Saturnuksen planeetan mitat. Planeetta Saturnus on toinen ihmiskunnan pelastuksen koekenttä. Yläilmakehässä on bändejä

Saturnus on kuudes planeetta Auringosta ja aurinkokunnan toiseksi suurin planeetta Jupiterin jälkeen. Saturnus, samoin kuin Jupiter, Uranus ja Neptunus, luokitellaan kaasujättiläisiksi. Saturnus on nimetty roomalaisen maatalouden jumalan mukaan.

Saturnus koostuu enimmäkseen vedystä, jossa on jonkin verran heliumia ja pieniä määriä vettä, metaania, ammoniakkia ja raskaita alkuaineita. Sisäalue on pieni raudasta, nikkelistä ja jäästä koostuva ydin, joka on peitetty ohuella metallivetykerroksella ja kaasumaisella ulkokerroksella. Planeetan ulkoilmakehä näyttää avaruudesta katsottuna rauhalliselta ja homogeeniselta, vaikka joskus sille ilmestyy pitkäaikaisia ​​muodostumia. Tuulen nopeus Saturnuksella voi nousta paikoin 1800 km/h, mikä on paljon enemmän kuin Jupiterilla. Saturnuksella on planeetan magneettikenttä, joka on voimakkuudeltaan väliasemassa Maan magneettikentän ja Jupiterin voimakkaan kentän välillä. Saturnuksen magneettikenttä ulottuu 1 000 000 kilometriä Auringon suuntaan. Voyager 1 tallensi shokkiaallon 26,2 Saturnuksen säteen etäisyydellä itse planeettasta, magnetopaussi sijaitsee 22,9 säteen etäisyydellä.

Saturnuksella on näkyvä rengasjärjestelmä, joka koostuu pääasiassa jäähiukkasista, pienemmästä määrästä raskaita alkuaineita ja pölyä. Tällä hetkellä planeetan ympärillä on 62 tunnettua satelliittia. Titan on niistä suurin, samoin kuin aurinkokunnan toiseksi suurin satelliitti (Jupiterin satelliitin Ganymeden jälkeen), joka on suurempi kuin Merkurius ja jolla on ainoa tiheä ilmakehä aurinkokunnan satelliiteista.

Tällä hetkellä Saturnusta kiertää automaattinen planeettojen välinen asema Cassini, joka laukaistiin vuonna 1997 ja saavuttaa Saturnuksen järjestelmän vuonna 2004 ja jonka tehtävänä on tutkia renkaiden rakennetta sekä Saturnuksen ilmakehän ja magnetosfäärin dynamiikkaa.

Saturnus aurinkokunnan planeettojen joukossa

Saturnus kuuluu kaasuplaneettojen tyyppiin: se koostuu pääasiassa kaasuista eikä sillä ole kiinteää pintaa. Planeetan päiväntasaajan säde on 60 300 km, napainen säde on 54 400 km; Kaikista aurinkokunnan planeetoista Saturnuksella on suurin puristus. Planeetan massa on 95 kertaa Maan massa, mutta Saturnuksen keskimääräinen tiheys on vain 0,69 g / cm2, mikä tekee siitä aurinkokunnan ainoan planeetan, jonka keskimääräinen tiheys on pienempi kuin veden. Siksi, vaikka Jupiterin ja Saturnuksen massat eroavat yli 3 kertaa, niiden ekvaattorin halkaisija eroaa vain 19%. Muiden kaasujättiläisten tiheys on paljon suurempi (1,27-1,64 g/cm2). Painovoiman kiihtyvyys päiväntasaajalla on 10,44 m/s2, mikä on verrattavissa Maahan ja Neptunukseen, mutta paljon pienempi kuin Jupiterin.

Keskimääräinen etäisyys Saturnuksen ja Auringon välillä on 1430 miljoonaa km (9,58 AU). Keskimääräisellä 9,69 km/s nopeudella liikkuva Saturnus kiertää Auringon 10 759 päivässä (noin 29,5 vuodessa). Etäisyys Saturnuksesta Maahan vaihtelee välillä 1195 (8,0 AU) - 1660 (11,1 AU) miljoonaa kilometriä, keskimääräinen etäisyys niiden vastustuksen aikana on noin 1280 miljoonaa km. Saturnus ja Jupiter ovat lähes tarkassa 2:5 resonanssissa. Koska Saturnuksen kiertoradan epäkeskisyys on 0,056, ero Auringon perihelionissa ja afelionissa on 162 miljoonaa km.

Havaintojen aikana näkyvät Saturnuksen ilmakehän tunnusomaiset kohteet pyörivät eri nopeuksilla leveysasteesta riippuen. Kuten Jupiterin tapauksessa, tällaisia ​​esineitä on useita ryhmiä. Ns. "Vyöhykkeellä 1" on kiertoaika 10 h 14 min 00 s (eli nopeus on 844,3°/vrk). Se ulottuu eteläisen päiväntasaajan vyöhykkeen pohjoisreunasta pohjoisen päiväntasaajan vyöhykkeen eteläreunaan. Kaikilla muilla Saturnuksen leveysasteilla, jotka muodostavat "vyöhykkeen 2", pyörimisjaksoksi arvioitiin alun perin 10 h 39 min 24 s (nopeus 810,76 ° / vrk). Myöhemmin tietoja tarkistettiin: annettiin uusi arvio - 10 tuntia, 34 minuuttia ja 13 sekuntia. "Vyöhykkeellä 3", jonka olemassaolo oletetaan planeetan radiosäteilyn havaintojen perusteella Voyager 1:n lennon aikana, pyörimisjakso on 10 h 39 min 22,5 s (nopeus 810,8 ° / vrk).

Saturnuksen akselin ympäri pyörimisen kestona on otettu arvo 10 tuntia, 34 minuuttia ja 13 sekuntia, planeetan sisäosien pyörimisjakson tarkkaa arvoa on edelleen vaikea mitata. Kun Cassini-laskeutuja saavutti Saturnuksen vuonna 2004, havaittiin, että radiosäteilyhavaintojen mukaan sisäosien pyörimisaika ylittää merkittävästi "vyöhykkeellä 1" ja "vyöhykkeellä 2" pyörimisajan ja on noin 10 tuntia 45 minuuttia. 45 sekuntia (± 36 sekuntia) .

Maaliskuussa 2007 havaittiin, että Saturnuksen radiosäteilykuvion pyöriminen syntyy plasmalevyssä olevista konvektiovirroista, jotka eivät riipu pelkästään planeetan pyörimisestä, vaan myös muista tekijöistä. Raportoitiin myös, että säteilykuvion pyörimisjakson vaihtelu liittyy Saturnuksen kuussa - Enceladus - olevan geysirin aktiivisuuteen. Varautuneet vesihöyryn hiukkaset planeetan kiertoradalla johtavat magneettikentän vääristymiseen ja sen seurauksena radiosäteilyn kuvioon. Löytynyt kuva herätti käsityksen, että nykypäivänä ei ole olemassa ollenkaan oikeaa menetelmää planeetan ytimen pyörimisnopeuden määrittämiseen.

Alkuperä

Saturnuksen (sekä Jupiterin) alkuperä selittyy kahdella päähypoteesilla. "Supistumisen" hypoteesin mukaan Saturnuksen koostumus, joka on samanlainen kuin Auringon (suuri osa vetyä), ja sen seurauksena alhainen tiheys voidaan selittää sillä, että planeettojen muodostumisen aikana alkuvaiheessa Aurinkokunnan kehityksestä kaasu- ja pölylevyyn muodostui massiivisia "möykkyjä", jotka antoivat planeettojen alun, eli Aurinko ja planeetat muodostuivat samalla tavalla. Tämä hypoteesi ei kuitenkaan voi selittää Saturnuksen ja Auringon koostumuksen eroja.

"Akretion" hypoteesi väittää, että Saturnuksen muodostumisprosessi tapahtui kahdessa vaiheessa. Ensinnäkin 200 miljoonan vuoden ajan kiinteiden tiheiden kappaleiden, kuten maanpäällisen ryhmän planeettojen, muodostumisprosessi jatkui. Tässä vaiheessa osa kaasusta haihtui Jupiterin ja Saturnuksen alueelta, mikä sitten vaikutti Saturnuksen ja Auringon kemiallisen koostumuksen eroihin. Sitten alkoi toinen vaihe, jolloin suurimmat kappaleet saavuttivat kaksi kertaa Maan massan. Useiden satojen tuhansien vuosien ajan kaasun kertymisprosessi näihin kappaleisiin ensisijaisesta protoplanetaarisesta pilvestä jatkui. Toisessa vaiheessa Saturnuksen ulkokerrosten lämpötila saavutti 2000 °C.

Tunnelma ja rakenne

Aurora borealis Saturnuksen pohjoisnavan yllä. Revontulet ovat väriltään sinisiä ja pilvet alla punaisia. Suoraan revontulien alla näkyy aiemmin löydetty kuusikulmainen pilvi.

Saturnuksen yläilmakehä koostuu 96,3 % vedystä (tilavuusprosentilla) ja 3,25 % heliumista (verrattuna 10 %:iin Jupiterin ilmakehässä). Siinä on metaania, ammoniakkia, fosfiinia, etaania ja joitain muita kaasuja. Ilmakehän yläosassa olevat ammoniakkipilvet ovat voimakkaampia kuin Jupiterin pilvet. Alemmassa ilmakehässä olevat pilvet koostuvat ammoniumhydrosulfidista (NH4SH) tai vedestä.

Voyagersin mukaan Saturnuksella puhaltavat voimakkaat tuulet, laitteet tallensivat 500 m/s ilmanopeuden. Tuulet puhaltavat pääosin itään (aksiaalisen pyörimisen suuntaan). Niiden vahvuus heikkenee etäisyyden myötä päiväntasaajasta; kun siirrymme pois päiväntasaajalta, ilmakehän länsivirtaukset ilmaantuvat myös. Useat tiedot osoittavat, että ilmakehän kierto ei tapahdu vain ylemmässä pilvikerroksessa, vaan myös vähintään 2 000 km:n syvyydessä. Lisäksi Voyager 2 -mittaukset osoittivat, että tuulet eteläisellä ja pohjoisella pallonpuoliskolla ovat symmetrisiä päiväntasaajan suhteen. Oletuksena on, että symmetriset virtaukset liittyvät jotenkin näkyvän ilmakehän kerroksen alle.

Saturnuksen ilmakehässä esiintyy joskus vakaita muodostelmia, jotka ovat supervoimakkaita hurrikaaneja. Samanlaisia ​​kohteita havaitaan muilla aurinkokunnan kaasuplaneetoilla (katso Jupiterin suuri punainen piste, Neptunuksen suuri tumma piste). Jättiläinen "Great White Oval" ilmestyy Saturnukseen noin kerran 30 vuodessa, viimeksi se havaittiin vuonna 1990 (pieniä hurrikaaneja muodostuu useammin).

12. marraskuuta 2008 Cassinin kamerat ottivat infrapunakuvia Saturnuksen pohjoisnavasta. Niistä tutkijat löysivät revontulia, joiden kaltaisia ​​ei ole koskaan havaittu aurinkokunnassa. Myös näitä revontulia havaittiin ultravioletti- ja näkyvällä alueella. Revontulet ovat kirkkaita jatkuvia soikeita renkaita, jotka ympäröivät planeetan napaa. Renkaat sijaitsevat leveysasteella, yleensä 70-80 °. Eteläiset renkaat sijaitsevat keskimääräisellä leveysasteella 75 ± 1°, kun taas pohjoiset ovat noin 1,5° lähempänä napaa, mikä johtuu siitä, että magneettikenttä on jonkin verran voimakkaampi pohjoisella pallonpuoliskolla. Joskus renkaat muuttuvat kierteisiksi soikeiden sijaan.

Toisin kuin Jupiter, Saturnuksen revontulet eivät liity plasmalevyn epätasaiseen pyörimiseen planeetan magnetosfäärin ulkoosissa. Oletettavasti ne syntyvät aurinkotuulen vaikutuksesta tapahtuvasta magneettisesta uudelleenyhteydestä. Saturnuksen revontulien muoto ja ulkonäkö muuttuvat suuresti ajan myötä. Niiden sijainti ja kirkkaus liittyvät vahvasti aurinkotuulen paineeseen: mitä suurempi se on, sitä kirkkaampi revontulia ja lähempänä napaa. Auroran keskimääräinen teho on 50 GW alueella 80-170 nm (ultravioletti) ja 150-300 GW alueella 3-4 mikronia (infrapuna).

28. joulukuuta 2010 Cassini kuvasi tupakansavua muistuttavan myrskyn. Toinen, erityisen voimakas myrsky kirjattiin 20. toukokuuta 2011.

Kuusikulmainen muodostus pohjoisnavalla

Kuusikulmainen ilmakehän muodostus Saturnuksen pohjoisnavalla

Pilvet Saturnuksen pohjoisnavalla muodostavat kuusikulmion - jättimäisen kuusikulmion. Se löydettiin ensimmäisen kerran Voyagerin Saturnuksen ohilennoilla 1980-luvulla, eikä sitä ole koskaan nähty missään muualla aurinkokunnassa. Kuusikulmio sijaitsee leveysasteella 78°, ja kummankin puolen pituus on noin 13 800 km, eli enemmän kuin maan halkaisija. Sen kiertoaika on 10 tuntia 39 minuuttia. Jos Saturnuksen etelänapa pyörivin hurrikaanineen ei vaikuta oudolta, niin pohjoisnapa saattaa olla paljon epätavallisempi. Tämä ajanjakso osuu samaan aikaan radiosäteilyn intensiteetin muutosjakson kanssa, joka puolestaan ​​​​on yhtä suuri kuin Saturnuksen sisäosan pyörimisjakso.

