Атмосфера
Состав атмосферы Сатурна выглядит следующим образом: водород — 96,3%, гелий — 3,25%. Также, в ней присутствуют метан, аммиак, фосфин, этан.
При видимом свете атмосфера выглядит более спокойной, чем у братской планеты — Юпитера. Ученые наблюдают скопления полос облаков, которые слабо видны и имеют бледно-оранжевый цвет. Оттенок обусловлен фактом, что в атмосфере сосредоточено большое количество серных соединений.
Также, в верхних слоях наблюдаются азот и кислород, которые под влиянием работы Солнечного света образуются в молекулы, напоминающие «смог». Согласно последним данным исследовательского аппарата, планета выглядит бурно и впечатляющей.
Атмосфера Сатурна
Один из факторов, который выделяет Сатурн на фоне других планет — формирование очень быстрых ветров. Космический корабль Вояджер замерил скорость ветра. Показатель превысил 1800 км/час, что несопоставимо с характеристиками ветров на планете Земля и множеством других объектов Солнечной системы. Белые бури образуются в рамках полос, которые вращаются вокруг Сатурна.
Интересный факт, что полосы проживают не более нескольких месяцев, после чего поглощаются атмосферой.
Гигантский шестиугольник Сатурна
Тот самый треугольник Сатурна
Когда миссии «Вояджер» пролетали мимо Сатурна в 1980-е годы, они открыли причудливую шестиугольную форму в полярных областях планеты. Более того, эта структура казалась совершенно искусственной из-за точно выверенных сторон и почти идеальной формы. Вместе с тем последовали снимки и теории, которые вызревали порядка 20 лет, пока аппарат «Кассини» не посетил Сатурн летом 2004 года. Сделанные им снимки были высокого качества. Но и они не предоставили внятного объяснения природе «большого шестиугольника». Кроме того, они не предоставили альтернативы людям, которые просто не хотели соглашаться с облачным формированием, предложенным в качестве объяснения NASA.
Некоторые люди настаивают на том, что эта структура является доказательством разумного замысла из далекого прошлого. Возможно, это устройство слежения или даже некая космическая заправочная станция. Водород и гелий-3 в большом изобилии присутствуют на Сатурне и могут использоваться для космических путешествий.
Орбита и вращение Сатурна
Каждой планете Солнечной системы требуется определенное время, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца и один оборот вокруг своей оси. На Земле, эти периоды длятся 365,25 суток и 24 часа соответственно, но на Сатурне все иначе.
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.
Кольца Сатурна
Все газовые гиганты в нашей Солнечной системе имеют кольца, но не настолько обширные и отличительные, как у Сатурна. Впервые кольца были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году, когда астроном наблюдал планету с помощью телескопа. Первое изображение колец с близкого расстояния было получено космическим аппаратом «Пионер-11», который пролетел над Сатурном 1 сентября 1971 года.
Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, размеры которых варьируются от крошечной пыли до объектов размером с земные горы. Они состоят из кусков льда и камня, которые, как полагают учёные, образовались из комет, астероидов или даже спутников, распавшихся на части.
Кольца Сатурна разделены на 7 групп, названных по английскому алфавиту в порядке их открытия (D, C, B, A, F, G и E). Кольцо F удерживается двумя спутниками Сатурна: Прометеем и Пандорой, которые называют «пастушьими» спутниками.
Поверхность планеты
Земному наблюдателю Сатурн видится на небе бледно-желтым диском с оранжевыми вкраплениями. Более мощная орбитальная астрономическая техника позволяет увидеть белые и ярко-оранжевые слои облаков и бури.
Карта поверхности
Точную карту Сатурна составить невозможно, т.к. планета не имеет тверди. Однако приблизительная схема поверхности планеты была составлена по фотоснимкам, сделанным космическими аппаратами, подлетавшими к планете на минимальное расстояние — «Пионер-11», «Вояджер-1 и 2», «Кассини».
