«Гигантский гексагон»
Самым удивительным явлением в атмосфере Сатурна является «Гигантский гексагон».
О его существовании не подозревали астрономы, наблюдавшие за планетой с Земли,- «Гигантский гексагон» расположен прямо на северном полюсе Сатурна. Он частично попал на один из снимков, переданных «Вояджером», а затем, спустя 25 лет, был полностью отснят космическим аппаратом «Кассини».
Благодаря удачному углу обзора ученым удалось рассмотреть глубинную структуру этого удивительного явления.
«Гигантский гексагон» представляет собой правильный шестиугольник с поперечным размером 25 тыс. км — на нем могут поместиться четыре Земли.
Это вихрь совершенно необычной формы, стремительно несущаяся вдоль сторон шестиугольника стена аммиачных облаков, уходящая в глубь атмосферы на расстояние до 100 км.
«Гексагон» вращается вместе с глубинными частями сатурнианской атмосферы и «не в такт» с движением ее внешних областей. Специалисты считают, что он представляет собой гигантскую «стоячую» волну, окружающую полюс планеты.
Автоматический космический зонд «Кассини», который в настоящее время является искусственным спутником Сатурна, передал новые изображения Северного полушария планеты в инфракрасном диапазоне.
На этих кадрах исследователи обнаружили полярные сияния, каких никогда не наблюдали в Солнечной системе. Они окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный.
Полярные сияния на Сатурне могут покрывать весь полюс, тогда как на Земле и Юпитере кольца полярных сияний только окружают магнитные полюса.
Сатурн
Сатурн — вторая по величине, но довольно легкая (со средней плотностью 0,69 г/см3) планета в Солнечной системе. Низкая плотность объясняется тем, что планеты-гиганты состоят преимущественно из водорода и гелия. При этом в недрах Сатурна давление не достигает столь высоких значений, как на Юпитере, поэтому плотность вещества там меньше. Подобно Юпитеру, он вращается вокруг своей оси очень быстро (с периодом обращения около 10 часов) и поэтому заметно сплюснутый.
Сатурн. Фото сделано космическим аппаратом Cassini (NASA)
Спектроскопические исследования позволили найти в атмосфере Сатурна некоторые молекулы. В недрах планеты содержится мощная тепловая энергия, которую она излучает (в 2,5 раза больше, чем получает от Солнца). Температура поверхности облаков на Сатурне близка к температуре плавления метана (-184 ° С), твердые частицы которого, скорее всего, и содержатся в облачном слое планеты.
Атмосфера Сатурна по составу подобна гелиево-водородной атмосфере Юпитера, хотя метана в ней больше, а аммиака меньше. В телескоп видно вытянутые вдоль экватора темные полосы (пояса) и светлые зоны, которые являются менее контрастными, чем на Юпитере, гораздо реже в них наблюдаются отдельные белые и красные пятна. У Сатурна установлено мощное магнитное поле с осью, которая почти совпадает с осью вращения планеты. Сатурн состоит из железо-каменного жидкого центрального ядра (примерно земного размера), которое окружено флюидной оболочкой из водорода, гелия, метана, аммиака и воды.
Сатурн окружен кольцами (толщиной около 3 км), которые хорошо видны в телескоп в виде «ушек» с обеих сторон диска планеты. Они были замечены еще в 1610 году Галилеем. Плоскость колец практически совпадает с плоскостью экватора планеты и имеет постоянный наклон к плоскости орбиты, равный примерно 27 °.
Фото колец Сатурна, сделанное аппаратом Cassini в 2008 году.
Кольца Сатурна — одно из самых удивительных и интересных образований в Солнечной системе. Плоская система колец опоясывает планету вокруг экватора и нигде не соприкасается с поверхностью. В кольцах разделяются три основные концентрические зоны, разграниченные узкими щелями: внешнее кольцо А (диаметром около 275 тыс. км), среднее В (наиболее яркое) и внутреннее кольцо С, относительно прозрачное. Ближайшие к планете едва заметные части внутреннего кольца обозначаются символом D. Обнаружено также существование еще одного, практически прозрачного внешнего кольца. Кольца вращаются вокруг Сатурна и скорость движения их внутренних слоев больше, чем внешних.