Pilvien outo rakenne näkyy infrapunakuvassa, jonka Saturnusta kiertävä Cassini-avaruusalus otti lokakuussa 2006. Kuvista näkyy, että kuusikulmio on pysynyt vakaana kaikki 20 vuotta Voyagerin lennon jälkeen. Saturnuksen pohjoisnapaa osoittavat elokuvat osoittavat, että pilvet säilyttävät kuusikulmaisen kuvionsa pyöriessään. Maan yksittäiset pilvet voivat olla kuusikulmion muotoisia, mutta toisin kuin ne, Saturnuksen pilvijärjestelmällä on kuusi tarkasti määriteltyä melkein yhtä pitkää sivua. Tämän kuusikulmion sisään mahtuu neljä maapalloa. Kuusikulma-alueella oletetaan olevan merkittävää epätasaista pilvisyyttä. Alueilla, joilla ei käytännössä ole pilvisyyttä, korkeus on jopa 75 km.

Täydellistä selitystä tälle ilmiölle ei ole vielä, mutta tutkijat onnistuivat suorittamaan kokeen, joka mallinsi melko tarkasti tämän ilmakehän rakenteen. Tutkijat asettivat 30 litran vesipullon pyörivälle laitteistolle, jonka sisään asetettiin pienet renkaat, jotka pyörivät nopeammin kuin säiliö. Mitä suurempi renkaan nopeus, sitä enemmän pyörteen muoto, joka muodostui asennuksen elementtien kokonaiskierron aikana, poikkesi pyöreästä. Kokeen aikana saatiin myös kuusikulmion muotoinen pyörre.

Sisäinen rakenne

Saturnuksen sisäinen rakenne

Saturnuksen ilmakehän syvyyksissä paine ja lämpötila kohoavat ja vety siirtyy nestemäiseen tilaan, mutta tämä siirtymä on asteittainen. Noin 30 tuhannen km:n syvyydessä vedystä tulee metallista (ja paine saavuttaa noin 3 miljoonaa ilmakehää). Sähkövirtojen kierto metallivedyssä luo magneettikentän (paljon voimakkaamman kuin Jupiterin). Planeetan keskellä on massiivinen ydin raskaita materiaaleja - kiveä, rautaa ja oletettavasti jäätä. Sen massa on noin 9-22 Maan massaa. Ytimen lämpötila saavuttaa 11 700 °C ja sen avaruuteen säteilemä energia on 2,5 kertaa suurempi kuin Saturnus saa Auringosta. Merkittävä osa tästä energiasta syntyy Kelvin-Heimholtz-mekanismin ansiosta, joka piilee siinä, että kun planeetan lämpötila laskee, myös paine siinä laskee. Tämän seurauksena se supistuu ja sen aineen potentiaalinen energia muuttuu lämmöksi. Samalla kuitenkin osoitettiin, että tämä mekanismi ei voi olla planeetan ainoa energialähde. Oletetaan, että lisäosa lämmöstä syntyy kondensaatiosta ja heliumpisaroiden putoamisesta vetykerroksen läpi (pienempi kuin pisaroita) syvälle ytimeen. Tuloksena on näiden pisaroiden potentiaalienergian siirtyminen lämmöksi. Ydinalueen halkaisijaksi arvioidaan noin 25 000 km.

Magneettikenttä

Saturnuksen magnetosfäärin rakenne

Pioneer 11 -avaruusalus löysi Saturnuksen magnetosfäärin vuonna 1979. Se on kooltaan toinen vain Jupiterin magnetosfäärin jälkeen. Magnetopaussi, Saturnuksen magnetosfäärin ja aurinkotuulen välinen raja, sijaitsee noin 20 Saturnuksen säteen etäisyydellä sen keskustasta, ja magnetopaussi ulottuu satoja säteitä. Saturnuksen magnetosfääri on täynnä planeetan ja sen kuun tuottamaa plasmaa. Satelliiteista suurin rooli on Enceladus, jonka geysirit päästävät joka sekunti noin 300-600 kg vesihöyryä, josta osa ionisoituu Saturnuksen magneettikentän vaikutuksesta.

Saturnuksen magnetosfäärin ja aurinkotuulen välinen vuorovaikutus synnyttää planeetan napojen ympärille kirkkaita revontulia, jotka näkyvät näkyvässä, ultravioletti- ja infrapunavalossa. Saturnuksen magneettikenttä, kuten Jupiterinkin, syntyy dynamoilmiön vuoksi metallisen vedyn kierron aikana ulkoytimessä. Magneettikenttä on melkein dipoli, aivan kuten Maan, pohjoisen ja etelän magneettinapoilla. Pohjoinen magneettinapa on pohjoisella pallonpuoliskolla ja etelä on etelässä, toisin kuin Maa, jossa maantieteellisten napojen sijainti on päinvastainen kuin magneettisten napojen sijainti. Magneettikentän voimakkuus Saturnuksen päiväntasaajalla on 21 μT (0,21 G), mikä vastaa dipolin magneettista momenttia noin 4,6? 10 18 T m3. Saturnuksen magneettinen dipoli on tiukasti kytketty pyörimisakseliinsa, joten magneettikenttä on hyvin epäsymmetrinen. Dipoli on siirtynyt jonkin verran Saturnuksen pyörimisakselia pitkin kohti pohjoisnavaa.

Saturnuksen sisäinen magneettikenttä kääntää aurinkotuulen pois planeetan pinnasta, estäen sitä vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa ja luo magnetosfääriksi kutsutun alueen, joka on täynnä aivan erilaista plasmaa kuin aurinkotuuliplasma. Saturnuksen magnetosfääri on aurinkokunnan toiseksi suurin magnetosfääri, suurin on Jupiterin magnetosfääri. Kuten maan magnetosfäärissä, aurinkotuulen ja magnetosfäärin välistä rajaa kutsutaan magnetopaussiksi. Etäisyys magnetopausista planeetan keskustaan ​​(suoraa linjaa Aurinko-Saturnus pitkin) vaihtelee välillä 16-27 Rs (Rs = 60330 km - Saturnuksen päiväntasaajan säde). Etäisyys riippuu aurinkotuulen paineesta, joka riippuu auringon aktiivisuudesta. Keskimääräinen etäisyys magnetopaussiin on 22 Rs. Planeetan toisella puolella aurinkotuuli venyttää Saturnuksen magneettikentän pitkäksi magneettipyrstöksi.

Saturnuksen tutkimus

Saturnus on yksi aurinkokunnan viidestä helposti näkyvistä planeetoista. paljain silmin maasta. Maksimissaan Saturnuksen kirkkaus ylittää ensimmäisen magnitudin. Saturnuksen renkaiden tarkkailemiseksi tarvitset kaukoputken, jonka halkaisija on vähintään 15 mm. Kun instrumenttiaukko on 100 mm, tummempi napakorkki, tumma raita lähellä tropiikkia ja planeetan renkaiden varjo ovat näkyvissä. Ja 150-200 mm:n kohdalla ilmakehässä on havaittavissa neljästä viiteen pilvinauhaa ja niiden epähomogeenisuutta, mutta niiden kontrasti on huomattavasti pienempi kuin Jupiterin.

Näkymä Saturnuksesta modernin kaukoputken kautta (vas.) ja Galileon aikaisen kaukoputken läpi (oikealla)

Tarkastellessaan Saturnusta ensimmäistä kertaa kaukoputken läpi vuosina 1609-1610 Galileo Galilei huomasi, että Saturnus ei näytä yhdeltä taivaankappaleelta, vaan kolmelta kappaleelta, jotka melkein koskettavat toisiaan, ja ehdotti, että nämä ovat kaksi suurta "kumppania" (satelliitteja) ) Saturnuksesta. Kaksi vuotta myöhemmin Galileo toisti havaintojaan eikä löytänyt hämmästyksensä satelliitteja.

Vuonna 1659 Huygens, muiden avulla tehokas kaukoputki selvitti, että "seuralaiset" ovat itse asiassa ohut litteä rengas, joka ympäröi planeettaa eivätkä koske siihen. Huygens löysi myös Saturnuksen suurimman kuun, Titanin. Vuodesta 1675 lähtien Cassini on tutkinut planeettaa. Hän huomasi, että rengas koostui kahdesta renkaasta, jotka olivat selvästi erotettu toisistaan näkyvä aukko- Cassinin aukko ja löysi useita muita suuria Saturnuksen satelliitteja: Iapetus, Tethys, Dione ja Rhea.

Jatkossa merkittäviä löytöjä ei tehty ennen vuotta 1789, jolloin W. Herschel löysi kaksi muuta satelliittia - Mimasin ja Enceladusin. Sitten joukko brittiläisiä tähtitieteilijöitä löysi Hyperion-satelliitin, jonka muoto oli hyvin erilainen kuin pallomainen, kiertoradalla resonanssissa Titanin kanssa. Vuonna 1899 William Pickering löysi Phoeben, joka kuuluu epäsäännöllisten satelliittien luokkaan ja joka ei pyöri synkronisesti Saturnuksen kanssa kuten useimmat satelliitit. Sen kiertokulku planeetan ympäri on yli 500 päivää, kun taas kiertokulku kulkee päinvastaiseen suuntaan. Vuonna 1944 Gerard Kuiper havaitsi voimakkaan ilmakehän olemassaolon toisessa satelliitissa, Titanissa. Tämä ilmiö on ainutlaatuinen aurinkokunnan satelliitille.

1990-luvulla Saturnusta, sen kuita ja renkaita tutkittiin toistuvasti Hubble-avaruusteleskooppilla. Pitkän aikavälin havainnot ovat tuottaneet paljon uutta tietoa, jota Pioneer 11 ja Voyagers eivät olleet saatavilla heidän yhden planeetan ohilentonsa aikana. Myös useita Saturnuksen satelliitteja löydettiin, ja sen renkaiden maksimipaksuus määritettiin. 20.-21.11.1995 suoritetuissa mittauksissa niiden yksityiskohtainen rakenne selvitettiin. Renkaiden maksimikallistuksen aikana vuonna 2003 planeettasta saatiin 30 kuvaa eri aallonpituusalueilla, mikä antoi tuolloin parhaan spektrin peiton koko havaintohistorian aikana. Näiden kuvien avulla tutkijat pystyivät ymmärtämään paremmin ilmakehässä tapahtuvia dynaamisia prosesseja ja luomaan malleja ilmakehän kausiluonteisesta käyttäytymisestä. Myös Etelä-Euroopan observatorio suoritti laajamittaisia ​​Saturnuksen havaintoja vuosina 2000-2003. Useita pieniä, epäsäännöllisen muotoisia kuita on löydetty.

Tutkimus avaruusaluksella

Saturnuksen auringonpimennys 15. syyskuuta 2006. Kuva Cassinin planeettojen välisestä asemasta 2,2 miljoonan kilometrin etäisyydeltä

Vuonna 1979 Yhdysvaltain automaattinen planeettojenvälinen asema (AMS) "Pioneer-11" lensi ensimmäistä kertaa historiassa lähellä Saturnusta. Planeetan tutkimus alkoi 2. elokuuta 1979. Viimeisen lähestymisen jälkeen laite teki lennon Saturnuksen renkaiden tasossa 1.9.1979. Lento tapahtui 20 000 km:n korkeudessa planeetan maksimaalisen pilvikorkeuden yläpuolella. Planeettasta ja joistakin sen satelliiteista saatiin kuvia, mutta niiden resoluutio ei riittänyt pinnan yksityiskohtien näkemiseen. Myös auringon Saturnuksen heikon valaistuksen vuoksi kuvat olivat liian hämäriä. Laite tutki myös renkaita. Löytöjen joukossa oli ohuen F-renkaan löytäminen. Lisäksi havaittiin, että monet maasta kirkkaina näkyvät alueet näkyivät Pioneer 11:stä tummina ja päinvastoin. Laite mittasi myös Titanin lämpötilaa. Planeetan etsintä jatkui syyskuun 15. päivään, jonka jälkeen laite lensi aurinkokunnan ulompiin osiin.

Vuosina 1980-1981 Pioneer 11:tä seurasivat myös amerikkalaiset Voyager 1 ja Voyager 2 -avaruusalukset. Voyager 1 lähestyi planeettaa lähimpänä 13. marraskuuta 1980, mutta sen Saturnuksen tutkimus alkoi kolme kuukautta aikaisemmin. Kuljetuksen aikana otettiin useita korkearesoluutioisia valokuvia. Oli mahdollista saada kuva satelliiteista: Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea. Samaan aikaan laite lensi Titanin lähellä vain 6500 km:n etäisyydellä, mikä mahdollisti tietojen keräämisen sen ilmakehästä ja lämpötilasta. Todettiin, että Titanin ilmakehä on niin tiheä, että se ei lähetä tarpeeksi valoa näkyvällä alueella, joten valokuvia sen pinnan yksityiskohdista ei voitu saada. Sen jälkeen laite poistui aurinkokunnan ekliptiikan tasolta kuvaamaan Saturnusta navalta.

Saturnus ja sen satelliitit - Titan, Janus, Mimas ja Prometheus - Saturnuksen renkaiden taustalla, näkyvät jättimäisen planeetan reunalta ja kiekolta

Vuotta myöhemmin, 25. elokuuta 1981, Voyager 2 lähestyi Saturnusta. Lennon aikana laite tutki planeetan ilmakehää tutkalla. Tietoja saatiin ilmakehän lämpötilasta ja tiheydestä. Maahan lähetettiin noin 16 000 valokuvaa havainnoilla. Valitettavasti lentojen aikana kameran kiertojärjestelmä jumiutui useiksi päiviksi, eikä osaa tarvittavista kuvista saatu. Sitten laite kääntyi Saturnuksen painovoimaa käyttäen ja lensi kohti Urania. Lisäksi nämä laitteet havaitsivat ensimmäistä kertaa Saturnuksen magneettikentän ja tutkivat sen magnetosfääriä, havaitsivat myrskyjä Saturnuksen ilmakehässä, saivat yksityiskohtaisia ​​kuvia renkaiden rakenteesta ja selvittivät niiden koostumuksen. Maxwell-rako ja Keeler-rako renkaissa löydettiin. Lisäksi renkaiden läheltä löydettiin useita planeetan uusia satelliitteja.

