ขนาดของดาวเคราะห์ดาวเสาร์ ดาวเสาร์เป็นอีกพื้นที่ทดสอบเพื่อความรอดของมนุษยชาติ มีวงดนตรีในบรรยากาศชั้นบน

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดวงอาทิตย์และเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะรองจากดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ เช่นเดียวกับดาวพฤหัสบดี ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน จัดเป็นก๊าซยักษ์ ดาวเสาร์ได้รับการตั้งชื่อตามเทพเจ้าโรมันแห่งการเกษตร

ดาวเสาร์ประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ โดยมีฮีเลียมและร่องรอยของน้ำ มีเทน แอมโมเนีย และธาตุหนัก บริเวณด้านในเป็นแกนเหล็ก นิกเกิล และน้ำแข็งขนาดเล็ก ปกคลุมด้วยชั้นบาง ๆ ของไฮโดรเจนที่เป็นโลหะและชั้นนอกที่เป็นก๊าซ บรรยากาศภายนอกของดาวเคราะห์ดูเหมือนจะสงบและเป็นเนื้อเดียวกันจากอวกาศ แม้ว่าบางครั้งการก่อตัวระยะยาวจะปรากฏขึ้นบนดาวเคราะห์ดวงนั้น ความเร็วลมบนดาวเสาร์สามารถสูงถึง 1800 กม./ชม. ในสถานที่ต่างๆ ซึ่งมากกว่าบนดาวพฤหัสมาก ดาวเสาร์มีสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ ซึ่งครองตำแหน่งตรงกลางระหว่างสนามแม่เหล็กของโลกกับสนามแม่เหล็กอันทรงพลังของดาวพฤหัสบดี สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ยาว 1,000,000 กิโลเมตรในทิศทางของดวงอาทิตย์ คลื่นกระแทกถูกบันทึกโดยยานโวเอเจอร์ 1 ที่ระยะ 26.2 รัศมีของดาวเสาร์จากตัวดาวเคราะห์เอง แมกนีโตพอสอยู่ที่ระยะ 22.9 รัศมี

ดาวเสาร์มีระบบวงแหวนที่โดดเด่น ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็ง ธาตุหนักและฝุ่นจำนวนน้อยกว่า ปัจจุบันมีดาวเทียมที่รู้จัก 62 ดวงที่โคจรรอบโลก ไททันเป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุด เช่นเดียวกับดาวเทียมที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะ (รองจากดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี แกนีมีด) ซึ่งใหญ่กว่าดาวพุธและมีบรรยากาศหนาแน่นเพียงดวงเดียวในบรรดาดาวเทียมของระบบสุริยะ

ปัจจุบันที่โคจรรอบดาวเสาร์เป็นสถานีอวกาศอัตโนมัติ Cassini ซึ่งเปิดตัวในปี 1997 และไปถึงระบบดาวเสาร์ในปี 2004 ซึ่งมีหน้าที่ศึกษาโครงสร้างของวงแหวนตลอดจนการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศและสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์

ดาวเสาร์ท่ามกลางดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ประเภทก๊าซ: ประกอบด้วยก๊าซส่วนใหญ่และไม่มีพื้นผิวที่เป็นของแข็ง รัศมีเส้นศูนย์สูตรของโลกคือ 60,300 กม. รัศมีขั้วโลก 54,400 กม. ในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะ ดาวเสาร์มีการกดทับมากที่สุด มวลของดาวเคราะห์มีมวล 95 เท่าของโลก แต่ความหนาแน่นเฉลี่ยของดาวเสาร์มีเพียง 0.69 g / cm2 ซึ่งทำให้เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีความหนาแน่นเฉลี่ยน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นแม้ว่ามวลของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์จะต่างกันมากกว่า 3 เท่า แต่เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นศูนย์สูตรต่างกันเพียง 19% เท่านั้น ความหนาแน่นของก๊าซยักษ์อื่นๆ นั้นสูงกว่ามาก (1.27-1.64 g/cm2) ความเร่งโน้มถ่วงที่เส้นศูนย์สูตรคือ 10.44 m/s2 เทียบได้กับโลกและดาวเนปจูน แต่น้อยกว่าดาวพฤหัสบดีมาก

ระยะทางเฉลี่ยระหว่างดาวเสาร์กับดวงอาทิตย์อยู่ที่ 1430 ล้านกม. (9.58 AU) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ย 9.69 กม. / วินาที ดาวเสาร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ใน 10,759 วัน (ประมาณ 29.5 ปี) ระยะทางจากดาวเสาร์มายังโลกแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1195 (8.0 AU) ถึง 1660 (11.1 AU) ล้านกม. ระยะทางเฉลี่ยระหว่างการต่อต้านของดาวเสาร์อยู่ที่ 1280 ล้านกม. ดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีอยู่ในเรโซแนนซ์ที่เกือบ 2:5 เนื่องจากความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของดาวเสาร์คือ 0.056 ความแตกต่างระหว่างระยะห่างจากดวงอาทิตย์ที่จุดศูนย์กลางและจุดสิ้นสุดคือ 162 ล้านกม.

วัตถุที่เป็นลักษณะเฉพาะของชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ที่มองเห็นได้ระหว่างการสังเกตการณ์จะหมุนด้วยความเร็วต่างกันไปตามละติจูด เช่นเดียวกับกรณีของดาวพฤหัสบดี วัตถุดังกล่าวมีหลายกลุ่ม ที่เรียกว่า "โซน 1" มีระยะเวลาการหมุน 10 ชั่วโมง 14 นาที 00 วินาที (เช่น อัตรา 844.3°/วัน) มันขยายจากขอบด้านเหนือของเส้นศูนย์สูตรทางใต้ไปยังขอบด้านใต้ของแถบเส้นศูนย์สูตรทางเหนือ ที่ละติจูดอื่นๆ ของดาวเสาร์ที่ประกอบเป็น "โซน 2" ระยะเวลาการหมุนเดิมประมาณ 10 ชั่วโมง 39 นาที 24 วินาที (ความเร็ว 810.76 ° / วัน) ต่อมา ข้อมูลได้รับการแก้ไข: ให้ค่าประมาณใหม่ - 10 ชั่วโมง 34 นาที 13 วินาที "โซน 3" ซึ่งสันนิษฐานจากการสังเกตการปล่อยคลื่นวิทยุของดาวเคราะห์ระหว่างการบินของยานโวเอเจอร์ 1 มีระยะเวลาการหมุน 10 ชั่วโมง 39 นาที 22.5 วินาที (ความเร็ว 810.8 ° / วัน)

ค่า 10 ชั่วโมง 34 นาที 13 วินาที ถือเป็นระยะเวลาที่ดาวเสาร์หมุนรอบแกน ค่าที่แน่นอนของคาบการหมุนของส่วนในของโลกยังคงยากต่อการวัด เมื่อยานแคสสินีลงจอดถึงดาวเสาร์ในปี 2547 พบว่าจากการสังเกตการปล่อยคลื่นวิทยุ ระยะเวลาการหมุนของชิ้นส่วนภายในนั้นเกินระยะเวลาการหมุนใน "โซน 1" และ "โซน 2" อย่างมีนัยสำคัญ และอยู่ที่ประมาณ 10 ชั่วโมง 45 นาที 45 วินาที (± 36 วินาที)

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2550 พบว่าการหมุนของรูปแบบการปล่อยคลื่นวิทยุของดาวเสาร์เกิดจากการหมุนเวียนในแผ่นพลาสมา ซึ่งไม่เพียงแค่ขึ้นอยู่กับการหมุนของดาวเคราะห์เท่านั้น แต่ยังขึ้นกับปัจจัยอื่นๆ ด้วย มีรายงานด้วยว่าความผันผวนของระยะเวลาการหมุนของรูปแบบการแผ่รังสีนั้นสัมพันธ์กับกิจกรรมของไกเซอร์บนดวงจันทร์ของดาวเสาร์ - เอนเซลาดัส อนุภาคที่มีประจุของไอน้ำในวงโคจรของดาวเคราะห์ทำให้เกิดการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กและเป็นผลให้รูปแบบของการปล่อยคลื่นวิทยุ ภาพที่ค้นพบนี้ทำให้เกิดความคิดเห็นว่าในปัจจุบันนี้ไม่มีวิธีการที่ถูกต้องในการกำหนดความเร็วการหมุนของแกนโลกเลย

ต้นทาง

ที่มาของดาวเสาร์ (เช่นเดียวกับดาวพฤหัสบดี) อธิบายได้จากสองสมมติฐานหลัก ตามสมมติฐาน "การหดตัว" องค์ประกอบของดาวเสาร์คล้ายกับดวงอาทิตย์ (ไฮโดรเจนส่วนใหญ่) และด้วยเหตุนี้ความหนาแน่นต่ำสามารถอธิบายได้ด้วยความจริงที่ว่าในช่วงการก่อตัวของดาวเคราะห์ในระยะแรก ของการพัฒนาระบบสุริยะนั้น "กระจุก" ขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้นในจานก๊าซและฝุ่นซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของดาวเคราะห์นั่นคือดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้ไม่สามารถอธิบายความแตกต่างในองค์ประกอบของดาวเสาร์และดวงอาทิตย์ได้

สมมติฐาน "การเพิ่มจำนวน" ระบุว่ากระบวนการก่อตัวของดาวเสาร์เกิดขึ้นในสองขั้นตอน ประการแรก เป็นเวลา 200 ล้านปี กระบวนการก่อตัวของวัตถุหนาแน่น เช่น ดาวเคราะห์ของกลุ่มบนบก ดำเนินไป ในช่วงนี้ ก๊าซบางส่วนกระจายออกจากบริเวณดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ซึ่งส่งผลต่อความแตกต่างในองค์ประกอบทางเคมีของดาวเสาร์และดวงอาทิตย์ จากนั้นขั้นตอนที่สองก็เริ่มขึ้นเมื่อวัตถุที่ใหญ่ที่สุดมีมวลถึงสองเท่าของโลก เป็นเวลาหลายแสนปีที่กระบวนการเพิ่มก๊าซบนวัตถุเหล่านี้จากเมฆกำเนิดดาวเคราะห์ปฐมภูมิยังคงดำเนินต่อไป ในระยะที่สอง อุณหภูมิของชั้นนอกของดาวเสาร์สูงถึง 2,000 °C

บรรยากาศและโครงสร้าง

แสงออโรร่าเหนือขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์ แสงออโรร่าเป็นสีน้ำเงิน และเมฆด้านล่างเป็นสีแดง ใต้แสงออโรร่าโดยตรง จะมองเห็นก้อนเมฆหกเหลี่ยมที่ค้นพบก่อนหน้านี้

บรรยากาศชั้นบนของดาวเสาร์ประกอบด้วยไฮโดรเจน 96.3% (โดยปริมาตร) และฮีเลียม 3.25% (เทียบกับ 10% ในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี) มีเทน แอมโมเนีย ฟอสฟีน อีเทน และก๊าซอื่นๆ เมฆแอมโมเนียในชั้นบรรยากาศตอนบนมีพลังมากกว่าเมฆของดาวพฤหัสบดี เมฆในบรรยากาศชั้นล่างประกอบด้วยแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์ (NH4SH) หรือน้ำ

ตามรายงานของ Voyagers ลมแรงพัดบนดาวเสาร์ อุปกรณ์บันทึกความเร็วอากาศ 500 m / s ลมพัดไปทางทิศตะวันออกเป็นส่วนใหญ่ (ในทิศทางการหมุนตามแนวแกน) กำลังของพวกมันอ่อนลงตามระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตร ขณะที่เราเคลื่อนตัวออกจากเส้นศูนย์สูตร กระแสน้ำในชั้นบรรยากาศตะวันตกก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน ข้อมูลจำนวนหนึ่งระบุว่าการหมุนเวียนของชั้นบรรยากาศไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในชั้นเมฆด้านบนเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นที่ระดับความลึกอย่างน้อย 2,000 กม. ด้วย นอกจากนี้ การวัดยานโวเอเจอร์ 2 แสดงให้เห็นว่าลมในซีกโลกใต้และซีกโลกเหนือมีความสมมาตรรอบเส้นศูนย์สูตร มีข้อสันนิษฐานว่าการไหลแบบสมมาตรนั้นเชื่อมโยงกันภายใต้ชั้นบรรยากาศที่มองเห็นได้

ในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ บางครั้งการก่อตัวที่มั่นคงก็ปรากฏขึ้น ซึ่งเป็นพายุเฮอริเคนที่มีพลังมหาศาล มีการสังเกตวัตถุที่คล้ายกันบนดาวเคราะห์ก๊าซดวงอื่นของระบบสุริยะ (ดูจุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัสบดี จุดมืดที่ยิ่งใหญ่บนดาวเนปจูน) "Great White Oval" ขนาดยักษ์ปรากฏบนดาวเสาร์ทุกๆ 30 ปี ซึ่งเป็นครั้งสุดท้ายที่ตรวจพบในปี 1990 (เกิดพายุเฮอริเคนขนาดเล็กกว่าบ่อยกว่า)

เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน 2551 กล้องของ Cassini ได้ถ่ายภาพอินฟราเรดของขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์ นักวิจัยพบแสงออโรร่าที่คล้ายกับที่ไม่เคยพบเห็นในระบบสุริยะ นอกจากนี้ แสงออโรร่าเหล่านี้ยังพบได้ในรังสีอัลตราไวโอเลตและช่วงที่มองเห็นได้ แสงออโรราเป็นวงแหวนวงรีที่สว่างต่อเนื่องซึ่งล้อมรอบขั้วของดาวเคราะห์ วงแหวนตั้งอยู่ที่ละติจูดตามกฎที่ 70-80 ° วงแหวนทางใต้ตั้งอยู่ที่ละติจูดเฉลี่ย 75 ± 1° ในขณะที่วงแหวนทางเหนืออยู่ใกล้ขั้วมากขึ้นประมาณ 1.5° ซึ่งเนื่องมาจากความจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กค่อนข้างแรงกว่าในซีกโลกเหนือ บางครั้งวงแหวนจะกลายเป็นเกลียวแทนที่จะเป็นวงรี

แสงออโรร่าของดาวเสาร์ไม่เหมือนกับดาวพฤหัสไม่เกี่ยวข้องกับการหมุนแผ่นพลาสมาที่ไม่สม่ำเสมอในส่วนนอกของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ สันนิษฐานว่าเกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อใหม่ด้วยแม่เหล็กภายใต้อิทธิพลของลมสุริยะ รูปร่างและลักษณะที่ปรากฏของแสงออโรร่าของดาวเสาร์เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากตามกาลเวลา ตำแหน่งและความสว่างสัมพันธ์อย่างมากกับแรงดันลมสุริยะ ยิ่งแสงมาก แสงออโรร่าก็จะยิ่งสว่างขึ้นและอยู่ใกล้ขั้วมากขึ้น กำลังเฉลี่ยของแสงออโรร่าอยู่ที่ 50 GW ในช่วง 80-170 nm (อัลตราไวโอเลต) และ 150-300 GW ในช่วง 3-4 ไมครอน (อินฟราเรด)

เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม 2010 Cassini ได้ถ่ายภาพพายุที่คล้ายกับควันบุหรี่ บันทึกพายุลูกหนึ่งซึ่งมีกำลังแรงเป็นพิเศษอีกลูกหนึ่งเมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม 2011

รูปหกเหลี่ยมที่ขั้วโลกเหนือ

การก่อตัวของชั้นบรรยากาศหกเหลี่ยมที่ขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์

เมฆที่ขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์ก่อตัวเป็นรูปหกเหลี่ยม - รูปหกเหลี่ยมขนาดยักษ์ มันถูกค้นพบครั้งแรกระหว่างการบินผ่านดาวเสาร์ของยานโวเอเจอร์ในปี 1980 และไม่เคยมีใครเห็นมาก่อนในระบบสุริยะ รูปหกเหลี่ยมตั้งอยู่ที่ละติจูด 78° และแต่ละด้านมีความยาวประมาณ 13,800 กม. ซึ่งมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก ระยะเวลาการหมุนคือ 10 ชั่วโมง 39 นาที หากขั้วโลกใต้ของดาวเสาร์ซึ่งมีพายุเฮอริเคนกำลังหมุนอยู่นั้นดูไม่แปลก ขั้วโลกเหนือก็อาจจะผิดปกติมากกว่านั้นมาก ช่วงเวลานี้เกิดขึ้นพร้อมกับช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงในความเข้มของการปล่อยคลื่นวิทยุซึ่งเท่ากับระยะเวลาการหมุนของส่วนด้านในของดาวเสาร์

โครงสร้างที่แปลกประหลาดของเมฆแสดงให้เห็นในภาพอินฟราเรดที่ถ่ายโดยยานอวกาศแคสสินีที่โคจรรอบดาวเสาร์ในเดือนตุลาคม 2549 ภาพแสดงให้เห็นว่ารูปหกเหลี่ยมยังคงนิ่งตลอด 20 ปีหลังจากเที่ยวบินของยานโวเอเจอร์ ภาพยนตร์ที่แสดงขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์แสดงให้เห็นว่าเมฆยังคงรักษารูปแบบหกเหลี่ยมไว้ขณะหมุน เมฆแต่ละก้อนบนโลกอาจมีรูปร่างเหมือนหกเหลี่ยม แต่ต่างจากพวกมัน ระบบเมฆบนดาวเสาร์มีด้านที่กำหนดไว้อย่างดีหกด้านซึ่งมีความยาวเกือบเท่ากัน Four Earths สามารถใส่เข้าไปในรูปหกเหลี่ยมนี้ได้ สันนิษฐานว่ามีเมฆมากไม่สม่ำเสมออย่างมีนัยสำคัญในพื้นที่หกเหลี่ยม พื้นที่ที่แทบไม่มีเมฆมากมีความสูงไม่เกิน 75 กม.

