Сатурн

Сатурн – шестая по расположению и вторая по размерам планета Солнечной системы. Он относится к группе газовых гигантов, к которой в нашей системе также принадлежат Юпитер, Уран и Нептун. Уникальность планеты в системе колец, состоящих изо льда и звездной пыли. Благодаря им Сатурн — планета, наиболее узнаваемая в Солнечной системе после Земли.

История открытия и исследования

изображение планеты Сатурн
изображение планеты Сатурн

Наблюдали за Сатурном еще астрономы Вавилона и Ассирии. За его медленное передвижение по небосводу наблюдатели прозвали его «старейшим из старейших».  Свое современное название планета получила от древних римлян. Сатурн в их мифологии – титан и покровитель земледельцев и садоводов.

Первым, кто увидел Сатурн в телескоп, стал Галилео Галилей. Он обратил внимание, что планета не выглядит единым телом и предположил, что рядом с ним есть два крупных спутника. Ошибочность утверждений Галилея доказал в конце XVII века Гюйгенс. Проведя множество наблюдений, он открыл, что Сатурн опоясан тонкими кольцами. Ему также принадлежит открытие самого крупного сатурнианского спутника – Титана. В последующем с 1659 по 1899 были открыты другие значимые спутники: Япет, Тифия, Диона, Рея, Мимас, Энцелад, Гиперион и Фебу.

Первые снимки планеты были получены орбитальным телескопом Хаббл. Благодаря его наблюдениям были детально изучены кольцевая система и спутники планеты, а также динамика изменений в ее атмосфере.

Первая межпланетная станция

Первой межпланетной станцией, пролетевшей рядом с Сатурном, стал американский Пионер-11. Однако передаваемые им на Землю фотографии были слишком тусклые и темные, что не позволило изучить поверхность планеты. Аппараты серии Вояджер, запущенные в 1980-1981 гг., детально изучили атмосферу Сатурна и его крупнейших спутников, а также магнитное поле планеты.

Первым орбитальным спутником Сатурна стал космический аппарат «Кассини». Он посылал на Землю качественные снимки самой планеты, а также ее спутников – Титана и Фебы. В дальнейшем «Кассини» спустился на поверхность Титана для изучения плотности и состава его атмосферы. Находясь на спутнике, зонд регулярно передает на Землю новую уникальную информацию о планете. В 2020 году планируется запуск нового космического зонда для изучения Сатурна, Титана и Энцелада.

Общие сведения о планете

Сатурн является шестой по счету планетой от Солнца и удален от него в среднем на расстоянии 1,43 млрд. км. Как и все газовые гиганты, он не имеет твердой поверхности, и плотная атмосфера сразу переходит в водородную мантию.

Благодаря своим внушительным размерам Сатурн можно разглядеть на небе даже невооруженным глазом. Наблюдать его в течение всей ночи можно в периоды противостояния, когда он сближается с Землей на максимально близкое расстояние (около 1,2 млрд. км). В следующий раз данное явление произойдет 9 июля 2019 года.

Цвет Сатурна — бледно-желтый. Такой окрас он получил из-за аммиачных облаков в нижних слоях атмосферы. Чтобы увидеть кольца газового гиганта, необходимо вооружиться телескопом с диаметром не менее 15 мм.

Орбита и радиус

Орбита Сатурна не обладает высокой эксцентричностью – разность расстояния в афелии и перигелии составляет 161,9 млн. км. Среднее значение орбитального расстояния равняется 1,43 млрд. км. 

Свой орбитальный путь планета проходит за 29,47 лет, двигаясь со средней скоростью 9,7 км/с. Год на Сатурне является самым продолжительным среди планет Солнечной системы. При этом сатурнианские сутки одни из самых коротких. Один оборот осевого вращения планета совершает за 10 часов 34 минуту. Следовательно, за земные сутки планета обернется вокруг своей оси 2,25 раза.

На Сатурне существует сезонность климата. Это связано с тем, что угол наклона оси к орбите составляет 26,7°.  Это значение близко к земному. Но в отличие от Земли сезоны на планете более смазаны из-за большей удаленности планеты от центральной звезды.