Сатурн относится к типу газовых планет и не имеет твёрдой поверхности. Credit: forum.na-svyazi.ru
Происхождение Сатурна
Стоит отметить, что происхождение Сатурна объясняют две главные гипотезы (точно так же, как и с Юпитером). Согласно гипотезе «концентрации», похожий состав Сатурна и Солнца заключается в том, что у этих небесных тел есть большая часть водорода. В результате малая плотность объясняется тем, что на изначальных стадиях развития Солнечной системы в газопылевом диске сформировались массивные «сгущения», которые дали начало планетам. Получается, что планеты и Солнце формировались схожим образом. Но как бы там ни было, эта гипотеза не объясняет различия состава Солнца и Сатурна.
Гипотеза «аккреции» говорит, что процесс образования Сатурна состоял из двух этапов. Сперва в течение двухсот миллионов лет шел процесс образования твердых плотных тел, которые напоминали планеты земной группы. В период этого этапа из области Сатурна и Юпитера диссипировалась некоторая часть газа, что в будущем сказалось на различии химических составов Солнца и Сатурна. После чего начался 2 этап, во время которого самые крупные тела смогли достигнуть удвоенной массы Земли. В течение нескольких сотен тысяч лет проходил процесс аккреции газа на эти тела из первичного протопланетного облака. Температура на втором этапе наружных слоев планеты достигала 2000 °C.
Сатурн среди прочих планет
Как уже было сказано выше, Сатурн относится к числу газовых планет: он не имеет твердой поверхности и в основном состоит из газов. Полярный радиус планеты – 54 400 км, экваториальный – 60 300 км. Среди остальных планет Сатурн отличается наибольшим сжатием. Вес планеты превышает массу Земли в 95,2 раза, но ее средняя плотность меньше плотности воды. Хотя массы Сатурна и Юпитера отличаются более чем в три раза, их экваториальный диаметр отличается только на 19%. Что касается плотности остальных газовых планет, то она существенно больше и составляет 1,27—1,64 г/см3 . Ускорение свободного падения вдоль экватора – 10,44 м/с2 , что сопоставимо с показателями Нептуна и Земли, но гораздо меньше, чем у Юпитера.
Вращение и орбитальные характеристики Сатурна
Среднее расстояние между Солнцем и Сатурном – 1430 млн км. Двигаясь со скоростью 9,69 км/с, планета обращается вокруг Солнца за 29,5 года (10 759 суток). Расстояние от Сатурна до нашей планеты меняется в пределах от 8,0 а. е. (119 млн км) до 11,1 а. е. (1660 млн км), среднее расстояние в период их противостояния примерно 1280 млн км. Юпитер и Сатурн находятся почти в точном резонансе 2:5 до Солнца в афелии и перигелии составляет 162 млн км.
Дифференциальное вращение атмосферы планеты подобно вращению атмосфер Венеры и Юпитера, а также Солнца. А. Вилльямс первым обнаружил, что скорость вращения Сатурна может меняться не только по глубине и широте, но и по времени. Анализ переменности вращения экваториальной зоны за 200 лет показал, что главный вклад в эту переменность вносит годовой и полугодовой циклы.
Две теории возникновения Сатурна
Как возник и сформировался Сатурн доподлинно неизвестно. Однако существуют две теории, с помощью которых это пытаются объяснить.
- Теория аккреции (то есть, прироста). Согласно этой теории, образование планеты проходило в два этапа: сначала Сатурн сформировался по принципу твёрдых планет, а затем в его атмосферу стало попадать всё больше газообразных веществ из зоны Юпитера, что в конце концов повлияло на состав Сатурна.
- Теория контракции (то есть, притяжения). Теория притяжения гласит, что Сатурн образовался в ранний этап формирования нашей Солнечной системы из огромных сгустков космического вещества.