Vuonna 1997 Cassini-Huygens AMS laukaistiin Saturnukseen, joka 7 vuoden lennon jälkeen 1. heinäkuuta 2004 saavutti Saturnuksen järjestelmän ja kiersi planeetan ympäri. Tämän alun perin neljäksi vuodeksi suunnitellun tehtävän päätavoitteena oli tutkia renkaiden ja satelliittien rakennetta ja dynamiikkaa sekä Saturnuksen ilmakehän ja magnetosfäärin dynamiikkaa sekä planeetan suurimman satelliitin yksityiskohtainen tutkimus. Titan.

Ennen kiertoradalle tuloaan kesäkuussa 2004 AMS ohitti Phoeben ja lähetti korkearesoluutioisia kuvia siitä ja muuta dataa takaisin Maahan. Lisäksi amerikkalainen Cassini-kiertoratakone on lentänyt toistuvasti Titanin ohi. Kuvia otettiin suurista järvistä ja niiden rannikoista, joissa oli huomattava määrä vuoria ja saaria. Sitten erityinen eurooppalainen luotain "Huygens" erottui laitteesta ja laskeutui laskuvarjolla 14. tammikuuta 2005 Titanin pinnalle. Laskeutuminen kesti 2 tuntia ja 28 minuuttia. Laskeutumisen aikana Huygens otti näytteitä ilmakehästä. Huygens-luotaimen tietojen tulkinnan mukaan pilvien yläosa koostuu metaanijäästä ja alaosa nestemäisestä metaanista ja typestä.

Vuoden 2005 alusta lähtien tutkijat ovat havainneet Saturnuksesta tulevaa säteilyä. 23. tammikuuta 2006 Saturnuksella tapahtui myrsky, joka synnytti salaman, joka oli 1000 kertaa voimakkaampi kuin tavallinen säteily. Vuonna 2006 NASA ilmoitti, että avaruusalus oli löytänyt selviä jälkiä Enceladuksen geysiristä purkautuvasta vedestä. Toukokuussa 2011 NASAn tutkijat totesivat, että Enceladus "osoitti aurinkokunnan asuttavimmaksi paikaksi Maan jälkeen".

Saturnus ja sen satelliitit: kuvan keskellä on Enceladus, oikealla lähikuvassa näkyy puolet Rheasta, jonka takaa näyttää Mimas. Kuva otettu Cassini-luotaimen heinäkuussa 2011

Cassinin ottamat valokuvat johtivat muihin merkittäviin löytöihin. He paljastivat planeetan aiemmin löytämättömiä renkaita renkaiden pääkirkkaan alueen ulkopuolelta sekä G- ja E-renkaiden sisältä, jotka on nimetty R/2004 S1 ja R/2004 S2. Näiden renkaiden materiaalin oletetaan muodostuvan meteoriitin tai komeetan Janukseen tai Epimetheukseen kohdistuneen törmäyksen seurauksena. Heinäkuussa 2006 Cassinin kuvat paljastivat hiilivetyjärven lähellä Titanin pohjoisnavaa. Tämä tosiasia vahvistettiin lopulta lisäkuvilla maaliskuussa 2007. Lokakuussa 2006 Saturnuksen etelänavalta löydettiin hurrikaani, jonka halkaisija oli 8000 km.

Lokakuussa 2008 Cassini lähetti kuvia planeetan pohjoisesta pallonpuoliskosta. Vuodesta 2004 lähtien, kun Cassini lensi hänen luokseen, on tapahtunut huomattavia muutoksia, ja nyt hän on maalattu epätavallisilla väreillä. Syyt tähän eivät ole vielä selvillä. Oletetaan, että viimeaikainen värien muutos liittyy vuodenaikojen vaihtumiseen. Vuodesta 2004 marraskuun 2. päivään 2009 laitteen avulla löydettiin 8 uutta satelliittia. Cassinin päätehtävä päättyi vuonna 2008, jolloin laite teki 74 kiertoa planeetan ympäri. Sitten luotain tehtäviä jatkettiin syyskuuhun 2010 ja sitten vuoteen 2017 Saturnuksen vuodenaikojen koko syklin tutkimiseksi.

Vuonna 2009 NASAn ja ESA:n yhteinen amerikkalais-eurooppalainen projekti näytti käynnistävän AMS Titan Saturn System -tehtävän tutkimaan Saturnusta ja sen kuita Titan ja Enceladus. Sen aikana asema lentää Saturnus-järjestelmään 7-8 vuodeksi ja tulee sitten Titanin satelliitiksi kahdeksi vuodeksi. Se laukaisee myös luotainpallon Titanin ilmakehään ja laskeutujan (mahdollisesti kelluvan).

satelliitteja

Suurimmat satelliitit - Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan ja Iapetus - löydettiin vuoteen 1789 mennessä, mutta ne ovat edelleenkin tärkeimpiä tutkimuskohteita. Näiden satelliittien halkaisijat vaihtelevat välillä 397 (Mimas) - 5150 km (Titan), kiertoradan puolipääakseli 186 tuhannesta km:stä (Mimas) 3 561 tuhatta km:iin (Iapetus). Massajakauma vastaa halkaisijajakaumaa. Titanilla on suurin kiertoradan epäkeskisyys, Dione ja Tethys pienimmät. Kaikki satelliitit, joilla on tunnetut parametrit, ovat synkronisen kiertoradan yläpuolella, mikä johtaa niiden asteittaiseen poistamiseen.

Saturnuksen satelliitit

Suurin kuista on Titan. Se on myös koko aurinkokunnan toiseksi suurin Jupiterin kuun Ganymeden jälkeen. Titaani on noin puoliksi vesijäätä ja puoliksi kiviä. Tämä koostumus on samanlainen kuin eräät muut kaasuplaneettojen suuret satelliitit, mutta Titan eroaa niistä suuresti ilmakehän koostumuksessa ja rakenteessa, joka on pääosin typpeä, ja siinä on myös pieni määrä metaania ja etaania, jotka muodostavat pilviä. . Maan lisäksi Titan on aurinkokunnan ainoa kappale, jonka pinnalla on todistettu nesteen olemassaolo. Tiedemiehet eivät sulje pois yksinkertaisimpien organismien syntymisen mahdollisuutta. Titanin halkaisija on 50 % suurempi kuin Kuun. Se ylittää myös Merkurius-planeetan koon, vaikka se on massaltaan sitä huonompi.

Myös muilla suurilla satelliiteilla on erityispiirteitä. Joten Iapetuksella on kaksi pallonpuoliskoa, joilla on erilainen albedo (0,03-0,05 ja 0,5). Siksi, kun Giovanni Cassini löysi tämän satelliitin, hän huomasi, että se on näkyvissä vain, kun se on tietyllä Saturnuksen puolella. Dionen ja Rhean etu- ja takapuoliskolla on myös eroja. Dionen johtava pallonpuolisko on voimakkaasti kraatteroitu ja kirkkaus on tasainen. Takapuolipallo sisältää tummia alueita sekä ohuita vaaleita raitoja, jotka ovat jääharjuja ja kallioita. Mimasin erottuva piirre on valtava Herschel-iskukraatteri, jonka halkaisija on 130 km. Samoin Tethyksellä on halkaisijaltaan 400 kilometriä Odysseus-kraatteri. Voyager 2:n kuvien mukaan Enceladuksella on eri geologisen ikäisiä alueita, massiivisia kraattereita keski- ja korkeilla pohjoisilla leveysasteilla sekä pieniä kraattereita lähempänä päiväntasaajaa.

Helmikuussa 2010 Saturnuksen kuuta tunnetaan 62. 12 niistä löydettiin avaruusaluksilla: Voyager 1 (1980), Voyager 2 (1981), Cassini (2004-2007). Useimmilla satelliiteilla, lukuun ottamatta Hyperionia ja Phoebea, on oma synkroninen kiertonsa - ne on aina käännetty toisella puolella Saturnukseen. Pienimpien kuiiden pyörimisestä ei ole tietoa. Tethysin ja Dionen mukana on kaksi satelliittia Lagrangen pisteissä L4 ja L5.

Vuonna 2006 Havaijin yliopiston David Jewittin johtama tutkijaryhmä, joka työskentelee japanilaisen Subaru-teleskoopin parissa Havaijilla, ilmoitti löytäneensä 9 Saturnuksen kuuta. Kaikki ne kuuluvat ns. epäsäännöllisiin satelliitteihin, jotka eroavat toisistaan ​​taaksepäin suuntautuvassa kiertoradassa. Heidän vallankumouksensa planeetan ympäri on 862 - 1300 päivää.

Sormukset

Saturnuksen ja Maan vertailu

Nykyään kaikilla neljällä kaasumaisella jättiläisellä tiedetään olevan renkaita, mutta Saturnus on merkittävimmät. Renkaat ovat noin 28° kulmassa ekliptiikan tasoon nähden. Siksi maasta, planeettojen suhteellisesta sijainnista riippuen, ne näyttävät erilaisilta: ne voidaan nähdä sekä renkaiden muodossa että "reunasta". Kuten Huygens ehdotti, renkaat eivät ole kiinteä kiinteä kappale, vaan ne koostuvat miljardeista pienistä hiukkasista planeetan kiertoradalla. Tämän osoittivat A. A. Belopolskyn Pulkovon observatorion ja kahden muun tiedemiehen spektrometriset havainnot vuosina 1895-1896.

Päärenkaita on kolme ja neljäs on ohuempi. Yhdessä ne heijastavat enemmän valoa kuin itse Saturnuksen kiekko. Kolme päärengasta on yleensä merkitty latinalaisten aakkosten ensimmäisillä kirjaimilla. Rengas B on keskimmäinen, levein ja kirkkain, sen erottaa ulkorenkaasta A lähes 4000 km leveä Cassini-rako, jossa on ohuimmat, lähes läpinäkyvät renkaat. Renkaan A sisällä on ohut rako, jota kutsutaan Encken jakonauhaksi. Rengas C, joka on vielä lähempänä planeettaa kuin B, on melkein läpinäkyvä.

Saturnuksen renkaat ovat hyvin ohuita. Niiden halkaisija on noin 250 000 km, ja niiden paksuus ei yletä kilometriin (vaikka renkaiden pinnalla on myös omituisia vuoria). Huolimatta vaikuttavasta ulkonäöstä, renkaiden muodostavan aineen määrä on erittäin pieni. Jos se koottaisiin yhdeksi monoliitiksi, sen halkaisija ei olisi yli 100 km. Luotainkuvat osoittavat, että renkaat koostuvat itse asiassa tuhansista renkaista, joiden välissä on rakoja; kuva muistuttaa gramofonilevyjen raitoja. Renkaiden muodostavien hiukkasten koko vaihtelee 1 senttimetrin ja 10 metrin välillä. Koostumukseltaan ne ovat 93 % jäätä vähäisillä epäpuhtauksilla, jotka voivat sisältää kopolymeerejä, jotka muodostuvat auringonsäteilyn ja silikaattien vaikutuksesta, ja 7 % hiiltä.

Hiukkasten liikkeet planeetan renkaissa ja satelliiteissa ovat johdonmukaisia. Jotkut näistä, niin kutsutut "paimensatelliitit", pitävät renkaat paikoillaan. Esimerkiksi Mimas on 2:1 resonanssissa Cassinian raon kanssa ja sen vetovoiman vaikutuksesta aine poistuu siitä ja Pan sijaitsee Encken jakokaistan sisällä. Vuonna 2010 Cassini-luotaimelta saatiin dataa, joka viittaa siihen, että Saturnuksen renkaat värähtelevät. Fluktuaatiot koostuvat Miman aiheuttamista jatkuvista häiriöistä ja renkaassa lentävien hiukkasten vuorovaikutuksesta johtuvista spontaaneista häiriöistä. Saturnuksen renkaiden alkuperä ei ole vielä täysin selvä. Erään Eduard Roshin vuonna 1849 esittämän teorian mukaan renkaat muodostuivat nestemäisen satelliitin romahtamisen seurauksena vuorovesivoimien vaikutuksesta. Toisen mukaan satelliitti hajosi komeetan tai asteroidin törmäyksen seurauksena.

Yleistä Saturnuksesta

Saturnus on kuudes planeetta Auringosta (aurinkokunnan kuudes planeetta).

Saturnus kuuluu kaasujättiläisille ja on nimetty antiikin roomalaisen maatalouden jumalan mukaan.

Saturnus on ollut ihmisten tiedossa muinaisista ajoista lähtien.

Saturnuksen naapurit ovat Jupiter ja Uranus. Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus elävät aurinkokunnan ulkoalueella.

Kaasujättiläisen keskellä uskotaan olevan massiivinen ydin kiinteitä ja raskaita materiaaleja (silikaatteja, metalleja) ja vesijäätä.

Saturnuksen magneettikenttä syntyy dynamoilmiöstä metallisen vedyn kierrossa ulkoytimessä ja on melkein dipoli pohjoisen ja etelän magneettinapojen kanssa.

Saturnuksella on aurinkokunnan näkyvin planeettarengasjärjestelmä.

Saturnuksella on tähän mennessä 82 luonnollista satelliittia.

Saturnuksen kiertorata

Keskimääräinen etäisyys Saturnuksesta Auringoon on 1430 miljoonaa kilometriä (9,58 tähtitieteellistä yksikköä).

Perihelion (lähin kiertoradan piste aurinkoon): 1353,573 miljoonaa kilometriä (9,048 tähtitieteellistä yksikköä).

Aphelion (kiertoradan kauimpana piste Auringosta): 1513,326 miljoonaa kilometriä (10 116 tähtitieteellistä yksikköä).

Saturnuksen keskimääräinen kiertonopeus on noin 9,69 kilometriä sekunnissa.

Planeetta tekee yhden kierroksen Auringon ympäri 29,46 Maan vuodessa.

Vuosi planeetalla on 378,09 Saturnuksen päivää.