Физические характеристики

Основные параметры пятой планеты Солнечной системы:

  • Масса Сатурна – 5,7*1026 кг (превышает земную в 95 раз).
  • Диаметр Сатурна – 116,5 тыс. км.
  • Ускорение свободного падения на экваторе -10,4 м/с2. Гравитация на Сатурне сродни земной (9,8 м/с2)
  • Средняя плотность – 0,69 г/куб. см, что меньше плотности воды.

Строение Сатурна схоже со строением других газовых гигантов Солнечной системы. Плотная газовая атмосфера без четкой границы переходит в мантию из металлического водорода. В центре планеты – массивное ядро, состоящее из солей кремния, металлов и льда. Его температура в два раза превышает температуру Солнца и составляет около 12000°С, а масса больше земной в 20 раз.

Атмосфера и климат

Атмосфера Сатурна схожа с юпитерианской. Верхний ее слой состоит из водорода(96,5%) и гелия(3%). Также в нем встречаются примеси инертных газов, метана, этана и аммиака в виде плотных бледно-желтых облаков.  Ближе к мантии состав облаков меняется – их основными компонентами являются сернистый аммоний и водяные пары.

Для Сатурна характерно стремительное передвижение атмосферных масс. Благодаря этому явлению его называют планетой бурь.  Это связано с большим количеством тепловой энергии, которое излучает ядро планеты. Скорость ветров может достигать 1799 км/ч, при э том дуют они по направлению осевого вращения, т.е. в восточном направлении. Наиболее мощные ураганы наблюдаются у сатурнианского экватора.

Самым интересным атмосферным явлением на Сатурне является Большое белое пятно. Это ураган гигантских размеров, достигающий по площади нескольких тысяч километров. Возникает он с периодичностью в 30 лет и последний раз наблюдался в атмосфере Сатурна в 2010 году.

Погода на планете

В 80-х годах прошлого века космический зонд Вояджер зарегистрировал еще одно уникальное атмосферное явление. На северном полюсе Сатурна облака формируют необычное образование – гигантский шестиугольник практически правильной формы. Его размеры превышают размеры Земли. Вращается шестиугольник так же быстро, как и сама планета вокруг своей оси. Как возникло данное явление, ученые на данный момент не могут точно установить.

Помимо ураганов, погоду на Сатурне портят молнии. Они в сотни раз мощнее земных и могут достигать размеров в несколько тысяч километров. Электрические бури не стабильны: они могут почти полностью исчезать, а потом внезапно наращивать мощность.

Рельеф

У планеты нет твердой поверхности. Сатурнианская атмосфера плавно переходит в океан кипящего металлического водорода, возникшего под давлением в несколько миллионов атмосфер и при температуре в тысячи Кельвинов. Протяженность водородной мантии на Сатурне значительно меньше, чем на Юпитере, и составляет 14,5 тыс. км.

Под мантией спрятано силикатное ядро, прогретое до температуры более 11*103 К. Сердцевина Сатурна имеет диаметр около 25 тыс. км.

Кольцевая система

Кольца Сатурна делают его самой узнаваемой планетой среди всех в нашей системе. Средневековые астрономы принимали их за спутники планеты, но в дальнейшем удалось установить, что концентрические образования изо льда и пыли. Откуда же кольца у Сатурна?

фото колец Сатурна
фото колец Сатурна

Существует несколько основных гипотез происхождения знаменитых сатурнианских колец:

  • Столкновение планеты с большим космическим объектом. В результате обломки тела разлетелись по орбите, со временем образовав тонкие равномерные кольца.
  • Неудачное строительство собственной планеты. Гравитация Сатурна не позволила образоваться новой планете вблизи с ним и ее строительный материал до сих пор летает по его орбите.
  • Поглощение спутников. Вблизи молодого Сатурна около 4 млрд. лет назад вращалось несколько больших спутников, называемых первичными. Гравитационные силы планеты постепенно притянули их один за другим. При этом металлическая часть лун поглощалась Сатурном, а частицы льда и пыли так и оставались на его орбите.

Параметры колец

Всего насчитывается 7 основных колец Сатурна, названных буквами латинского алфавита (A,B,C,D,E,F,G). Каждое такое кольцо состоит из тысяч тонких колец, расположенных на минимальном отдалении друг от друга. Основные же элементы кольцевой системы разделены щелями и делениями шириной от 3 до 4700 км.

