Газовые гиганты

А вы знали?

• Сатурн — единственная планета Солнечной системы, средняя плотность которой меньше плотности воды: если бы существовала гигантская ванна, в которую можно было бы поместить планету, Сатурн плавал бы в ней и не тонул!

• Газовый гигант покрыт слоями облаков и может похвастаться чрезвычайно сильными ветрами: их скорость может достигать 1800 километров в час, в то время как самые сильные ветры на Земле имеют скорость лишь около 396 километров в час.

• Одной из уникальных особенностей планеты является устойчивое атмосферное образование на северном полюсе газового гиганта, известное как шестиугольник Сатурна.

• В момент противостояния Сатурна его кольца кажутся исключительно яркими — это явление известно как скачок противостояния или эффект Зелигера.

• Хотя кольца Сатурна самые яркие и самые известные в Солнечной системе, другие три планеты-гиганта — Юпитер, Уран и Нептун — также имеют системы колец.

Сатурн поистине уникальная и удивительная планета. Надеемся, что вы узнали что-то новое о газовом гиганте благодаря нашей статье. Поделитесь ей с друзьями и посмотрите наш мультфильм о Сатурне, который простым языком объясняет факты о планете.

Интересные факты о планете Сатурн

Сатурн – вполне необычная планета.

Она имеет множество интересных фактов:

• среди всех его спутников, в глубине шестого по размеру — Энцелада, под его поверхностью из льда, вероятно, имеется возможность для жизни;
• самая приплюснутая планета, полярный диаметр практически в 1,2 раза меньше экваториального;
• плотность на 44% меньше плотности воды. В теории, несмотря на огромные размеры и массу, Сатурн не может утонуть в воде;
• согласно легендам древних римлян, Юпитер был сыном Сатурна;
• толщина колец меньше километра, а ширина – в десятки тысяч раз больше;
• общая масса Юпитера и Сатурна составляет более 90% всей массы тел Солнечной системы;
• когда на планете наступает зима, одна часть полушария планеты меняет цвет на голубоватый оттенок.

Watch this video on YouTube

12 занимательных фактов о Сатурне

• Ветер в атмосфере достигает 1800 км/ч.
• Присутствует магнитное поле.
• Вторая по величине планета после Юпитера.
• Сутки длятся около 10–11 земных часов.
• Один год на Сатурне равен 29 годам на Земле.
• Твердой поверхности нет (на планете невозможно высадиться).
• По плотности аналогичен газовому шару.
• Кольца вокруг планеты отражают свет сильнее, чем вся планета.
• Облака ледяные, с примесями аммиака.
• Вращается вокруг своей оси быстрее других планет.
• Космические корабли 4 раза приближались к Сатурну.
• У небесного тела сплюснутая форма.

Физические характеристики планеты Сатурн

Это вторая после Юпитера по размеру солнечная планета. Ее обхват составляет 9 земных, а весит она в 95 раз больше, чем Земля.

Основные параметры Сатурна:

• форма — сплюснутый сфероид (экваториальный обхват существенно больше полярного);
• средний радиус — 58,2 тыс. км;
• масса — 5,68 х 10 в 26-й степени кг;
• площадь поверхности — 4,3 х 10 в 10-й степени км²
• ускорение силы тяжести — 10,44 м/с².

Последний параметр почти равен своему земному аналогу.

Сатурн — планета гигант и не имеет твердой поверхности. Credit: nameorigin.ru

Интересный факт: плотность местной тверди равна 0,687 г/см³, и это делает Сатурн единственной солнечной планетой, у которой эта величина меньше такого же показателя воды.

Физические свойства Сатурна

Сатурн относится к типу газовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности. Экваториальный радиус планеты равен 60 300 км, полярный радиус — 54 400 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием.

Масса планеты в 95 раз превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,69 г/см?, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды. Поэтому, хотя массы Юпитера и Сатурна различаются более, чем в 3 раза, их экваториальный диаметр различается только на 19 %. Плотность остальных газовых гигантов значительно больше (1,27—1,64 г/см?).

Самая большая планета — Юпитер

Юпитер представляет собой крупнейшую по размеру газовую планету. По удаленности от Солнца он выступает пятой планетой, а его орбита расположилась сразу за астероидным поясом Марса.

По своему составу он напоминает Солнце: 89% его атмосферы занимает водород, а 11% — гелий.

Согласно предположениям ученых, у Юпитера есть твердое ядро, которое составляет в объеме 1,5 диаметра Земли. Тем не менее, оно как минимум в 20 раз плотнее. Даже если бы на Юпитере существовала твердая поверхность, опуститься на нее было бы невозможно из-за давления атмосферы.