Кольца Сатурна представляют собой плоскую систему из множества мелких спутников планеты. У Сатурна известно 17 спутников. Самый большой спутник — Титан, он также один из крупнейших по размерам и массе спутников в Солнечной системе. Спутник Янус — ближайший к Сатурну, расположенный почти вплотную к планете. Один из спутников — Феба — движется по орбите с довольно большим эксцентриситетом в обратном направлении.
Как у Сатурна появились кольца?
Происхождение колец Сатурна все еще вызывает ожесточенные споры.
Их считали остатками большого количества мелких спутников, разрушенных тяготением Сатурна, но возраст колец — а им более 4,5 млрд лет — позволяет считать, что они являются остатками протопланетного облака, из которого возник сам Сатурн и его многочисленные спутники.
Вблизи планеты существует такая область, в которой сгустки вещества, достигшие определенного размера, начинают сталкиваться на больших скоростях и дробиться.
В результате вместо нового спутника возникает целая туча мелких обломков, которые постепенно «убегают» на другие орбиты и участвуют в образовании колец.
Необыкновенная тонкость «ледяных радуг» объясняется тем, что в экваториальной плоскости планеты взаимное притяжение частиц уравновешиваются центробежными силами, а в направлении, перпендикулярном к экваториальной плоскости, эти силы не действуют, вот частицы и собираются в тончайшее кольцо.
Плутон
Плутон — девятая планета Солнечной системы, наиболее удаленная от Солнца (39,5 а. е.) точка. Плутон делает оборот по орбите очень медленно — за 247,7 лет. Орбита имеет необычно большой наклон (17 °) к плоскости эклиптики, и вытянута настолько, что в перигелии Плутон подходит к Солнцу на меньшее расстояние, чем Нептун.
Плутон
Изучать Плутон очень сложно из-за значительной удаленности от Солнца и слабой освещенности. Диаметр Плутона примерно 3 тыс. км. Поверхность Плутона, нагревается Солнцем до -220 ° С, даже в наименее холодных полуденных участках покрыта, очевидно, снегом из замерзшего метана.
Атмосфера планеты разреженная и состоит из газообразного метана с возможной примесью инертных газов. Блеск Плутона меняется с периодом вращения 6 суток 9 часов. Относительно недавно выяснилось, что эта же периодичность соответствует орбитальному движению спутника Плутона — Харона. Спутник относительно яркий, но расположен настолько близко к планете, что его изображения на фотоснимках сливается с изображением Плутона и он выглядит как «горб» планеты. Харон, как и Плутон, представляет собой скопление кометного вещества, то есть смеси льда и пыли.
Удалось вычислить массу системы «Плутон-Харон»: 1,7% массы Земли. Почти вся она сосредоточена в Плутоне, потому что диаметр спутника, судя по блеску, мал по сравнению с диаметром планеты. Средняя плотность Плутона составляет примерно 0,7-1,12 г/см3. Такая малая плотность означает, что Плутон состоит преимущественно из легких химических элементов и соединений, то есть его состав подобен составу планет-гигантов и их спутников.
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.
Физические характеристики
Орбитальные характеристики
Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем составляет 1 433 531 000 километров (9,58 а.е) . Двигаясь со средней скоростью 9,69 км/с, Сатурн обращается вокруг Солнца за 10 759 дней (примерно 29,5 лет). Сатурн и Юпитер находятся почти в точном резонансе 2:5. Поскольку эксцентриситет орбиты Сатурна 0,056, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 162 миллиона километров.
Атмосфера
Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 93 % из водорода (по объёму) и на 7 % — из гелия (по сравнению с 18 % в атмосфере Юпитера). Имеются примеси метана , водяного пара, аммиака и некоторых других газов. Аммиачные облака в верхней части атмосферы мощнее юпитерианских.
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.
Уран
Уран — седьмая по расположению от Солнца планета, по диаметру (с радиусом 25650 км) почти в четыре раза больше Земли. Уран очень удален от Солнца и освещен сравнительно слабо. Средняя плотность Урана (1,58 г/см3) немного больше, чем плотность Сатурна и Юпитера, хотя вещество в недрах этих гигантов сжато гораздо сильнее, чем на Уране. В составе атмосферы Урана по спектроскопическими наблюдениями найдены водород и небольшое количество метана, также есть, по косвенным признакам, относительно большое количество гелия. Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет такой состав, вероятно, почти до самого центра.