Etäisyys Saturnuksesta Maahan vaihtelee välillä 1195-1660 miljoonaa kilometriä.

Saturnuksen pyörimissuunta vastaa kaikkien aurinkokunnan planeettojen (Venusta ja Uranusta lukuun ottamatta) pyörimissuuntaa.

Saturnuksen 3D-malli

Saturnuksen fyysiset ominaisuudet

Saturnus on aurinkokunnan toiseksi suurin planeetta.

Saturnuksen keskimääräinen säde on 58 232 ± 6 kilometriä eli noin 9 maan sädettä.

Saturnuksen pinta-ala on 42,72 miljardia neliökilometriä.

Saturnuksen keskimääräinen tiheys on 0,687 grammaa kuutiosenttimetriä kohden.

Saturnuksen vapaan pudotuksen kiihtyvyys on 10,44 metriä sekunnissa (1,067 g).

Saturnuksen massa on 5,6846 x 1026 kilogrammaa, mikä on noin 95 Maan massaa.

Saturnuksen ilmapiiri

Saturnuksen ilmakehän kaksi pääkomponenttia ovat vety (noin 96 %) ja helium (noin 3 %).

Saturnuksen ilmakehän syvyyksissä paine ja lämpötila kohoavat ja vety siirtyy nestemäiseen tilaan, mutta tämä siirtymä on asteittainen. 30 000 kilometrin syvyydessä vety muuttuu metalliksi ja paine saavuttaa 3 miljoonaa ilmakehää.

Jatkuvia supervoimakkaita hurrikaaneja esiintyy joskus Saturnuksen ilmakehässä.

Myrskyjen ja myrskyjen aikana planeetalla havaitaan voimakkaita salamapurkauksia.

Saturnuksen revontulet ovat kirkkaita jatkuvia soikeita renkaita, jotka ympäröivät planeetan napoja.

Saturnuksen ja Maan vertailukoot

Saturnuksen renkaat

Renkaiden halkaisijaksi on arvioitu 250 000 kilometriä, ja niiden paksuus ei ylitä 1 kilometriä.

Tiedemiehet jakavat tavanomaisesti Saturnuksen rengasjärjestelmän kolmeen päärenkaaseen ja neljänteen, ohuempaan renkaaseen, vaikka itse asiassa renkaat muodostuvat tuhansista renkaista, jotka vuorottelevat rakojen kanssa.

Rengasjärjestelmä koostuu pääasiassa jäähiukkasista (noin 93 %), pienemmästä määrästä raskaita alkuaineita ja pölyä.

Saturnuksen renkaat muodostavat hiukkaset kooltaan 1 senttimetristä 10 metriin.

Renkaat sijaitsevat noin 28 asteen kulmassa ekliptiikan tasoon nähden, joten planeettojen suhteellisesta sijainnista maasta riippuen ne näyttävät erilaisilta: sekä renkaiden muodossa että reunassa.

Saturnuksen tutkimus

Tarkastellessaan Saturnusta kaukoputken läpi ensimmäistä kertaa vuosina 1609-1610 Galileo Galilei huomasi, että planeetta näyttää kolmelta kappaleelta, jotka melkein koskettavat toisiaan, ja ehdotti, että nämä ovat kaksi suurta Saturnuksen "kumppania", mutta 2 vuotta myöhemmin ei löytänyt. vahvistusta tälle.

Vuonna 1659 Christian Huygens sai selville tehokkaamman kaukoputken avulla, että "seuralaiset" ovat itse asiassa ohut litteä rengas, joka ympäröi planeetan eikä kosketa sitä.

Vuonna 1979 Pioneer 11 -robottiavaruusalus lensi lähellä Saturnusta ensimmäistä kertaa historiassa, otti kuvia planeettasta ja joistakin sen kuista ja löysi F-renkaan.

Vuosina 1980-1981 Saturnus-järjestelmässä vieraili myös Voyager 1 ja Voyager 2. Planeetan lähestyessä otettiin useita korkearesoluutioisia valokuvia ja saatiin tietoa Saturnuksen ilmakehän lämpötilasta ja tiheydestä sekä sen satelliittien, mukaan lukien Titanin, fyysisistä ominaisuuksista.

Hubble-avaruusteleskooppi on tutkinut Saturnusta, sen kuita ja renkaita toistuvasti 1990-luvulta lähtien.

Vuonna 1997 Cassini-Huygens-operaatio käynnistettiin Saturnukseen, joka 7 vuoden lennon jälkeen saavutti Saturnuksen järjestelmän 1. heinäkuuta 2004 ja kiersi planeetan ympäri. Huygens-luotain erottui ajoneuvosta ja hyppäsi laskuvarjolla Titanin pinnalle 14. tammikuuta 2005 ottamalla näytteitä ilmakehästä. 13 vuoden tieteellisen toiminnan aikana Cassini-avaruusalus on kääntänyt tutkijoiden näkemyksen kaasujättiläisjärjestelmästä. Cassini-tehtävä valmistui 15.9.2017 upottamalla avaruusalus Saturnuksen ilmakehään.

Saturnuksen keskimääräinen tiheys on vain 0,687 grammaa kuutiosenttimetriä kohden, joten se on aurinkokunnan ainoa planeetta, jonka keskimääräinen tiheys on pienempi kuin veden.

Kuuman ytimen ansiosta, jonka lämpötila on 11 700 celsiusastetta, Saturnus säteilee avaruuteen 2,5 kertaa enemmän energiaa kuin se saa Auringosta.

Saturnuksen pohjoisnavalla olevat pilvet muodostavat jättimäisen kuusikulmion, jonka kummankin puolen pituus on noin 13 800 kilometriä.

Jotkut Saturnuksen kuit, kuten Pan ja Mimas, ovat "rengaspaimenia": niiden painovoimalla on rooli renkaiden pitämisessä paikoillaan resonoimalla tiettyjen rengasjärjestelmän osien kanssa.

Uskotaan, että Saturnus nielee renkaansa 100 miljoonan vuoden kuluttua.

Vuonna 1921 levisi huhu, että Saturnuksen renkaat olivat kadonneet. Tämä johtui siitä, että havaintohetkellä rengasjärjestelmä oli Maata vasten reunasuunnassa, eikä sitä voitu ottaa huomioon tuon ajan laitteistolla.

Kuva otettu Cassini-avaruusaluksesta

Planeetta Saturnus on kuudes planeetta Auringosta. Kaikki tietävät tämän planeetan. Melkein kaikki voivat tunnistaa hänet helposti, koska hänen sormuksensa ovat hänen käyntikorttinsa.

Yleistä tietoa Saturnuksesta

Tiedätkö mistä hänen kuuluisat sormukset on tehty? Renkaat koostuvat jääkivistä, joiden koko vaihtelee mikroneista useisiin metreihin. Saturnus, kuten kaikki jättiläisplaneetat, koostuu pääasiassa kaasuista. Sen kierto vaihtelee 10 tunnista 39 minuutista 10 tuntiin ja 46 minuuttiin. Nämä mittaukset perustuvat planeetan radiohavaintoihin.

Kuva Saturnuksesta

Uusimpia propulsiojärjestelmiä ja kantoraketteja käyttämällä avaruusaluksen saapuminen planeetalle kestää vähintään 6 vuotta ja 9 kuukautta.

Tällä hetkellä ainoa Cassini-avaruusalus on ollut kiertoradalla vuodesta 2004, ja se on ollut tieteellisen tiedon ja löytöjen päätoimittaja jo useiden vuosien ajan. Lapsille Saturnus-planeetta, kuten periaatteessa aikuisille, on todella planeetoista kaunein.

Yleiset ominaisuudet

Aurinkokunnan suurin planeetta on Jupiter. Mutta toiseksi suurimman planeetan nimi kuuluu Saturnukselle.

Vertailun vuoksi Jupiterin halkaisija on noin 143 tuhatta kilometriä ja Saturnuksen halkaisija on vain 120 tuhatta kilometriä. Jupiter on 1,18 kertaa Saturnuksen koko ja 3,34 kertaa sen massa.

Itse asiassa Saturnus on erittäin suuri, mutta kevyt. Ja jos Saturnus-planeetta on upotettu veteen, se kelluu pinnalla. Planeetan painovoima on vain 91 % maan painovoimasta.

Saturnus ja Maa eroavat kooltaan kertoimella 9,4 ja massaltaan kertoimella 95. Kaasujättiläisen tilavuus mahtuu 763 planeetallemme.

Rata

Planeetan täydellisen kierroksen aika Auringon ympäri on 29,7 vuotta. Kuten kaikki aurinkokunnan planeetat, sen kiertorata ei ole täydellinen ympyrä, vaan sillä on elliptinen liikerata. Etäisyys Auringosta on keskimäärin 1,43 miljardia kilometriä eli 9,58 AU.

Saturnuksen kiertoradan lähintä pistettä kutsutaan perihelioksi ja se sijaitsee 9 tähtitieteellisen yksikön päässä Auringosta (1 AU on keskimääräinen etäisyys Maan ja Auringon välillä).

Rataradan kaukaisin piste on nimeltään aphelion ja se sijaitsee 10,1 tähtitieteellisen yksikön päässä Auringosta.

Cassini ylittää Saturnuksen renkaiden tason.

Yksi mielenkiintoisia ominaisuuksia Saturnuksen kiertorata on seuraava. Kuten Maan, Saturnuksen pyörimisakseli on vinossa suhteessa Auringon tasoon. Puolivälissä kiertoradansa Saturnuksen etelänapa on kohti aurinkoa ja sitten pohjoista. Saturnuksen vuoden aikana (lähes 30 Maan vuotta) tulee jaksoja, jolloin planeetta nähdään reunassa Maasta ja jättiläisen renkaiden taso osuu yhteen katselukulmamme kanssa ja ne katoavat näkyvistä. Asia on siinä, että renkaat ovat erittäin ohuita, joten kaukaa on melkein mahdotonta nähdä niitä reunasta. Seuraavan kerran renkaat katoavat Maan tarkkailijalle vuosina 2024-2025. Koska Saturnuksen vuosi on lähes 30 vuotta pitkä, siitä lähtien kun Galileo havaitsi sen ensimmäisen kerran kaukoputken läpi vuonna 1610, se on kiertänyt Auringon noin 13 kertaa.

Ilmaston ominaisuudet

Yksi mielenkiintoisista seikoista on, että planeetan akseli on vinossa ekliptiikan tasoon nähden (kuten Maan). Ja aivan kuten meillä, Saturnuksella on vuodenaikoja. Puolessa kiertoradansa aikana pohjoinen pallonpuolisko saa enemmän auringonsäteilyä, ja sitten kaikki muuttuu ja eteläinen pallonpuoliskuu kylpee auringonvalossa. Tämä luo valtavia myrskyjärjestelmiä, jotka muuttuvat merkittävästi riippuen planeetan sijainnista kiertoradalla.

Myrsky Saturnuksen ilmakehässä. Käytettiin yhdistelmäkuvaa, keinovärejä, MT3-, MT2-, CB2-suodattimia ja infrapunadataa

Vuodenajat vaikuttavat planeetan säähän. Viimeisten 30 vuoden aikana tiedemiehet ovat havainneet, että tuulen nopeus planeetan päiväntasaajan alueilla on laskenut noin 40 prosenttia. NASAn Voyager-luotaimet löysivät vuosina 1980-1981 tuulen nopeuden jopa 1700 km/h ja tällä hetkellä vain noin 1000 km/h (mitattu vuonna 2003).

Saturnus tekee yhden kierroksen akselinsa ympäri 10,656 tunnissa. Tutkijoilta kesti paljon aikaa ja tutkimusta löytääkseen näin tarkan luvun. Koska planeetalla ei ole pintaa, ei ole mahdollista tarkkailla planeetan samojen alueiden kulkua ja siten arvioida sen pyörimisnopeutta. Tutkijat käyttivät planeetan radiopäästöjä arvioidakseen pyörimisnopeutta ja löytääkseen päivän tarkan pituuden.

Kuvagalleria

Kuvia planeettasta Hubble-teleskoopilla ja Cassini-avaruusaluksella.

Fyysiset ominaisuudet

Hubble-teleskoopin kuva

Päiväntasaajan halkaisija on 120 536 km, 9,44 kertaa Maan halkaisija;

Napan halkaisija on 108 728 km, 8,55 kertaa Maan halkaisija;

Planeetan pinta-ala on 4,27 x 10 * 10 km2, mikä on 83,7 kertaa suurempi kuin Maan;

Tilavuus - 8,2713 x 10 * 14 km3, 763,6 kertaa suurempi kuin Maan;

Massa - 5,6846 x 10 * 26 kg, 95,2 kertaa enemmän kuin Maan;

Tiheys - 0,687 g / cm3, 8 kertaa vähemmän kuin Maan, Saturnus on jopa kevyempi kuin vesi;

Nämä tiedot ovat epätäydellisiä, lisätietoja yleiset ominaisuudet Saturnus-planeetta, kirjoitamme alla.

Saturnuksella on 62 kuuta, itse asiassa noin 40 % aurinkokuntamme kuuista pyörii sen ympärillä. Monet näistä satelliiteista ovat hyvin pieniä eivätkä näy Maasta. Viimeksi mainitut löysi Cassini-avaruusalus, ja tutkijat odottavat, että ajan myötä laite löytää vielä enemmän jäisiä satelliitteja.

Huolimatta siitä, että Saturnus on liian vihamielinen mille tahansa elämänmuodolle, tiedämme, että sen kuu Enceladus on yksi sopivimmista ehdokkaista elämän etsimiseen. Enceladus on tunnettu siitä, että sen pinnalla on jäägeysireitä. On olemassa jokin mekanismi (luultavasti Saturnuksen vuorovesitoiminta), joka luo tarpeeksi lämpöä nestemäisen veden olemassaoloon. Jotkut tutkijat uskovat, että Enceladuksella on mahdollisuus elää.