Самым близким к Сатурну является кольцо D. Он отдаленно от планеты на расстоянии 70 тыс. км.  Самыми яркими в системе являются образования А, В, С. Увидеть эти кольца Сатурна на ночном небе можно в телескоп диаметром не менее 15 мм.

снимок колец Сатурна
снимок колец Сатурна

Из чего же состоят кольца Сатурна? Основным их компонентом является водяной лед и всего 1% приходится на пыль из смеси силикатов. Общая масса материала составляет 3*1019 кг.

Звуки колец

Сатурн постепенно поглощает фрагменты своих колец благодаря гравитационному взаимодействию. При их контакте с ионосферой планеты и другими объектами орбиты возникает удивительная «мелодия». Ее сумел записать и передать на Землю зонд Кассини.

Кольца Сатурна «звучат» многогранно. Можно отчетливо расслышать тихое шипение и шуршание пылевых и ледяных частиц, сменяющиеся скрипами и коротким свистом. Этот звук имеет достаточно приятные вибрации.

Исчезновение колец

В начале 20 века умы людей взбудоражила новость об исчезновении колец Сатурна. Прошел слух, что они начали разрушаться и гигантские обломки стремительно летят к Земле. Но новость оказалась вымыслом, связанным с ошибочной интерпретацией данных. На самом деле, кольца Сатурна были повернуты ребром к Земле, что не позволило их разглядеть в слабые телескопы того времени.

В наше время Сатурн «терял» свои кольца уже дважды. Наблюдалось это в 1995 и 2009 годах.

Спутники

Спутники Сатурна являются главными помощниками исследователей в изучении этой планеты. Мощная магнитосфера и радиационное излучение не позволяют космическим зондам максимально близко подобраться к Сатурну, поэтому главной посадочной посадкой для межпланетных станций стала крупнейший спутник планеты – Титан.

По своим размерам эта сатурнианская луна превышает Луну земную в 1,5 раза. Его масса практически равна массе всех остальных спутников планеты. Атмосфера Титана преимущественно азотная с небольшими примесями простых углеводородных соединений. Поверхность же почти полностью состоит изо льда.

Из остальных крупных спутников наибольший интерес представляет Энцелад.  Его диаметр составляет 500 км, а масса составляет 1,1*1020 кг. Этот сатурнианский спутник на данный момент считается наиболее пригодным для жизни внеземным объектом.

Такую характеристику Энцелад получил благодаря подповерхностному океану жидкой воды, занявшему более 10% его площади. Он спрятан под ледяным панцирем и в нем постоянно происходят активные гидротермальные процессы. Это может послужить источником энергии для образования первых живых организмов.

Интересные факты про Сатурн

  • Сатурн – самая плоская планета Солнечной системы. Его экваториальный диаметр больше полярного в 1,12 раза. Всему виной высокая скорость осевого вращения и низкая плотность планеты.
  • Суммарная масса Сатурна и Юпитера составляет 92% от массы всей планетарной части Солнечной системы.
  • Нельзя высчитать точную цифру температуры Сатурна. Ее максимальное значение -11,7 тыс К — наблюдается в ядре планете. Холоднее всего в верхних слоях сатурнианской атмосферы. Там температура падает до -150°С.
  • Теоретически, Сатурн не сможет утонуть. Все потому, что его плотность на 40% меньше плотности воды.
  • Следующее исчезновение колец для земных наблюдателей произойдет в период с 2024 по 2025 год.
  • Ширина кольцевой системы планеты в десятки тысяч раз превышает ее толщину, которая составляет от нескольких метров до километра.
  • Возраст Сатурна, как и остальных планет нашей звездной системы, составляет 4,6 млрд. лет.  До сих пор остается загадкой, когда же возникли его знаменитые кольца. По наиболее вероятной версии, они сформировались около 4 млрд. лет назад в результате разрушения крупной сатурнианской луны.
  • Диаметр Сатурна настолько велик, что в нем спокойно смогли бы разместиться более 700 землеподобных планет.
  • В древнеримской мифологии Сатурн являлся титаном и отцом Юпитера.
Ссылка на основную публикацию