Уран
Уран до сих пор плохо изучен, так как рассмотреть его крайне сложно из-за малых угловых размеров в поле зрения телескопа. По этой же причине невозможно изучить и закономерности вращения планеты. Очевидно, что Уран (в отличие от других планет) вращается вокруг своей оси, как бы лежа на боку. Такой наклон экватора создает необычные условия освещения: на полюсах в определенный сезон солнечные лучи падают почти отвесно, а полярные день и ночь охватывают (попеременно) всю поверхность планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора.
Так как Уран делает полный оборот по орбите вокруг Солнца за 84 года, то полярный день на его полюсах продолжается 42 года, затем сменяется полярной ночью такой же продолжительности. Лишь в экваториальном поясе Урана Солнце регулярное всходит и заходит с периодичностью, равномерной с осевым вращением планеты. Даже в тех участках, где Солнце расположено в зените, температура на видимой поверхности облаков составляет около -215 ° С. При таких температурных условиях некоторые газы замерзают.
Железо-каменные ядро Урана по размеру (около 8000 км) больше по сравнению с планетами земной группы. Генерируемое магнитное поле Урана также больше земного.
Необычной особенностью Урана является система колец, удаленность которых от планеты составляет от 1,6 до 1,85 радиуса Урана. Узкие кольца, которые выглядят как «ниточные» образования, состоящие из множества отдельных непрозрачных и, очевидно, очень темных частиц. В области колец находится целая система радиационных поясов, заполненных частицами высоких энергий, которые похожи на земные радиационные пояса, но отличаются высоким уровнем радиации.
Уран имеет 6 спутников, вращающихся по орбитам, плоскости которых практически совпадают между собой. Вся система в целом отличается необычайным наклоном — ее плоскость почти перпендикулярна к средней плоскости всех планетных орбит.
Сатурн: царство горячего льда
Для астрономов прошлого Сатурн был последним рубежом, дальней границей Солнечной системы, за которой находилась хрустальная сфера с прикрепленными к ней неподвижными звездами.
И действительно: все расположенные за орбитой Сатурна планеты невозможно увидеть невооруженным глазом.
Названный в честь древнейшего божества плодородия и земледелия, отца Юпитера, которого неблагодарный сын лишил трона, Сатурн в девять с половиной раз дальше от Солнца, чем Земля.
Такой же газовый гигант, как и Юпитер, он не выглядит особенно ярким на небосклоне, да и движется гораздо медленнее — год Сатурна продолжается 29,5 земных лет.
При наблюдении в телескоп эта планета напоминает Юпитер — на ее диске можно различить такие же чередующиеся темные и светлые полосы, параллельные экватору.
Цвет Сатурна бледно-желтый, с холодным голубоватым оттенком.
Как и Юпитер, Сатурн не имеет твердой поверхности, зато самая заметная деталь, придающая ему уникальный облик,- гигантские ярко светящиеся кольца — хорошо видна с Земли.
Научные исследования Сатурна
Наблюдая Сатурн в телескоп в 1609-1610 гг., Галилео Галилей заметил, что планета выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, касающихся друг друга. Ученый высказал предположение, что Сатурн, вероятно, имеет два крупных спутника — в те времена их называли «компаньонами».
Но два года спустя Галилей повторил свои наблюдения и с удивлением обнаружил, что спутники планеты… бесследно исчезли.
Лишь в 1659 г. Христиан Гюйгенс с помощью более мощного и совершенного телескопа выяснил, что «компаньоны» — не что иное как тонкое плоское кольцо, опоясывающее Сатурн на некотором расстоянии от поверхности планеты. Тогда же был открыт самый крупный спутник Сатурна — Титан.
Гюйгенс первым предположил, что кольцо Сатурна не является сплошным твердым телом, а состоит из множества мелких и более крупных фрагментов, но коллеги-академики обрушились на ученого, утверждая, что ничего подобного просто не может существовать в природе.
Начиная с 1675 г. изучением Сатурна занимался директор Парижской обсерватории Джованни Кассини (1625-1712 гг.). Ему удалось установить, что кольцо Сатурна не сплошное, а состоит из двух колец различных диаметров, разделенных отчетливо видимым промежутком,- он получил название «щель Кассини».
Позднее, по мере увеличения разрешающей способности телескопов, астрономы разделили кольца Сатурна на внешнее кольцо А, отделенное от него щелью Кассини кольцо В и полупрозрачное внутреннее кольцо С.