Planeetan muodostuminen

Kuten muutkin planeetat, Saturnus muodostui aurinkosumusta noin 4,6 miljardia vuotta sitten. Tämä aurinkosumu oli valtava kylmän kaasun ja pölyn pilvi, joka saattoi törmätä toiseen pilveen tai supernova-iskuaaltoon. Tämä tapahtuma aloitti protosolaarisumun supistumisen ja aurinkokunnan muodostumisen edelleen.

Pilvi supistui yhä enemmän, kunnes keskelle muodostui prototähti, jota ympäröi litteä materiaalikiekko. Tämän levyn sisäosa sisälsi enemmän raskaita elementtejä ja muodosti maanpäälliset planeetat, kun taas ulompi alue oli tarpeeksi kylmä ja itse asiassa pysyi koskemattomana.

Auringon sumun materiaali muodosti yhä enemmän planetesimaalia. Nämä planetesimaalit törmäsivät yhteen ja sulautuivat planeetoiksi. Jossain vaiheessa Saturnuksen varhaishistoriaa sen noin 300 kilometriä halkaisijaltaan oleva kuu repeytyi sen painovoiman vaikutuksesta ja loi renkaat, jotka kiertävät planeettaa edelleenkin. Itse asiassa planeetan pääparametrit riippuivat suoraan sen muodostumispaikasta ja kaasun määrästä, jonka se pystyi sieppaamaan.

Koska Saturnus on pienempi kuin Jupiter, se jäähtyy nopeammin. Tähtitieteilijät uskovat, että heti kun sen ulkoilmakehä jäähtyi 15 Kelvin-asteeseen, helium tiivistyi pisaroiksi, jotka alkoivat vajota kohti ydintä. Näiden pisaroiden kitka lämmitti planeetan, ja nyt se lähettää noin 2,3 kertaa enemmän energiaa kuin se saa Auringosta.

Renkaan muodostuminen

Näkymä planeetalle avaruudesta

Saturnuksen tärkein erottuva piirre ovat renkaat. Miten renkaat muodostuvat? Versioita on useita. Perinteisen teorian mukaan renkaat ovat lähes yhtä vanhoja kuin planeetta ja ovat olleet olemassa ainakin 4 miljardia vuotta. Jättiläisen varhaisessa historiassa 300 kilometrin satelliitti tuli liian lähelle sitä ja repeytyi palasiksi. On myös mahdollista, että kaksi satelliittia törmäsivät toisiinsa tai riittävän suuri komeetta tai asteroidi osui satelliittiin, ja se yksinkertaisesti hajosi kiertoradalla.

Vaihtoehtoinen hypoteesi renkaan muodostukselle

Toinen hypoteesi on, että satelliitti ei tuhoutunut. Sen sijaan renkaat, samoin kuin itse planeetta, muodostuivat aurinkosumusta.

Mutta tässä on ongelma: renkaiden jää on liian puhdasta. Jos renkaat muodostuivat Saturnuksen kanssa miljardeja vuosia sitten, odotamme niiden olevan kokonaan mudan peitossa mikrometeorien vaikutuksista. Mutta tänään näemme, että ne ovat yhtä puhtaita kuin jos ne olisi muodostettu alle 100 miljoonaa vuotta sitten.

On mahdollista, että sormukset uusivat jatkuvasti materiaaliaan tarttumalla yhteen ja törmäämällä toisiinsa, mikä vaikeuttaa iän määrittämistä. Tämä on yksi mysteereistä, joita ei ole vielä ratkaistava.

Tunnelma

Kuten muutkin jättiläisplaneetat, Saturnuksen ilmakehä on 75 % vetyä ja 25 % heliumia, ja siinä on pieniä määriä muita aineita, kuten vettä ja metaania.

Tunnelmalliset ominaisuudet

Planeetan ulkonäkö näkyvässä valossa näyttää rauhallisemmalta kuin Jupiterin. Planeetan ilmakehässä on pilviä, mutta ne ovat vaalean oransseja ja tuskin näkyviä. Oranssi väri johtuu sen ilmakehässä olevista rikkiyhdisteistä. Rikin lisäksi yläilmakehässä on pieniä määriä typpeä ja happea. Nämä atomit reagoivat keskenään ja muodostavat auringonvalon vaikutuksesta monimutkaisia ​​molekyylejä, jotka muistuttavat savusumua. Eri valon aallonpituuksilla sekä parannetuilla Cassini-kuvilla ilmapiiri näyttää paljon vaikuttavammalta ja myrskyisemmältä.

Tuulet ilmakehässä

Planeetan ilmakehä tuottaa aurinkokunnan nopeimpia tuulia (nopeammin vain Neptunuksella). NASA:n avaruusalus Voyager, joka lensi Saturnuksella, mittasi tuulen nopeuden, se osoittautui olevan 1800 km / h alueella planeetan päiväntasaajalla. Planeettaa kiertävien vyöhykkeiden sisällä muodostuu suuria valkoisia myrskyjä, mutta toisin kuin Jupiter, nämä myrskyt kestävät vain muutaman kuukauden ja ne imeytyvät ilmakehään.

Ilmakehän näkyvän osan pilvet koostuvat ammoniakista ja sijaitsevat 100 km troposfäärin yläosan alapuolella (tropopaussi), jossa lämpötila laskee -250 °C:een. Tämän rajan alapuolella pilvet koostuvat ammoniumista hydrosulfidi ja ovat noin 170 km alempia. Tässä kerroksessa lämpötila on vain -70 astetta. Syvimmät pilvet koostuvat vedestä ja sijaitsevat noin 130 km tropopaussin alapuolella. Lämpötila täällä on 0 astetta.

Mitä alhaisempi, sitä enemmän paine ja lämpötila nousevat ja kaasumainen vety muuttuu hitaasti nesteeksi.

Kuusikulmio

Yksi oudoimmista koskaan löydetyistä sääilmiöistä on niin sanottu pohjoinen kuusikulmainen myrsky.

Kuusikulmaiset pilvet Saturnuksen ympärillä havaittiin ensimmäisen kerran Voyagers 1:n ja 2:n avulla vieraillessaan planeetalla yli kolme vuosikymmentä sitten. Viime aikoina Saturnuksen kuusikulmio on valokuvannut erittäin yksityiskohtaisesti NASAn Cassini-avaruusaluksella, joka tällä hetkellä kiertää Saturnusta. Kuusikulmio (tai kuusikulmiopyörte) on halkaisijaltaan noin 25 000 km. Siihen mahtuu 4 sellaista planeettaa kuin Maa.

Kuusikulmio pyörii täsmälleen samalla nopeudella kuin itse planeetta. Planeetan pohjoisnapa on kuitenkin erilainen kuin etelänava, jonka keskellä on valtava hurrikaani, jossa on jättimäinen suppilo. Kuusikulmion kummankin puolen koko on noin 13 800 km, ja koko rakenne tekee yhden kierroksen akselin ympäri 10 tunnissa ja 39 minuutissa, aivan kuten itse planeetta.

Syy kuusikulmion muodostumiseen

Joten miksi pohjoisnapapyörre on kuusikulmion muotoinen? Tähtitieteilijöiden on vaikea vastata tähän kysymykseen sataprosenttisesti, mutta yksi Cassinin visuaalisesta ja infrapunaspektrometristä vastaava asiantuntija ja tiimin jäsen sanoi: "Tämä on hyvin outo myrsky, jolla on tarkat geometriset muodot ja kuusi lähes identtistä sivua. Emme ole koskaan nähneet mitään vastaavaa muilla planeetoilla."

Galleria kuvista planeetan ilmakehästä

Saturnus on myrskyjen planeetta

Jupiter tunnetaan rajuista myrskyistään, jotka näkyvät selvästi yläilmakehän, erityisesti Suuren punaisen pisteen, läpi. Mutta Saturnuksella on myös myrskyjä, vaikka ne eivät ole niin suuria ja intensiivisiä, mutta Maan myrskyihin verrattuna ne ovat yksinkertaisesti valtavia.

Yksi suurimmista myrskyistä oli Suuri valkoinen piste, joka tunnetaan myös nimellä Great White Oval, jonka Hubble-avaruusteleskooppi havaitsi vuonna 1990. Tällaisia ​​myrskyjä esiintyy luultavasti kerran vuodessa Saturnuksella (kerran 30 maan vuoden välein).

ilmakehään ja pintaan

Planeetta muistuttaa hyvin palloa, joka on valmistettu lähes kokonaan vedystä ja heliumista. Sen tiheys ja lämpötila muuttuvat, kun siirryt syvemmälle planeetalle.

Ilmakehän koostumus

Planeetan ulkoilmakehä koostuu 93-prosenttisesti molekyylivetyä, loput heliumista ja vähäisistä määristä ammoniakkia, asetyleeniä, etaania, fosfiinia ja metaania. Juuri nämä hivenaineet luovat kuvissa näkyvät raidat ja pilvet.

Ydin

Yleinen kaavio Saturnuksen rakenteesta

Kasvuteorian mukaan planeetan ydin on kivinen ja sen massa on suuri, mikä riittää sieppaamaan suuren määrän kaasuja varhaisessa aurinkosumussa. Sen ytimen, kuten muiden kaasujättiläisten, täytyisi muodostua ja tulla massiiviseksi paljon nopeammin kuin muut planeetat, jotta se ehtisi hankkia primäärikaasuja.

Kaasujättiläinen muodostui todennäköisimmin kivisistä tai jäisistä komponenteista, ja alhainen tiheys viittaa nestemäisiin metalliin ja kiven epäpuhtauksiin ytimessä. Se on ainoa planeetta, jonka tiheys on pienempi kuin veden tiheys. Joka tapauksessa, sisäinen rakenne planeetta Saturnus on enemmän kuin paksua siirappipalloa, jossa on kivenpalasten epäpuhtauksia.

metallinen vety

Metallinen vety ytimessä synnyttää magneettikentän. Tällä tavalla luotu magneettikenttä on hieman heikompi kuin Maan ja ulottuu vain sen suurimman satelliitin Titanin kiertoradalle. Titan edistää ionisoitujen hiukkasten ilmaantumista planeetan magnetosfääriin, jotka luovat revontulia ilmakehään. Voyager 2 havaitsi korkean aurinkotuulen paineen planeetan magnetosfäärissä. Saman tehtävän aikana tehtyjen mittausten mukaan magneettikenttä ulottuu vain yli 1,1 miljoonaa kilometriä.

Planeetan koko

Planeetan päiväntasaajan halkaisija on 120 536 km, mikä on 9,44 kertaa Maan halkaisija. Säde on 60 268 km, mikä tekee siitä aurinkokuntamme toiseksi suurimman planeetan, toiseksi vain Jupiterin. Se, kuten kaikki muutkin planeetat, on litteä pallo. Tämä tarkoittaa, että sen ekvatoriaalinen halkaisija on suurempi kuin napojen läpi mitattu halkaisija. Saturnuksen tapauksessa tämä etäisyys on melko merkittävä planeetan suuren pyörimisnopeuden vuoksi. Napaisen halkaisija on 108728 km, mikä on 9,796 % pienempi kuin päiväntasaajan halkaisija, joten Saturnuksen muoto on soikea.

Saturnuksen ympärillä

Päivän pituus

Ilmakehän ja itse planeetan pyörimisnopeus voidaan mitata kolmella eri menetelmällä. Ensimmäinen mittaa planeetan pyörimisnopeutta pilvikerroksessa planeetan ekvatoriaalisessa osassa. Sen kiertoaika on 10 tuntia ja 14 minuuttia. Jos mittauksia tehdään muilla Saturnuksen alueilla, pyörimisnopeus on 10 tuntia 38 minuuttia ja 25,4 sekuntia. Tähän mennessä tarkin menetelmä vuorokauden pituuden mittaamiseen perustuu radiosäteilyn mittaukseen. Tämä menetelmä antaa planeetan pyörimisnopeudeksi 10 tuntia 39 minuuttia ja 22,4 sekuntia. Näistä luvuista huolimatta planeetan sisäosien pyörimisnopeutta ei tällä hetkellä voida mitata tarkasti.

Jälleen planeetan ekvatoriaalinen halkaisija on 120 536 km ja napainen 108 728 km. On tärkeää tietää, miksi tämä ero näissä numeroissa vaikuttaa planeetan pyörimisnopeuteen. Sama tilanne on muilla jättiläisplaneetoilla, erityisesti planeetan eri osien pyörimisero ilmaistaan ​​Jupiterissa.

Päivän pituus planeetan radiosäteilyn mukaan

Saturnuksen sisäalueilta tulevan radiosäteilyn avulla tutkijat pystyivät määrittämään sen pyörimisajan. Sen magneettikenttään jääneet varautuneet hiukkaset lähettävät radioaaltoja, kun ne ovat vuorovaikutuksessa Saturnuksen magneettikentän kanssa, noin 100 kilohertsin taajuudella.

Voyager-luotain mittasi planeetan radiosäteilyä yhdeksän kuukauden ajan lentäessään ohi 1980-luvulla, ja kierrokseksi määritettiin 10 tuntia 39 minuuttia 24 sekuntia 7 sekunnin virheellä. Myös avaruusalus Ulysses teki mittauksia 15 vuotta myöhemmin ja antoi tulokseksi 10 tuntia 45 minuuttia 45 sekuntia 36 sekunnin virheellä.

Eroa on jopa 6 minuuttia! Joko planeetan kierto on hidastunut vuosien varrella tai olemme menettäneet jotain. Planeettojenvälinen Cassini-luotain mittasi näitä samoja radiopäästöjä plasmaspektrometrillä, ja tutkijat havaitsivat 30 vuoden mittausten 6 minuutin eron lisäksi, että myös kierto muuttuu prosentin viikossa.

Tutkijoiden mielestä tämä voi johtua kahdesta asiasta: Auringosta tuleva aurinkotuuli häiritsee mittauksia ja Enceladuksen geysireistä tulevat hiukkaset vaikuttavat magneettikenttään. Molemmat tekijät muuttavat radiosäteilyä, ja ne voivat aiheuttaa erilaisia ​​tuloksia samanaikaisesti.