Поверхность Луны Энцелад
НАСА / Лаборатория реактивного движения
Это художественное изображение поверхности Энцелада, шестого по величине спутника Сатурна. Известный своим большим водяным льдом на поверхности, он примерно в 10 раз меньше Титана, крупнейшего спутника Сатурна. Кассини обнаружил богатый водой шлейф, исходящий из южного полярного региона Луны. Известно, что он чрезвычайно геологически активен.
Сравнительные размеры Сатурна и Земли
Расстояние от Земли до Сатурна постоянно меняется, потому что орбиты планет эллиптические. Среднее расстояние между планетами составляет 1 миллиард 280 миллионов километров. С учетом современных технологий долететь до Сатурна можно за 6-7 лет. Различия между планетами огромны, поможет посмотреть сравнительную таблицу:
| Экваториальный диаметр | 120 536 км | в 9,44 раза больше |
| Полярный диаметр | 108 728 км | в 8,55 раза больше |
| Площадь планеты | 4 272⋅10*10 км² | в 83,7 раза больше |
| Объем | 8,2713⋅10*14 км3 | в 763,6 раза больше |
| Масса | 5,6846⋅10*26 кг | в 95,2 раза больше |
| Плотность | 0,687 г/см3 | в 8 раз меньше |
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.
Кольца Сатурна
Любое описание данного небесного тела начинается с информации о наличии колец. За всю историю астрономии, астрологии и других наук, изучающих космос, было выдвинуто множество гипотез их происхождения.Причины возникновения могут быть в следующем:
- Гравитация Сатурна не позволила сформироваться небольшому космическому объекту рядом с ним.
- Столкновение с другим космическим телом, в результате которого тело разлетелось вокруг планеты.
- Гравитация поглотила молодые первичные спутники.
Тема о возникновении колец до сих пор волнует умы ученых, так как не имеется доказательств их образования. Ясно одно, что они моложе самой планеты. Лед в составе колец чистый. Не выглядит, что он образовался одновременно с планетой примерно 4 млрд. лет назад.
Интересно, что кольца «терялись» в 1995 г., этот же случай повторился в 2009 г. Оказывается, они не исчезали, а планета смотрела ребром в земную сторону.
История изучения планеты Сатурн
Точная дата открытия планеты неизвестна. В телескоп Сатурн в начале XVII в. наблюдал Галилео Галилей. Он же заметил около небесного тела 2 неизвестных объекта, которые вначале принял за его спутники. Только через 50 лет, с помощью более мощной астрономической техники Христиан Гюйгенс выяснил, что странными «компаньонами» являются части тонкого плоского кольца, которое опоясывает планету, не касаясь ее.
«Пионер-11»
Эта автоматическая межпланетная станция впервые из всех космических кораблей приблизилась к Сатурну. Это произошло в 1979 г. Исследовательский зонд произвел съемку планеты и самых крупных сатурнианских спутников, а также открыл кольцо F.
Пионер-11 — первый космический аппарат, пролетевший мимо Сатурна. Credit: nick-stevens.com
«Вояджер-1»
В 1980 — 1981 гг. окрестности Сатурна посетила станция «Вояджер-1». Корабль:
- сделал ряд фотоснимков высокого разрешения;
- измерил температуру местной атмосферы;
- оценил плотность сатурнианского воздуха;
- собирал сведения о спутниках планеты.
«Вояджер-2»
Этот аппарат отправился к планете сразу после «Вояджера-1». Он исследовал химический состав местной атмосферы, детально сфотографировал щели Килера и Максвелла в кольцевой системе.
«Кассини-Гюйгенс»
В 1997 г. к Сатурну были отправлены корабли исследовательской миссии «Кассини-Гюйгенс». Они достигли пункта назначения через 7 лет полета. Затем от аппарата отделился модуль «Гюйгенс», спущенный затем на парашюте на поверхность сатурнианской луны Титан, отобрав во время посадки пробы местного воздуха. Модуль «Кассини» продолжал работать на орбите планеты.
Кассини-Гюйгенс — автоматическая межпланетная станция. Credit: secondnexus.com
Миссия была официально завершена в 2020 г. — исследователи отправили космический аппарат в атмосферные слои Сатурна.