Скорость ветра на нем может превышать 600 км/ч. Ими в большей степени управляет внутреннее тепло, а не солнечное, как на Земле.

Благодаря своей сильной магнитосфере Юпитер имеет множество спутников, из которых были открыты только 70. Все они имеют разные размеры.

Самые крупные из них:

• Европа;
• Ио;
• Ганимед;
• Каллисто.

Всех их открыл Галилео Галилей в 1610 г.

Расстояние между Землей и Юпитером меняется от 588 до 967 млн км.

На нем не наблюдается смены времен года, т. к. ось его вращения перпендикулярна орбите. Он отличается самым быстрым вращением вокруг своей оси, период которого у экватора составляет почти 10 часов.

Крупнейшая газовая планета. Credit: sciencepop.ru.

Поражающие габариты

Его диаметр по экватору — 143 000 км (земной — 12 742 км). Вторая по величине планета, Сатурн, также является газовым гигантом. Ее диаметр составляет 120 000 км.

Масса Юпитера составляет 1,9×10^27 кг. Эта третья по величине и весу планета из всех изученных во Вселенной. Самой крупной планетой считается НАТР-Р-32b, которая была открыта в 2011 г. Она расположена в созвездии Андромеды, как и Tres-4b, — вторая по величине после НАТР-Р-32b.

Юпитер составляет 318 масс Земли. Для сравнения, Солнце весит как 1050 Юпитеров.

Площадь этого газового гиганта в 122 раза превышает земную. При этом нужно учитывать, что ее поверхность состоит из газов, которые при приближении к ядру уплотняются, переходя в жидкое состояние, а затем в металл.

Эфемерная поверхность

Юпитер имеет самую мощную атмосферу и магнитосферу, которая в 20 000 раз превышает земную.

Атмосфера его состоит из гелия и водорода.

В ней в малых количествах присутствуют такие элементы, как:

• метан;
• аммиак;
• вода;
• сероводород.

У этой планеты отсутствует твердая поверхность. Вглубь этого газового шара можно спускаться долго, при этом давление будет постоянно нарастать.

Газ постепенно переходит из одного состояния в другое:

• превращается в туман;
• переходит в промежуточное полужидкое состояние;
• становится жидким водородом;
• уплотняется до металлического состояния.

Но четкие границы перехода из одного состояния в другое отсутствуют, т. к. между ними существует много промежуточных стадий. Атмосфера Юпитера простирается в высоту на 5 000 км (отсчет ведется от условной поверхности, где водород имеет жидкую консистенцию).

Состав Юпитера. Credit: v-kosmose.com.

Облака и пятна

Полосы, которые видны на нем из космоса, созданы благодаря скоплениям облаков. Они закручиваются в спирали под воздействием мощных ветров (поясов), движущихся в различных направлениях.

В состав облаков входят такие химические компоненты:

• сульфид аммония;
• вода;
• кристаллизованный аммиак.

Благодаря такому составу они приобретают различные оттенки. Кроме того, они располагаются на различной высоте в атмосфере. Между этих облаков проходят удары мощных молний, которые не могут сравниться по силе с земными.

Главная особенность Юпитера

Кроме того, атмосфера этого гиганта достаточно агрессивная: на ней буйствуют вихри и ураганы разных масштабов. Крупнейший ураган во всей Солнечной системе называется Глаз Юпитера, или Большое Красное Пятно. Его размеры позволяют разглядеть его даже в телескоп средней мощности (любительский). Он активен на протяжении нескольких столетий, но в последний период наблюдается небольшой спад его активности. Размер его составляет 15×30 тыс. км, что в 2 раза превышает размер Земли.

Красновато-оранжевый оттенок этого пятна ученые объясняют наличием в нем фосфора и других химических соединений.

Кольца Сатурна

Кольцевая система Сатурна является самой известной в Солнечной системе. Сами кольца состоят в основном из миллиардов крошечных частиц льда, а также пыли и другого комического мусора. Такой состав объясняет, почему кольца видны с Земли в телескопы – лед обладает очень высоким показателем отражения солнечного света.

Существует семь широких классификаций среди колец: А, В, С, D, Е, F, G. Каждое кольцо получило свое название согласно английскому алфавиту в порядке периодичности обнаружения. Самыми видимыми с Земли кольцами являются A, B и C. На самом деле каждое кольцо – это тысячи более мелких колец, буквально прижимающихся друг к другу. Но между основными кольцами есть пробелы. Пробел между кольцами А и В является самым крупным из этих пробелов и составляет 4700 км.