Uusi data

Vuonna 2007 havaittiin, että jotkin planeetan radiosäteilyn pistelähteistä eivät vastaa Saturnuksen pyörimisnopeutta. Jotkut tutkijat uskovat, että ero johtuu kuun Enceladuksen vaikutuksesta. Näiden geysirien vesihöyry tulee planeetan kiertoradalle ja ionisoituu, mikä vaikuttaa planeetan magneettikenttään. Tämä hidastaa magneettikentän pyörimistä, mutta vain vähän verrattuna itse planeetan pyörimiseen. Nykyinen arvio Saturnuksen pyörimisestä, joka perustuu erilaisiin Cassini-, Voyager- ja Pioneer-avaruusalusten mittauksiin, on syyskuussa 2007 10 tuntia 32 minuuttia ja 35 sekuntia.

Cassinin planeetan perusominaisuudet viittaavat siihen, että aurinkotuuli on todennäköisin syy tietojen eroon. Magneettikentän pyörimismittauksissa esiintyy eroja 25 päivän välein, mikä vastaa Auringon pyörimisjaksoa. Myös aurinkotuulen nopeus muuttuu jatkuvasti, mikä on otettava huomioon. Enceladus voi tehdä pitkän aikavälin muutoksia.

painovoima

Saturnus on jättiläinen planeetta ja sillä ei ole kiinteää pintaa, ja mitä on mahdoton nähdä, on sen pinta (näemme vain ylemmän pilvikerroksen) ja tuntea painovoiman. Mutta kuvitellaan, että on olemassa jokin ehdollinen raja, joka vastaa sen kuvitteellista pintaa. Mikä olisi painovoima planeetalla, jos voisit seistä pinnalla?

Vaikka Saturnuksella on suurempi massa kuin Maalla (aurinkokunnan toiseksi suurin massa Jupiterin jälkeen), se on myös "kevyin" kaikista aurinkokunnan planeetoista. Todellinen painovoima missä tahansa sen kuvitteellisen pinnan pisteessä olisi 91 % maan painovoimasta. Toisin sanoen, jos vaakasi näyttää sinun painavan 100 kg maan päällä (oi, kauhua!), Saturnuksen "pinnalla" painaisit 92 kg (hieman paremmin, mutta silti).

Vertailun vuoksi Jupiterin "pinnalla" painovoima on 2,5 kertaa suurempi kuin Maan. Marsissa vain 1/3 ja Kuussa 1/6.

Mikä tekee painovoimasta niin heikon? Jättimäinen planeetta koostuu pääasiassa vedystä ja heliumista, jotka hän keräsi aurinkokunnan muodostumisen alussa. Nämä alkuaineet muodostuivat maailmankaikkeuden alussa alkuräjähdyksen seurauksena. Kaikki johtuu siitä, että planeetalla on erittäin pieni tiheys.

planeetan lämpötila

Voyager 2 kuva

Ilmakehän ylimmän kerroksen, joka sijaitsee avaruuden rajalla, lämpötila on -150 C. Mutta kun sukeltaa ilmakehään, paine nousee ja vastaavasti lämpötila nousee. Planeetan ytimessä lämpötila voi nousta 11 700 C:een. Mutta missä tämä tapahtuu? lämpöä? Se muodostuu johtuen suuri määrä vety ja helium, jotka uppoaessaan planeetan suolistoon supistuvat ja lämmittävät ydintä.

Painovoiman supistumisen ansiosta planeetta itse asiassa tuottaa lämpöä ja vapauttaa 2,5 kertaa enemmän energiaa kuin se saa Auringosta.

Vesijäästä koostuvan pilvikerroksen pohjalla keskilämpötila on -23 celsiusastetta. Tämän jääkerroksen yläpuolella on ammoniumhydrosulfidia, jonka keskilämpötila on -93 C. Sen yläpuolella on ammoniakkijääpilviä, jotka värjäävät ilmakehän oranssiksi ja keltaiseksi.

Miltä Saturnus näyttää ja minkä värinen se on

Jopa pienen kaukoputken läpi katsottuna planeetan väri näkyy vaaleankeltaisena oranssin vivahteena. Tehokkaammilla kaukoputkilla, kuten Hubble tai NASAn Cassini-avaruusaluksella, voit nähdä ohuita pilvikerroksia ja myrskyjä, jotka ovat sekoitus valkoista ja oranssia. Mutta mikä antaa Saturnukselle sen värin?

Kuten Jupiter, planeetta koostuu lähes kokonaan vedystä, jossa on pieni määrä heliumia, sekä pieniä määriä muita yhdisteitä, kuten ammoniakkia, vesihöyryä ja erilaisia ​​​​yksinkertaisia ​​hiilivetyjä.

Vain ylempi pilvikerros, joka koostuu pääosin ammoniakkikiteistä, vastaa planeetan väristä, ja pilvien alempi kerros on joko ammoniumhydrosulfidia tai vettä.

Saturnuksella on Jupiterin kaltainen raidallinen ilmapiiri, mutta raidat ovat paljon heikompia ja leveämpiä päiväntasaajan lähellä. Sillä ei myöskään ole pitkäikäisiä myrskyjä - ei mitään kuten Suuri punainen piste -, joita esiintyy usein, kun Jupiter lähestyy pohjoisen pallonpuoliskon kesäpäivänseisausta.

Jotkut Cassinin tarjoamista valokuvista näyttävät sinisiltä, ​​samanlaisilta kuin Uranus. Mutta se johtuu luultavasti siitä, että näemme valon hajoavan Cassinin näkökulmasta.

Yhdiste

Saturnus yötaivaalla

Maapallon ympärillä olevat renkaat ovat valloittaneet ihmisten mielikuvituksen satojen vuosien ajan. Oli myös luonnollista halu tietää, mistä planeetta on tehty. Tiedemiehet ovat oppineet sen eri menetelmin kemiallinen koostumus Saturnus on 96 % vetyä, 3 % heliumia ja 1 % erilaisia ​​alkuaineita, kuten metaania, ammoniakkia, etaania, vetyä ja deuteriumia. Jotkut näistä kaasuista löytyvät sen ilmakehästä nestemäisessä ja sulassa tilassa.

Kaasujen tila muuttuu paineen ja lämpötilan noustessa. Pilvien yläosassa kohtaat ammoniakkikiteitä, pilvien alaosassa ammoniumhydrosulfidin ja/tai veden kanssa. Pilvien alla ilmakehän paine kohoaa, mikä aiheuttaa lämpötilan nousun ja vety muuttuu nestemäiseksi. Kun siirrymme syvemmälle planeetalle, paine ja lämpötila jatkavat nousuaan. Tämän seurauksena ytimessä vedystä tulee metallista ja siirtyy tähän erityiseen aggregaatiotilaan. Planeetalla uskotaan olevan löysä ydin, joka koostuu vedyn lisäksi kivistä ja joistakin metalleista.

Nykyaikainen avaruustutkimus on johtanut moniin löytöihin Saturnuksen järjestelmästä. Tutkimus alkoi Pioneer 11 -avaruusaluksen ohilennolla vuonna 1979. Tämä tehtävä löysi F-renkaan. Voyager 1 lensi seuraavana vuonna ja lähetti joidenkin satelliittien pintatietoja takaisin Maahan. Hän osoitti myös, että Titanin ilmapiiri ei ole läpinäkyvä näkyvälle valolle. Vuonna 1981 Voyager 2 vieraili Saturnuksella ja havaitsi muutoksia ilmakehässä ja vahvisti myös Maxwellin ja Keelerin aukkojen olemassaolon, jotka Voyager 1 näki ensimmäisen kerran.

Voyager 2:n jälkeen järjestelmään saapui Cassini-Huygens-avaruusalus, joka lähti planeetan kiertoradalle vuonna 2004, voit lukea lisää sen tehtävästä tästä artikkelista.

Säteily

Kun NASAn Cassini-laskeutuja saapui planeetalle ensimmäisen kerran, se havaitsi ukkosmyrskyjä ja säteilyvöitä planeetan ympärillä. Hän jopa löysi uuden säteilyvyön planeetan renkaan sisältä. Uusi säteilyvyö on 139 000 kilometrin päässä Saturnuksen keskustasta ja ulottuu 362 000 kilometriin.

Revontulet Saturnuksella

Pohjoinen video, joka on luotu Hubble-avaruusteleskoopin ja Cassini-avaruusaluksen kuvista.

Magneettikentän läsnäolon ansiosta Auringon varautuneet hiukkaset vangitsevat magnetosfäärin ja muodostavat säteilyvöitä. Nämä varautuneet hiukkaset liikkuvat magneettisen voimakentän linjoja pitkin ja törmäävät planeetan ilmakehään. Auroran esiintymismekanismi on samanlainen kuin Maan, mutta ilmakehän erilaisesta koostumuksesta johtuen jättiläisen revontulet ovat violetteja, toisin kuin maan vihreät.

Saturnuksen aurora Hubble-teleskoopin avulla

Aurora galleria

lähimmät naapurit

Mikä on Saturnusta lähinnä oleva planeetta? Se riippuu siitä, missä kiertoradalla se on tällä hetkellä, sekä muiden planeettojen sijainnista.

Suurimman osan kiertoradastaan ​​lähin planeetta on . Kun Saturnus ja Jupiter ovat vähimmäisetäisyydellä toisistaan, ne ovat vain 655 000 000 km päässä toisistaan.

Kun ne sijaitsevat vastakkaisilla puolilla toisiaan, Saturnus-planeetat ja joskus tulevat hyvin lähelle toisiaan ja tällä hetkellä niitä erottaa toisistaan ​​1,43 miljardia km.

Yleistä tietoa

Seuraavat planeettatiedot perustuvat NASAn planeettatiedotteisiin.

Paino - 568,46 x 10 * 24 kg

Tilavuus: 82 713 x 10*10 km3

Keskimääräinen säde: 58232 km

Keskimääräinen halkaisija: 116 464 km

Tiheys: 0,687 g/cm3

Ensimmäinen pakonopeus: 35,5 km/s

Vapaapudotuskiihtyvyys: 10,44 m/s2

Luonnolliset satelliitit: 62

Etäisyys Auringosta (kiertoradan pääakseli): 1,43353 miljardia km

Kiertoaika: 10 759,22 päivää

Perihelion: 1,35255 miljardia km

Aphelion: 1,5145 miljardia km

Kiertonopeus: 9,69 km/s

Orbitaalin kaltevuus: 2,485 astetta

Radan epäkeskisyys: 0,0565

Sivukiertojakso: 10,656 tuntia

Pyörimisaika akselin ympäri: 10,656 tuntia

Aksiaalinen kallistus: 26,73°

Kuka löysi: se on ollut tiedossa esihistoriallisista ajoista lähtien

Pienin etäisyys Maasta: 1,1955 miljardia km

Suurin etäisyys Maasta: 1,6585 miljardia km

Suurin näennäinen halkaisija Maasta: 20,1 kaarisekuntia

Näennäisen pienin halkaisija Maasta: 14,5 kaarisekuntia

Näennäinen kirkkaus (maksimi): 0,43 magnitudia

Tarina

Hubble-teleskoopilla otettu avaruuskuva

Planeetta näkyy selvästi paljaalla silmällä, joten on vaikea sanoa, milloin planeetta löydettiin ensimmäisen kerran. Miksi planeetta on nimeltään Saturnus? Se on nimetty roomalaisen sadonkorjuun jumalan mukaan - tämä jumala vastaa kreikkalaista Kronosta. Tästä syystä nimen alkuperä on roomalainen.

Galileo

Saturnus ja sen renkaat olivat mysteeri, kunnes Galileo rakensi ensimmäisen kerran primitiivisen mutta toimivan teleskooppinsa ja katsoi planeettaa vuonna 1610. Galileo ei tietenkään ymmärtänyt näkemäänsä ja ajatteli, että renkaat olivat suuria kuita kummallakin puolella planeettaa. Se oli ennen kuin Christian Huygens käytti parasta kaukoputkea nähdäkseen, että ne eivät olleet todella kuita, vaan renkaita. Huygens oli myös ensimmäinen, joka löysi suurimman kuun, Titanin. Huolimatta siitä, että planeetan näkyvyys mahdollistaa sen havaitsemisen melkein kaikkialta, sen satelliitit, kuten renkaat, ovat näkyvissä vain kaukoputken läpi.

Jean Dominique Cassini

Hän löysi renkaista aukon, joka myöhemmin nimettiin Cassiniksi, ja löysi ensimmäisenä planeetan neljä satelliittia: Iapetus, Rhea, Tethys ja Dione.

William Herschel

Vuonna 1789 tähtitieteilijä William Herschel löysi kaksi muuta kuuta, Mimasin ja Enceladuksen. Ja vuonna 1848 brittiläiset tutkijat löysivät satelliitin nimeltä Hyperion.

Ennen avaruusaluksen lentoa planeetalle emme tienneet siitä niin paljoa huolimatta siitä, että voit nähdä planeetan jopa paljaalla silmällä. NASA laukaisi 70- ja 80-luvuilla Pioneer 11 -avaruusaluksen, joka oli ensimmäinen avaruusalus, joka vieraili Saturnuksessa ja ohitti 20 000 kilometrin säteellä planeetan pilvikerroksesta. Sitä seurasi Voyager 1 laukaisu vuonna 1980 ja Voyager 2 elokuussa 1981.

Heinäkuussa 2004 NASAn Cassini-laskeutuja saapui Saturnuksen järjestelmään ja kokosi eniten Yksityiskohtainen kuvaus Saturnus ja sen järjestelmät. Cassini on tehnyt lähes 100 ohilentoa Titanin kuusta, useita ohituksia monille muille kuuille ja lähettänyt meille tuhansia kuvia planeettasta ja sen kuista. Cassini löysi 4 uutta kuuta, uuden renkaan ja nestemäisiä hiilivetymeriä Titanilta.

