Снимки, полученные со станции «Кассини», также помогли сделать другие, не менее значимые, открытия. Во время анализа изображений, сделанных космическим аппаратом, удалось выявить новые кольца планеты - R/2004 S1 и R/2004 S2. Ученые пришли к мнению, что они были образованы вследствие столкновения кометы или метеорита с Эпиметеем или Янусом. В 2006 «Кассини» произвёл съёмку, благодаря которой ученые обнаружили на поверхности Титана углеводородное озеро, расположенное вблизи его северного полюса. Факт находки окончательно подтвердила съёмка 2007 года.
В 2008 году «Кассини» направил на Землю фотографии с изображением северного полушария Сатурна. Оказалось, что с 2004 года, когда аппарат был вблизи планеты, на ней произошло много изменений. Ведь за четыре года отсутствия «Кассини» она приобрела совершенно другие оттенки, и объяснения этому феномену учеными пока не найдено. Они лишь предположили, что это может быть связано со сменой времени года.
За период миссии «Кассини», которая длилась с 2004 по 2009 год, удалось открыть еще 8 новых спутников гиганта. Выполнение главных задач, поставленных перед миссией, аппарат завершил в 2008 году. Но пребывание «Кассини» в зоне Сатурна продлилось вплоть до 2010 года. Учёные говорят, что на сегодняшний день и на период до 2017 года задача зонда - изучение циклов сезонов газовой планеты.
В 2009 году было принято решение о создании нового совместного проекта НАСА и ЕКА, который заключался в запуске ещё одного межпланетного аппарата в область Сатурна, а затем к его двум спутникам - Энцеладу и Титану. Миссия космической станции была рассчитана так, чтобы после 8 лет путешествия она сама стала спутником Титана.
Сатурн и его спутники
Самыми крупными спутниками Сатурна являются: Титан, Энцелад, Тефея, Мимас, Рея, Диона и Япет. Их обнаружили ещё в XVIII веке, но изучение продолжается и сегодня. Диаметры этих объектов находятся в пределах 400-5200 километров. Титан обладает самым большим орбитальным эксцентриситетом, а у Тефии и Дионы он наименьший.
Титан является наиболее крупным спутником Сатурна. Преимущественно в его состав входят скальные породы и водяной лёд (50% на 50%). Примерно такие же пропорции встречаются в составе других газовых планет. Но Титан отличается от них по химическому составу и структуре его атмосферы. Она включает преимущественно азот с небольшой примесью метана и этана, участвующих в образовании облаков. Титан был признан единственным объектом, помимо нашей планеты, на поверхности которого была обнаружена вода. Именно поэтому учёные не исключают присутствия на нём жизни в виде простейших организмов.
Другие спутники Сатурна также имеют свои особенности. Например, у Япета оба полушария имеют разные альбедо. Именно поэтому Джованни Кассини, открывший спутник, обратил внимание, что виден он только тогда, когда находится на определённой стороне Сатурна. Полушария Реи и Дионы также имеют свои особенности. Например, в области одного полушария Дионы находится множество кратеров. А в области её заднего полушария имеется большое количество затемнённых участков, пронизанных светлыми блестящими линиями, которые в действительности представляют собой ледяные хребты и обрывы. Главная особенность спутника Мимас - кратер Гершель, диаметр его достигает 130 км. Кратер гигантских размеров имеется и на Тефии. Его диаметр равен 400 км. Что касается ещё одного крупного спутника Сатурна - Энцелада, то судя по изображениям «Вояджер-2» области его поверхности имеют разный геологический возраст.
Исследования, проводимые на Гавайях с 2006 года с помощью японского телескопа Субару, позволили открыть ещё 9 спутников газового гиганта. Все они оказались нерегулярными спутниками, отличающимися ретроградной орбитой.
На 2010 год учёным было известно о 62 спутниках Сатурна. Вращение всех обнаруженных спутников, за исключением Фебы и Гипериона, характеризуется как синхронное собственное. Лишь одна их сторона всегда обращена к Сатурну. Данных об обращении более мелких спутников на текущий момент не существует.
Сатурн и Земля. Сравнение. Кольца Сатурна
На сегодняшний день установлено, что все газовые планеты, входящие в Солнечную систему, имеют кольца. Но Сатурн обладает самыми крупными кольцами. Они располагаются под углом почти 28° по отношению к плоскости эклиптики. Именно по этой причине с поверхности Земли они выглядят всегда по-разному. Гюйс выдвинул предположение, согласно которому данные кольца не являются плотными телами, а сформированы из мельчайших фрагментов, находящихся в области околопланетной орбиты. Догадка полностью подтверждена спектрометрическими наблюдениями А.А. Белопольского.
Сатурн имеет три основные кольца и одно - второстепенное, более тонкое. Они отражают большее количество света, чем диск самой планеты. Три основных кольца учёные условились обозначать заглавными латинскими буквами. Кольцо «В» представляет собой центральное, самое яркое и крупное, отделённое от кольца «А» щелью Кассини, в которой также находятся тонкие кольца. Во внутренней части «А» тоже имеется тонкая щель - разделительная полоса Энке. Кольцо «С» характеризуется как почти прозрачное.