ยังไม่มีคำอธิบายที่สมบูรณ์เกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ แต่นักวิทยาศาสตร์สามารถทำการทดลองที่สร้างแบบจำลองโครงสร้างบรรยากาศนี้ได้อย่างแม่นยำ นักวิจัยวางขวดน้ำขนาด 30 ลิตรไว้บนอุปกรณ์หมุน โดยมีวงแหวนเล็กๆ อยู่ภายในซึ่งหมุนได้เร็วกว่าภาชนะ ยิ่งความเร็วของวงแหวนมากเท่าไร รูปทรงของกระแสน้ำวนซึ่งก่อตัวขึ้นระหว่างการหมุนทั้งหมดขององค์ประกอบของการติดตั้งก็จะยิ่งแตกต่างไปจากทรงกลม ในระหว่างการทดลอง ยังได้รับกระแสน้ำวนในรูปหกเหลี่ยมอีกด้วย

โครงสร้างภายใน

โครงสร้างภายในของดาวเสาร์

ในส่วนลึกของชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ความดันและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น และไฮโดรเจนจะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว แต่การเปลี่ยนแปลงนี้จะค่อยเป็นค่อยไป ที่ความลึกประมาณ 30,000 กม. ไฮโดรเจนจะกลายเป็นโลหะ (และความดันสูงถึง 3 ล้านชั้นบรรยากาศ) การไหลเวียนของกระแสไฟฟ้าในโลหะไฮโดรเจนทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก (มีพลังน้อยกว่าของดาวพฤหัสบดีมาก) ที่ใจกลางโลกมีแกนกลางขนาดใหญ่ของวัสดุหนัก เช่น หิน เหล็ก และน่าจะเป็นน้ำแข็ง มวลของมันคือประมาณ 9 ถึง 22 มวลโลก อุณหภูมิของแกนกลางถึง 11,700 °C และพลังงานที่แผ่ออกสู่อวกาศคือ 2.5 เท่าของพลังงานที่ดาวเสาร์ได้รับจากดวงอาทิตย์ ส่วนสำคัญของพลังงานนี้ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากกลไก Kelvin-Heimholtz ซึ่งอยู่ในความจริงที่ว่าเมื่ออุณหภูมิของดาวเคราะห์ลดลง ความดันในนั้นก็ลดลงด้วย เป็นผลให้มันหดตัวและพลังงานศักย์ของสารจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน ในขณะเดียวกันก็แสดงให้เห็นว่ากลไกนี้ไม่สามารถเป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวของโลกได้ สันนิษฐานว่าส่วนเพิ่มเติมของความร้อนถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการควบแน่นและการตกลงมาของหยดฮีเลียมในเวลาต่อมาผ่านชั้นของไฮโดรเจน (หนาแน่นน้อยกว่าหยด) ที่ลึกลงไปในแกนกลาง ผลที่ได้คือการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์ของหยดเหล่านี้เป็นความร้อน บริเวณแกนกลางมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 25,000 กม.

สนามแม่เหล็ก

โครงสร้างของสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์

สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ถูกค้นพบโดยยานอวกาศ Pioneer 11 ในปี 1979 มันเป็นอันดับสองรองจากขนาดแมกนีโตสเฟียร์ของดาวพฤหัสบดีเท่านั้น แมกนีโทพอสซึ่งเป็นขอบเขตระหว่างสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์กับลมสุริยะ ตั้งอยู่ห่างจากศูนย์กลางรัศมีประมาณ 20 รัศมีของดาวเสาร์ และแมกนีโตเทลขยายรัศมีหลายร้อยรัศมี สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์เต็มไปด้วยพลาสมาที่ผลิตโดยดาวเคราะห์และดวงจันทร์ของมัน ในบรรดาดาวเทียม เอนเซลาดัสมีบทบาทมากที่สุด โดยที่ไกเซอร์จะปล่อยไอน้ำประมาณ 300-600 กิโลกรัมต่อวินาที ซึ่งส่วนหนึ่งถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนโดยสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์กับลมสุริยะทำให้เกิดวงรีแสงออโรร่ารอบขั้วของดาวเคราะห์ ซึ่งมองเห็นได้ในแสงที่มองเห็นได้ แสงอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ เช่นเดียวกับดาวพฤหัสบดี ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากผลกระทบของไดนาโมระหว่างการไหลเวียนของไฮโดรเจนที่เป็นโลหะในแกนชั้นนอก สนามแม่เหล็กเกือบจะเป็นขั้วสองขั้ว เช่นเดียวกับของโลก โดยมีขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้ ขั้วแม่เหล็กเหนืออยู่ในซีกโลกเหนือ และทางใต้อยู่ทางใต้ ไม่เหมือนโลก ซึ่งตำแหน่งของเสาทางภูมิศาสตร์อยู่ตรงข้ามกับตำแหน่งของขั้วแม่เหล็ก ขนาดของสนามแม่เหล็กที่เส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์คือ 21 μT (0.21 G) ซึ่งสอดคล้องกับโมเมนต์แม่เหล็กไดโพลที่ประมาณ 4.6? 10 18 ตร.ม. ไดโพลแม่เหล็กของดาวเสาร์ผูกติดกับแกนหมุนของมันอย่างแน่นหนา ดังนั้นสนามแม่เหล็กจึงไม่สมมาตรมาก ไดโพลจะเลื่อนไปตามแกนการหมุนของดาวเสาร์ไปทางขั้วโลกเหนือบ้าง

สนามแม่เหล็กภายในของดาวเสาร์เบี่ยงเบนลมสุริยะออกจากพื้นผิวของดาวเคราะห์ ป้องกันไม่ให้มีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศ และสร้างบริเวณที่เรียกว่าสนามแม่เหล็กซึ่งเต็มไปด้วยพลาสมาชนิดที่แตกต่างจากพลาสมาของลมสุริยะ แมกนีโตสเฟียร์ของดาวเสาร์เป็นแมกนีโตสเฟียร์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะ แมกนีโตสเฟียร์ที่ใหญ่ที่สุดคือแมกนีโตสเฟียร์ของดาวพฤหัสบดี เช่นเดียวกับในสนามแม่เหล็กของโลก ขอบเขตระหว่างลมสุริยะกับสนามแม่เหล็กเรียกว่าสนามแม่เหล็ก ระยะทางจากแมกนีโนพอสไปยังศูนย์กลางของดาวเคราะห์ (ตามแนวเส้นตรง ดวงอาทิตย์ - ดาวเสาร์) แตกต่างกันไปตั้งแต่ 16 ถึง 27 Rs (Rs = 60330 km - รัศมีเส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์) ระยะทางขึ้นอยู่กับแรงดันลมสุริยะ ซึ่งขึ้นอยู่กับกิจกรรมของดวงอาทิตย์ ระยะทางเฉลี่ยถึงแมกนีโนพอสคือ 22 รูปี อีกด้านหนึ่งของโลก ลมสุริยะขยายสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ให้เป็นหางแม่เหล็กยาว

การสำรวจดาวเสาร์

ดาวเสาร์เป็นหนึ่งในห้าดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่มองเห็นได้ง่าย ตาเปล่าจากโลก. ที่ระดับสูงสุด ความสว่างของดาวเสาร์เกินขนาดแรก ในการสังเกตวงแหวนของดาวเสาร์ คุณต้องมีกล้องโทรทรรศน์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 15 มม. ด้วยช่องหน้าปัดขนาด 100 มม. ฝาครอบขั้วที่เข้มกว่า แถบสีเข้มใกล้กับเขตร้อนและเงาของวงแหวนบนดาวเคราะห์ดวงนี้จึงมองเห็นได้ และที่ระยะ 150-200 มม. เมฆสี่ถึงห้าแถบในชั้นบรรยากาศและความไม่เท่ากันในเมฆจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน แต่ความเปรียบต่างจะน้อยกว่าของดาวพฤหัสอย่างเห็นได้ชัด

ภาพดาวเสาร์ผ่านกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ (ซ้าย) และกล้องโทรทรรศน์สมัยกาลิเลโอ (ขวา)

กาลิเลโอ กาลิเลอีสังเกตดาวเสาร์เป็นครั้งแรกผ่านกล้องโทรทรรศน์ในปี ค.ศ. 1609-1610 สังเกตว่าดาวเสาร์ไม่ได้มีลักษณะเหมือนเทห์ฟากฟ้าเพียงดวงเดียว แต่เหมือนวัตถุสามดวงที่เกือบจะสัมผัสกัน และแนะนำว่าสิ่งเหล่านี้เป็น "สหาย" ขนาดใหญ่ (ดาวเทียม) ) ของดาวเสาร์ อีกสองปีต่อมากาลิเลโอได้ทบทวนข้อสังเกตของเขาซ้ำแล้วซ้ำเล่าและพบว่าไม่มีดาวเทียมจนต้องประหลาดใจ

ในปี ค.ศ. 1659 Huygens ด้วยความช่วยเหลือเพิ่มเติม กล้องโทรทรรศน์ทรงพลังพบว่า "สหาย" เป็นวงแหวนแบนบางๆ ที่ล้อมรอบโลกและไม่แตะต้องมัน Huygens ยังค้นพบดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์คือไททัน Cassini ได้ศึกษาดาวเคราะห์มาตั้งแต่ปี 1675 เขาสังเกตว่าแหวนประกอบด้วยสองวงแยกอย่างชัดเจน ช่องว่างที่มองเห็นได้- ช่องว่าง Cassini และค้นพบดาวเทียมขนาดใหญ่อีกหลายดวงของดาวเสาร์: Iapetus, Tethys, Dione และ Rhea

ในอนาคต ยังไม่มีการค้นพบที่สำคัญจนกระทั่ง 1789 เมื่อ W. Herschel ค้นพบดาวเทียมอีกสองดวง - Mimas และ Enceladus จากนั้นนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษกลุ่มหนึ่งได้ค้นพบดาวเทียมไฮเปอเรียนที่มีรูปร่างแตกต่างจากทรงกลมอย่างมาก โดยสัมพันธ์กับไททันในวงโคจร ในปี พ.ศ. 2442 วิลเลียม พิกเคอริงได้ค้นพบฟีบี ซึ่งเป็นกลุ่มดาวเทียมที่ไม่ปกติและไม่หมุนพร้อมกันกับดาวเสาร์เหมือนดาวเทียมส่วนใหญ่ ช่วงเวลาของการปฏิวัติรอบโลกมีมากกว่า 500 วัน ในขณะที่การหมุนเวียนไปในทิศทางตรงกันข้าม ในปีพ.ศ. 2487 เจอราร์ด ไคเปอร์ได้ค้นพบการมีอยู่ของบรรยากาศอันทรงพลังบนดาวเทียมไททันอีกดวง ปรากฏการณ์นี้มีลักษณะเฉพาะสำหรับดาวเทียมในระบบสุริยะ

ในปี 1990 ดาวเสาร์ ดวงจันทร์และวงแหวนของมันได้รับการศึกษาซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การสังเกตการณ์ระยะยาวได้ให้ข้อมูลใหม่มากมายที่ไม่สามารถใช้ได้กับ Pioneer 11 และ Voyagers ในระหว่างการบินผ่านดาวเคราะห์ดวงเดียว นอกจากนี้ยังมีการค้นพบดาวเทียมหลายดวงของดาวเสาร์และกำหนดความหนาสูงสุดของวงแหวนของมัน ในระหว่างการตรวจวัดเมื่อวันที่ 20-21 พฤศจิกายน 2538 ได้มีการกำหนดโครงสร้างโดยละเอียด ในช่วงที่วงแหวนเอียงมากที่สุดในปี พ.ศ. 2546 ได้ภาพถ่ายของโลก 30 ภาพในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ซึ่งในขณะนั้นให้การครอบคลุมสเปกตรัมที่ดีที่สุดในประวัติศาสตร์การสังเกตการณ์ทั้งหมด ภาพเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกระบวนการไดนามิกที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศได้ดีขึ้น และสร้างแบบจำลองพฤติกรรมตามฤดูกาลของบรรยากาศ นอกจากนี้ การสังเกตการณ์ดาวเสาร์ขนาดใหญ่ยังดำเนินการโดยหอดูดาวยุโรปใต้ในช่วงปี 2543 ถึง พ.ศ. 2546 พบดวงจันทร์ขนาดเล็กรูปร่างไม่ปกติหลายดวง

วิจัยโดยใช้ยานอวกาศ

สุริยุปราคาโดยดาวเสาร์เมื่อวันที่ 15 กันยายน 2549 ภาพถ่ายของสถานีอวกาศ Cassini จากระยะทาง 2.2 ล้านกม.

ในปี 1979 สถานีอวกาศอัตโนมัติ (AMS) ของ "Pioneer-11" ของสหรัฐอเมริกา บินใกล้ดาวเสาร์เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ การศึกษาดาวเคราะห์ดวงนี้เริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2522 หลังจากการเข้าใกล้ขั้นสุดท้าย อุปกรณ์ดังกล่าวทำการบินบนระนาบวงแหวนของดาวเสาร์เมื่อวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2522 เที่ยวบินดังกล่าวเกิดขึ้นที่ระดับความสูง 20,000 กม. เหนือความสูงของเมฆสูงสุดของโลก ได้ภาพถ่ายของดาวเคราะห์และดาวเทียมบางดวงมา แต่ความละเอียดไม่เพียงพอที่จะเห็นรายละเอียดของพื้นผิว นอกจากนี้ เนื่องจากแสงของดาวเสาร์ต่ำจากดวงอาทิตย์ ภาพจึงสลัวเกินไป เครื่องมือยังศึกษาวงแหวน ท่ามกลางการค้นพบคือการค้นพบวงแหวน F บาง ๆ นอกจากนี้ ยังพบว่าหลายพื้นที่ที่มองเห็นได้จากโลกในระดับที่สว่างนั้นมองเห็นได้จาก Pioneer 11 เป็นความมืด และในทางกลับกัน อุปกรณ์ยังวัดอุณหภูมิของไททัน การสำรวจดาวเคราะห์ยังดำเนินต่อไปจนถึงวันที่ 15 กันยายน หลังจากนั้นอุปกรณ์ก็บินไปยังส่วนนอกของระบบสุริยะ

ในปี พ.ศ. 2523-2524 ไพโอเนียร์ 11 ตามมาด้วยยานอวกาศโวเอเจอร์ 1 และโวเอเจอร์ 2 ของอเมริกา ยานโวเอเจอร์ 1 เข้าใกล้โลกมากที่สุดเมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน พ.ศ. 2523 แต่การสำรวจดาวเสาร์เริ่มขึ้นเมื่อสามเดือนก่อน ระหว่างทาง ถ่ายภาพความละเอียดสูงจำนวนหนึ่ง เป็นไปได้ที่จะได้รับภาพของดาวเทียม: Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea ในเวลาเดียวกัน อุปกรณ์ดังกล่าวได้บินเข้าใกล้ไททันในระยะทางเพียง 6500 กม. ซึ่งทำให้สามารถรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับบรรยากาศและอุณหภูมิของมันได้ พบว่าบรรยากาศของไททันมีความหนาแน่นมากจนไม่สามารถส่งผ่านแสงได้เพียงพอในช่วงที่มองเห็น จึงไม่สามารถรับภาพถ่ายของรายละเอียดของพื้นผิวได้ หลังจากนั้นอุปกรณ์ก็ออกจากระนาบสุริยุปราคาของระบบสุริยะเพื่อถ่ายภาพดาวเสาร์จากขั้ว

ดาวเสาร์และดาวเทียม - Titan, Janus, Mimas และ Prometheus - เทียบกับพื้นหลังของวงแหวนของดาวเสาร์ซึ่งมองเห็นได้จากขอบและดิสก์ของดาวเคราะห์ยักษ์

อีกหนึ่งปีต่อมา เมื่อวันที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2524 ยานโวเอเจอร์ 2 ได้เข้าใกล้ดาวเสาร์ ในระหว่างการบิน อุปกรณ์ทำการศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์โดยใช้เรดาร์ ได้ข้อมูลอุณหภูมิและความหนาแน่นของบรรยากาศ ภาพถ่ายประมาณ 16,000 ภาพพร้อมข้อสังเกตถูกส่งไปยังโลก น่าเสียดายที่ระหว่างเที่ยวบิน ระบบการหมุนกล้องติดขัดเป็นเวลาหลายวัน และไม่สามารถรับภาพที่จำเป็นบางภาพได้ จากนั้นอุปกรณ์ที่ใช้แรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์หันกลับมาและบินไปทางดาวยูเรนัส นอกจากนี้ อุปกรณ์เหล่านี้ยังตรวจพบสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์เป็นครั้งแรกและสำรวจสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ สังเกตพายุในบรรยากาศของดาวเสาร์ ได้ภาพที่มีรายละเอียดของโครงสร้างของวงแหวนและค้นพบองค์ประกอบของวงแหวน พบช่องว่าง Maxwell และช่องว่าง Keeler ในวงแหวน นอกจากนี้ยังมีการค้นพบดาวเทียมดวงใหม่หลายดวงใกล้วงแหวน

ในปีพ.ศ. 2540 Cassini-Huygens AMS ได้เปิดตัวไปยังดาวเสาร์ ซึ่งหลังจาก 7 ปีของการบินในวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2547 ได้ไปถึงระบบดาวเสาร์และเข้าสู่วงโคจรรอบโลก วัตถุประสงค์หลักของภารกิจนี้ซึ่งเดิมออกแบบไว้เป็นเวลา 4 ปีคือเพื่อศึกษาโครงสร้างและพลวัตของวงแหวนและดาวเทียม ตลอดจนศึกษาพลวัตของบรรยากาศและสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์และการศึกษารายละเอียดของดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ไททัน.