Laajennettu animaatio Cassinin lennosta Saturnus-järjestelmässä

Sormukset

Ne koostuvat planeetta kiertävistä jäähiukkasista. On olemassa useita päärenkaita, jotka näkyvät selvästi maasta, ja tähtitieteilijät käyttävät erityisiä nimityksiä jokaiselle Saturnuksen renkaalle. Mutta kuinka monta rengasta Saturnuksella itse asiassa on?

Sormukset: näkymä Cassinilta

Yritetään vastata tähän kysymykseen. Itse renkaat on jaettu seuraaviin osiin. Renkaan kaksi tiheämpää osaa on merkitty A:lla ja B:llä, ne erotetaan toisistaan ​​Cassini-raolla, jota seuraa C-rengas. Kolmen päärenkaan jälkeen on pienempiä, pölyisiä renkaita: D, G, E ja myös F-rengas, joka on uloin. Kuinka monta päärengasta? Aivan oikein - 8!

Nämä kolme päärengasta ja 5 pölyrengasta muodostavat suurimman osan. Mutta on olemassa useita muita renkaita, kuten Janus, Meton, Pallene, sekä Anf-renkaan kaaria.

On myös pienempiä renkaita ja aukkoja erilaisissa renkaissa, joita on vaikea laskea (esimerkiksi Encke-rako, Huygensin rako, Dawes-rako ja monet muut). Lisähavainto renkaiden avulla voit selventää niiden parametreja ja määrää.

Kadonneet renkaat

Planeetan kiertoradan kaltevuuden vuoksi renkaat muuttuvat reuna-alueiksi 14-15 vuoden välein, ja koska ne ovat hyvin ohuita, ne katoavat itse asiassa Maan tarkkailijoiden näkökentästä. Vuonna 1612 Galileo huomasi, että hänen löytämänsä satelliitit olivat kadonneet jonnekin. Tilanne oli niin outo, että Galileo jopa hylkäsi planeetan havainnot (todennäköisimmin toiveiden romahtamisen seurauksena!). Hän oli löytänyt renkaat (ja luuli niitä satelliiteiksi) kaksi vuotta aiemmin ja kiehtoi ne välittömästi.

Soiton parametrit

Planeettaa kutsutaan joskus "aurinkokunnan helmeksi", koska sen rengasjärjestelmä näyttää kruunulta. Nämä renkaat koostuvat pölystä, kivestä ja jäästä. Siksi renkaat eivät hajoa, koska. se ei ole kokonainen, vaan koostuu miljardeista hiukkasista. Osa rengasjärjestelmän materiaalista on hiekanjyvän kokoista, ja osa esineistä on korkeita rakennuksia suurempia ja niiden halkaisija on kilometri. Mistä sormukset on tehty? Enimmäkseen jäähiukkasia, vaikka siellä on myös pölyrenkaita. Silmiinpistävintä on, että jokainen rengas pyörii eri nopeudella planeetan suhteen. Planeetan renkaiden keskimääräinen tiheys on niin pieni, että tähdet voidaan nähdä niiden läpi.

Saturnus ei ole ainoa planeetta, jolla on rengasjärjestelmä. Kaikilla kaasujättiläisillä on renkaat. Saturnuksen renkaat erottuvat joukosta, koska ne ovat suurimpia ja kirkkaimpia. Renkaat ovat noin kilometrin paksuisia ja ulottuvat jopa 482 000 km:n etäisyydelle planeetan keskustasta.

Saturnuksen renkaat on nimetty aakkosjärjestyksessä sen mukaan, missä järjestyksessä ne löydettiin. Tämä tekee sormuksista hieman hämmentäviä ja listaa ne epäjärjestyksessä planeetalta. Alla on luettelo tärkeimmistä renkaista ja niiden välisistä rakoista sekä etäisyys planeetan keskustasta ja niiden leveys.

Sormusten äänet

Tässä upeassa videossa kuulet Saturnuksen planeetan äänet, jotka ovat planeetan radiolähetyksiä muutettuna ääneksi. Kilometrien kantaman radiosäteily syntyy planeetan revontulien mukana.

Cassini Plasma Spectrometer teki korkearesoluutioisia mittauksia, joiden avulla tutkijat pystyivät muuttamaan radioaallot ääneksi taajuutta siirtämällä.

Sormusten syntyminen

Miten sormukset ilmestyivät? Yksinkertaisin vastaus siihen, miksi planeetalla on renkaita ja mistä ne on tehty, on, että planeetalle on kertynyt paljon pölyä ja jäätä eri etäisyyksille itsestään. Nämä elementit on todennäköisesti vangittu painovoimalla. Vaikka jotkut uskovat, että ne muodostuivat pienen satelliitin tuhoutumisesta, joka tuli liian lähelle planeettaa ja putosi Rochen rajaan, minkä seurauksena planeetta itse repi sen palasiksi.

Jotkut tutkijat ehdottavat, että kaikki renkaiden materiaali on seurausta satelliittien törmäyksistä asteroidien tai komeettojen kanssa. Törmäyksen jälkeen asteroidien jäännökset pääsivät pakoon planeetan vetovoimasta ja muodostivat renkaita.

Riippumatta siitä, mikä näistä versioista on oikea, renkaat ovat melko vaikuttavia. Itse asiassa Saturnus on sormusten herra. Renkaiden tutkimisen jälkeen on tarpeen tutkia muiden planeettojen rengasjärjestelmiä: Neptunus, Uranus ja Jupiter. Jokainen näistä järjestelmistä on heikompi, mutta silti mielenkiintoinen omalla tavallaan.

Galleria sormusten kuvia

Elämä Saturnuksella

On vaikea kuvitella vähemmän vieraanvaraista planeettaa elämään kuin Saturnus. Planeetta koostuu lähes kokonaan vedystä ja heliumista, ja alemmassa pilvikerroksessa on pieniä määriä vesijäätä. Pilvien huipulla lämpötila voi laskea -150 asteeseen.

Kun laskeudut ilmakehään, paine ja lämpötila kasvavat. Jos lämpötila on tarpeeksi lämmin, jotta vesi ei jääty, ilmakehän paine tällä tasolla on sama kuin muutaman kilometrin maan valtameren alapuolella.

Elämää planeetan satelliiteilla

Elämän löytämiseksi tutkijat tarjoavat katsoa planeetan satelliitteja. Ne koostuvat huomattavasta määrästä vesijäätä, ja niiden gravitaatiovuorovaikutus Saturnuksen kanssa todennäköisesti pitää niiden sisätilat lämpimänä. Kuun Enceladuksen pinnalla tiedetään olevan vesigeysireitä, jotka purkautuvat lähes jatkuvasti. On mahdollista, että sillä on valtavat lämpimän veden varannot jääkuoren alla (melkein kuin Euroopassa).

Toisessa kuussa, Titanissa, on järviä ja nestemäisiä hiilivetymeriä, ja sen uskotaan olevan paikka, jossa on potentiaalia luoda elämää. Tähtitieteilijät uskovat, että Titan on koostumukseltaan hyvin samanlainen kuin Maan varhaisessa historiassa. Kun Aurinko muuttuu punaiseksi kääpiöksi (4-5 miljardissa vuodessa), satelliitin lämpötila tulee suotuisaksi elämän syntymiselle ja ylläpitämiselle, ja suuri määrä hiilivetyjä, mukaan lukien monimutkaiset, on ensisijainen "liemi" ”.

asema taivaalla

Saturnus ja sen kuusi kuuta, amatöörikuva

Saturnus näkyy taivaalla melko kirkkaana tähtenä. Planeetan nykyiset koordinaatit selviävät parhaiten erikoistuneissa planetaarioohjelmissa, kuten Stellariumissa, ja sen kattamiseen tai kulkemiseen tietyllä alueella liittyvät tapahtumat sekä kaikki Saturnusta koskevasta planeettasta voidaan kurkistaa artikkelista 100 tähtitieteellistä tapahtumaa. vuosi. Planeetan vastakkainasettelu tarjoaa aina mahdollisuuden tarkastella sitä mahdollisimman yksityiskohtaisesti.

Tulevia yhteenottoja

Kun tiedät planeetan efemeridit ja sen suuruuden, Saturnuksen löytäminen tähtitaivaalta ei ole vaikeaa. Jos sinulla on kuitenkin vähän kokemusta, sen etsiminen voi viivästyä, joten suosittelemme Go-To-kiinnikkeellä varustettujen amatööriteleskooppien käyttöä. Käytä kaukoputkea, jossa on Go-To-kiinnike, niin sinun ei tarvitse tietää planeetan koordinaatteja ja missä se näkyy juuri nyt.

Lento planeetalle

Kuinka kauan avaruusmatka Saturnukseen kestää? Riippuen siitä, minkä reitin valitset, lento voi kestää eri ajan.

Esimerkiksi: Pioneer 11:llä kesti kuusi ja puoli vuotta päästä planeetalle. Voyager 1 kesti kolme vuotta ja kaksi kuukautta, Voyager 2 kesti neljä vuotta ja Cassini-avaruusalus kuusi vuotta ja yhdeksän kuukautta! New Horizons -avaruusalus käytti Saturnia gravitaatioponnahduslautana matkalla Plutoon ja saapui kaksi vuotta ja neljä kuukautta laukaisun jälkeen. Miksi niin suuri ero lentoajoissa?

Ensimmäinen lentoajan määräävä tekijä

Pohditaan, laukaisiko avaruusalus suoraan Saturnukseen vai käyttääkö se muita taivaankappaleita matkan varrella ritsana?

Toinen lentoajan määräävä tekijä

Tämä on eräänlainen avaruusaluksen moottori, ja kolmas tekijä on, lentääkö planeetan ohi vai tulemmeko sen kiertoradalle.

Nämä tekijät mielessä, katsotaanpa edellä mainittuja tehtäviä. Pioneer 11 ja Cassini käyttivät muiden planeettojen gravitaatiovaikutusta ennen kuin suuntasivat kohti Saturnusta. Nämä muiden ruumiiden ohilennot lisäsivät vuosia jo ennestään pitkälle matkalle. Voyager 1 ja 2 käyttivät vain Jupiteria matkallaan Saturnukseen ja saapuivat paljon nopeammin. New Horizons -aluksella oli useita selkeitä etuja kaikkiin muihin luotain verrattuna. Kaksi tärkeintä etua ovat, että siinä on nopein ja edistynein moottori, ja se laukaistiin lyhyelle lentoradalle Saturnukseen matkalla Plutoon.

Tutkimusvaiheet

Panoraamakuva Saturnuksesta 19. heinäkuuta 2013 Cassini-avaruusaluksella. Vasemmalla purkautuneessa renkaassa valkoinen piste on Enceladus. Maa näkyy kuvan keskikohdan alapuolella ja oikealla puolella.

Vuonna 1979 ensimmäinen avaruusalus saavutti jättimäisen planeetan.

Pioneer-11

Vuonna 1973 luotu Pioneer 11 lensi Jupiterin ohitse ja käytti planeetan painovoimaa muuttaakseen lentorataa ja suunnatakseen kohti Saturnusta. Hän saapui 1. syyskuuta 1979 ohittaen 22 000 km planeetan pilvikerroksen yläpuolella. Ensimmäistä kertaa historiassa hän suoritti lähitutkimuksia Saturnuksesta ja välitti lähikuvia planeettasta löytääkseen aiemmin tuntemattoman renkaan.

Voyager 1

NASAn Voyager 1 -luotain oli seuraava avaruusalus, joka vieraili planeetalla 12. marraskuuta 1980. Hän lensi 124 000 kilometriä planeetan pilvikerroksesta ja lähetti virran todella korvaamattomia valokuvia Maahan. He päättivät lähettää Voyager 1:n lentämään Titanin satelliitin ympäri ja sen kaksoisveli Voyager 2:n muille jättimäisille planeetoille. Tämän seurauksena kävi ilmi, että vaikka laite välitti paljon tieteellistä tietoa, se ei nähnyt Titanin pintaa, koska se on läpinäkymätön näkyvälle valolle. Siksi itse asiassa laiva uhrattiin suurimman satelliitin hyväksi, johon tiedemiehillä oli suuria toiveita, mutta lopulta he näkivät oranssin pallon ilman mitään yksityiskohtia.

Voyager 2

Pian Voyager 1:n ohilennon jälkeen Voyager 2 lensi Saturnuksen järjestelmään ja suoritti lähes identtisen ohjelman. Se saavutti planeetan 26. elokuuta 1981. Sen lisäksi, että hän kiertää planeettaa 100 800 km:n etäisyydellä, hän lensi lähellä Enceladusta, Tethystä, Hyperionia, Iapetusta, Phoebea ja useita muita kuita. Voyager 2, saatuaan gravitaatiokiihdytyksen planeetalta, suuntasi kohti Uranusta (onnistui ohilento vuonna 1986) ja Neptunusta (menestynyt ohilento vuonna 1989), minkä jälkeen se jatkoi matkaansa aurinkokunnan rajoihin.

Cassini-Huygens

Näkymiä Saturnukselle Cassinilta

NASAn Cassini-Huygens-luotain, joka saapui planeetalle vuonna 2004, pystyi todella tutkimaan planeettaa pysyvältä kiertoradalta. Osana tehtäväänsä avaruusalus toimitti Huygens-luotaimen Titanin pinnalle.

TOP 10 kuvaa Cassinista

Cassini on nyt suorittanut päätehtävänsä ja on jatkanut Saturnuksen ja sen kuuiden tutkimista jo useiden vuosien ajan. Hänen löytöistään on syytä huomata geysirien löytö Enceladukselta, merien ja hiilivetyjärvien löytäminen Titanilla, uudet renkaat ja satelliitit sekä tiedot ja valokuvat Titanin pinnalta. Tiedemiehet aikovat lopettaa Cassini-operaation vuonna 2017 NASAn planeettojen tutkimusbudjetin leikkausten vuoksi.