Кольца гиганта сами по себе очень тонкие. Они имеют диаметр приблизительно 250 тысяч километров. При этом толщина каждого из них не достигает и 1 километра. Видимыми их делает количество составляющего вещества. Если его сконцентрировать, то диаметр полученного монолита не превысит 100 километров. Изображения, полученные в результате исследования Сатурна, подтверждают, что эти кольца в действительности образованы из более тонких колец, разделённых щелями. На 93% их состав - лёд с примесями. Частицы, из которых образуются кольца, имеют на удивление малый размер - от 1 см до 10 м.
В движении частиц колец и спутников Сатурна также существует определённая согласованность. Часть из них относится к так называемым «спутникам-пастухам», которые удерживают кольца вокруг планеты. Мимас находится в резонансе со щелью Кассини в соотношении 2 к 1. Сила притяжения воздействует на «материал» Мимаса, он начинает удаляться. В 2010 году, когда были получены данные с аппарата «Кассини», учёные узнали, что кольца Сатурна подвержены определённым колебаниям. По общепринятому мнению, они возникают по причине «контакта» частиц, движущихся в кольцах. Реальное происхождение колец Сатурна до конца не раскрыто. По одной из гипотез, которую выдвинул Э. Рош в середине XIX века, они были образованы из-за распада жидкого спутника под влиянием приливных сил. Другая популярная версия склоняется к тому, что спутник разрушился вследствие удара кометы или какого-либо другого небесного тела.
Согласно одной гипотезе, учёные допускают наличие колец также и у одного из спутников Сатурна - Реи.
Слух 1921 года
В 1921 году повсюду распространился страшный слух. Планета Сатурн лишилась своих колец, их частицы разлетелись по Галактике и скоро упадут на Землю. Умы людей были взбудоражены ожидаемым событием. Газеты публиковали подробные расчеты, когда упадут части кольца. Причиной появления слухов стало то, что кольца повернулись ребром к Земле и её наблюдателям. А поскольку кольца очень тонкие, то с помощью приборов того времени их невозможно было разглядеть. Люди восприняли «исчезновение» колец в прямом смысле, это и породило слух.
Название Сатурна связано с мифологией
Планета получила название в честь древнеримского бога земледелия. В более позднюю эпоху его начали отождествлять с титаном Кроносом. Ввиду того что, по легенде, персонаж поедал собственных отпрысков, древние греки не почитали Сатурна. Римляне же поклонялись этому божеству. Считалось, что именно Сатурн обучил людей выращиванию растений и построению жилищ, возделыванию земли. Время его мифического царствования - «золотой век человечества». В его честь люди устраивали праздники - Сатурналии, во время которых все невольные на определённое время получали свободу.
Планета Сатурн входит в состав группы газовых гигантов Солнечной системы. Эта планета имеет огромные размеры и массу, уступая в этом только Юпитеру. очень плотная и все что мы можем видеть это самый верхний плотный слой. Под этим плотным слоем ничего не видно с поверхности Земли, но вопреки этому ученые уверены, что Сатурн не имеет твердой поверхности и является газовым гигантом нашей системы.
Атмосфера Сатурна. Открытие и исследование
Открытие Сатурна произошло в 1610 году Галилео Галилеем с помощью собственно сконструированного телескопа. На тот момент считалось, что планета является крайней в Солнечной системе и за ней не существует других космических тел. В то время никто не думал о том, что открытая планета настолько отличается от Земли: не имеет твёрдой поверхности и состоит исключительно из газов. Спустя какое-то время другой ученый Христиан Гюйгенс на основе записей Галилео рассмотрел Сатурн с помощью более мощного телескопа и установил, что Сатурн уникален. Гюйгенс открыл, что вокруг Сатурна вращаются не плотные спутники, а кольца, так же Гюйгенс открыл первый – Титан.
Атмосфера Сатурна исследовалась космическим аппаратом “Вояджер-1”, который выпустил зонт и направил его в атмосферу Сатурна. Зонду удалось установить из чего состоит верхний слой планеты и сделать несколько снимков. После этого исследование планеты это только теория и предположения. На сегодняшний день одной из самых загадочных планет является Сатурн.
Атмосфера Сатурна. Состав
Атмосфера Сатурна, как и всех газовых гигантов в Солнечной системе, в основном состоит из водорода и гелия. Внешне атмосфера Сатурна кажется нам более спокойной, чем, например, у Юпитера. Здесь нет таких сильных ветров и атмосферных возмущений, как на Юпитере. На атмосфере можно рассмотреть бело-оранжевые полосы облаков, но в основном атмосфера нам кажется полностью оранжевой. Она имеет такой цвет из-за содержания серы, так же в атмосфере присутствуют азот и кислород в небольших количествах.