В 1979 г. космический аппарат «Пионер-11» впервые пролетел вблизи Сатурна, а в 1980 и 1981 гг. за ним последовали аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти аппараты впервые в истории передали на Землю детальные снимки структуры колец и выяснили их состав.
Перед изумленными астрономами открылась великолепная цветовая феерия сотен и тысяч тонких колечек, в причудливой последовательности «собранных» вокруг планеты-гиганта.
Водородный волчок
Гигантская планета, лишь немного уступающая в размерах Юпитеру, вращается с огромной скоростью — полный оборот Сатурн совершает за 10 ч 34 мин. Диаметр Сатурна на экваторе составляет более 120 тыс. км, а ось планеты, заметно сплюснутой у полюсов, наклонена под углом 27° к плоскости ее орбиты.
Водород с примесью гелия, воды, метана, аммиака — основные вещества, из которых состоит Сатурн, причем водорода там больше, чем на Юпитере.
Его средняя плотность намного меньше плотности воды, и если бы существовал океан подходящих размеров, Сатурн преспокойно плавал бы на его поверхности.
Внешние слои атмосферы планеты кажутся наблюдателю спокойными и безмятежными — на них нет вихревых образований, подобных Большому Красному Пятну на Юпитере. Однако это кажущееся спокойствие.
По данным космических зондов, скорость ветров на Сатурне местами может достигать 1 800 км/ч, причем бушуют такие «сверхураганы» не только в верхних слоях атмосферы, но и до глубины в 2 тыс. км.
По мере удаления от внешних слоев атмосферы давление и температура растет, водород переходит в жидкое состояние.
В центральной области Сатурна находится массивное ядро, состоящее из железа, горных пород и… водяного льда, покрытого тонким слоем металлического водорода.
Лед, существующий при температурах в несколько тысяч градусов,- это может показаться абсурдным. Однако лед сатурнианских недр — не совсем обычный. Его молекулярная структура отличается от обычного льда примерно так, как отличается структура алмаза от структуры графита, и свойства совершенно иные.
Беспокойные недра планеты рождают мощное магнитное поле, которое можно обнаружить даже на расстоянии миллиона километров от Сатурна.
В атмосфере происходят мощные грозовые разряды, полыхают полярные сияния, а возбужденные массы водорода испускают сильное ультрафиолетовое излучение.
Естественные спутники Сатурна
В свите Сатурна выделяются несколько крупных небесных тел. Они обладают необычными свойствами, но все еще мало исследованы.
Ближайшим к планете крупным спутником является Мимас, открытый еще в 18 в. На его поверхности хорошо виден гигантский кратер Гершель, образованный падением на поверхность Мимаса гигантского метеорита, едва не расколовшего спутник на части.
Следующий по удаленности спутник — Энцелад — самое светлое тело в Солнечной системе. Его поверхность отражает почти весь падающий на нее солнечный свет.
Исследователи считают, что она покрыта толстым слоем светлого инея. Сверкающий ледяной Энцелад внутри очень горячий — на его поверхности видны не только метеоритные кратеры, но и следы вулканических процессов. Поэтому там наблюдается удивительное явление — ледяные гейзеры.
Еще больше таких следов на поверхности спутника Дионы, а следующая за ней Рея имеет очень древнюю, сплошь усеянную метеоритными кратерами поверхность.
Довольно крупный спутник Тефия, открытый еще Дж. Кассини, расположен между орбитами Энелада и Дионы.
Уникальность его не только в огромном каньоне Итака, который словно след от сабельного удара рассекает три четверти окружности Тефии, но и в том, что свою орбиту Тефия делит с еще двумя небольшими спутниками — Телесто и Калипсо.
Двигаясь по одной орбите, все три спутника постоянно находятся как бы в вершинах равностороннего треугольника.
Титан, крупнейший из спутников Сатурна и второй после юпитерианского Ганимеда, больше планеты Меркурий и вращается на расстоянии свыше миллиона километров от поверхности Сатурна.
Единственный из свиты Сатурна он окружен довольно плотной атмосферой и окутан облаками, состоящими из азота с примесью метана.
За Титаном следуют спутники поменьше, но и у них есть свои ярко выраженные особенности.
Так, у Япета одно полушарие отражает свет в 10 раз лучше, чем другое. Спутник движется «темным» полушарием вперед, и его цвет связан с тем, что оно в первую очередь подвергается воздействию мелких частиц льда и обломков пород.