ก่อนที่จะเข้าสู่วงโคจรในเดือนมิถุนายน 2547 AMS ผ่าน Phoebe และส่งภาพความละเอียดสูงของมันและข้อมูลอื่น ๆ กลับสู่โลก นอกจากนี้ ยานอวกาศแคสสินีของอเมริกายังบินผ่านไททันซ้ำแล้วซ้ำเล่า ภาพถ่ายของทะเลสาบขนาดใหญ่และแนวชายฝั่งที่มีภูเขาและเกาะเป็นจำนวนมาก จากนั้นยานสำรวจพิเศษของยุโรป "Huygens" ก็แยกตัวออกจากอุปกรณ์และโดดร่มลงเมื่อวันที่ 14 มกราคม พ.ศ. 2548 สู่พื้นผิวของไททัน การลงเขาใช้เวลา 2 ชั่วโมง 28 นาที ในระหว่างการสืบเชื้อสาย Huygens ได้เก็บตัวอย่างบรรยากาศ จากการตีความข้อมูลจากโพรบ Huygens ส่วนบนของเมฆประกอบด้วยน้ำแข็งมีเทน และส่วนล่างของมีเทนเหลวและไนโตรเจน

ตั้งแต่ต้นปี 2548 นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตการแผ่รังสีที่มาจากดาวเสาร์ เมื่อวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2549 เกิดพายุบนดาวเสาร์ ซึ่งทำให้เกิดแสงวาบที่มีพลังมากกว่ารังสีธรรมดาถึง 1,000 เท่า ในปี 2549 นาซ่ารายงานว่ายานอวกาศพบร่องรอยของน้ำที่ปะทุจากไกเซอร์แห่งเอนเซลาดัสอย่างชัดเจน ในเดือนพฤษภาคม 2011 นักวิทยาศาสตร์ของ NASA กล่าวว่าเอนเซลาดัส "พิสูจน์แล้วว่าเป็นสถานที่ที่น่าอยู่ที่สุดในระบบสุริยะรองจากโลก"

ดาวเสาร์และดาวเทียม: ตรงกลางของภาพคือเอนเซลาดัส ทางด้านขวาระยะใกล้ มองเห็นรีอาครึ่งหนึ่งจากด้านหลังซึ่งมิมาสมองออกไป ภาพถ่ายโดยยานสำรวจ Cassini กรกฎาคม 2011

ภาพถ่ายที่ถ่ายโดย Cassini นำไปสู่การค้นพบที่สำคัญอื่นๆ พวกเขาเปิดเผยวงแหวนของดาวเคราะห์ที่ยังไม่ได้ค้นพบก่อนหน้านี้นอกบริเวณสว่างหลักของวงแหวนและภายในวงแหวน G และ E วงแหวนเหล่านี้มีชื่อว่า R/2004 S1 และ R/2004 S2 สันนิษฐานว่าวัสดุสำหรับวงแหวนเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้จากการกระทบกับ Janus หรือ Epimetheus โดยอุกกาบาตหรือดาวหาง ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2549 ภาพแคสสินีเผยให้เห็นว่ามีทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนอยู่ใกล้ขั้วโลกเหนือของไททัน ข้อเท็จจริงนี้ได้รับการยืนยันในที่สุดด้วยภาพเพิ่มเติมในเดือนมีนาคม 2550 ในเดือนตุลาคม 2549 พายุเฮอริเคนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8000 กม. ถูกค้นพบที่ขั้วโลกใต้ของดาวเสาร์

ในเดือนตุลาคม 2551 Cassini ได้ส่งภาพซีกโลกเหนือของดาวเคราะห์ ตั้งแต่ปี 2004 เมื่อ Cassini บินขึ้นไปหาเธอ มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด และตอนนี้เธอถูกทาสีด้วยสีที่ไม่ปกติ สาเหตุของเรื่องนี้ยังไม่ชัดเจน สันนิษฐานว่าการเปลี่ยนแปลงของสีล่าสุดเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาล ตั้งแต่ปี 2547 ถึง 2 พฤศจิกายน 2552 มีการค้นพบดาวเทียมใหม่ 8 ดวงโดยใช้เครื่องมือนี้ ภารกิจหลักของ Cassini สิ้นสุดลงในปี 2008 เมื่ออุปกรณ์ดังกล่าวสร้างวงโคจร 74 รอบทั่วโลก จากนั้นภารกิจของยานสำรวจก็ขยายออกไปจนถึงเดือนกันยายน 2010 และจนถึงปี 2017 เพื่อศึกษาวัฏจักรที่สมบูรณ์ของฤดูกาลของดาวเสาร์

ในปี 2009 โปรเจ็กต์ร่วมระหว่างสหรัฐฯ กับยุโรประหว่าง NASA และ ESA ดูเหมือนจะเปิดตัวภารกิจ AMS Titan Saturn System เพื่อศึกษาดาวเสาร์และดวงจันทร์ของไททันและเอนเซลาดัส ในระหว่างนั้น สถานีจะบินไปยังระบบดาวเสาร์เป็นเวลา 7-8 ปี จากนั้นจึงกลายเป็นดาวเทียมของไททันเป็นเวลาสองปี มันยังจะเปิดตัวบอลลูนโพรบสู่ชั้นบรรยากาศของไททันและยานลงจอด (อาจลอยได้)

ดาวเทียม

ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุด - Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan และ Iapetus - ถูกค้นพบโดย 1789 แต่จนถึงทุกวันนี้ยังคงเป็นเป้าหมายหลักของการวิจัย เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเทียมเหล่านี้แตกต่างกันไปตั้งแต่ 397 (Mimas) ถึง 5150 กม. (Titan) แกนกึ่งแกนหลักของวงโคจรจาก 186,000 กม. (Mimas) ถึง 3561,000 กม. (Iapetus) การกระจายมวลสอดคล้องกับการกระจายเส้นผ่านศูนย์กลาง ไททันมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรที่ใหญ่ที่สุด Dione และ Tethys มีขนาดเล็กที่สุด ดาวเทียมทุกดวงที่มีพารามิเตอร์ที่รู้จักอยู่เหนือวงโคจรแบบซิงโครนัสซึ่งนำไปสู่การลบออกอย่างค่อยเป็นค่อยไป

ดาวเทียมของดาวเสาร์

ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดคือไททัน นอกจากนี้ยังใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะโดยรวมรองจากดวงจันทร์แกนีมีดของดาวพฤหัสบดี ไททันเป็นน้ำแข็งครึ่งน้ำครึ่งหิน องค์ประกอบนี้คล้ายกับบริวารขนาดใหญ่บางดวงของดาวเคราะห์ก๊าซ แต่ไททันมีความแตกต่างอย่างมากจากองค์ประกอบและโครงสร้างของชั้นบรรยากาศ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจน นอกจากนี้ยังมีมีเทนและอีเทนจำนวนเล็กน้อยที่ก่อตัวเป็นเมฆ . นอกจากโลกแล้ว ไททันยังเป็นร่างเดียวในระบบสุริยะที่มีการพิสูจน์การมีอยู่ของของเหลวบนพื้นผิวแล้ว นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ยกเว้นความเป็นไปได้ของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางของไททันใหญ่กว่าของดวงจันทร์ 50% นอกจากนี้ยังมีขนาดเกินขนาดของดาวพุธแม้ว่าจะมีมวลน้อยกว่าดาวพุธก็ตาม

ดาวเทียมหลักอื่นๆ ก็มีลักษณะเด่นเช่นกัน ดังนั้น Iapetus จึงมีซีกโลกสองซีกที่มีอัลเบโดต่างกัน (0.03-0.05 และ 0.5 ตามลำดับ) ดังนั้น เมื่อ Giovanni Cassini ค้นพบดาวเทียมดวงนี้ เขาพบว่ามันมองเห็นได้ก็ต่อเมื่ออยู่ในด้านหนึ่งของดาวเสาร์เท่านั้น ซีกโลกชั้นนำและด้านหลังของ Dione และ Rhea ก็มีความแตกต่างกัน ซีกโลกชั้นนำของ Dione มีหลุมอุกกาบาตอย่างหนักและมีความสว่างสม่ำเสมอ ซีกโลกด้านหลังประกอบด้วยบริเวณที่มืด เช่นเดียวกับใยของแถบแสงบางๆ ซึ่งเป็นแนวสันน้ำแข็งและหน้าผา ลักษณะเด่นของ Mimas คือหลุมอุกกาบาตเฮอร์เชลขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 130 กม. ในทำนองเดียวกัน Tethys มีปล่อง Odysseus เส้นผ่านศูนย์กลาง 400 กม. เอนเซลาดัสตามภาพของยานโวเอเจอร์ 2 มีพื้นผิวที่มีพื้นที่อายุทางธรณีวิทยาต่างกัน มีหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ในละติจูดตอนกลางและตอนเหนือที่สูง และหลุมอุกกาบาตรองใกล้กับเส้นศูนย์สูตร

ณ เดือนกุมภาพันธ์ 2010 รู้จักดวงจันทร์ 62 ดวงของดาวเสาร์ 12 ลำถูกค้นพบโดยใช้ยานอวกาศ: Voyager 1 (1980), Voyager 2 (1981), Cassini (2004-2007) ดาวเทียมส่วนใหญ่ ยกเว้น Hyperion และ Phoebe มีการหมุนแบบซิงโครนัสของตัวเอง โดยจะหันไปทางดาวเสาร์ด้านหนึ่งเสมอ ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการหมุนของดวงจันทร์ที่เล็กที่สุด Tethys และ Dione มาพร้อมกับดาวเทียมสองดวงที่จุด Lagrange L4 และ L5

ในช่วงปี 2006 ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย David Jewitt แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่ทำงานเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ Subaru ของญี่ปุ่นในฮาวายได้ประกาศการค้นพบดวงจันทร์ 9 ดวงของดาวเสาร์ ทั้งหมดเป็นของดาวเทียมที่เรียกว่าผิดปกติซึ่งแตกต่างกันในวงโคจรถอยหลังเข้าคลอง ระยะเวลาของการปฏิวัติทั่วโลกคือ 862 ถึง 1300 วัน

แหวน

เปรียบเทียบดาวเสาร์กับโลก

ทุกวันนี้ ก๊าซยักษ์ทั้งสี่มีวงแหวน แต่ดาวเสาร์เป็นวงแหวนที่โดดเด่นที่สุด วงแหวนทำมุมประมาณ 28° กับระนาบสุริยุปราคา ดังนั้นจากโลกขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของดาวเคราะห์ พวกมันดูแตกต่าง: สามารถมองเห็นได้ทั้งในรูปของวงแหวนและ "จากขอบ" ตามคำแนะนำของ Huygens วงแหวนไม่ใช่วัตถุแข็ง แต่ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ นับพันล้านที่โคจรรอบโลก สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์โดยการสำรวจสเปกตรัมโดย A. A. Belopolsky ที่หอดูดาว Pulkovo และโดยนักวิทยาศาสตร์อีกสองคนในปี 1895-1896

มีวงแหวนหลักสามวงและวงที่สี่นั้นบางกว่า พวกเขาช่วยกันสะท้อนแสงมากกว่าดิสก์ของดาวเสาร์เอง วงแหวนหลักสามวงมักจะแสดงด้วยอักษรตัวแรกของอักษรละติน วงแหวน B เป็นวงแหวนตรงกลาง กว้างที่สุดและสว่างที่สุด แยกออกจากวงแหวนรอบนอก A ด้วยช่องว่าง Cassini กว้างเกือบ 4,000 กม. ซึ่งมีวงแหวนที่บางที่สุดและเกือบจะโปร่งใส ภายในวงแหวน A มีช่องว่างบาง ๆ เรียกว่าแถบแบ่งของ Encke วงแหวน C ซึ่งอยู่ใกล้กับดาวเคราะห์มากกว่า B นั้นเกือบจะโปร่งใส

วงแหวนของดาวเสาร์นั้นบางมาก ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 250,000 กม. ความหนาของมันไม่ถึงหนึ่งกิโลเมตร (แม้ว่าจะมีภูเขาแปลก ๆ บนพื้นผิวของวงแหวนด้วย) แม้จะมีรูปลักษณ์ที่น่าประทับใจ แต่ปริมาณของสารที่ประกอบเป็นวงแหวนก็มีน้อยมาก หากประกอบเป็นหินก้อนเดียว เส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 100 กม. ภาพจากโพรบแสดงให้เห็นว่าแท้จริงแล้ววงแหวนนั้นประกอบขึ้นจากวงแหวนหลายพันวงสลับกับรอยกรีด รูปภาพคล้ายกับแทร็กของแผ่นเสียง อนุภาคที่ประกอบเป็นวงแหวนมีขนาดตั้งแต่ 1 เซนติเมตรถึง 10 เมตร โดยองค์ประกอบแล้ว พวกมันคือน้ำแข็ง 93% ที่มีสิ่งเจือปนเล็กน้อย ซึ่งอาจรวมถึงโคพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของรังสีดวงอาทิตย์และซิลิเกต และคาร์บอน 7%

มีความสม่ำเสมอในการเคลื่อนที่ของอนุภาคในวงแหวนและดาวเทียมของดาวเคราะห์ บางส่วนของสิ่งเหล่านี้ ที่เรียกว่า "ดาวเทียมต้อนแกะ" มีบทบาทในการรักษาวงแหวนให้เข้าที่ ยกตัวอย่างเช่น Mimas อยู่ในเรโซแนนซ์ 2:1 กับช่องว่าง Cassinian และภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูด สารจะถูกลบออกจากมัน และ Pan นั้นตั้งอยู่ภายในแถบแบ่ง Encke ในปี 2010 ได้รับข้อมูลจากยานสำรวจของ Cassini ซึ่งบ่งชี้ว่าวงแหวนของดาวเสาร์กำลังสั่น ความผันผวนนั้นเกิดจากการรบกวนอย่างต่อเนื่องของ Mimas และการรบกวนที่เกิดขึ้นเองจากปฏิกิริยาของอนุภาคที่ลอยอยู่ในวงแหวน ที่มาของวงแหวนของดาวเสาร์ยังไม่ชัดเจนนัก ตามทฤษฎีหนึ่งที่ Eduard Rosh เสนอในปี ค.ศ. 1849 วงแหวนเกิดขึ้นจากการล่มสลายของดาวเทียมเหลวภายใต้อิทธิพลของแรงน้ำขึ้นน้ำลง อีกรายงานหนึ่งระบุว่าดาวเทียมเลิกกันเนื่องจากผลกระทบของดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อย

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับดาวเสาร์

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดวงอาทิตย์ (ดาวเคราะห์ดวงที่หกในระบบสุริยะ)

ดาวเสาร์เป็นของก๊าซยักษ์และได้รับการตั้งชื่อตามเทพเจ้าแห่งการเกษตรของชาวโรมันโบราณ

ดาวเสาร์เป็นที่รู้จักของคนมาตั้งแต่สมัยโบราณ

เพื่อนบ้านของดาวเสาร์คือดาวพฤหัสบดีและดาวยูเรนัส ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน อาศัยอยู่บริเวณนอกของระบบสุริยะ

เป็นที่เชื่อกันว่าในใจกลางของก๊าซยักษ์มีแกนกลางขนาดใหญ่ของวัสดุที่เป็นของแข็งและหนัก (ซิลิเกต, โลหะ) และน้ำแข็งในน้ำ

สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ถูกสร้างขึ้นโดยผลกระทบของไดนาโมในการไหลเวียนของไฮโดรเจนที่เป็นโลหะในแกนนอก และเกือบจะเป็นขั้วคู่ที่มีขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้

ดาวเสาร์มีระบบวงแหวนดาวเคราะห์ที่เด่นชัดที่สุดในระบบสุริยะ

ดาวเสาร์มีดาวเทียมธรรมชาติ 82 ดวงจนถึงขณะนี้

วงโคจรของดาวเสาร์

ระยะทางเฉลี่ยจากดาวเสาร์ถึงดวงอาทิตย์คือ 1430 ล้านกิโลเมตร (9.58 หน่วยดาราศาสตร์)

Perihelion (จุดที่ใกล้ที่สุดของวงโคจรไปยังดวงอาทิตย์): 1353.573 ล้านกิโลเมตร (9.048 หน่วยดาราศาสตร์)

Aphelion (จุดที่ไกลที่สุดของวงโคจรจากดวงอาทิตย์): 1513.326 ล้านกิโลเมตร (10.116 หน่วยดาราศาสตร์)

ความเร็วโคจรเฉลี่ยของดาวเสาร์อยู่ที่ 9.69 กิโลเมตรต่อวินาที

ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งครั้งในรอบ 29.46 ปีโลก

ปีบนโลกคือ 378.09 วันของดาวเสาร์

ระยะทางจากดาวเสาร์ถึงโลกอยู่ระหว่าง 1195 ถึง 1660 ล้านกิโลเมตร

ทิศทางการหมุนของดาวเสาร์สอดคล้องกับทิศทางการหมุนของดาวเคราะห์ทั้งหมด (ยกเว้นดาวศุกร์และดาวยูเรนัส) ในระบบสุริยะ

โมเดล 3 มิติของดาวเสาร์

ลักษณะทางกายภาพของดาวเสาร์

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะ

รัศมีเฉลี่ยของดาวเสาร์อยู่ที่ 58,232 ± 6 กิโลเมตร นั่นคือ รัศมีประมาณ 9 ของโลก

พื้นที่ผิวของดาวเสาร์ 42.72 พันล้านตารางกิโลเมตร

ดาวเสาร์มีความหนาแน่นเฉลี่ย 0.687 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

ความเร่งในการตกอย่างอิสระบนดาวเสาร์คือ 10.44 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง (1.067 กรัม)

มวลของดาวเสาร์เท่ากับ 5.6846 x 1026 กิโลกรัม ซึ่งเท่ากับ 95 มวลโลก

บรรยากาศของดาวเสาร์

องค์ประกอบหลักสองอย่างของชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์คือไฮโดรเจน (ประมาณ 96%) และฮีเลียม (ประมาณ 3%)

ในส่วนลึกของชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ความดันและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น และไฮโดรเจนจะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว แต่การเปลี่ยนแปลงนี้จะค่อยเป็นค่อยไป ที่ความลึก 30,000 กิโลเมตร ไฮโดรเจนจะกลายเป็นโลหะ และความดันในนั้นสูงถึง 3 ล้านชั้นบรรยากาศ

พายุเฮอริเคนที่มีพลังมหาศาลอย่างต่อเนื่องบางครั้งปรากฏในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์

ในช่วงที่เกิดพายุและพายุ จะสังเกตเห็นการปล่อยฟ้าผ่าอันทรงพลังบนดาวเคราะห์ดวงนี้

แสงออโรร่าบนดาวเสาร์เป็นวงรีที่สว่างต่อเนื่องรอบขั้วของดาวเคราะห์

ขนาดเปรียบเทียบของดาวเสาร์และโลก

วงแหวนดาวเสาร์

เส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวนประมาณ 250,000 กิโลเมตร และความหนาของวงแหวนไม่เกิน 1 กิโลเมตร

ตามอัตภาพ นักวิทยาศาสตร์แบ่งระบบวงแหวนของดาวเสาร์ออกเป็นวงแหวนหลักสามวงและวงที่สี่เป็นวงที่บางกว่า ในขณะที่อันที่จริงวงแหวนก่อตัวขึ้นจากวงแหวนหลายพันวงสลับกับช่องว่าง

ระบบวงแหวนประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่ (ประมาณ 93%) ธาตุหนักและฝุ่นจำนวนน้อยกว่า

อนุภาคที่ประกอบเป็นวงแหวนของดาวเสาร์มีขนาดตั้งแต่ 1 เซนติเมตรถึง 10 เมตร

วงแหวนตั้งอยู่ที่มุมประมาณ 28 องศากับระนาบสุริยุปราคา ดังนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของดาวเคราะห์จากโลก พวกมันดูแตกต่าง: ทั้งในรูปของวงแหวนและขอบบน

การสำรวจดาวเสาร์

เป็นครั้งแรกที่สังเกตดาวเสาร์ผ่านกล้องโทรทรรศน์ในปี 1609-1610 กาลิเลโอ กาลิเลอีสังเกตว่าดาวเคราะห์ดูเหมือนวัตถุสามชิ้นเกือบจะแตะกัน และแนะนำว่านี่คือ "สหาย" ขนาดใหญ่ของดาวเสาร์ แต่อีก 2 ปีต่อมาไม่พบ การยืนยันนี้

ในปี ค.ศ. 1659 Christian Huygens โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังกว่าพบว่า "สหาย" เป็นวงแหวนแบนบาง ๆ ที่ล้อมรอบดาวเคราะห์และไม่สัมผัสมัน

ในปี 1979 สถานีอวกาศหุ่นยนต์ Pioneer 11 ได้บินเข้าใกล้ดาวเสาร์เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ โดยถ่ายภาพดาวเคราะห์และดวงจันทร์บางส่วน และค้นพบวงแหวน F

ในปี 1980 - 1981 ระบบดาวเสาร์ก็ถูกยานโวเอเจอร์ 1 และยานโวเอเจอร์ 2 มาเยือนเช่นกัน ในระหว่างการเข้าใกล้ดาวเคราะห์ ได้ถ่ายภาพความละเอียดสูงจำนวนหนึ่งและได้รับข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิและความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ตลอดจนลักษณะทางกายภาพของดาวเทียม รวมทั้งไททันด้วย

ตั้งแต่ปี 1990 ดาวเสาร์ ดวงจันทร์ และวงแหวนของดาวเสาร์ได้รับการศึกษาซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