Так же в атмосфере Сатурна есть ветра, скорость которых является самой большой в Солнечной системе. Космический аппарат “Вояджер” зафиксировал скорость ветра на экваторе планеты и эта скорость составила около 1800 км/час. В атмосфере Сатурна так же присутствует еще один очень интересный феномен и расположен он на северном полюсе планеты…
Шестиугольник в атмосфере Сатурна
Это одно из самых странных атмосферных явлений, обнаруженных в Солнечной системе. Называют это явление Шестиугольный шторм. Это явление было замечено космическими аппаратами “Вояджер” вот уже приблизительно три десятилетия назад. Более детальные снимки удалось получить благодаря другому космическому аппарату – “Кассини”. Это атмосферное образование имеет около 25 000 км в диаметре. Шестиугольный шторм выглядит очень красиво
Общие сведения о Сатурне
© Владимир Каланов,
сайт
"Знания-сила".
Сатурн - шестая по расстоянию от Солнца и вторая после Юпитера по размеру планета Солнечной системы. Сатурн - самая дальняя планета, которую ещё можно увидеть невооруженным глазом. Планета известна с доисторических времён.
Вид Сатурна
в натуральных цветах
Вид Сатурна
в условных цветах
Средняя удаленность Сатурна от Солнца составляет 1427 млн. км (минимальная - 1347, максимальная - 1507). В телескоп или даже в хороший бинокль цвет диска планеты кажется ярким желтоватым. Особую красоту и эффектность зрелища создают ко́льца Сатурна. Но любоваться красотой колец можно не каждый день по причинам, о которых мы расскажем ниже. Характерной особенностью Сатурна является очень низкая средняя плотность его вещества. Это и неудивительно: большую часть объёма планеты составляет газ, точнее - смесь газов.
Сатурн похож на Юпитер, как говорится, и по форме, и по содержанию. Сатурн заметно сплющен по оси полюсо́в: диаметр экватора (120000 км) на 10% больше диаметра у полюсо́в (108000 км). У Юпитера этот показатель равен 6%.
Период вращения экваториальной области вокруг оси планеты составляет 10 ч. 13 мин. 23 с . Хотя Сатурн вращается вокруг своей оси медленнее, чем Юпитер, он сплюснут сильнее. Объясняется это тем, что масса и плотность у Сатурна меньше, чем у Юпитера.
Интересно, что период вращения вокруг своей оси Сатурна - планеты, известной с незапамятных времён, был вычислен лишь в конце 1800 года. Сделал это великий английский учёный немецкого происхождения Уильям Гершель (Фридрих Вильгельм Гершель). По его расчетам период вращения Сатурна составляет 10 ч. 16 мин . Как видим, Гершель ошибся совсем не намного.
По сравнению с Землёй Сатурн, конечно, выглядит гигантом: диаметр его экватора почти в 10 раз больше земного. Масса Сатурна в 95 раз больше массы Земли, но поскольку средняя плотность Сатурна незначительная (около 0,7 г/см³ ), то сила тяготения на нём почти такая же, как и на Земле.
Средняя скорость движения Сатурна по орбите вокруг Солнца составляет 9,6 км/с , что значительно ниже скорости орбитального движения Юпитера. Это и понятно: чем дальше планета находится от Солнца, тем ниже её скорость. А Сатурн удалён от Солнца на расстояние, в среднем равное 1427 миллионов километров, что почти вдвое превосходит удалённость Юпитера от Солнца (778,3 млн. км) .
Внутреннее строение Сатурна
Астрономы считают, что внутреннее строение Сатурна почти не отличается от такового на Юпитере. В центре Сатурна находится огромное силика́тно-металлическое ядро, радиус которого составляет около 0,25 радиуса планеты. На глубине примерно в ½ радиуса Сатурна, т.е. около 30000 км. температура повышается до 10000°C, а давление достигает 3 млн. атмосфер. В ядре действует ещё более высокое давление, а температура может составлять 20000°C. Именно в ядре находится источник тепла, которое согревает всю планету. Сатурн, по расчетам, выделяет тепла вдвое больше, чем получает от Солнца.
Ядро Сатурна окружено водородом, который находится в так называемом металлическом состоянии, т.е. в жидком агрегатном состоянии, но с металлическими свойствами. В этом состоянии водород обладает высокой электропроводностью, т.к. электроны теряют связь с атомами и свободно перемещаются в окружающем объёме вещества. Значение терминологической ясности в любой науке очень высоко. Пусть читатели оценивают, насколько удачной оказалась наша попытка раскрыть здесь содержание термина «металлический водород», часто встречающегося в литературе.
Однако продолжим рассказ о строении Сатурна. Над металлическим водородом, ближе к поверхности, находится слой жидкого молекулярного водорода, переходящий в газовую фазу, примыкающую к атмосфере. Состав атмосферы таков: водород (94%), гелий (3%), метан (0,4%), в незначительном количестве присутствуют аммиак, ацетилен и этан. Считается, что в целом Сатурн почти на 90% состоит из водорода и гелия с огромным преобладанием первого.
© Владимир Каланов,
"Знания-сила"