По экватору Япет опоясывает странный гребень, делающий его похожим на косточку от персика.
Самый далекий из спутников Сатурна, имеющих диаметр более 200 км,- Феба. Остальные существенно меньше.
Феба примечательна тем, что имеет обратное вращение — нет, не вокруг собственной оси, а по орбите. По все еще неясной причине она движется в направлении противоположном движению остальных крупных спутников.
Исследователи предполагают, что Феба — комета, превращенная в спутник гравитацией Сатурна.
Юпитер
Юпитер — пятая по расположению от Солнца и самая большая планета Солнечной системы. Юпитер выглядит как золотой шар, едва сплюснутый перпендикулярно к полюсам. Эта планета находится от Солнца в 5,2 раза дальше, чем Земля, и тратит на один оборот по орбите почти 12 лет. Экваториальный диаметр Юпитера 142 600 км (в 11 раз больше диаметра Земли). Период обращения Юпитера вокруг оси в экваториальной области составляет 9 часов 50 мин., вблизи полюсов — 9 часов 55 мин.
Фото Юпитера (сделанное космическим аппаратом Juno, NASA).
Таким образом, Юпитер, подобно Солнцу, вращается не как твердое тело, так как скорость его вращения неодинакова в разных широтах. Из-за быстрого вращения эта планета имеет сильное сжатие у полюсов. Масса Юпитера равна 318 массам Земли. Средняя плотность его вещества близка к плотности Солнца — 1,33 г/см3.
Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты (наклон 87°). Флюидная оболочка Юпитера состоит в основном из водорода (74%) и гелия (26%), а также метана (0,1%) и небольшого количества этана, ацетилена, фосфен и водяного пара. Атмосферный слой имеет толщину около 1000 км.
Планету окутывает слой облаков, но все детали на поверхности Юпитера постоянно меняют свой вид, так как в этом слое происходят бурные передвижения, связанные с переносом большого количества энергии. Облака Юпитера состоят из кристалликов и капель аммиака.
Наиболее показательной деталью планеты является Большое Красное Пятно, которое наблюдается уже более 300 лет. Это огромное овальное образование, размером около 35000 x 14000 км, расположенный между Южной тропической и Южной умеренной полосами. Цвет его красный, но претерпевает изменения. Вероятно, Большое Красное Пятно поддерживается за счет конвективных ячеек, через которые из недр выносится на видимую поверхность Юпитера его вещество и внутреннее тепло.
В 1956 г. было обнаружено радиоизлучение Юпитера на волне длиной 3 см, что соответствует тепловому излучению с температурой 145 К. По измерениям в инфракрасном диапазоне температура внешних облаков Юпитера составила 130 К. Уже достоверно установлено, что Юпитер испускает тепло, количество которого более чем вдвое превышает тепловую-энергию, получаемую им от Солнца. Возможно, тепло выделяется из-за того, что планета-гигант постоянно сжимается (1 мм в год).
В центре планеты — огромное железо-каменное ядро, которое генерирует мощное магнитное поле. Магнитное поле планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей: дипольного (подобного земному), простирающаяся до 1500000 км от Юпитера, и недипольного, занимающий другую часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля поверхности в 20 раз больше, чем на Земле. Кроме этого, Юпитер еще и источником радиовсплесков (резких скачков мощности излучения) на волнах длиной волны от 4 до 85 м, они идут с периодом от долей секунды до нескольких минут или даже часов. Длительные всплески включают в себя целую серию возмущений, состоящих из своеобразных шумовых бурь и гроз. Согласно современным гипотезам, эти всплески объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты.
Юпитер имеет 15 спутников. Первые 4 спутника открыты еще Галилеем (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Они, а также внутренний, ближайший спутник Амальтея движутся почти в плоскости экватора планеты. По размерам Ио и Европу можно сравнить с Луной, а Ганимед и Каллисто — больше Меркурия, но по массе значительно ему уступают.
Внешние спутники вращаются вокруг планеты вдоль сильно вытянутых орбит с большими углами наклона к экватору (до 30 °). Это маленькие тела (от 10 до 120 км), очевидно, неправильной формы. Четыре внешние спутники Юпитера вращаются вокруг планеты в обратном направлении. В экваториальной области Юпитер окружен системой колец. Кольца расположены на расстоянии 50 000 км от поверхности планеты, ширина колец около 1000 км.
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.
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.
