Интересные факты
Сатурн стоит на 5-м месте по яркости в Солнечной системе, поэтому можно рассмотреть в бинокль или телескоп.
За ним наблюдали еще вавилоняне и жители дальнего востока. Наименован в честь римского титана (аналог греческого Кроноса).
Полярный диаметр охватывает 90% от экваториального, что базируется на низком показателе плотности и стремительном вращении. Планета выполняет осевой оборот раз в 10 часов и 34 минуты.
Древние ассирийцы из-за медлительности прозвали планету «Лубадшагуш» – «старейший из старейших».
Состав верхних слоев атмосферы представлен аммиачным льдом. Под ними находятся водяные облака, а дальше идут холодные смеси водорода и серы.
Участок над северным полюсом принял гексагональную форму (шестиугольник). Исследователи считают, что это может быть волновая картинка в верхних облаках. Также есть вихрь над южным полюсом, напоминающий ураган.
Планета разделена на слои, которые плотнее проникают в Сатурн. На большой глубине водород становится металлическим. В основе – раскаленный интерьер.
Кольца Сатурна выполнены из ледяных осколков и небольшой примеси углеродистой пыли. Простираются на 120700 км, но невероятно тонкие – 20 м.
Спутники Сатурна — ледяные миры. Крупнейшими выступают Титан и Рея. Энцелад может располагать подповерхностным океаном.
Состоит изо льда и камня. Замороженный поверхностный слой наделен озерами из жидкого метана и ландшафтами, укрытыми замерзлым азотом. Может располагать жизнью.
Это аппараты Пионер-11, Вояджер-1 и 2 и Кассини-Гюйгенс.
Законы Кеплера
Важный вклад внёс И. Кеплер. Он сформулировал три закона, описывающих движение планет:
1) Планеты движутся по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
1-й закон Кеплера
2) Планета движется в плоскости, которая проходит через центр Солнца. Радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные плоскости. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она двигается.
2-й закон Кеплера
3) Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Орбиты небесных тел имеют точку, в которой тело наиболее близко к Солнцу и ту, в которой оно наиболее удалено от звезды. Отрезок, который соединяет эти точки, называется большой полуосью.
3-й закон Кеплера
С помощью законов Кеплера вычисляют траекторию движения планет.
Состав атмосферы
Атмосфера Сатурна не похожа на земную. По объему она состоит на 94% из водорода, самого легкого газа, и почти на 6% из гелия (это тоже легкий газ, которым часто надувают воздушные шарики). Больше всего атмосфера Сатурна похожа на атмосферу Юпитера и даже на состав Солнца! Это неудивительно, ведь водород и гелий — самые распространенные химические элементы во Вселенной.
Кроме водорода и гелия на окольцованной планете были обнаружены и другие газы. Но их количества следовые: на все прочие химические соединения приходится менее 1% процента объема атмосферы.
Облака в атмосфере Сатурна. Фото: NASA
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 и температура
Внешний слой атмосферы Сатурна на 96.3% состоит из молекулярного водорода, а на 3.25% из гелия. Также есть и более тяжелые элементы, но об их пропорциях мало информации. В небольшом количестве найдены пропан, аммиак, метан, ацетилен, этан и фосфин. Верхний облачный покров представлен аммиачными кристаллами, а нижний – гидросульфидом аммония или водой. УФ-лучи приводят к металиновому фотолизу, что вызывает химические реакции углеводорода.
Из-за огромного шторма в атмосфере северного полушария аппарату Кассини удалось уловить композицию Сатурна, приближенную к истинному цвету
Атмосфера выглядит полосатой, но линии ослабевают и расширяются к экватору. Присутствует раздел на верхний и нижний слои, отличающиеся по составу на основе давления и глубины. Верхние представлены аммиачным льдом, где давление – 0.5-2 бар, а температура – 100-160 К.