Основные кольца начинаются на расстоянии примерно 7000 км над экватором Сатурна и простираются еще на 73000 км. Интересно отметить, что, несмотря на то, что это очень существенный радиус, фактическая толщина колец не больше одного километра.

Наиболее распространенной теорией для объяснения образования колец является теория о том, что на орбите Сатурна, под воздействием приливных сил, распался среднего размера спутник, а произошло это в тот момент, когда его орбита стала слишком близкой к Сатурну.

Спутники Сатурна

Планета имеет 62 естественные луны, официальные названия есть только у 53 из них. Многие настолько малы, что не видны с Земли даже в телескоп. Большинство спутников было открыто космической станцией «Кассини», и почти все они названы в честь древнегреческих титанов и титанид.

Система спутников Сатурна очень сложная. Credit: riara.com.ua

В числе 4 внутренних лун (от меньшей к большей):

• Мимас, напоминающий яйцо, расположенный всего в 185 км от планеты, отчего его период обращения вокруг Сатурна непродолжителен — менее суток;
• сферический Энцелад, геологически активный, о чем свидетельствует множество разломов в его южной полярной области;
• Тефия, сильно кратерированная, покрытая большим числом холмов и почти не имеющая равнин;
• Диона с древней поверхностью, существенно поврежденной ударами астероидов и других объектов, прилетевших из космоса.

Внешние луны находятся за кольцом Е. Самые крупные из них:

• Рея с продолжительностью года всего 4,5 дней.
• Титан, единственный из сатурнианских спутников, имеющий собственную атмосферу;
• напоминающий губку, непредсказуемо вращающийся Гиперион;
• Япет, совершающий орбитальный проход за 79 дней и имеющий одну сторону темную, а вторую — светлую.

Нерегулярные спутники Сатурна отличаются небольшими габаритами. Их делят на 3 группы: инуитскую, галльскую, норвежскую (скандинавскую). Последняя также носит название «семья Фивы» в честь своей крупнейшей луны. Самые мелкие сатурнианские спутники — семейство Алькойнидов.

Общие 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.

Общие сведения

Сатурн относится к типу газовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности.

Экваториальный радиус планеты равен 60 300 км, полярный радиус — 54 000 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в 95 раз превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,69 г/см³, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды.

Один оборот вокруг оси Сатурн совершает за 10 часов, 34 минуты и 13 секунд  .

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.

По данным «Вояджеров», на Сатурне дуют сильные ветра, аппараты зарегистрировали скорости воздушных потоков 500 м/с. Ветра дуют, в основном, в восточном направлении (по направлению осевого вращения). Их сила ослабевает при удалении от экватора; при удалении от экватора появляются также и западные атмосферные течения. Ряд данных указывают, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2 тыс. км. Кроме того, измерения «Вояджера-2» показали, что ветра в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы.

В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной системы (см. Большое красное пятно на Юпитере, Большое тёмное пятно на Нептуне). Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в 30 лет, в последний раз он наблюдался в 1990 году (менее крупные ураганы образуются чаще).

Не до конца понятным на сегодняшний день остаётся такой атмосферный феномен Сатурна, как «Гигантский гексагон». Он представляет собой устойчивое образование в виде правильного шестиугольника с поперечником 25 тыс. километров, которое окружает северный полюс Сатурна.

В атмосфере обнаружены мощные грозовые разряды, полярные сияния, ультрафиолетовое излучение водорода. В частности, 5 августа 2005 космический аппарат Кассини зафиксировал радиоволны, вызванные молнией.

Внутреннее строение

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (а давление достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электротоков в металлическом водороде создаёт магнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из тяжёлых материалов — камня, железа и, предположительно, льда.

Исследование планеты

Общие сведения

Сатурн – шестая по счету от Солнца и пятая по яркости планета Солнечной системы.

Юпитер, Сатурн и следующие за ним Уран и Нептун относят к газовым гигантам, поскольку состоят они в основном из этого вещества.

У Сатурна нет твердой поверхности,  а масса его превышает земную в 95 раз.

Масса Сатурна в Землях

Примечательно, что плотность его составляет всего лишь 0, 687 грамма на кубический сантиметр – это даже меньше, чем плотность воды. Строение Сатурна представляет собой газовые слои, ближе к центру водород приобретает форму металла, в середине планеты – раскаленное вещество. Кольца состоят из углеродистой пыли и осколков льда.

Единственный спутник планеты, наделенный атмосферой – Титан; на нем можно найти озера метана и холмы мерзлого азота. Титан представляет огромный интерес для ученых, поскольку обладает потенциально пригодной для жизни средой. Из 150 спутников имена есть только у 53 (это, в основном, имена греческих божеств).