Будущие миссии
В 2020-2030-х гг. планируется запуск исследовательской кампании TSSM — Titan Saturn System Mission. Стартовое окно для ее кораблей откроется в 2029 г. Предположительно миссия TSSM продлится 4 года, равное время будет отведено на изучение Сатурна и его спутника Титана.
Естественные спутники Сатурна
https://youtube.com/watch?v=yhaVoLbH9u0
Особо стоит выделить самый крупный спутник Сатурна Титан, который еще и второй по величине в Солнечной системе после спутника Юпитера Ганимеда. Диаметр Титана, как для спутника, очень огромный, 5152 км, может по своим параметрам относится к карликовой планете.
На Титане очень плотная атмосфера, примерно в 1,5 раза плотнее, чем на Земле. В составе атмосферы доминирует азот 98,4 % и метан, которого всего 1,6 %. Ученые предполагают, что атмосфера Титана, может быть похожа на Земную, только в раннем ее формировании около 4 миллиарда лет назад.
Спутники Сатурна
Спутники Сатурна в таблице.
| № | Название | Большая полуось в км |
Средний диаметр
км |
Масса в кг | Открыт | Фото |
| 1 | Мимас | 185 539 | 397 | 3,7·1019 | 1789 | |
| 2 | Энцелад | 238 042 | 499 | 1,1·1020 | 1789 | |
| 3 | Тефия | 294 672 | 1060 | 6,2·1020 | 1684 | |
| 4 | Диона | 377 415 | 1118 | 1,1·1021 | 1684 | |
| 5 | Рея | 527 068 | 1528 | 2,3·1021 | 1672 | |
| 6 | Титан | 1 221 865 | 5150 | 1,3·1023 | 1655 | |
| 7 | Гиперион | 1 500 933 | 266 | 5,7·1018 | 1848 | |
| 8 | Япет | 3 560 854 | 1436 | 2,0·1021 | 1671 | |
| 9 | Феба | 12 944 300 | 240 | 8,3·1018 | 1898 | |
| 10 | Янус | 151 500 | 178 | 1,9·1018 | 1980 | |
| 11 | Эпиметей | 151 400 | 119 | 5,3·1017 | 1980 | |
| 12 | Елена | 377 440 | 32 | 2,5·1015 | 1980 | |
| 13 | Телесто | 294 720 | 24 | 7,2·1015 | 1980 | |
| 14 | Калипсо | 294 720 | 19 | 3,6·1015 | 1980 | |
| 15 | Атлас | 137 700 | 32 | 6,6·1015 | 1980 | |
| 16 | Прометей | 139 400 | 100 | 1,6·1017 | 1980 | |
| 17 | Пандора | 141 700 | 84 | 1,4·1017 | 1980 | |
| 18 | Пан | 133 600 | 20 | 4,9·1015 | 1981 | |
| 19 | Имир | 23 040 000 | 18 | 4,9·1015 | 2000 | |
| 20 | Палиак | 15 200 000 | 22 | 8,2·1015 | 2000 | |
| 21 | Тарвос | 17 983 000 | 15 | 2,7·1015 | 2000 | |
| 22 | Иджирак | 11 124 000 | 12 | 1,2·1015 | 2000 | |
| 23 | Суттунг | 19 459 000 | 7 | 2,1·1014 | 2000 | |
| 24 | Кивиок | 11 111 000 | 16 | 3,3·1016 | 2000 | |
| 25 | Мундильфари | 18 685 000 | 7 | 2,1·1014 | 2000 | |
| 26 | Альбиорикс | 16 182 000 | 32 | 2,1·1016 | 2000 | |
| 27 | Скади | 15 541 000 | 8 | 3,1·1014 | 2000 | |
| 28 | Эррипо | 17 343 000 | 10 | 7,6·1014 | 2000 | |
| 29 | Сиарнак | 17 531 000 | 40 | 3,9·1016 | 2000 | |
| 30 | Трюм | 20 474 000 | 7 | 2,1·1014 | 2000 | |