ในปี 1997 ภารกิจ Cassini-Huygens ถูกส่งไปยังดาวเสาร์ ซึ่งหลังจาก 7 ปีของการบิน ไปถึงระบบดาวเสาร์เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2004 และเข้าสู่วงโคจรรอบโลก ยานสำรวจ Huygens แยกตัวออกจากรถและโดดร่มลงสู่พื้นผิวของไททันเมื่อวันที่ 14 มกราคม พ.ศ. 2548 โดยเก็บตัวอย่างบรรยากาศ เป็นเวลา 13 ปีของกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ ยานอวกาศ Cassini ได้เปลี่ยนมุมมองของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับระบบก๊าซยักษ์ ภารกิจ Cassini เสร็จสิ้นเมื่อวันที่ 15 กันยายน 2017 โดยการจมยานอวกาศเข้าไปในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์

ดาวเสาร์มีความหนาแน่นเฉลี่ยเพียง 0.687 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ทำให้เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีความหนาแน่นเฉลี่ยต่ำกว่าระดับน้ำ

เนื่องจากแกนที่ร้อนซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 11,700 องศาเซลเซียส ดาวเสาร์จึงแผ่พลังงานออกสู่อวกาศมากกว่าที่ดวงอาทิตย์ได้รับ 2.5 เท่า

เมฆที่ขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์ก่อตัวเป็นรูปหกเหลี่ยมขนาดยักษ์ แต่ละด้านยาวประมาณ 13,800 กิโลเมตร

ดวงจันทร์บางดวงของดาวเสาร์ เช่น Pan และ Mimas เป็น "ผู้เลี้ยงวงแหวน": แรงโน้มถ่วงของพวกมันมีบทบาทในการรักษาวงแหวนให้เข้าที่โดยสะท้อนกับบางส่วนของระบบวงแหวน

เชื่อกันว่าดาวเสาร์จะกลืนวงแหวนของมันใน 100 ล้านปี

ในปี 1921 มีข่าวลือแพร่สะพัดว่าวงแหวนของดาวเสาร์ได้หายไป เนื่องจากในขณะที่สังเกตระบบวงแหวนหันไปทางขอบโลกและไม่สามารถพิจารณาด้วยอุปกรณ์ในเวลานั้นได้

ภาพถ่ายจากยานอวกาศแคสสินี

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดวงอาทิตย์ ทุกคนรู้เกี่ยวกับโลกใบนี้ เกือบทุกคนจำเธอได้อย่างง่ายดายเพราะแหวนของเขาคือบัตรโทรศัพท์ของเขา

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับดาวเสาร์

คุณรู้หรือไม่ว่าแหวนที่มีชื่อเสียงของเธอทำมาจากอะไร? วงแหวนประกอบด้วยหินน้ำแข็งที่มีขนาดตั้งแต่ไมครอนจนถึงหลายเมตร ดาวเสาร์เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ยักษ์ทั้งหมดประกอบด้วยก๊าซเป็นส่วนใหญ่ โดยสามารถหมุนได้ตั้งแต่ 10 ชั่วโมง 39 นาที ถึง 10 ชั่วโมง 46 นาที การวัดเหล่านี้อิงจากการสังเกตการณ์ทางวิทยุของดาวเคราะห์

ภาพของดาวเคราะห์ดาวเสาร์

การใช้ระบบขับเคลื่อนและยานปล่อยตัวล่าสุด ยานอวกาศจะใช้เวลาอย่างน้อย 6 ปี 9 เดือนกว่าจะถึงดาวเคราะห์

ในขณะนี้ ยานอวกาศแคสสินีเพียงลำเดียวที่อยู่ในวงโคจรตั้งแต่ปี 2547 และเป็นผู้จัดหาข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และการค้นพบหลักมาหลายปีแล้ว สำหรับเด็ก ดาวเสาร์ตามหลักการแล้วสำหรับผู้ใหญ่ เป็นดาวเคราะห์ที่สวยงามที่สุดอย่างแท้จริง

ลักษณะทั่วไป

ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะคือดาวพฤหัสบดี แต่ชื่อของดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองเป็นของดาวเสาร์

สำหรับการเปรียบเทียบ เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพฤหัสบดีอยู่ที่ประมาณ 143,000 กิโลเมตร และดาวเสาร์มีเพียง 120,000 กิโลเมตร ดาวพฤหัสบดีมีขนาด 1.18 เท่าของดาวเสาร์และมีมวล 3.34 เท่า

อันที่จริงดาวเสาร์มีขนาดใหญ่มาก แต่เบา และถ้าดาวเสาร์จมอยู่ในน้ำ ดาวเสาร์ก็จะลอยอยู่บนผิวน้ำ แรงโน้มถ่วงของโลกมีเพียง 91% ของโลก

ดาวเสาร์และโลกมีขนาดต่างกันด้วยปัจจัย 9.4 และมีมวล 95 เท่า ปริมาตรของก๊าซยักษ์สามารถบรรจุดาวเคราะห์ 763 ดวงเช่นเรา

วงโคจร

เวลาของการปฏิวัติที่สมบูรณ์ของโลกรอบดวงอาทิตย์คือ 29.7 ปี เช่นเดียวกับดาวเคราะห์อื่นๆ ในระบบสุริยะ วงโคจรของมันไม่ใช่วงกลมที่สมบูรณ์ แต่มีวิถีโคจรเป็นวงรี ระยะห่างจากดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1.43 พันล้านกม. หรือ 9.58 AU

จุดที่ใกล้ที่สุดของวงโคจรของดาวเสาร์เรียกว่า perihelion และอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 9 หน่วย (1 AU คือระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์)

จุดที่ห่างไกลที่สุดของวงโคจรเรียกว่า aphelion และอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 10.1 หน่วย

Cassini ข้ามระนาบวงแหวนของดาวเสาร์

หนึ่งใน คุณสมบัติที่น่าสนใจวงโคจรของดาวเสาร์มีดังนี้ เช่นเดียวกับโลก แกนหมุนของดาวเสาร์เอียงเมื่อเทียบกับระนาบของดวงอาทิตย์ ผ่านวงโคจรไปได้ครึ่งทาง ขั้วใต้ของดาวเสาร์หันหน้าไปทางดวงอาทิตย์ จากนั้นไปทางทิศเหนือ ในช่วงปีดาวเสาร์ (เกือบ 30 ปีของโลก) มีช่วงเวลาหนึ่งที่โลกถูกมองเห็นโดยขอบโลก และระนาบของวงแหวนของยักษ์นั้นเกิดขึ้นพร้อมกับมุมรับภาพของเรา และพวกมันก็หายไปจากการมองเห็น ประเด็นคือวงแหวนบางมาก ดังนั้นจากระยะไกลจึงแทบมองไม่เห็นวงแหวนจากขอบ ครั้งต่อไปที่วงแหวนจะหายไปสำหรับผู้สังเกตการณ์โลกในปี 2567-2568 เนื่องจากปีของดาวเสาร์ยาวนานเกือบ 30 ปี ตั้งแต่กาลิเลโอสังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1610 มันจึงได้โคจรรอบดวงอาทิตย์ประมาณ 13 ครั้ง

ลักษณะภูมิอากาศ

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจประการหนึ่งคือแกนของดาวเคราะห์เอียงไปทางระนาบสุริยุปราคา (เช่นเดียวกับของโลก) และเช่นเดียวกับของเรา มีฤดูกาลบนดาวเสาร์ เมื่อผ่านวงโคจรไปครึ่งทาง ซีกโลกเหนือจะได้รับรังสีดวงอาทิตย์มากขึ้น จากนั้นทุกอย่างก็เปลี่ยนไป และซีกโลกใต้ก็อาบแสงแดด สิ่งนี้สร้างระบบพายุขนาดใหญ่ที่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวเคราะห์ในวงโคจร

พายุในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ใช้ภาพคอมโพสิต, สีเทียม, ฟิลเตอร์ MT3, MT2, CB2 และข้อมูลอินฟราเรด

ฤดูกาลมีอิทธิพลต่อสภาพอากาศของโลก ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์พบว่าความเร็วลมรอบบริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลกลดลงประมาณ 40% ยานโวเอเจอร์ของ NASA ในปี 1980-1981 พบความเร็วลมสูงถึง 1,700 กม./ชม. และปัจจุบันเพียง 1,000 กม./ชม. (วัดในปี 2546)

ดาวเสาร์หมุนรอบแกนของมันสำเร็จหนึ่งรอบใน 10.656 ชั่วโมง นักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เวลาและการวิจัยเป็นอย่างมากในการค้นหาตัวเลขที่แม่นยำเช่นนี้ เนื่องจากดาวเคราะห์ไม่มีพื้นผิว จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตการเคลื่อนผ่านของพื้นที่เดียวกันของดาวเคราะห์ จึงเป็นการประมาณความเร็วในการหมุนของดาวเคราะห์ นักวิทยาศาสตร์ใช้การปล่อยคลื่นวิทยุของดาวเคราะห์เพื่อประเมินอัตราการหมุนและหาระยะเวลาที่แน่นอนของวัน

แกลเลอรี่ภาพ

รูปภาพของดาวเคราะห์ที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลและยานอวกาศแคสสินี

คุณสมบัติทางกายภาพ

ภาพกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล

เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นศูนย์สูตรคือ 120,536 กม. เท่ากับ 9.44 เท่าของโลก

เส้นผ่านศูนย์กลางของขั้วคือ 108,728 กม. สูง 8.55 เท่าของโลก

พื้นที่ของโลกคือ 4.27 x 10 * 10 km2 ซึ่งใหญ่กว่าโลก 83.7 เท่า

ปริมาตร - 8.2713 x 10 * 14 km3 ใหญ่กว่าโลก 763.6 เท่า

มวล - 5.6846 x 10 * 26 กก. มากกว่าโลก 95.2 เท่า

ความหนาแน่น - 0.687 g / cm3 น้อยกว่าโลก 8 เท่า ดาวเสาร์เบากว่าน้ำด้วยซ้ำ

ข้อมูลนี้ไม่สมบูรณ์ รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ คุณสมบัติทั่วไปดาวเคราะห์ดาวเสาร์เราจะเขียนด้านล่าง

ดาวเสาร์มีดวงจันทร์ 62 ดวง อันที่จริงประมาณ 40% ของดวงจันทร์ในระบบสุริยะของเราโคจรรอบมัน ดาวเทียมจำนวนมากเหล่านี้มีขนาดเล็กมากและมองไม่เห็นจากโลก หลังถูกค้นพบโดยยานอวกาศ Cassini และนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าเมื่อเวลาผ่านไปอุปกรณ์จะพบดาวเทียมที่เป็นน้ำแข็งมากขึ้น

แม้ว่าดาวเสาร์จะไม่เป็นมิตรต่อสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ แต่เรารู้ว่าดวงจันทร์เอนเซลาดัสของมันคือหนึ่งในผู้ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการค้นหาชีวิต เอนเซลาดัสมีชื่อเสียงในด้านการมีกีย์เซอร์น้ำแข็งอยู่บนพื้นผิว มีกลไกบางอย่าง (อาจเป็นการกระทำของคลื่นของดาวเสาร์) ที่สร้างความร้อนเพียงพอสำหรับน้ำที่เป็นของเหลว นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าเอนเซลาดัสมีโอกาสรอดชีวิต

การก่อตัวของดาวเคราะห์

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ที่เหลือ ดาวเสาร์ก่อตัวขึ้นจากเนบิวลาสุริยะเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน เนบิวลาสุริยะนี้เป็นเมฆก๊าซเย็นและฝุ่นขนาดมหึมาที่อาจชนกับเมฆอีกก้อนหนึ่ง หรือคลื่นกระแทกซูเปอร์โนวา เหตุการณ์นี้เป็นจุดเริ่มต้นของการหดตัวของเนบิวลาโปรโตโซลาร์กับการก่อตัวของระบบสุริยะเพิ่มเติม

เมฆหดตัวมากขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งโปรโตสตาร์ก่อตัวขึ้นที่ศูนย์กลาง ซึ่งล้อมรอบด้วยจานแบนของวัสดุ ส่วนด้านในของดิสก์นี้มีองค์ประกอบที่หนักกว่าและก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ภาคพื้นดินในขณะที่บริเวณด้านนอกนั้นเย็นพอและที่จริงแล้วยังคงไม่มีใครแตะต้อง

สสารจากเนบิวลาสุริยะก่อตัวเป็นดาวเคราะห์มากขึ้นเรื่อยๆ ดาวเคราะห์เหล่านี้ชนกัน รวมกันเป็นดาวเคราะห์ ในช่วงเวลาหนึ่งในประวัติศาสตร์ของดาวเสาร์ ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ซึ่งมีระยะทางประมาณ 300 กิโลเมตร ถูกแรงโน้มถ่วงแยกออกจากกัน และสร้างวงแหวนที่ยังคงโคจรรอบโลกจนถึงทุกวันนี้ อันที่จริง พารามิเตอร์หลักของดาวเคราะห์นั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของการก่อตัวและปริมาณก๊าซที่มันสามารถจับได้โดยตรง

เนื่องจากดาวเสาร์มีขนาดเล็กกว่าดาวพฤหัสบดี มันจึงเย็นลงเร็วกว่า นักดาราศาสตร์เชื่อว่าทันทีที่ชั้นบรรยากาศภายนอกเย็นลงถึง 15 องศาเคลวิน ฮีเลียมจะควบแน่นเป็นหยดเล็กๆ ที่เริ่มจมเข้าหาแกนกลาง การเสียดสีของละอองเหล่านี้ทำให้โลกร้อนขึ้น และตอนนี้ก็ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ประมาณ 2.3 เท่า

การก่อตัวของแหวน

มุมมองของดาวเคราะห์จากอวกาศ

ลักษณะเด่นของดาวเสาร์คือวงแหวน แหวนเกิดขึ้นได้อย่างไร? มีหลายรุ่น ทฤษฏีตามแบบแผนคือวงแหวนมีอายุเกือบเท่าตัวดาวเคราะห์เองและมีอายุการใช้งานอย่างน้อย 4 พันล้านปี ในประวัติศาสตร์ยุคแรกเริ่มของยักษ์ ดาวเทียม 300 กม. เข้าใกล้มันมากเกินไปและถูกฉีกเป็นชิ้นๆ นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่ดาวเทียมสองดวงจะชนกัน หรือมีดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่พอที่จะชนกับดาวเทียม และมันก็แยกออกจากกันในวงโคจร

สมมติฐานทางเลือกสำหรับการก่อตัวของวงแหวน

สมมติฐานอีกประการหนึ่งคือไม่มีการทำลายดาวเทียม วงแหวนและตัวดาวเคราะห์เองกลับก่อตัวขึ้นจากเนบิวลาสุริยะแทน

แต่ปัญหาคือ น้ำแข็งในวงแหวนสะอาดเกินไป หากวงแหวนก่อตัวขึ้นจากดาวเสาร์เมื่อหลายพันล้านปีก่อน เราก็คาดว่าวงแหวนเหล่านี้จะเต็มไปด้วยสิ่งสกปรกจากการตกกระทบระดับไมโคร แต่วันนี้เราเห็นแล้วว่าพวกมันบริสุทธิ์ราวกับก่อตัวขึ้นเมื่อไม่ถึง 100 ล้านปีก่อน

เป็นไปได้ว่าวงแหวนจะต่ออายุวัสดุอย่างต่อเนื่องโดยเกาะติดกันและชนกัน ทำให้ยากต่อการระบุอายุ นี่เป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข

บรรยากาศ

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ยักษ์อื่นๆ ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์มีไฮโดรเจน 75% และฮีเลียม 25% โดยมีสารอื่นๆ เช่น น้ำและมีเทนในปริมาณเล็กน้อย

ลักษณะบรรยากาศ

การปรากฏตัวของดาวเคราะห์ในแสงที่มองเห็นได้นั้นดูสงบกว่าดาวพฤหัส ดาวเคราะห์มีกลุ่มเมฆในชั้นบรรยากาศ แต่มีสีส้มซีดและแทบมองไม่เห็น สีส้มเกิดจากสารประกอบกำมะถันในบรรยากาศ นอกจากกำมะถันแล้ว ในบรรยากาศชั้นบนยังมีไนโตรเจนและออกซิเจนอยู่เล็กน้อย อะตอมเหล่านี้ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน และภายใต้อิทธิพลของแสงแดด จะก่อตัวเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งมีลักษณะคล้ายหมอกควัน ที่ความยาวคลื่นต่างๆ ของแสง รวมถึงภาพ Cassini ที่ได้รับการปรับปรุง บรรยากาศดูน่าประทับใจและปั่นป่วนมากขึ้น

ลมในบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกทำให้เกิดลมที่เร็วที่สุดในระบบสุริยะ (เร็วกว่าบนดาวเนปจูนเท่านั้น) ยานอวกาศโวเอเจอร์ของนาซ่า ซึ่งบินโดยดาวเสาร์ วัดความเร็วลม ปรากฏว่าอยู่ที่ 1800 กม./ชม. ที่เส้นศูนย์สูตรของโลก พายุสีขาวขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้นภายในแถบที่โคจรรอบโลก แต่ไม่เหมือนกับดาวพฤหัสบดี พายุเหล่านี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่เดือนและถูกชั้นบรรยากาศดูดกลืน

เมฆในส่วนที่มองเห็นได้ของชั้นบรรยากาศประกอบด้วยแอมโมเนียและอยู่ต่ำกว่าส่วนบนของชั้นโทรโปสเฟียร์ (tropopause) 100 กม. ซึ่งอุณหภูมิจะลดลงถึง -250 ° C ใต้ขอบเขตนี้ เมฆประกอบด้วยแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์ และอยู่ต่ำกว่าเดิมประมาณ 170 กม. ในชั้นนี้ อุณหภูมิเพียง -70 องศาเซลเซียส เมฆที่ลึกที่สุดประกอบด้วยน้ำ และอยู่ห่างจากโทรโพพอสประมาณ 130 กม. อุณหภูมิที่นี่เป็น 0 องศา

ยิ่งต่ำ ยิ่งความดันและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น และก๊าซไฮโดรเจนจะค่อยๆ กลายเป็นของเหลว

หกเหลี่ยม

ปรากฏการณ์สภาพอากาศที่แปลกประหลาดที่สุดอย่างหนึ่งที่เคยพบคือพายุหกเหลี่ยมทางเหนือที่เรียกว่า

เมฆหกเหลี่ยมรอบดาวเสาร์ถูกค้นพบครั้งแรกโดยยานโวเอเจอร์ 1 และ 2 หลังจากที่พวกเขาไปเยือนดาวเคราะห์ดวงนี้เมื่อกว่าสามทศวรรษที่แล้ว เมื่อไม่นานมานี้ รูปหกเหลี่ยมของดาวเสาร์ได้รับการถ่ายภาพอย่างละเอียดโดยยานอวกาศ Cassini ของ NASA ซึ่งขณะนี้อยู่ในวงโคจรรอบดาวเสาร์ รูปหกเหลี่ยม (หรือกระแสน้ำวนหกเหลี่ยม) มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 25,000 กม. สามารถใส่ดาวเคราะห์ 4 ดวงเช่นโลกได้