Полеты на планету

Космические аппараты начали отправлять на Сатурн ближе к концу XX века, всего их было четыре: Пионер-11 полетел в 1979 году и сделал самые первые фотографии Сатурна и его спутников с расстояния в 20 000 км, а также определил температуру Титана (-179 °C).

Через год свое путешествие начал Вояджер-1, а еще через 9 месяцев – Вояджер – 2, сделавший первые высококачественные снимки планеты, ее колец и спутников.

Благодаря этим полетам было открыто еще пять спутников газового гиганта, а также установлено точное количество колец — 7.

В июле 2004 к Сатурну приблизился исследовательский аппарат Кассини-Гюйгенс.

Миссия Кассини

В проекте принимали участие НАСА, Европейское и Итальянское космические агентства.

Космическая станция, оснащенная камерами и спутниковыми антеннами и предназначенная непосредственно для исследования называлась “Кассини”, а прикрепленный к ней зонд, который должен был осуществить высадку на Титан – “Гюйгенсом”.  Львиную долю расходов – более двух с половиной миллиардов долларов — взяло на себя США, оно же занималось разработкой и созданием станции. Зонд взяло на себя ЕКА, а антенны и высотометр разрабатывали итальянцы. Зонд  назвали в честь Христиана Гюйгенса, обнаружившего Титан и наличие у Сатурна кольца, а станцию – в честь Джованни Кассини, который обозначил множественность колец и открыл четыре крупных спутника планеты.

Кассини

Экспедиция на Сатурн в рамках миссии Кассини-Гюйгенса обошлась в 3 миллиарда долларов, но сведения, полученные за те 20 лет, что работала станция, явно того стоили.

Запуск “Кассини” и прикрепленного к нему зонда произошел 15 октября 1997 года, а первым пунктом прибытия обозначили Венеру.

Половину от веса станции на старте составляло топливо. “Кассини” потребовалось два года, чтобы разогнаться: станция использовала естественную гравитацию планет по пути следования. Устройство было запрограммировано таким образом, чтобы до прибытия на точку назначения, вся его система работала лишь на 2% от всей мощности.

Зимой 2000 года, когда “Кассини” пролетал Юпитер, система активизировалась и сделала фотографии, которые были переданы на Землю. Из-за долгого времени в пути в NASA предположили, что датчики сбились (предположительно, из-за космического мусора), однако вскоре все наладилось.

30 июня 2004 года космическая станция достигла пункта назначения и начала свой путь по орбите планеты, став ее первым искусственным спутником, а 14 января 2005 зонд опустился на Титан.

26 апреля 2017 года “Кассини” приступил к своей последней миссии, совершив более 20 пролетов между внутренним кольцом и самой планетой, предоставив первые фотографии с такого близкого расстояния.

15 сентября 2017 года “Кассини” сгорел в атмосфере газового гиганта, оставив неизгладимый след в истории изучения космоса.

Такая участь постигла станцию неслучайно: нельзя было допустить загрязнение спутников Сатурна, которые, основываясь на данных исследования, вполне могут быть обитаемы. На счету станции – 20 лет службы, десятки оборотов вокруг Сатурна и  огромное количество уникальнейших сведений о системе планеты.

Зонд Кассини

Вторая самая большая планета Солнечной системы — Сатурн

Они вместе с Юпитером, Ураном и Нептуном объединены в 1 группу и представляют собой газовых гигантов.

Сатурн отличается от остальных не только наличием колец, но и самой маленькой плотностью (в 2 раза меньше плотности воды). У него насчитывается более 53 спутников (из тех, которые были открыты). Самый крупный из них, Титан, является вторым по величине в нашей Солнечной системе.

Кроме того, здесь существует смена сезонов. Один сезон здесь длится 7 земных лет, а год — почти 30.

Планета обладает сверхмощным магнитным полем, которое простирается более чем на 1 млн км. Она не имеет твердой поверхности, как и другие газовые гиганты. Скорость ветров здесь может превышать 1700 км/ч.

На Сатурне было обнаружено Северное сияние, а также непонятного происхождения облака, имеющие форму шестиугольника.

Ученые выдвигают предположения, что на одном из спутников Сатурна, Энцеладе, может существовать жизнь под поверхностью льда.

Сатурн, как и Юпитер, состоит из гелия и водорода. Он имеет самую высокую скорость вращения вокруг своей оси относительно других планет нашей системы.

Форма его отличается от шаровидной, т. к. скорость вращения способствует сплющиванию на полюсах.

И теперь ученые не могут прийти к единой версии возникновения колец вокруг Сатурна.

Самые большие планеты Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Credit: naked-science.ru.