На уровне с давлением в 2.5 бар начинается линия ледяных облаков, которая тянется до 9.5 бар, а нагрев составляет 185-270 К. Здесь смешиваются полосы гидросульфида аммония при давлении в 3-6 бар и температурой – 290-235 К. Нижний слой представлен аммиаком в водном растворе с показателями 10-20 бар и 270-330 К.
Иногда в атмосфере формируются долгопериодические овалы. Наиболее известное – Большое Белое Пятно. Создается каждый сатурнианский год в период летнего солнцестояния на северном полушарии.
Пятна в ширину способны простираться на несколько тысяч км и отмечались в 1876, 1903, 1933, 1960 и 1990 годах. С 2010 года велось наблюдение за «северным электростатическим возмущением», замеченным Кассини. Если эти облака придерживаются периодичности, то в следующий раз отметим появление в 2020-м году.
Масштабный шторм в северном полушарии Сатурна, запечатленный кораблем Кассини
По скорости ветра планета стоит на втором месте после Нептуна. Вояджер зафиксировал показатель в 500 м/с. На северном полюсе заметна гексагональная волна, а на южном – массивный струйный поток.
Впервые шестиугольник разглядели на снимках Вояджера. Его стороны простираются на 13800 км (больше земного диаметра), а оборот структуры происходит за 10 часов, 39 минут и 24 секунд. За вихрем на южном полюсе наблюдали в телескоп Хаббл. Здесь отмечается ветер с ускорением в 550 км/ч, а буря по размеру напоминает нашу планету.
Исследования Сатурна
Сатурн — одна из пяти планет Солнечной системы, легко видимых невооруженным глазом с Земли. В максимуме блеск Сатурна превышает первую звёздную величину.
Файл:SaturnInBadTelescope.jpg
Вид Сатурна в современный телескоп (слева) и в телескоп времён Галилея (справа)
Впервые наблюдая Сатурн через телескоп в — годах, Галилео Галилей заметил, что Сатурн выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, почти касающихся друг друга, и высказал предположение, что это два крупных «компаньона» (спутника) Сатурна. Два года спустя Галилей повторил наблюдения и, к своему изумлению, не обнаружил спутников.
В году Гюйгенс, с помощью более мощного телескопа, выяснил, что «компаньоны» — это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся её. Гюйгенс также открыл самый крупный спутник Сатурна — Титан. Начиная с года изучением планеты занимался Кассини. Он заметил, что кольцо состоит их двух колец, разделённых чётко видимым зазором — щелью Кассини, и открыл ещё несколько крупных спутников Сатурна.
В году космический аппарат «Пионер-11» впервые пролетел вблизи Сатурна, а в и годах за ним последовали аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти аппараты впервые обнаружили магнитное поле Сатурна и исследовали его магнитосферу, наблюдали штормы в атмосфере Сатурна, получили детальные снимки структуры колец и выяснили их состав.
В 1990-х годах Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом Хаббл. Долговременные наблюдения дали немало новой информации, которая была недоступна для «Пионера 11» и «Вояджеров» при их однократном пролёте мимо планеты.
В году к Сатурну был запущен аппарат Кассини-Гюйгенс и, после семи лет полёта, 1 июля года он достиг системы Сатурна и вышел на орбиту вокруг планеты. Основными задачами этой миссии, рассчитанной минимум на 4 года, является изучение структуры и динамики колец и спутников, а также изучение динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна. Кроме того, специальный зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте спустился на поверхность спутника Сатурна Титана.
Какая она планета Сатурн
По оценке учёных, экваториальный радиус 60300 км, а вот на полюсах составляет 54400 км. При этом масса более чем на 85% больше земной, но его плотность всего лишь 0,687 г/см3, что является самым меньшим показателем среди других газовых гигантов. Между тем, структура планеты, как и у других газовых гигантов. Если говорить точнее, то:
- Во-первых, в центре располагается твёрдое массивное ядро, которое состоит из силикатов, металлов, и по некоторым предположениям, льда. Его масса составляет примерно 22 масс Земли, а температура 11700 градусов по Цельсию. При этом Сатурн излучает энергии в разы больше получаемой им солнечной.