รูปหกเหลี่ยมหมุนด้วยความเร็วเท่ากันกับตัวดาวเคราะห์เอง อย่างไรก็ตาม ขั้วโลกเหนือของโลกนั้นแตกต่างจากขั้วโลกใต้ ซึ่งมีพายุเฮอริเคนขนาดใหญ่ที่มีกรวยกรวยขนาดยักษ์อยู่ตรงกลาง รูปหกเหลี่ยมแต่ละด้านมีขนาดประมาณ 13,800 กม. และโครงสร้างทั้งหมดทำการหมุนรอบแกนหนึ่งครั้งใน 10 ชั่วโมง 39 นาที เช่นเดียวกับตัวดาวเคราะห์เอง

เหตุผลในการสร้างรูปหกเหลี่ยม

เหตุใดกระแสน้ำวนขั้วโลกเหนือจึงมีรูปร่างเหมือนหกเหลี่ยม? นักดาราศาสตร์พบว่าเป็นการยากที่จะตอบคำถามนี้ได้ 100% แต่หนึ่งในผู้เชี่ยวชาญและสมาชิกในทีมที่ดูแลแคสสินีวิชวลและอินฟราเรดสเปกโตรมิเตอร์กล่าวว่า "นี่เป็นพายุที่แปลกประหลาดมากซึ่งมีรูปทรงเรขาคณิตที่แม่นยำโดยมีหกด้านที่เกือบจะเหมือนกัน เราไม่เคยเห็นอะไรแบบนี้บนดาวดวงอื่นเลย”

แกลเลอรี่ภาพบรรยากาศของโลก

ดาวเสาร์เป็นดาวแห่งพายุ

ดาวพฤหัสบดีเป็นที่รู้จักจากพายุที่รุนแรงซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนผ่านชั้นบรรยากาศโดยเฉพาะจุดแดงใหญ่ แต่ก็มีพายุบนดาวเสาร์ด้วยเช่นกัน แม้ว่าจะไม่ใหญ่และรุนแรงนัก แต่เมื่อเปรียบเทียบกับพายุบนโลกแล้ว

หนึ่งในพายุที่ใหญ่ที่สุดคือ Great White Spot หรือที่เรียกว่า Great White Oval ซึ่งถูกสังเกตโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี 1990 พายุดังกล่าวอาจเกิดขึ้นปีละครั้งบนดาวเสาร์ (ทุกๆ 30 ปีโลก)

บรรยากาศและพื้นผิว

ดาวเคราะห์ดวงนี้ชวนให้นึกถึงลูกบอลซึ่งสร้างขึ้นจากไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมด ความหนาแน่นและอุณหภูมิจะเปลี่ยนไปเมื่อคุณเคลื่อนตัวเข้าไปลึกเข้าไปในโลก

องค์ประกอบของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศภายนอกของดาวเคราะห์ประกอบด้วยไฮโดรเจนโมเลกุล 93% ฮีเลียมที่เหลือ และปริมาณแอมโมเนีย อะเซทิลีน อีเทน ฟอสฟีน และมีเทน เป็นองค์ประกอบการติดตามที่สร้างแถบและเมฆที่มองเห็นได้ซึ่งเราเห็นในภาพ

แกน

แผนผังทั่วไปของโครงสร้างของดาวเสาร์

ตามทฤษฎีการเพิ่มกำลัง แกนกลางของดาวเคราะห์เป็นหินที่มีมวลมาก เพียงพอที่จะดักจับก๊าซจำนวนมากในเนบิวลาสุริยะยุคแรก แกนกลางของมันเหมือนกับดาวยักษ์ก๊าซอื่นๆ จะต้องก่อตัวและกลายเป็นมวลเร็วกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่นมาก เพื่อที่จะมีเวลาได้ก๊าซปฐมภูมิ

ก๊าซยักษ์น่าจะก่อตัวขึ้นจากส่วนประกอบที่เป็นหินหรือน้ำแข็ง และความหนาแน่นต่ำบ่งชี้ถึงโลหะเหลวและสิ่งสกปรกจากหินในแกนกลาง เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ อย่างไรก็ตาม, โครงสร้างภายในดาวเคราะห์ดาวเสาร์เป็นเหมือนลูกบอลน้ำเชื่อมหนาที่มีเศษหินเจือปน

ไฮโดรเจนโลหะ

ไฮโดรเจนโลหะในแกนกลางสร้างสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้อ่อนแอกว่าสนามแม่เหล็กเล็กน้อยของโลก และขยายไปถึงวงโคจรของดาวเทียมไททันที่ใหญ่ที่สุดเท่านั้น ไททันมีส่วนช่วยในการปรากฏตัวของอนุภาคไอออไนซ์ในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ ซึ่งสร้างแสงออโรราในชั้นบรรยากาศ ยานโวเอเจอร์ 2 ตรวจพบความกดอากาศสูงจากลมสุริยะบนสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ จากการวัดที่ทำในภารกิจเดียวกัน สนามแม่เหล็กขยายออกไปเพียง 1.1 ล้านกม.

ขนาดดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์มีเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นศูนย์สูตร 120,536 กม. เท่ากับ 9.44 เท่าของโลก รัศมีคือ 60268 กม. ซึ่งทำให้มันเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะของเรา รองจากดาวพฤหัสบดีเท่านั้น เหมือนกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ทั้งหมด มันคือทรงกลมทรงกลม ซึ่งหมายความว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นศูนย์สูตรมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดผ่านขั้ว ในกรณีของดาวเสาร์ ระยะห่างนี้ค่อนข้างสำคัญ เนื่องจากการหมุนรอบของดาวเคราะห์ด้วยความเร็วสูง เส้นผ่านศูนย์กลางขั้วคือ 108728 กม. ซึ่งน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นศูนย์สูตร 9.796% ดังนั้นรูปร่างของดาวเสาร์จึงเป็นรูปไข่

รอบดาวเสาร์

ความยาวของวัน

ความเร็วในการหมุนของชั้นบรรยากาศและตัวดาวเคราะห์เองนั้นสามารถวัดได้ด้วยวิธีต่างๆ สามวิธี อย่างแรกคือการวัดความเร็วของการหมุนของดาวเคราะห์ในชั้นเมฆในส่วนเส้นศูนย์สูตรของโลก มีระยะเวลาหมุน 10 ชั่วโมง 14 นาที หากวัดในพื้นที่อื่นของดาวเสาร์ ความเร็วในการหมุนจะเป็น 10 ชั่วโมง 38 นาที 25.4 วินาที จนถึงปัจจุบัน วิธีการที่แม่นยำที่สุดในการวัดความยาวของวันขึ้นอยู่กับการวัดการปล่อยคลื่นวิทยุ วิธีนี้จะให้ความเร็วในการหมุนของดาวเคราะห์ 10 ชั่วโมง 39 นาที 22.4 วินาที แม้จะมีตัวเลขเหล่านี้ แต่อัตราการหมุนภายในของดาวเคราะห์ในปัจจุบันไม่สามารถวัดได้อย่างแม่นยำ

อีกครั้ง เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นศูนย์สูตรของโลกคือ 120,536 กม. และเส้นผ่านศูนย์กลางของขั้วโลกคือ 108,728 กม. สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเหตุใดความแตกต่างในตัวเลขเหล่านี้จึงส่งผลต่ออัตราการหมุนของดาวเคราะห์ สถานการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นกับดาวเคราะห์ยักษ์ดวงอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแตกต่างในการหมุนรอบส่วนต่าง ๆ ของโลกจะแสดงเป็นดาวพฤหัสบดี

ความยาวของวันตามการแผ่รังสีของดาวเคราะห์

ด้วยความช่วยเหลือของการปล่อยคลื่นวิทยุที่มาจากบริเวณด้านในของดาวเสาร์ นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดระยะเวลาของการหมุนของมันได้ อนุภาคประจุที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กจะปล่อยคลื่นวิทยุออกมาเมื่อพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ที่ประมาณ 100 กิโลเฮิรตซ์

ยานโวเอเจอร์ได้ตรวจวัดการปล่อยคลื่นวิทยุของดาวเคราะห์เป็นเวลาเก้าเดือนในขณะที่มันบินผ่านในปี 1980 และการหมุนถูกกำหนดให้เป็น 10 ชั่วโมง 39 นาที 24 วินาที โดยมีข้อผิดพลาด 7 วินาที ยานอวกาศยูลิสซิสยังทำการวัด 15 ปีต่อมาและให้ผลลัพธ์ 10 ชั่วโมง 45 นาที 45 วินาที โดยมีข้อผิดพลาด 36 วินาที

ปรากฎว่าแตกต่างกันมากถึง 6 นาที! การหมุนของโลกช้าลงตลอดหลายปีที่ผ่านมา หรือเราพลาดอะไรบางอย่างไป ยานสำรวจอวกาศของ Cassini วัดการปล่อยคลื่นวิทยุแบบเดียวกันนี้ด้วยพลาสมาสเปกโตรมิเตอร์ และนักวิทยาศาสตร์นอกเหนือจากความแตกต่างใน 6 นาทีในการวัด 30 ปีในระยะเวลา 30 ปี พบว่าการหมุนรอบยังเปลี่ยนแปลงไปหนึ่งเปอร์เซ็นต์ต่อสัปดาห์

นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอาจเป็นเพราะสองสิ่ง: ลมสุริยะที่มาจากดวงอาทิตย์รบกวนการวัดค่า และอนุภาคจากกีย์เซอร์ของเอนเซลาดัสส่งผลกระทบต่อสนามแม่เหล็ก ปัจจัยทั้งสองนี้ทำให้การแผ่รังสีวิทยุเปลี่ยนแปลง และอาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่แตกต่างกันได้ในเวลาเดียวกัน

ข้อมูลใหม่

ในปี 2550 พบว่าแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุบางจุดของดาวเคราะห์ไม่ตรงกับความเร็วในการหมุนของดาวเสาร์ นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าความแตกต่างนั้นเกิดจากอิทธิพลของดวงจันทร์เอนเซลาดัส ไอน้ำจากน้ำพุร้อนเหล่านี้เข้าสู่วงโคจรของโลกและแตกตัวเป็นไอออน ซึ่งส่งผลต่อสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ สิ่งนี้ทำให้การหมุนของสนามแม่เหล็กช้าลง แต่เพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการหมุนของดาวเคราะห์เอง การประมาณการการหมุนรอบของดาวเสาร์ในปัจจุบัน โดยอิงจากการตรวจวัดต่างๆ จากยานอวกาศ Cassini, Voyager และ Pioneer คือ 10 ชั่วโมง 32 นาที 35 วินาที ณ เดือนกันยายน 2550

ลักษณะพื้นฐานของดาวเคราะห์ของ Cassini ชี้ให้เห็นว่าลมสุริยะเป็นสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดของความแตกต่างในข้อมูล ความแตกต่างในการวัดการหมุนของสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นทุกๆ 25 วัน ซึ่งสอดคล้องกับคาบการหมุนของดวงอาทิตย์ ความเร็วของลมสุริยะก็เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเช่นกันซึ่งต้องนำมาพิจารณาด้วย เอนเซลาดัสสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในระยะยาว

แรงโน้มถ่วง

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ขนาดยักษ์และไม่มีพื้นผิวที่เป็นของแข็ง และสิ่งที่ไม่สามารถมองเห็นได้คือพื้นผิวของมัน (เราเห็นเฉพาะชั้นเมฆด้านบนเท่านั้น) และรู้สึกถึงแรงโน้มถ่วง แต่ลองนึกภาพว่ามีขอบเขตแบบมีเงื่อนไขที่จะสอดคล้องกับพื้นผิวจินตภาพของมัน แรงดึงดูดของโลกจะเป็นอย่างไรถ้าคุณสามารถยืนบนผิวน้ำได้?

แม้ว่าดาวเสาร์จะมีมวลมากกว่าโลก (มวลที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะรองจากดาวพฤหัสบดี) แต่ก็เป็น "ดาวเคราะห์ที่เบาที่สุด" ในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะด้วย แรงโน้มถ่วงจริง ณ จุดใดๆ บนพื้นผิวจินตภาพจะเป็น 91% ของแรงโน้มถ่วงบนโลก กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้ามาตราส่วนของคุณแสดงว่าคุณมีน้ำหนัก 100 กก. บนโลก (โอ้ น่ากลัว!) บน "พื้นผิว" ของดาวเสาร์ คุณจะมีน้ำหนัก 92 กก. (ดีขึ้นเล็กน้อยแต่ยังนิ่งอยู่)

สำหรับการเปรียบเทียบ บน "พื้นผิว" ของดาวพฤหัสบดี แรงโน้มถ่วงจะมากกว่าโลก 2.5 เท่า บนดาวอังคารเพียง 1/3 และบนดวงจันทร์ 1/6

อะไรทำให้แรงโน้มถ่วงอ่อนลง? ดาวเคราะห์ยักษ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเขาสะสมอยู่ที่จุดเริ่มต้นของการก่อตัวของระบบสุริยะ องค์ประกอบเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในตอนเริ่มต้นของจักรวาลอันเป็นผลมาจากบิกแบง ทั้งหมดเป็นเพราะดาวเคราะห์มีความหนาแน่นต่ำมาก

อุณหภูมิดาวเคราะห์

ภาพยานโวเอเจอร์ 2

ชั้นบนสุดของบรรยากาศซึ่งตั้งอยู่บริเวณชายแดนที่มีอวกาศมีอุณหภูมิ -150 องศาเซลเซียส แต่เมื่อคุณดำดิ่งสู่บรรยากาศ ความดันจะเพิ่มขึ้น และอุณหภูมิก็สูงขึ้นตามไปด้วย ในแกนกลางของดาวเคราะห์ อุณหภูมิอาจสูงถึง 11,700 องศาเซลเซียส แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ไหน ความร้อน? เกิดขึ้นจาก จำนวนมากไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเมื่อจมลงในส่วนลึกของดาวเคราะห์ จะหดตัวและทำให้แกนร้อนขึ้น

ต้องขอบคุณการหดตัวของแรงโน้มถ่วง ดาวเคราะห์จึงสร้างความร้อนขึ้นจริง โดยปล่อยพลังงานออกมามากกว่าที่มันได้รับจากดวงอาทิตย์ 2.5 เท่า

ที่ด้านล่างของชั้นเมฆซึ่งประกอบด้วยน้ำแข็ง อุณหภูมิเฉลี่ย -23 องศาเซลเซียส เหนือชั้นน้ำแข็งนี้คือแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์ โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ย -93 องศาเซลเซียส ด้านบนเป็นเมฆน้ำแข็งแอมโมเนียที่แต่งแต้มบรรยากาศให้เป็นสีส้มและสีเหลือง

ดาวเสาร์หน้าตาเป็นอย่างไรและมีสีอะไร

แม้จะมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก สีของดาวเคราะห์ยังมองเห็นเป็นสีเหลืองซีดและมีสีส้มอ่อนๆ ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังกว่า เช่น ฮับเบิลหรือยานอวกาศแคสสินีของ NASA คุณสามารถมองเห็นเมฆและพายุบางชั้นที่มีส่วนผสมของสีขาวและสีส้ม แต่อะไรทำให้ดาวเสาร์มีสีของมัน?

เช่นเดียวกับดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์ประกอบด้วยไฮโดรเจนเกือบทั้งหมด โดยมีฮีเลียมจำนวนเล็กน้อย รวมทั้งสารประกอบอื่นๆ เช่น แอมโมเนีย ไอน้ำ และไฮโดรคาร์บอนอย่างง่ายหลายชนิด

เฉพาะชั้นบนของเมฆซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยผลึกแอมโมเนีย เป็นผู้รับผิดชอบต่อสีของดาวเคราะห์ และเมฆระดับล่างคือแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์หรือน้ำ

ดาวเสาร์มีบรรยากาศเป็นลายทางคล้ายกับดาวพฤหัสบดี แต่แถบนั้นอ่อนแอกว่าและกว้างกว่ามากใกล้กับเส้นศูนย์สูตร นอกจากนี้ยังไม่มีพายุที่มีอายุยืนยาว ไม่เหมือนจุดแดงใหญ่ ซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อดาวพฤหัสบดีเข้าใกล้ครีษมายันของซีกโลกเหนือ

ภาพถ่ายบางภาพโดย Cassini ปรากฏเป็นสีน้ำเงินคล้ายกับดาวยูเรนัส แต่นั่นอาจเป็นเพราะเราเห็นการกระเจิงของแสงจากมุมมองของแคสสินี

สารประกอบ

ดาวเสาร์ในท้องฟ้ายามค่ำคืน

วงแหวนรอบโลกดึงดูดจินตนาการของผู้คนมาเป็นเวลาหลายร้อยปี เป็นเรื่องธรรมดาเช่นกันที่จะอยากรู้ว่าโลกนี้ทำมาจากอะไร ด้วยวิธีการต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่า องค์ประกอบทางเคมีดาวเสาร์เป็นไฮโดรเจน 96% ฮีเลียม 3% และธาตุต่างๆ 1% ซึ่งรวมถึงมีเทน แอมโมเนีย อีเทน ไฮโดรเจน และดิวเทอเรียม ก๊าซเหล่านี้บางส่วนสามารถพบได้ในชั้นบรรยากาศ ในสถานะของเหลวและหลอมเหลว

สถานะของก๊าซเปลี่ยนแปลงไปตามความดันและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ที่ด้านบนของเมฆ คุณจะพบกับผลึกแอมโมเนีย ที่ด้านล่างของเมฆที่มีแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์และ/หรือน้ำ ใต้ก้อนเมฆนั้น ความดันบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นและไฮโดรเจนจะกลายเป็นของเหลว ขณะที่เราเคลื่อนตัวเข้าไปลึกเข้าไปในโลก ความกดอากาศและอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้ในนิวเคลียส ไฮโดรเจนกลายเป็นโลหะ ผ่านเข้าสู่สถานะการรวมตัวพิเศษนี้ เชื่อกันว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีแกนกลางหลวม ซึ่งนอกจากไฮโดรเจนแล้ว ยังประกอบด้วยหินและโลหะบางชนิด

การสำรวจอวกาศสมัยใหม่ได้นำไปสู่การค้นพบมากมายในระบบดาวเสาร์ การวิจัยเริ่มต้นด้วยการบินผ่านยานอวกาศ Pioneer 11 ในปี 1979 ภารกิจนี้ค้นพบวงแหวน F ยานโวเอเจอร์ 1 บินในปีต่อไปโดยส่งรายละเอียดพื้นผิวของดาวเทียมบางดวงกลับมายังโลก เขายังพิสูจน์ด้วยว่าบรรยากาศบนไททันไม่โปร่งใสต่อแสงที่มองเห็นได้ ในปี 1981 ยานโวเอเจอร์ 2 ได้ไปเยือนดาวเสาร์และตรวจพบการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศ และยังยืนยันการมีอยู่ของช่องว่างแมกซ์เวลล์และคีลเลอร์ที่ยานโวเอเจอร์ 1 ได้เห็นเป็นครั้งแรก

หลังจากยานโวเอเจอร์ 2 ยานอวกาศ Cassini-Huygens มาถึงระบบซึ่งโคจรรอบโลกในปี 2547 คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับภารกิจของมันได้ในบทความนี้

รังสี

เมื่อเครื่องลงจอด Cassini ของ NASA มาถึงดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นครั้งแรก มันตรวจพบพายุฝนฟ้าคะนองและแถบรังสีรอบโลก เขายังพบแถบรังสีใหม่ที่อยู่ภายในวงแหวนของดาวเคราะห์ แถบรังสีใหม่อยู่ห่างจากใจกลางดาวเสาร์ 139,000 กม. และขยายได้สูงสุดถึง 362,000 กม.