| 31 | Нарви | 19 007 000 | 7 | 3,4·1014 | 2003 | |
| 32 | Мефона | 194 000 | 3 | 1,5·1013 | 2004 | |
| 33 | Паллена | 211 000 | 4 | 3,5·1013 | 2004 | |
| 34 | Полидевк | 377 220 | 4 | 3,0·1013 | 2004 | |
| 35 | Дафнис | 136 500 | 7 | 1,5·1014 | 2005 | |
| 36 | Эгир | 20 735 000 | 6 | 2004 | ||
| 37 | Бефинд | 17 119 000 | 6 | 2004 | ||
| 38 | Бергельмир | 19 338 000 | 6 | 2004 | ||
| 39 | Бестла | 20 129 000 | 7 | 2004 | ||
| 40 | Фарбаути | 20 390 000 | 5 | 2004 | ||
| 41 | Фенрир | 22 453 000 | 4 | 2004 | ||
| 42 | Форньот | 25 108 000 | 6 | 2004 | ||
| 43 | Хати | 19 856 000 | 6 | 2004 | ||
| 44 | Гирроккин | 18 437 000 | 8 | 2004 | ||
| 45 | Кари | 22 118 000 | 7 | 2006 | ||
| 46 | Логи | 23 065 000 | 6 | 2006 | ||
| 47 | Сколл | 17 665 000 | 6 | 2006 | ||
| 48 | Сурт | 22 707 000 | 6 | 2006 | ||
| 49 | Анфа | 197 700 | 1 | 2007 | ||
| 50 | Ярнсакса | 18 811 000 | 6 | 2006 | ||
| 51 | Грейп | 18 206 000 | 6 | 2006 | ||
| 52 | Таркек | 18 009 000 | 7 | 2007 | ||
| 53 | Эгеон | 167 500 | 0,5 | 2008 | ||
| 54 | S/2004 S 7 | 19 800 000 | 6 | 2004 | ||
| 55 | S/2004 S 12 | 19 650 000 | 5 | 2004 | ||
| 56 | S/2004 S 13 | 18 450 000 | 6 | 2004 | ||
| 57 | S/2004 S 17 | 18 600 000 | 4 | 2004 | ||
| 58 | S/2006 S 3 | 18 981 135 | 6 | 2006 | ||
| 59 | S/2006 S 3 | 21 132 000 | 6 | 2006 | ||
| 60 | S/2007 S 2 | 16 560 000 | 6 | 2007 | ||
| 61 | S/2007 S 3 | 20 518 500 | 5 | 2007 | ||
| 62 | S/2009 S 1 | 117 000 | 0,3 | 2009 |
Последним обнаруженным спутником был S/2009 S1 открытый в 2009 году исследовательским зондом «Кассини». Возможно, будут обнаружены еще несколько небольших спутников за внешним кольцом Сатурна т.к. зонд «Кассини» будет маневрировать на орбите планеты до 2017 года, после чего будет направлен в атмосферу планеты для кратковременного ее изучения.
Кассини-Гюйгенс автоматический космический аппарат (АМС), созданный совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством.
Когда Сатурн виден на ночном небе?
Сатурн — самая далекая из пяти планет, видимых с Земли невооруженным глазом (остальные четыре: Меркурий, Венера, Марс и Юпитер). Сатурн сияет как золотистая “звезда” умеренной яркости. Однако его знаменитые кольца и удивительные луны можно увидеть только в телескоп.
Лучшее время для наблюдения за Сатурном — это момент его противостояния, когда планета кажется ярче и крупнее в небе, чем обычно. Во время соединения с Солнцем планета не видна с Земли.
Как найти Сатурн на ночном небе? Используйте астрономическое приложение Star Walk 2: оно поможет вам определить положение планеты в небе и узнать наилучшее время для ее наблюдения.