- Во-вторых, посередине находится мантия, образованная металлическим водородом и плавно переходящая во внешнюю часть.
- И наконец, довольно плотная газовая оболочка покрывает все недра и не имеет определённой границы с мантией. Собственно говоря, твёрдой поверхности на планете также как у собратьев нет.
Атмосфера и температура
Как у всех газовых гигантов, в составе атмосферы преобладают водород (96,3%) и гелий (3,25%). Также имеются следы метана, аммиака, фосфина, этана и других газов.
По данным астрономов, сильные ветра дуют в восточном направлении, то есть аналогично осевому вращению. Их скорость может достигать 500 м/с, но чем дальше от экватора, тем они слабее. К тому же, в южном и северном полушарии ветряные потоки пропорциональны по отношению к экватору. Возможно, они каким-то образом взаимосвязаны.
Иногда образуются очень мощные ураганы и полярные сияние, несравнимые ни с какими в Солнечной системе. Более того, случаются бури и штормы, сопровождаемые сильнейшими молниями.
К удивлению, на северном полюсе обнаружили необычное огромное облачное образование, названное шестиугольником гексагон (правильный многоугольник, имеющий шесть сторон). Причём он намного больше Земли по размеру. А его продолжительность вращения 10 часов 39 минут, что соответствует периоду изменения интенсивности радиоизлучения и времени вращения внутренней части планеты. Пока учёные не смогли точно объяснить это явление.
Причём средняя температура этого газового гиганта равна -185 градусов по Цельсию. Для сравнения на земной поверхности была самая зафиксирована самая минимальная температура -89,2 градуса. Другими словами, Сатурн намного холоднее нашего дома.
Орбита и вращение
В первую очередь, была рассчитана удалённость от главной звезды, которая в среднем равна 1430 млн км. При этом оборот вокруг Солнца занимает 29,5 лет, а средняя скорость движения 9,69 км/с. Затем, само собой, определили расстояние между Сатурном и Землёй- оно колеблется от 1195 до 1660 млн км.
В то же время, полный оборот вокруг своей оси Сатурн совершает за 10 часов 34 минуты и 13 секунд. Между прочим, на экваторе скорость вращения выше, чем на орбите. По наблюдениям радиоизлучения обнаружилось, что продолжительность оборота на планете в разных областях различается. Например, внутренние части проделывают его быстрее примерно на 30 секунд в сравнении с поясами. Вероятнее всего, на это влияет эксцентриситет орбиты, который равен 0,056.
Сколько длится день на Сатурне?
Сатурн совершает один оборот вокруг своей оси всего за 10 часов 32 минуты — это второй самый короткий день среди планет нашей Солнечной системы. Только Юпитер вращается быстрее. Из-за высокой скорости вращения Сатурн сплюснут на полюсах и расширяется к экватору.
Сколько длится год на Сатурне?
Подобно Юпитеру, Сатурн очень быстро вращается вокруг своей оси, однако ему требуется немало времени, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Скорость, с которой Сатурн вращается вокруг звезды, мала: один год на планете длится 29,4571 земных лет или 10 759 земных дней.
Интересные факты о Сатурне
Средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 грамма на кубический сантиметр, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность ниже плотности воды.
За счет горячего ядра, температура которого достигает 11 700 градусов Цельсия, Сатурн излучает в космос в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.
Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский шестиугольник, и каждая его сторона составляет приблизительно 13 800 километров.
Некоторые спутники Сатурна, например Пан и Мимас, являются «пастухами колец»: их гравитация играет роль в удержании колец на их местах за счет резонанса с определенными участками кольцевой системы.
Считается, что Сатурн поглотит свои кольца через 100 миллионов лет.
В 1921 году пронесся слух, что кольца Сатурна исчезли. Это было связано с тем, что в момент наблюдений кольцевая система была обращена к Земле ребром и не могла быть рассмотрена с оборудованием того времени.