แสงเหนือบนดาวเสาร์

วิดีโอแสดงภาคเหนือ สร้างขึ้นจากภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและยานอวกาศแคสสินี

เนื่องจากการมีอยู่ของสนามแม่เหล็ก อนุภาคที่มีประจุของดวงอาทิตย์จึงถูกจับโดยสนามแม่เหล็กและสร้างแถบรังสี อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปตามเส้นสนามแม่เหล็กและชนกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ กลไกการเกิดขึ้นของแสงออโรร่าคล้ายกับของโลก แต่เนื่องจากองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศที่แตกต่างกัน แสงออโรร่าบนดาวยักษ์จึงเป็นสีม่วง ตรงกันข้ามกับสีเขียวบนโลก

แสงออโรร่าของดาวเสาร์เมื่อมองด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล

ออโรร่า แกลลอรี่

เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด

ดาวเคราะห์ดวงใดอยู่ใกล้ดาวเสาร์มากที่สุด? ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่อยู่ในวงโคจรในขณะนี้ เช่นเดียวกับตำแหน่งของดาวเคราะห์ดวงอื่น

สำหรับวงโคจรส่วนใหญ่ ดาวเคราะห์ที่ใกล้ที่สุดคือ เมื่อดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างจากกันน้อยที่สุด จะห่างกันเพียง 655,000,000 กม.

เมื่อพวกเขาตั้งอยู่ฝั่งตรงข้ามกัน ดาวเคราะห์ดาวเสาร์และบางครั้งอาจเข้ามาใกล้กันมาก และขณะนี้ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงอยู่ห่างจากกัน 1.43 พันล้านกิโลเมตร

ข้อมูลทั่วไป

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับดาวเคราะห์ต่อไปนี้อ้างอิงจากกระดานข่าวเกี่ยวกับดาวเคราะห์ของนาซ่า

น้ำหนัก - 568.46 x 10 * 24 กก.

ปริมาณ: 82,713 x 10*10 km3

รัศมีเฉลี่ย: 58232 km

เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย: 116,464 km

ความหนาแน่น: 0.687 g/cm3

ความเร็วหลบหนีแรก: 35.5 กม./วินาที

อัตราเร่งในการตกอย่างอิสระ: 10.44 ม./วินาที2

ดาวเทียมธรรมชาติ: 62

ระยะทางจากดวงอาทิตย์ (แกนหลักของวงโคจร): 1.43353 พันล้านกม.

ระยะเวลาโคจร: 10,759.22 วัน

Perihelion: 1.35255 พันล้านกม.

Aphelion: 1.5145 พันล้านกม.

ความเร็วโคจร: 9.69 กม./วินาที

ความเอียงของวงโคจร: 2.485 องศา

ความเบี้ยวของวงโคจร: 0.0565

ระยะเวลาการหมุนของดาวฤกษ์: 10.656 ชั่วโมง

ระยะเวลาการหมุนรอบแกน: 10.656 ชั่วโมง

แกนเอียง: 26.73°

ผู้ค้นพบ : รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์

ระยะทางขั้นต่ำจากโลก: 1.1955 พันล้านกม.

ระยะทางสูงสุดจากโลก: 1.6585 พันล้านกม.

เส้นผ่านศูนย์กลางปรากฏสูงสุดจากโลก: 20.1 arc seconds

เส้นผ่านศูนย์กลางปรากฏขั้นต่ำจากโลก: 14.5 arc seconds

ความสว่างที่ชัดเจน (สูงสุด): 0.43 ขนาด

เรื่องราว

ภาพอวกาศที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล

ดาวเคราะห์ดวงนี้มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าอย่างชัดเจน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะบอกว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อใด ทำไมดาวเคราะห์ถึงเรียกว่าดาวเสาร์? ได้รับการตั้งชื่อตามเทพเจ้าแห่งการเก็บเกี่ยวของโรมัน - เทพเจ้าองค์นี้สอดคล้องกับเทพเจ้ากรีกโครนอส นั่นคือเหตุผลที่ที่มาของชื่อคือโรมัน

กาลิเลโอ

ดาวเสาร์และวงแหวนของมันคือความลึกลับจนกระทั่งกาลิเลโอสร้างกล้องโทรทรรศน์ดั้งเดิมแต่ยังใช้งานได้เป็นครั้งแรกและมองดูดาวเคราะห์ในปี 1610 แน่นอน กาลิเลโอไม่เข้าใจสิ่งที่เขาเห็นและคิดว่าวงแหวนเป็นดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่ด้านใดด้านหนึ่งของโลก นั่นคือก่อนที่ Christian Huygens จะใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุดเพื่อดูว่าไม่ใช่ดวงจันทร์จริงๆ แต่เป็นวงแหวน Huygens ยังเป็นคนแรกที่ค้นพบดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดคือไททัน แม้ว่าทัศนวิสัยของดาวเคราะห์จะช่วยให้สังเกตได้จากเกือบทุกที่ แต่ดาวเทียม เช่น วงแหวน จะมองเห็นได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์เท่านั้น

ฌอง โดมินิก กาสซินี

เขาค้นพบช่องว่างในวงแหวนซึ่งต่อมามีชื่อว่า Cassini และเป็นคนแรกที่ค้นพบดาวเทียม 4 ดวงของโลก ได้แก่ Iapetus, Rhea, Tethys และ Dione

วิลเลียม เฮอร์เชล

ในปี 1789 นักดาราศาสตร์ William Herschel ค้นพบดวงจันทร์อีกสองดวงคือ Mimas และ Enceladus และในปี พ.ศ. 2391 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ค้นพบดาวเทียมชื่อไฮเปอเรียน

ก่อนยานอวกาศจะบินไปยังโลก เราไม่รู้อะไรเกี่ยวกับมันมากนัก แม้ว่าคุณจะมองเห็นดาวเคราะห์ด้วยตาเปล่าก็ตาม ในยุค 70 และ 80 นาซ่าเปิดตัวยานอวกาศ Pioneer 11 ซึ่งเป็นยานอวกาศลำแรกที่ไปเยี่ยมดาวเสาร์ โดยผ่านชั้นเมฆของดาวเคราะห์ไม่เกิน 20,000 กม. ตามด้วยการเปิดตัวยานโวเอเจอร์ 1 ในปี 1980 และยานโวเอเจอร์ 2 ในเดือนสิงหาคม 1981

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2547 ยานแคสสินีของนาซ่ามาถึงระบบดาวเสาร์และรวบรวมมากที่สุด คำอธิบายโดยละเอียดดาวเสาร์และระบบต่างๆ Cassini ได้ทำการบินผ่านดวงจันทร์ของไททันเกือบ 100 ครั้ง ผ่านดวงจันทร์อื่นๆ หลายดวง และส่งภาพดาวเคราะห์และดวงจันทร์ของมันมาให้เราหลายพันภาพ Cassini ค้นพบดวงจันทร์ใหม่ 4 ดวง วงแหวนใหม่ และค้นพบทะเลไฮโดรคาร์บอนเหลวบนไททัน

ภาพเคลื่อนไหวเพิ่มเติมของการบิน Cassini ในระบบดาวเสาร์

แหวน

ประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็งที่โคจรรอบโลก มีวงแหวนหลักหลายวงที่มองเห็นได้ชัดเจนจากโลก และนักดาราศาสตร์ใช้การกำหนดแบบพิเศษสำหรับวงแหวนของดาวเสาร์แต่ละวง แต่จริง ๆ แล้วดาวเสาร์มีวงแหวนกี่วง?

แหวน: มุมมองจาก Cassini

ลองตอบคำถามนี้กัน วงแหวนเองแบ่งออกเป็นส่วนต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ วงแหวนสองส่วนที่หนาแน่นที่สุดถูกกำหนดเป็น A และ B แยกจากกันโดยช่องว่าง Cassini ตามด้วยวงแหวน C หลังจากวงแหวนหลัก 3 วง จะมีวงแหวนฝุ่นเกาะขนาดเล็กกว่า: D, G, E และ วงแหวน F ซึ่งเป็นวงนอกสุด แล้วแหวนหลักมีกี่วง? ถูกแล้ว - 8!

วงแหวนหลักสามวงและวงแหวนกันฝุ่น 5 วงนี้รวมกันเป็นกลุ่ม แต่มีวงแหวนอีกหลายวง เช่น Janus, Meton, Pallene รวมถึงส่วนโค้งของวงแหวน Anf

นอกจากนี้ยังมีวงแหวนที่เล็กกว่า และช่องว่างในวงแหวนต่างๆ ที่นับได้ยาก (เช่น ช่องว่าง Encke ช่องว่าง Huygens ช่องว่าง Dawes และอื่นๆ อีกมากมาย) ข้อสังเกตเพิ่มเติมแหวนจะช่วยให้คุณสามารถชี้แจงพารามิเตอร์และปริมาณได้

แหวนหาย

เนื่องจากการโคจรของดาวเคราะห์ที่เอียง วงแหวนรอบขอบทุก 14-15 ปี และเนื่องจากความจริงที่ว่าพวกมันบางมาก วงแหวนเหล่านั้นจึงหายไปจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์โลก ในปี ค.ศ. 1612 กาลิเลโอสังเกตว่าดาวเทียมที่เขาค้นพบได้หายไปที่ไหนสักแห่ง สถานการณ์แปลกมากจนกาลิเลโอละทิ้งการสังเกตดาวเคราะห์ (น่าจะเป็นผลมาจากการล่มสลายของความหวัง!) เขาค้นพบวงแหวน (และเข้าใจผิดว่าเป็นดาวเทียม) เมื่อสองปีก่อนและรู้สึกทึ่งในทันที

พารามิเตอร์แหวน

ดาวเคราะห์บางครั้งเรียกว่า "ไข่มุกแห่งระบบสุริยะ" เพราะระบบวงแหวนของมันดูเหมือนมงกุฎ วงแหวนเหล่านี้ประกอบด้วยฝุ่น หิน และน้ำแข็ง นั่นคือเหตุผลที่แหวนไม่แตกเพราะ มันไม่ทั้งหมด แต่ประกอบด้วยอนุภาคนับพันล้าน วัสดุบางอย่างในระบบวงแหวนมีขนาดเท่าเม็ดทราย และวัตถุบางอย่างมีขนาดใหญ่กว่าอาคารสูง โดยกว้างถึงหนึ่งกิโลเมตร แหวนทำมาจากอะไร? ส่วนใหญ่เป็นอนุภาคน้ำแข็งแม้ว่าจะมีวงแหวนฝุ่นอยู่ด้วย สิ่งที่โดดเด่นคือวงแหวนแต่ละวงหมุนด้วยความเร็วที่ต่างกันไปตามดาวเคราะห์ ความหนาแน่นเฉลี่ยของวงแหวนของดาวเคราะห์นั้นต่ำมากจนสามารถมองเห็นดาวได้

ดาวเสาร์ไม่ใช่ดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีระบบวงแหวน ก๊าซยักษ์ทั้งหมดมีวงแหวน วงแหวนของดาวเสาร์โดดเด่นเพราะมีขนาดใหญ่ที่สุดและสว่างที่สุด วงแหวนมีความหนาประมาณหนึ่งกิโลเมตรและครอบคลุมถึง 482,000 กม. จากใจกลางโลก

วงแหวนของดาวเสาร์ตั้งชื่อตามลำดับตัวอักษรตามลำดับที่ค้นพบ สิ่งนี้ทำให้วงแหวนดูสับสนเล็กน้อย โดยระบุว่าวงแหวนเหล่านี้ไม่เป็นระเบียบจากโลก ด้านล่างนี้คือรายชื่อวงแหวนหลักและช่องว่างระหว่างวงแหวนเหล่านี้ ตลอดจนระยะห่างจากศูนย์กลางของโลกและความกว้างของวงแหวน

เสียงของแหวน

ในวิดีโอที่ยอดเยี่ยมนี้ คุณจะได้ยินเสียงของดาวเคราะห์ดาวเสาร์ ซึ่งเป็นการแผ่คลื่นวิทยุของดาวเคราะห์ที่แปลงเป็นเสียง การปล่อยคลื่นวิทยุที่มีช่วงกิโลเมตรเกิดขึ้นพร้อมกับแสงออโรร่าบนดาวเคราะห์ดวงนี้

Cassini Plasma Spectrometer ทำการวัดที่มีความละเอียดสูงซึ่งอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์แปลงคลื่นวิทยุเป็นเสียงโดยการเปลี่ยนความถี่

การเกิดขึ้นของแหวน

แหวนปรากฏขึ้นอย่างไร? คำตอบที่ง่ายที่สุดว่าทำไมดาวเคราะห์ถึงมีวงแหวนและสิ่งที่สร้างขึ้นคือดาวเคราะห์ได้สะสมฝุ่นและน้ำแข็งจำนวนมากในระยะห่างต่างๆ จากตัวมันเอง องค์ประกอบเหล่านี้น่าจะถูกจับโดยแรงโน้มถ่วง แม้ว่าบางคนเชื่อว่าพวกมันก่อตัวขึ้นจากการทำลายของดาวเทียมขนาดเล็กที่เข้ามาใกล้โลกมากเกินไปและตกลงสู่ขอบเขตของ Roche ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ดาวเคราะห์ถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ

นักวิทยาศาสตร์บางคนแนะนำว่าวัสดุทั้งหมดในวงแหวนเป็นผลจากการชนของดาวเทียมกับดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหาง หลังจากการชนกัน เศษของดาวเคราะห์น้อยสามารถหลบหนีแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์และก่อตัวเป็นวงแหวนได้

ไม่ว่ารุ่นใดจะถูกต้อง แหวนก็ค่อนข้างน่าประทับใจ อันที่จริงดาวเสาร์เป็นเจ้าแห่งวงแหวน หลังจากสำรวจวงแหวนแล้ว จำเป็นต้องศึกษาระบบวงแหวนของดาวเคราะห์ดวงอื่น ได้แก่ ดาวเนปจูน ดาวยูเรนัส และดาวพฤหัสบดี แต่ละระบบเหล่านี้อ่อนแอกว่า แต่ก็ยังน่าสนใจในแบบของตัวเอง

แกลลอรี่รูปภาพของแหวน

ชีวิตบนดาวเสาร์

เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงโลกที่มีอัธยาศัยไมตรีน้อยกว่าดาวเสาร์ ดาวเคราะห์นี้ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมด โดยมีน้ำแข็งเกาะอยู่ตามชั้นเมฆด้านล่าง อุณหภูมิที่ด้านบนของเมฆอาจลดลงถึง -150 องศาเซลเซียส

เมื่อคุณลงไปในชั้นบรรยากาศ ความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น หากอุณหภูมิอุ่นพอที่จะป้องกันไม่ให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ความดันของบรรยากาศในระดับนี้จะเท่ากับสองสามกิโลเมตรใต้มหาสมุทรโลก

ชีวิตบนดาวเทียมของดาวเคราะห์

เพื่อค้นหาชีวิต นักวิทยาศาสตร์เสนอให้ดูที่ดาวเทียมของดาวเคราะห์ พวกมันประกอบด้วยน้ำแข็งน้ำจำนวนมาก และปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงกับดาวเสาร์น่าจะทำให้ภายในของพวกมันอุ่นขึ้น ดวงจันทร์เอนเซลาดัสเป็นที่รู้จักกันว่ามีกีย์เซอร์ของน้ำบนพื้นผิวที่ปะทุเกือบต่อเนื่อง เป็นไปได้ว่าอาจมีน้ำอุ่นสำรองจำนวนมากภายใต้เปลือกน้ำแข็ง (เกือบจะเหมือนกับยุโรป)

ดวงจันทร์อีกดวงหนึ่งชื่อไททัน มีทะเลสาบและทะเลที่มีไฮโดรคาร์บอนเหลว และคิดว่าเป็นสถานที่ที่มีศักยภาพในการสร้างชีวิต นักดาราศาสตร์เชื่อว่าไททันมีองค์ประกอบคล้ายกับโลกมากในช่วงแรกๆ หลังจากที่ดวงอาทิตย์กลายเป็นดาวแคระแดง (ใน 4-5 พันล้านปี) อุณหภูมิบนดาวเทียมจะเอื้ออำนวยต่อการกำเนิดและการบำรุงรักษาชีวิต และไฮโดรคาร์บอนจำนวนมากรวมถึงที่ซับซ้อนจะเป็น "น้ำซุปหลัก" ”

ตำแหน่งบนท้องฟ้า

ดาวเสาร์กับดวงจันทร์ทั้งหก รูปมือสมัครเล่น

ดาวเสาร์มองเห็นได้บนท้องฟ้าเป็นดาวที่ค่อนข้างสว่าง พิกัดปัจจุบันของดาวเคราะห์มีการระบุได้ดีที่สุดในโปรแกรมท้องฟ้าจำลองเฉพาะทาง เช่น Stellarium และเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการครอบคลุมหรือเส้นทางผ่านบริเวณใดบริเวณหนึ่ง รวมถึงทุกสิ่งที่เกี่ยวกับดาวเสาร์ สามารถดูได้ในบทความ 100 เหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ของ ปี. การเผชิญหน้าของโลกมักจะให้โอกาสในการมองมันในรายละเอียดสูงสุดเสมอ

การเผชิญหน้าที่กำลังจะเกิดขึ้น

การรู้จัก ephemerides ของโลกและขนาดของดาวเคราะห์ การค้นหาดาวเสาร์ในท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวนั้นไม่ใช่เรื่องยาก อย่างไรก็ตาม หากคุณมีประสบการณ์เพียงเล็กน้อย การค้นหาอาจล่าช้าได้ ดังนั้น เราขอแนะนำให้ใช้กล้องโทรทรรศน์มือสมัครเล่นพร้อมเมาท์ Go-To ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีฐานติดตั้ง Go-To และคุณไม่จำเป็นต้องรู้พิกัดของดาวเคราะห์และสถานที่ที่สามารถมองเห็นได้ในขณะนี้

เที่ยวบินสู่โลก

อวกาศจะเดินทางไปดาวเสาร์ใช้เวลานานเท่าไหร่? เที่ยวบินอาจใช้เวลาแตกต่างกันขึ้นอยู่กับเส้นทางที่คุณเลือก

ตัวอย่างเช่น: Pioneer 11 ใช้เวลาหกปีครึ่งในการไปถึงดาวเคราะห์ Voyager 1 ใช้เวลาสามปีสองเดือน Voyager 2 ใช้เวลาสี่ปีและยานอวกาศ Cassini ใช้เวลาหกปีเก้าเดือน! ยานอวกาศนิวฮอริซอนส์ใช้ดาวเสาร์เป็นกระดานกระโดดแรงโน้มถ่วงระหว่างทางไปยังดาวพลูโต และมาถึงหลังจากปล่อยออกเมื่อสองปีกับสี่เดือน ทำไมเวลาเที่ยวบินแตกต่างกันมาก?

ปัจจัยแรกที่กำหนดเวลาเที่ยวบิน

ลองพิจารณาว่ายานอวกาศส่งตรงไปยังดาวเสาร์ หรือใช้วัตถุท้องฟ้าอื่นๆ ตลอดทางเป็นหนังสติ๊กหรือไม่?

ปัจจัยที่สองที่กำหนดเวลาเที่ยวบิน

นี่คือเครื่องยนต์ยานอวกาศประเภทหนึ่ง และปัจจัยที่สามคือเราจะบินผ่านโลกหรือเข้าสู่วงโคจรของมัน

เมื่อคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้แล้ว มาดูภารกิจที่กล่าวถึงข้างต้นกัน Pioneer 11 และ Cassini ใช้อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ดวงอื่นก่อนจะมุ่งหน้าไปยังดาวเสาร์ ฝูงบินอื่น ๆ เหล่านี้ได้เพิ่มปีในการเดินทางที่ยาวนานอยู่แล้ว ยานโวเอเจอร์ 1 และ 2 ใช้เพียงดาวพฤหัสบดีระหว่างทางไปยังดาวเสาร์และไปถึงเร็วกว่ามาก เรือ New Horizons มีข้อได้เปรียบหลายประการที่แตกต่างจากยานสำรวจอื่นๆ ทั้งหมด ข้อได้เปรียบหลักสองประการคือ มีเครื่องยนต์ที่เร็วและล้ำหน้าที่สุด และเปิดตัวในเส้นทางสั้นๆ ไปยังดาวเสาร์ระหว่างทางไปยังดาวพลูโต

ขั้นตอนการวิจัย

ภาพพาโนรามาของดาวเสาร์ถ่ายเมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2556 โดยยานอวกาศแคสสินี ในวงแหวนที่ปล่อยออกมาทางด้านซ้าย จุดสีขาวคือเอนเซลาดัส พื้นจะมองเห็นได้ด้านล่างและด้านขวาของกึ่งกลางของภาพ

ในปี 1979 ยานอวกาศลำแรกไปถึงดาวเคราะห์ยักษ์

Pioneer-11

สร้างขึ้นในปี 1973 ไพโอเนียร์ 11 บินโดยดาวพฤหัสบดีและใช้แรงโน้มถ่วงของโลกเพื่อเปลี่ยนวิถีโคจรและมุ่งหน้าไปยังดาวเสาร์ เขามาถึงเมื่อวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2522 โดยผ่าน 22,000 กม. เหนือชั้นเมฆของดาวเคราะห์ เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่เขาทำการศึกษาแบบโคลสอัพของดาวเสาร์ และส่งภาพถ่ายระยะใกล้ของดาวเคราะห์ โดยค้นพบวงแหวนที่ไม่รู้จักมาก่อน

ยานโวเอเจอร์ 1

ยานโวเอเจอร์ 1 ของนาซ่าเป็นยานอวกาศลำต่อไปที่จะไปเยือนโลกในวันที่ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2523 เขาบินจากชั้นเมฆของดาวเคราะห์ 124,000 กม. และส่งภาพถ่ายล้ำค่าจำนวนมากมายังโลก พวกเขาตัดสินใจส่งยานโวเอเจอร์ 1 ไปบินรอบดาวเทียมไททัน และส่งยานโวเอเจอร์ 2 น้องชายฝาแฝดของมันไปยังดาวเคราะห์ยักษ์ดวงอื่น ผลก็คือ ปรากฎว่าแม้ว่าเครื่องมือจะส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก แต่ก็ไม่เห็นพื้นผิวของไททัน เนื่องจากมันทึบแสงต่อแสงที่มองเห็นได้ ดังนั้น อันที่จริง เรือลำนั้นเสียสละเพื่อสนับสนุนดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์มีความหวังสูง แต่ในท้ายที่สุด พวกเขาเห็นลูกบอลสีส้มโดยไม่มีรายละเอียดใดๆ

ยานโวเอเจอร์ 2

ไม่นานหลังจากบินผ่านยานโวเอเจอร์ 1 ยานโวเอเจอร์ 2 ก็บินเข้าสู่ระบบดาวเสาร์และดำเนินการโปรแกรมที่เกือบจะเหมือนกันทั้งหมด มันมาถึงโลกเมื่อวันที่ 26 สิงหาคม พ.ศ. 2524 นอกเหนือจากการโคจรรอบดาวเคราะห์ในระยะทาง 100,800 กม. เขายังบินใกล้กับเอนเซลาดัส, เทธิส, ไฮเปอเรียน, เอียเปตุส, ฟีบี และดวงจันทร์อื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ยานโวเอเจอร์ 2 ซึ่งได้รับการเร่งความเร็วด้วยแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ มุ่งหน้าไปยังดาวยูเรนัส (บินผ่านได้สำเร็จในปี 1986) และดาวเนปจูน (บินผ่านได้สำเร็จในปี 1989) หลังจากนั้นยานโวเอเจอร์ 2 ก็เดินทางต่อไปยังเขตแดนของระบบสุริยะ

Cassini-Huygens

มุมมองของดาวเสาร์จาก Cassini

ยานสำรวจแคสสินี-ไฮเกนส์ของนาซ่า ซึ่งมาถึงดาวเคราะห์ดวงนี้ในปี 2547 สามารถศึกษาดาวเคราะห์ดวงนี้ได้อย่างแท้จริงจากวงโคจรถาวร เป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ ยานอวกาศได้ส่งยาน Huygens ไปยังพื้นผิวของไททัน

10 อันดับแรกของภาพ Cassini

Cassini ได้เสร็จสิ้นภารกิจหลักของเขาแล้วและยังคงศึกษาระบบของดาวเสาร์และดวงจันทร์ของมันต่อไปเป็นเวลาหลายปีแล้ว ในบรรดาการค้นพบของเขา เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การสังเกตการค้นพบกีย์เซอร์บนเอนเซลาดัส ทะเลและทะเลสาบของไฮโดรคาร์บอนบนไททัน วงแหวนและดาวเทียมใหม่ ตลอดจนข้อมูลและภาพถ่ายจากพื้นผิวของไททัน นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะยุติภารกิจ Cassini ในปี 2560 เนื่องจากการลดงบประมาณของ NASA สำหรับการสำรวจดาวเคราะห์

ภารกิจในอนาคต

ไม่ควรคาดหวังภารกิจ Titan Saturn System (TSSM) ครั้งต่อไปจนถึงปี 2020 แต่ค่อนข้างช้ากว่านั้นมาก การใช้การเคลื่อนที่แบบโน้มถ่วงใกล้โลกและดาวศุกร์ อุปกรณ์นี้จะไปถึงดาวเสาร์ได้ประมาณปี 2029

มีแผนการบินสี่ปีซึ่งจัดสรรไว้ 2 ปีสำหรับการศึกษาดาวเคราะห์เอง 2 เดือนสำหรับการศึกษาพื้นผิวของไททันซึ่งจะเกี่ยวข้องกับผู้ลงจอดและ 20 เดือนสำหรับการศึกษาดาวเทียมจาก วงโคจร รัสเซียอาจมีส่วนร่วมในโครงการที่ยิ่งใหญ่อย่างแท้จริงนี้ การมีส่วนร่วมในอนาคตของหน่วยงานของรัฐบาลกลาง Roscosmos กำลังอยู่ในระหว่างการเจรจา แม้ว่าภารกิจนี้จะยังไม่เกิดขึ้นจริง แต่เรายังคงมีโอกาสเพลิดเพลินไปกับภาพอันน่าอัศจรรย์ของ Cassini ซึ่งเขาส่งเป็นประจำและทุกคนสามารถเข้าถึงได้เพียงไม่กี่วันหลังจากส่งไปยัง Earth ขอให้โชคดีในการสำรวจดาวเสาร์!

ตอบคำถามที่พบบ่อย

1. ดาวเสาร์ได้รับการตั้งชื่อตามใคร? เพื่อเป็นเกียรติแก่เทพเจ้าแห่งความอุดมสมบูรณ์ของโรมัน
2. ดาวเสาร์ถูกค้นพบเมื่อใด เป็นที่ทราบกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ และไม่สามารถระบุได้ว่าใครเป็นคนแรกที่ตัดสินว่านี่คือดาวเคราะห์
3. ดาวเสาร์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์แค่ไหน? ระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์คือ 1.43 พันล้านกม. หรือ 9.58 AU
4. จะหามันในท้องฟ้าได้อย่างไร? ควรใช้แผนที่การค้นหาและซอฟต์แวร์เฉพาะทาง เช่น Stellarium
5. พิกัดของเว็บไซต์คืออะไร? เนื่องจากนี่คือดาวเคราะห์ พิกัดของมันจึงเปลี่ยนไป คุณจึงสามารถค้นหา ephemerides ของดาวเสาร์ได้จากทรัพยากรทางดาราศาสตร์เฉพาะทาง

ดาวเสาร์ถ้านับตามระยะทางจากดวงอาทิตย์เป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกและถ้าใหญ่ที่สุดก็จะเป็นดาวเคราะห์ดวงที่สอง นี่คือก๊าซยักษ์ซึ่งมีมวลเกินกว่ามวลถึง 95 เท่า มีความหนาแน่นต่ำสุดของดาวเคราะห์ทั้งหมดและน้อยกว่าน้ำด้วยซ้ำ ดาวเสาร์อาจเป็นดาวดวงหนึ่งที่สวยงามและลึกลับที่สุด รูปลักษณ์ของเธอโดดเด่นและมีเสน่ห์ แหวนนางฟ้าสร้างความรู้สึกแปลก ๆ ต้องขอบคุณพวกเขาจึงไม่สามารถสับสนกับดาวเคราะห์ดวงอื่นได้มันเป็นชนิดหนึ่ง

ชื่อดาวเสาร์หมายถึงอะไร? เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามาจากชื่อของพระเจ้าโครนอส ผู้ปกครองไททันผู้ยิ่งใหญ่ในตำนานเทพเจ้ากรีก ดาวเคราะห์นี้ได้ชื่อมาจากขนาดมหึมาและลักษณะที่ผิดปกติ

พารามิเตอร์ดาวเคราะห์

บรรยากาศ

ลมแรงพัดโหมในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ความเร็วของมันสูงมากจนประมาณ 500 กม. / ชม. และบางครั้งก็ถึง 1,500 กม. / ชม. เห็นด้วย เป็นปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างไม่น่าพอใจ แต่จากโลก (เมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์) พวกมันดูสวยงามมาก พายุไซโคลนของจริงโหมกระหน่ำบนโลก ซึ่งใหญ่ที่สุดคือวงรีไวท์ ได้ชื่อมาจากลักษณะที่ปรากฏ และเป็นแอนติไซโคลนที่ทรงพลังซึ่งปรากฏบนพื้นผิวอย่างเป็นระบบทุกๆ สามสิบปี ขนาดของมันคือมหึมาและประมาณ 17,000 กิโลเมตร

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ โดยมีไนโตรเจนอยู่เล็กน้อย พบเมฆแอมโมเนียในชั้นบน

นอกจากนี้ยังมีการก่อตัวเช่นจุด จริงอยู่พวกมันไม่ได้สังเกตเห็นได้ชัดเท่าเช่นดาวพฤหัสบดี แต่ก็ยังมีบางอันที่ค่อนข้างใหญ่และเข้าถึงได้ประมาณ 11,000 กม. ฉันหมายถึงค่อนข้างน่าประทับใจ นอกจากนี้ยังมีจุดสว่างซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามากเพียงประมาณ 3,000 กม. เช่นเดียวกับจุดสีน้ำตาลซึ่งมีขนาด 10,000 กม.

นอกจากนี้ยังมีลายทางซึ่งตามที่นักวิทยาศาสตร์แนะนำปรากฏขึ้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิ มีค่อนข้างมากและอยู่ตรงกลางของวงดนตรีที่มีลมแรงที่สุดพัด
อากาศด้านบนหนาวมาก อุณหภูมิผันผวนจาก -180 ° C ถึง -150 ° C แม้ว่าอากาศจะหนาวเย็นมาก แต่ถ้าไม่มีแกนภายในดาวเคราะห์ที่อุ่นและให้ความร้อน อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศก็จะต่ำลงอย่างเห็นได้ชัดเพราะดวงอาทิตย์อยู่ไกล

พื้นผิว

ดาวเสาร์ไม่มีพื้นผิวที่แข็ง และสิ่งที่เราเห็นคือยอดเมฆเท่านั้น ชั้นบนสุดทำจากแอมโมเนียแช่แข็ง และชั้นล่างทำจากแอมโมเนียม ยิ่งใกล้โลกมากเท่าไร บรรยากาศของไฮโดรเจนก็จะยิ่งหนาแน่นและร้อนขึ้น

โครงสร้างภายในคล้ายกับโครงสร้างของดาวพฤหัสบดีมาก นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าในใจกลางโลกมีแกนโลหะซิลิเกตขนาดใหญ่ ดังนั้นที่ความลึกประมาณ 30,000 กม. อุณหภูมิ 10,000 °C และความดันบรรยากาศประมาณ 3 ล้านบรรยากาศ ในแกนกลางเอง ความดันจะสูงขึ้นตามอุณหภูมิ เป็นแหล่งกำเนิดความร้อนที่ทำให้โลกทั้งใบอบอุ่น ดาวเสาร์ให้ความร้อนมากกว่าที่ได้รับ

แกนกลางล้อมรอบด้วยไฮโดรเจนซึ่งอยู่ในสถานะโลหะ และเหนือชั้นนั้นใกล้กับพื้นผิวมากขึ้น มีชั้นของไฮโดรเจนโมเลกุลเหลวซึ่งผ่านเข้าไปในเฟสของก๊าซที่อยู่ติดกับชั้นบรรยากาศ สนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์มีลักษณะเฉพาะซึ่งเป็นความบังเอิญกับแกนหมุนของดาวเคราะห์ สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์มีลักษณะสมมาตร แต่ขั้วรังสีมีรูปร่างสม่ำเสมอและมีช่องว่าง

คนแรกที่ได้เห็นวงแหวนคือกาลิเลโอ กาลิเลอีผู้ยิ่งใหญ่ และมันอยู่ในปี 1610 แล้ว ต่อมา โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีพลังมากกว่า นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ Huygens เสนอว่าดาวเสาร์มีวงแหวนสองวง: วงหนึ่งบางและวงหนึ่งแบน อันที่จริงมีอีกมาก และพวกมันประกอบด้วยน้ำแข็ง หิน มากที่สุด ขนาดต่างๆกวาดล้างทุกสิ่งที่ขวางหน้า แหวนนั้นยอดเยี่ยมมาก ที่ใหญ่ที่สุดของพวกเขาเกินขนาดของโลก 200 เท่า อันที่จริง นี่คือเศษซากที่หลงเหลือจากดาวหาง ดาวเทียม และขยะอวกาศอื่นๆ ที่ถูกทำลาย

ที่น่าสนใจคือแหวนก็มีชื่อเช่นกัน เรียงตามลำดับตัวอักษร กล่าวคือ แหวนวงนี้คือ A B C และอื่น ๆ

ดาวเสาร์มีดวงจันทร์ทั้งหมด 61 ดวง พวกเขามี รูปร่างที่แตกต่างแต่ส่วนใหญ่มีขนาดเล็ก ส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งและมีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่มีสิ่งเจือปนของหิน ชื่อของดาวเทียมหลายดวงมาจากชื่อของไททันและทายาทของพวกมัน เนื่องจากชื่อดาวเคราะห์นั้นมาจากโครนอสผู้สั่งการพวกมัน

ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ได้แก่ Titan, Phoebe, Mimas, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion และ Iapetus พวกเขายกเว้นฟีบีหมุนพร้อมกันและหันด้านหนึ่งสัมพันธ์กับดาวเสาร์อย่างต่อเนื่อง นักวิจัยหลายคนแนะนำว่าไททันมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันมากและปัจจัยอื่นๆ บางอย่างที่มีต่อโลกอายุน้อย (เหมือนเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน)

มีเงื่อนไขที่ดีกว่านี้และอาจมีจุลินทรีย์ที่ง่ายที่สุด แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่สามารถยืนยันได้

การเดินทางสู่ดาวเสาร์

หากตอนนี้เราไปยังดาวเคราะห์ที่น่าตื่นตาตื่นใจนี้ เราจะเห็นภาพที่น่าหลงใหล ลองนึกภาพดาวเสาร์ขนาดยักษ์ซึ่งมีดาวเคราะห์ ชิ้นส่วนของดาวหาง และน้ำแข็งจำนวนมากโคจรรอบด้วยความเร็วสูง เพราะนี่คือสิ่งที่เป็นแถบคาด นั่นคือวงแหวนที่ดูสวยงามมากเมื่อมองจากโลก อันที่จริงมันไม่ได้โรแมนติกขนาดนั้น และเมฆก็ลอยอยู่เหนือดาวเคราะห์ซึ่งปกคลุมพื้นผิวทั้งหมดอย่างหนาแน่น ในสถานที่ต่าง ๆ ลมป่าพัดโหมกระหน่ำด้วยความเร็วมหาศาลที่เร็วกว่าความเร็วของเสียงบนโลก

บางครั้งมีฟ้าผ่าที่นี่ ซึ่งหมายความว่าเราอาจตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของพวกมัน ยิ่งอันตรายมากขึ้นเพราะไม่มีที่หลบซ่อน โดยทั่วไปแล้ว ดาวเสาร์เป็นสถานที่ที่ค่อนข้างอันตรายสำหรับคนที่จะพบ ไม่ว่าเขาจะได้รับการคุ้มครองอย่างน่าเชื่อถือเพียงใด คุณสามารถปลิวไปตามพายุเฮอริเคนหรือฟ้าผ่าได้ ยิ่งไปกว่านั้น อย่าลืมว่านี่คือดาวเคราะห์ก๊าซ ซึ่งมีผลที่ตามมาทั้งหมด

• ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่มีการปลดปล่อยมากที่สุดใน ความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ และการหมุนของดาวเคราะห์นั้นยิ่งใหญ่มากจนทำให้แบนไปทางขั้ว
• ดาวเสาร์มีปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Giant Hexagon ไม่มีดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะที่มีสิ่งนี้ มันคืออะไร? นี่เป็นรูปแบบที่ค่อนข้างเสถียร ซึ่งเป็นรูปหกเหลี่ยมปกติที่ล้อมรอบขั้วโลกเหนือของโลก ปรากฏการณ์บรรยากาศนี้ยังไม่มีใครสามารถอธิบายได้ สันนิษฐานว่านี่คือส่วนหัวของกระแสน้ำวนซึ่งมีมวลหลักตั้งอยู่ในส่วนลึกของชั้นบรรยากาศไฮโดรเจน มีขนาดมหึมาและมีจำนวนถึง 25,000 กิโลเมตร
• ถ้าดวงอาทิตย์มีรูปร่างเหมือนประตู ดาวเคราะห์โลกจะมีขนาดเท่ากับเหรียญเมื่อเทียบกับมัน และดาวเสาร์ก็จะเป็นเหมือนบาสเก็ตบอล นี่คือขนาดเมื่อเปรียบเทียบ
• ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์ที่ไม่มีพื้นผิวแข็ง นั่นคือสิ่งที่เราเห็นไม่ใช่ของแข็ง แต่เป็นก้อนเมฆ
• รัศมีเฉลี่ยของโลกคือ 58.232 กม. แต่ถึงแม้จะมีขนาดใหญ่ แต่ก็หมุนได้ค่อนข้างเร็ว
• บนดาวเสาร์ หนึ่งวันกินเวลา 10.7 ชั่วโมง ซึ่งเป็นเวลาที่โลกต้องใช้ในการปฏิวัติรอบแกนของมันหนึ่งครั้ง ความยาวของปีคือ 29.5 ปีโลก
• ลมสุริยะที่ชนเข้ากับชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ทำให้เกิด "เสียง" ขึ้น หากคุณแปลเป็นช่วงที่คนได้ยิน คลื่นเสียงคุณได้รับท่วงทำนองที่น่ากลัว:

พวกที่บินไปดาวเสาร์

ยานอวกาศลำแรกที่ไปถึงดาวเสาร์น่าจะเป็น Pioneer 11 และเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในปี 1979 เขาไม่ได้ลงจอดบนดาวเคราะห์ดวงนี้ แต่บินค่อนข้างใกล้เท่านั้นในระยะทาง 22,000 กม. ภาพถ่ายที่เปิดให้นักดาราศาสตร์ถามคำถามเกี่ยวกับยักษ์อวกาศ ไม่นาน Cassini สามารถส่งยานสำรวจไปยังดาวเทียม Titan ของเขาได้ เขาประสบความสำเร็จในการลงจอดและถ่ายภาพที่มีรายละเอียดมากขึ้นของทั้งดาวเสาร์และไททัน และในปี 2009 มีการค้นพบมหาสมุทรน้ำแข็งทั้งหมดภายใต้พื้นผิวน้ำแข็งของเอนเซลาดัส

ไม่นานมานี้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบออโรรารูปแบบใหม่ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ซึ่งก่อตัวเป็นวงแหวนรอบขั้วหนึ่ง

ดาวเคราะห์ดวงนี้ยังเต็มไปด้วยความลับและความลึกลับมากมายที่นักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์จะต้องเปิดเผยในอนาคต

หนึ่งในวัตถุทางดาราศาสตร์ที่สวยงามที่สุดที่ควรสังเกตคือดาวเคราะห์ที่มีวงแหวนอย่างไม่ต้องสงสัย - ดาวเสาร์ เป็นการยากที่จะไม่เห็นด้วยกับข้อความนี้ หากอย่างน้อยครั้งหนึ่งสามารถมองดูยักษ์ที่ล้อมรอบผ่านเลนส์กล้องโทรทรรศน์ได้ อย่างไรก็ตาม วัตถุของระบบสุริยะนี้น่าสนใจไม่เพียงแต่จากมุมมองของสุนทรียศาสตร์เท่านั้น

ทำไมดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดวงอาทิตย์ถึงมีระบบวงแหวนและทำไมเธอถึงได้คุณลักษณะที่สว่างเช่นนี้? นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ยังคงพยายามตอบคำถามเหล่านี้และอีกหลายคำถาม

คำอธิบายสั้น ๆ ของดาวเคราะห์ดาวเสาร์

เช่นเดียวกับก๊าซยักษ์อื่นๆ ในอวกาศใกล้ของเรา ดาวเสาร์เป็นที่สนใจของชุมชนวิทยาศาสตร์ ระยะทางจากโลกถึงโลกจะแตกต่างกันไปในช่วง 1.20-1.66 พันล้านกิโลเมตร เพื่อที่จะเอาชนะเส้นทางที่ใหญ่และยาวนี้ ยานอวกาศที่ปล่อยออกจากโลกของเราจะต้องใช้เวลามากกว่าสองปีเล็กน้อย ยานสำรวจอัตโนมัติใหม่ล่าสุด "New Horizons" ได้ไปถึงดาวเคราะห์ดวงที่ 6 เป็นเวลาสองปีสี่เดือน ในกรณีนี้ ควรระลึกไว้เสมอว่าการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์นั้นคล้ายคลึงกับการโคจรของโลก วงโคจรของดาวเสาร์เป็นวงรีที่สมบูรณ์แบบ มีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรที่ใหญ่เป็นอันดับสามรองจากดาวพุธและดาวอังคาร ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ที่จุดสิ้นสุดคือ 1,353,572,956 กม. ในขณะที่ดาวก๊าซยักษ์เคลื่อนออกไปเล็กน้อยอยู่ที่ระยะทาง 1,513,325,783 กม.

แม้จะอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ใจกลางมากขนาดนี้ ดาวเคราะห์ดวงที่ 6 ก็ยังมีพฤติกรรมค่อนข้างเร็ว หมุนรอบแกนของมันด้วยความเร็วมหาศาล 9.69 กม. / วินาที ระยะเวลาการหมุนของดาวเสาร์คือ 10 ชั่วโมง 39 นาที ตามตัวบ่งชี้นี้ เป็นอันดับสองรองจากดาวพฤหัสบดีเท่านั้น อัตราการหมุนที่สูงเช่นนี้ทำให้ดาวเคราะห์ดูแบนจากขั้ว เมื่อมองจากสายตา ดาวเสาร์ดูเหมือนลูกหมุนที่หมุนด้วยความเร็วที่ส่าย วิ่งผ่านอวกาศด้วยความเร็ว 9.89 กม./วินาที ทำให้เกิดการหมุนรอบดวงอาทิตย์เต็มที่ในรอบเกือบ 30 ปีของโลก นับตั้งแต่วินาทีที่ดาวเสาร์ถูกค้นพบโดยกาลิเลโอในปี 1610 วัตถุท้องฟ้าก็หมุนรอบดาวฤกษ์หลักของระบบสุริยะเพียง 13 ครั้งเท่านั้น

ดาวเคราะห์ดวงนี้มองท้องฟ้ายามค่ำคืนว่าเป็นจุดสว่างพอสมควร โดยขนาดที่ปรากฏจะแตกต่างกันไปในช่วง +1.47 ถึง -0.24 โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มองเห็นได้คือวงแหวนของดาวเสาร์ซึ่งมีอัลเบโดสูง

ตำแหน่งของดาวเสาร์ในอวกาศก็น่าสนใจเช่นกัน แกนหมุนของดาวเคราะห์ดวงนี้มีความเอียงเกือบเท่ากันกับแกนสุริยุปราคาเดียวกับแกนโลก ในเรื่องนี้ก๊าซยักษ์มีฤดูกาล

ดาวเสาร์ไม่ใช่ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ แต่เป็นวัตถุท้องฟ้าที่ใหญ่เป็นอันดับสองในพื้นที่ที่ใกล้ที่สุดของเรารองจากดาวพฤหัสบดี รัศมีเฉลี่ยของดาวเคราะห์คือ 58.232 กม. เทียบกับ 69,911 กม. ที่ดาวพฤหัสบดี ในกรณีนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางขั้วของดาวเคราะห์น้อยกว่าค่าเส้นศูนย์สูตร มวลของดาวเคราะห์คือ 5.6846 10²⁶ kg ซึ่งมากกว่ามวลโลก 96 เท่า

ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวเสาร์มากที่สุดคือพี่น้องในกลุ่มดาวเคราะห์ - ดาวพฤหัสบดีและดาวยูเรนัส อดีตหมายถึงก๊าซยักษ์ในขณะที่ดาวยูเรนัสจัดเป็นยักษ์น้ำแข็ง ดาวพฤหัสและดาวเสาร์ก๊าซยักษ์ทั้งสองมีมวลมหาศาลรวมกับความหนาแน่นต่ำ เนื่องจากดาวเคราะห์ทั้งสองดวงเป็นก้อนก๊าซเหลวทรงกลมขนาดยักษ์ ความหนาแน่นของดาวเสาร์คือ 0.687 g / cm³ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้นี้สำหรับดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะ

สำหรับการเปรียบเทียบ ความหนาแน่นของดาวเคราะห์โลกดาวอังคาร โลก ดาวศุกร์ และดาวพุธคือ 3.94 g/cm³, 5.515 g/cm³, 5.25 g/cm³ และ 5.42 g/cm³ ตามลำดับ

คำอธิบายและองค์ประกอบของบรรยากาศของดาวเสาร์

พื้นผิวของดาวเคราะห์เป็นแนวคิดแบบมีเงื่อนไข ดาวเคราะห์ดวงที่หกไม่มีนภาของโลก มีแนวโน้มว่าพื้นผิวจะเป็นก้นมหาสมุทรไฮโดรเจน-ฮีเลียม ซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงดันมหึมา ส่วนผสมของแก๊สเปลี่ยนเป็นสถานะกึ่งของเหลวและของเหลว จนถึงปัจจุบัน ไม่มีวิธีการทางเทคนิคในการสำรวจพื้นผิวของดาวเคราะห์ ดังนั้นสมมติฐานทั้งหมดเกี่ยวกับโครงสร้างของก๊าซยักษ์จึงดูเป็นทฤษฎีล้วนๆ วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือบรรยากาศของดาวเสาร์ซึ่งห่อหุ้มโลกด้วยผ้าห่มหนาทึบ

เปลือกอากาศของโลกประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีเนื่องจากบรรยากาศมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา นี่คือหลักฐานจากการก่อตัวของเมฆในพื้นที่ขนาดใหญ่ซึ่งประกอบด้วยแอมโมเนีย เนื่องจากอนุภาคกำมะถันที่เล็กที่สุดมีอยู่ในองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซและอากาศ ดาวเสาร์จึงมีสีส้มจากด้านข้าง เขตมืดครึ้มเริ่มต้นที่ขอบล่างของชั้นโทรโพสเฟียร์ที่ระดับความสูง 100 กม. จากพื้นผิวจินตนาการของดาวเคราะห์ อุณหภูมิในบริเวณนี้จะแตกต่างกันไปในช่วง 200-250⁰ องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าศูนย์

ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับองค์ประกอบของบรรยากาศมีดังนี้:

• ไฮโดรเจน 96%;
• ฮีเลียม 3%;
• มีเทนเพียง 0.4%;
• แอมโมเนียคิดเป็น 0.01%;
• โมเลกุลไฮโดรเจน 0.01%;
• 0.0007% เป็นอีเทน

ในแง่ของความหนาแน่นและความหนาแน่น ความขุ่นมัวบนดาวเสาร์ดูมีพลังมากกว่าบนดาวพฤหัสบดี ในส่วนล่างของบรรยากาศ องค์ประกอบหลักของเมฆดาวเสาร์คือแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟต์หรือน้ำในรูปแบบต่างๆ การปรากฏตัวของไอน้ำในส่วนล่างของบรรยากาศของดาวเสาร์ที่ระดับความสูงน้อยกว่า 100 กม. ยังช่วยให้อุณหภูมิในบริเวณนี้อยู่ภายในศูนย์สัมบูรณ์ ความกดบรรยากาศในส่วนล่างของบรรยากาศคือ 140 kPa เมื่อคุณเข้าใกล้พื้นผิวของเทห์ฟากฟ้า อุณหภูมิและความดันจะเริ่มสูงขึ้น สารประกอบก๊าซถูกเปลี่ยนรูป เกิดรูปแบบใหม่ เพราะว่า ความดันสูงไฮโดรเจนอยู่ในสถานะกึ่งของเหลว อุณหภูมิเฉลี่ยบนพื้นผิวมหาสมุทรไฮโดรเจน-ฮีเลียมโดยประมาณคือ 143K

สถานะของเปลือกก๊าซอากาศนี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวของระบบสุริยะที่ให้ความร้อนแก่พื้นที่รอบนอกโดยรอบมากกว่าที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ของเรา

ดาวเสาร์ซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 1 พันล้านกิโลเมตร ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์น้อยกว่าโลก 100 เท่า

เตาของดาวเสาร์อธิบายโดยการทำงานของกลไกเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์ เมื่ออุณหภูมิลดลง ความดันในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ก็ลดลงด้วย เทห์ฟากฟ้าเริ่มหดตัวโดยไม่ได้ตั้งใจ โดยเปลี่ยนพลังงานศักย์ของการอัดเป็นความร้อน สมมติฐานอีกข้อหนึ่งที่อธิบายการปลดปล่อยความร้อนที่รุนแรงของดาวเสาร์คือ ปฏิกิริยาเคมี. อันเป็นผลมาจากการพาความร้อนในชั้นบรรยากาศ โมเลกุลฮีเลียมจะควบแน่นในชั้นไฮโดรเจนพร้อมกับการปลดปล่อยความร้อน

มวลเมฆหนาแน่น ความแตกต่างของอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศ มีส่วนทำให้ดาวเสาร์เป็นบริเวณที่มีลมแรงมากที่สุดแห่งหนึ่งของระบบสุริยะ พายุและเฮอริเคนที่นี่คือลำดับความสำคัญที่แรงกว่าและทรงพลังกว่าบนดาวพฤหัสบดี ความเร็วของการไหลของอากาศในบางกรณีสูงถึง 1800 กม. / ชม. ยิ่งกว่านั้น พายุดาวเสาร์ก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว ต้นกำเนิดของพายุเฮอริเคนบนพื้นผิวโลกสามารถสังเกตได้ด้วยการมองเห็นโดยสังเกตดาวเสาร์ผ่านกล้องโทรทรรศน์เป็นเวลาหลายชั่วโมง อย่างไรก็ตาม หลังจากการกำเนิดอย่างรวดเร็ว ความรุนแรงขององค์ประกอบจักรวาลเป็นเวลานานเริ่มต้นขึ้น

โครงสร้างของดาวเคราะห์และคำอธิบายของแกนกลาง

ด้วยอุณหภูมิและความดันที่เพิ่มขึ้น ไฮโดรเจนจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว ที่ความลึกประมาณ 20,000-30,000 กม. ความดัน 300 GPa ภายใต้สภาวะดังกล่าว ไฮโดรเจนจะเริ่มกลายเป็นโลหะ เมื่อเราเข้าไปในส่วนลึกของดาวเคราะห์ สัดส่วนของสารประกอบออกไซด์ที่มีไฮโดรเจนเริ่มเพิ่มขึ้น ไฮโดรเจนที่เป็นโลหะประกอบขึ้นเป็นเปลือกนอกของนิวเคลียส สถานะของไฮโดรเจนนี้มีส่วนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่มีความเข้มสูง ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กแรงสูง

ต่างจากชั้นนอกของดาวเสาร์ ส่วนด้านในของแกนกลางเป็นรูปแบบขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25,000 กิโลเมตร ซึ่งประกอบด้วยสารประกอบของซิลิกอนและโลหะ สันนิษฐานว่าในบริเวณนี้อุณหภูมิจะสูงถึง 11,000 องศาเซลเซียส มวลของแกนกลางแตกต่างกันไปในช่วง 9-22 มวลของโลกของเรา

ระบบดาวเทียมและวงแหวนของดาวเสาร์

ดาวเสาร์มีดวงจันทร์ 62 ดวง และส่วนใหญ่มีพื้นผิวที่แข็งและมีชั้นบรรยากาศของตัวเอง ตามขนาดของพวกเขาบางคนสามารถอ้างสิทธิ์ในชื่อดาวเคราะห์ได้ ขนาดของไททันเพียงอย่างเดียวคือหนึ่งในดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะและใหญ่กว่าดาวพุธ เทห์ฟากฟ้าที่โคจรรอบดาวเสาร์นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5150 กม. ดาวเทียมมีชั้นบรรยากาศของตัวเอง ซึ่งในองค์ประกอบของมันมีความคล้ายคลึงกับเปลือกอากาศของโลกเราอย่างมาก ระยะเริ่มต้นการก่อตัว

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวเสาร์มีระบบดาวเทียมที่พัฒนามากที่สุดในระบบสุริยะทั้งหมด จากข้อมูลที่ได้รับจากสถานีอวกาศอัตโนมัติของแคสสินี ดาวเสาร์อาจเป็นที่เดียวในระบบสุริยะที่มีน้ำของเหลวอยู่บนดาวเทียม จนถึงปัจจุบัน มีการสำรวจดาวเทียมบางดวงของยักษ์วงแหวนเท่านั้น แต่แม้ข้อมูลที่มีอยู่ก็ให้เหตุผลทุกประการในการพิจารณาส่วนที่ห่างไกลที่สุดของอวกาศใกล้ซึ่งเหมาะสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบางรูปแบบ ในเรื่องนี้ ดาวเทียมดวงที่ห้า Enceladus เป็นที่สนใจของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เป็นอย่างมาก

การตกแต่งหลักของโลกคือวงแหวน เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะวงแหวนหลักสี่วงในระบบซึ่งมีชื่อที่สอดคล้องกัน A, B, C และ D ความกว้างของวงแหวน B ที่ใหญ่ที่สุดคือ 25,500 กม. วงแหวนถูกคั่นด้วยช่องว่างซึ่งวงแหวนที่ใหญ่ที่สุดคือส่วน Cassini ซึ่งกำหนดวงแหวน A และ B ในองค์ประกอบของวงแหวน Saturnian คือการสะสมของอนุภาคน้ำแข็งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ เนื่องจากโครงสร้างน้ำแข็ง รัศมีของดาวเสาร์จึงมีอัลเบโดสูง ดังนั้นจึงมองเห็นได้ชัดเจนผ่านกล้องโทรทรรศน์

ในที่สุด

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในช่วง 30 ปีที่ผ่านมาทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสำรวจดาวเคราะห์ที่ห่างไกลได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้นโดยใช้วิธีการทางเทคนิค ตามข้อมูลแรกที่ได้รับจากการบินของยานอวกาศอเมริกัน Pioneer 11 ซึ่งบินเข้าใกล้ก๊าซยักษ์เป็นครั้งแรกในปี 2522 ดาวเสาร์ก็เข้ามาจับ

ภารกิจของไพโอเนียร์ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ยังคงดำเนินต่อไปโดยยานโวเอเจอร์สองลำ ลำแรกและลำที่สอง เน้นการวิจัยบนดาวเทียมของดาวเสาร์ ในปี 1997 มนุษย์ต่างดาวได้รับข้อมูลเพียงพอเกี่ยวกับดาวเสาร์และระบบของดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นครั้งแรกในปี 1997 ต้องขอบคุณภารกิจ AMS Cassini-Huygens โปรแกรมการบินรวมถึงการลงจอดของโพรบ Huygens บนพื้นผิวของไททันซึ่งดำเนินการได้สำเร็จเมื่อวันที่ 14 มกราคม 2548