Tulevat tehtävät

Seuraavaa Titan Saturn System -tehtävää (TSSM) ei pitäisi odottaa ennen vuotta 2020, vaan pikemminkin paljon myöhemmin. Käyttämällä gravitaatioliikkeitä lähellä Maata ja Venusta, tämä laite pystyy saavuttamaan Saturnuksen noin vuonna 2029.

Suunnitelmissa on neljän vuoden lentosuunnitelma, jossa 2 vuotta varataan itse planeetan tutkimukseen, 2 kuukautta Titanin pinnan tutkimukseen, johon laskeutuja osallistuu, ja 20 kuukautta satelliitin tutkimiseen alkaen. kiertoradalla. Myös Venäjä voi olla mukana tässä todella suurenmoisessa hankkeessa. Liittovaltion viraston Roscosmosin tulevasta osallistumisesta keskustellaan jo. Vaikka tämä tehtävä on vielä kaukana toteutumisesta, meillä on silti mahdollisuus nauttia upeista Cassinin kuvista, joita hän lähettää säännöllisesti ja jotka kaikilla on pääsy vain muutaman päivän kuluttua niiden lähettämisestä Maahan. Onnea Saturnuksen tutkimiseen!

Vastaukset yleisimpiin kysymyksiin

1. Kenen mukaan Saturnus-planeetta on nimetty? Roomalaisen hedelmällisyyden jumalan kunniaksi.
2. Milloin Saturnus löydettiin? Se on ollut tiedossa muinaisista ajoista lähtien, ja on mahdotonta määrittää, kuka ensimmäisenä määritti, että tämä on planeetta.
3. Kuinka kaukana Saturnus on Auringosta? Keskimääräinen etäisyys Auringosta on 1,43 miljardia kilometriä eli 9,58 AU.
4. Kuinka löytää se taivaalta? On parasta käyttää hakukarttoja ja erikoisohjelmistoja, kuten Stellarium.
5. Mitkä ovat sivuston koordinaatit? Koska tämä on planeetta, sen koordinaatit muuttuvat, voit selvittää Saturnuksen efemeridit erikoistuneista tähtitieteellisistä resursseista.

Saturnus, jos lasketaan etäisyyden mukaan Auringosta, on kuudes planeetta, ja jos suurin, niin toinen. Tämä on kaasujättiläinen, jonka massa ylittää massan 95 kertaa. Sen tiheys on kaikista planeetoista pienin ja jopa pienempi kuin veden tiheys. Planeetta Saturnus on ehkä yksi kauneimmista ja salaperäisimmistä. Hänen ulkonäkönsä on silmiinpistävä ja houkutteleva. Keijusormukset luovat tunteen jostakin epätavallisesta, niiden ansiosta sitä ei voi sekoittaa toiseen planeettaan, se on ainutlaatuinen.

Mitä nimi Saturnus tarkoittaa? Tiedetään, että se tulee Jumalan Kronoksen nimestä, joka käski mahtavia titaaneja kreikkalaisessa mytologiassa. Planeetta sai nimensä jättimäisestä koostaan ​​ja epätavallisesta ulkonäöstään.

Planeetan parametrit

Tunnelma

Voimakkaat tuulet raivoavat Saturnuksen ilmakehässä. Niiden nopeus on niin suuri, että se on noin 500 km / h ja joskus saavuttaa 1500 km / h. Samaa mieltä, melko epämiellyttävä ilmiö, mutta maasta katsottuna (teleskoopin läpi katsottuna) ne näyttävät erittäin kauniilta. Planeetalla riehuvat todelliset syklonit, joista suurin on Suuri valkoinen soikea. Se sai tämän nimen ulkonäöstään ja on voimakas antisykloni, joka ilmestyy järjestelmällisesti pinnalle noin kerran kolmessakymmenessä vuodessa. Sen mitat ovat yksinkertaisesti jättimäisiä ja ovat noin 17 tuhatta kilometriä.

Planeetan ilmakehä koostuu pääosin vedystä ja heliumista, ja siinä on melko vähän typpeä. Ylemmissä kerroksissa havaitaan ammoniakkipilviä.

On myös muodostumia, kuten täpliä. Totta, ne eivät ole niin havaittavissa kuin esimerkiksi Jupiterin, mutta silti jotkut ovat melko suuria ja saavuttavat noin 11 tuhatta km. Eli aika vaikuttavaa. On myös kirkkaita pisteitä, ne ovat paljon pienempiä, vain noin 3 tuhatta km, samoin kuin ruskeita, joiden koko on 10 tuhatta km.

On myös raitoja, jotka, kuten tutkijat ehdottavat, ilmaantuivat lämpötilaerosta. Niitä on melko paljon ja bändien keskellä puhaltavat voimakkaimmat tuulet.
Yläilmakehässä on erittäin kylmää. Lämpötila vaihtelee -180 °С - -150 °С. Vaikka se on kauhea kylmä, mutta jos planeetan sisällä ei olisi ydintä, joka lämmittää ja antaa lämpöä, ilmakehän lämpötila olisi huomattavasti alhaisempi, koska Aurinko on kaukana.

Pinta

Saturnuksella ei ole kiinteää pintaa, ja se, mitä näemme, on vain pilvien huippuja. Niiden yläkerros on valmistettu jäädytetystä ammoniakista ja alakerros ammoniumista. Mitä lähempänä planeettaa, sitä tiheämpi ja kuumempi vetyilmakehä on.

Sisäinen rakenne on hyvin samanlainen kuin Jupiterin.Tutkijat ehdottavat, että planeetan keskellä on suuri silikaattimetalliydin. Siis noin 30 000 km:n syvyydessä. lämpötila on 10 000 °C ja paine noin 3 miljoonaa ilmakehää. Itse ytimessä paine on vielä korkeampi, samoin kuin lämpötila. Se on lämmönlähde, joka lämmittää koko planeetan. Saturnus luovuttaa enemmän lämpöä kuin se vastaanottaa.

Ydintä ympäröi metallitilassa oleva vety ja sen yläpuolella, lähempänä pintaa, on kerros nestemäistä molekyylivetyä, joka siirtyy kaasufaasiinsa ilmakehän vieressä. Planeetan magneettikentällä on ainutlaatuinen ominaisuus, joka on yhteensopivuus planeetan pyörimisakselin kanssa. Saturnuksen magnetosfääri on ulkonäöltään symmetrinen, mutta säteilynavat ovat muodoltaan säännöllisiä ja niissä on onteloita.

Ensimmäisenä sormukset näki suuri Galileo Galilei, ja se tapahtui jo vuonna 1610. Myöhemmin hollantilainen tähtitieteilijä Huygens ehdotti tehokkaamman kaukoputken avulla, että Saturnuksella on kaksi rengasta: yksi ohut ja toinen litteä. Itse asiassa niitä on paljon enemmän, ja ne koostuvat lukuisista jääpaloista, kivistä, eniten eri kokoja pyyhkäisemällä pois kaiken tiellään. Sormukset ovat aivan mahtavia. Suurin niistä ylittää planeetan koon 200 kertaa. Itse asiassa tämä on tuhoutuneista komeetoista, satelliiteista ja muusta avaruusjätteestä jäänyttä roskaa.

Mielenkiintoista on, että sormuksilla on myös nimi. Ne on järjestetty aakkosjärjestykseen, eli tämä rengas on A, B, C ja niin edelleen.

Saturnuksella on yhteensä 61 kuuta. Heillä on eri muotoinen mutta suurimmaksi osaksi ne ovat pieniä. Useimmiten ne ovat jäämuodostelmia, ja vain joissakin on kiven epäpuhtauksia. Monien satelliittien nimet tulevat titaanien ja heidän jälkeläistensä nimistä, koska planeetan nimi tulee Kronokselta, joka komensi niitä.

Planeetan suurimmat satelliitit ovat Titan, Phoebe, Mimas, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion ja Iapetus. Phoebea lukuun ottamatta ne pyörivät synkronisesti ja ovat jatkuvasti toiselle puolelle Saturnukseen nähden. Monet tutkijat ehdottavat, että Titan on rakenteeltaan ja joidenkin muiden parametrien suhteen hyvin samankaltainen kuin nuorella maapallolla (joka oli 4,6 miljardia vuotta sitten).

Täällä olosuhteet ovat suotuisammat, ja ehkä siellä on yksinkertaisimpia mikro-organismeja. Mutta toistaiseksi tätä ei ole mahdollista vahvistaa.

Matka Saturnukseen

Jos menisimme nyt tälle hämmästyttävälle planeetalle, näkisimme lumoavan kuvan. Kuvittele jättiläinen Saturnus, jonka ympärillä monet planeettojen jäännökset, komeettojen palaset ja jää pyörivät suurella nopeudella, koska juuri tämä vyö on - rengas, joka näyttää niin kauniilta maapallolta. Itse asiassa se ei ole niin romanttista. Ja pilvet leijuvat planeetan yläpuolella, peittäen tiheästi koko pinnan. Paikoin villit tuulet raivoavat ja ryntäävät valtavalla nopeudella, joka on nopeampi kuin äänen nopeus maan päällä.

Ajoittain täällä on salamoita, mikä tarkoittaa, että voimme joutua heidän vaikutuksensa alle, sitäkin vaarallisempaa, että ei ole minnekään piiloutua. Yleensä Saturnus on melko vaarallinen paikka ihmiselle, riippumatta siitä kuinka luotettavasti hän on suojattu. Hurrikaani voi räjäyttää sinut tai salama voi iskeä sinut, varsinkin, älä unohda, että tämä on kaasumainen planeetta, kaikkine seurauksineen.

• Saturnus on eniten purkautunut planeetta. Tiheys on pienempi kuin veden tiheys. Ja planeetan kierto on niin suuri, että se on litistynyt napoja kohti.
• Saturnuksella on ilmiö nimeltä Giant Hexagon. Millään muulla aurinkokunnan planeetalla ei ole tätä. Mikä se on? Tämä on melko vakaa muodostuma, joka on säännöllinen kuusikulmio, joka ympäröi planeetan pohjoisnapaa. Tätä ilmakehän ilmiötä ei vieläkään kukaan voi selittää. Oletetaan, että tämä on pyörteen pääosa, jonka päämassa sijaitsee vetyilmakehän syvyyksissä. Sen mitat ovat valtavat ja niiden pituus on 25 tuhatta kilometriä.
• Jos Aurinko olisi oven muotoinen, niin planeetta Maa olisi siihen verrattuna kolikon kokoinen ja Saturnus olisi kuin koripallo. Nämä ovat niiden kokoja verrattuna.
• Saturnus on jättimäinen kaasumainen planeetta, jolla ei ole kiinteää pintaa. Eli se, mitä voimme nähdä, ei ole kiinteää, vaan vain pilviä.
• Planeetan keskimääräinen säde on 58,232 km. Mutta niin suuresta koosta huolimatta se pyörii melko nopeasti.
• Saturnuksella vuorokausi kestää 10,7 tuntia, mikä on aika, joka kuluu planeetalta yhden kierroksen suorittamiseen akselinsa ympäri. Vuoden pituus on 29,5 Maan vuotta.
• Aurinkotuuli, joka törmää Saturnuksen ilmakehään, luo eräänlaisia ​​"ääniä". Jos käännät ne henkilölle kuuluvalle alueelle ääniaallot, saat pelottavan melodian:

Ne, jotka lensivät Saturnukseen

Ensimmäinen Saturnuksen saavuttanut avaruusalus olisi ollut Pioneer 11, ja tämä tapahtuma tapahtui vuonna 1979. Hän ei laskeutunut itse planeetalle, vaan lensi vain suhteellisen lähellä, 22 000 km:n etäisyydellä. otettiin valokuvia, jotka avasivat tähtitieteilijöille valon joihinkin avaruusjättiläisiin liittyviin kysymyksiin. Hieman myöhemmin Cassini onnistui lähettämään luotain satelliittiinsa - Titaniin. Hän laskeutui onnistuneesti ja otti yksityiskohtaisempia kuvia sekä Saturnuksesta että Titanista. Ja vuonna 2009 Enceladuksen jäisen pinnan alta löydettiin kokonainen jäämeri.

Äskettäin tähtitieteilijät ovat löytäneet planeetan ilmakehästä uudentyyppisen revontulia, joka muodostaa renkaan yhden navan ympärille.

Planeetta on edelleen täynnä monia salaisuuksia ja mysteereitä, jotka tähtitieteilijöiden ja tiedemiesten on selvitettävä tulevaisuudessa.

Yksi kauneimmista havainnoitavista tähtitieteellisistä kohteista on epäilemättä planeetta renkailla - Saturnus. Tästä väitteestä on vaikea olla eri mieltä, jos ainakin kerran oli mahdollista katsoa rengastettua jättiläistä kaukoputken linssin läpi. Tämä aurinkokunnan kohde on kuitenkin mielenkiintoinen paitsi estetiikan kannalta.

Miksi Auringon kuudennella planeetalla on rengasjärjestelmä, ja miksi se sai niin kirkkaan ominaisuuden? Astrofyysikot ja tähtitieteilijät yrittävät edelleen vastata näihin ja moniin kysymyksiin.

Lyhyt kuvaus Saturnuksesta

Kuten muutkin lähiavaruuden kaasujättiläiset, Saturnus kiinnostaa tiedeyhteisöä. Etäisyys Maasta siihen vaihtelee 1,20-1,66 miljardin kilometrin välillä. Tämän valtavan ja pitkän polun voittamiseksi planeetaltamme laukaistut avaruusalukset tarvitsevat hieman yli kaksi vuotta. Uusin automaattinen luotain "New Horizons" saavutti kuudennen planeetan kahdeksi vuodeksi ja neljäksi kuukaudeksi. Tässä tapauksessa on pidettävä mielessä, että planeetan liike Auringon ympäri on samanlainen kuin Maan kiertoradalla. Toisin sanoen Saturnuksen kiertorata on täydellinen ellipsi. Sillä on kolmanneksi suurin kiertoradan epäkeskisyys Merkuriuksen ja Marsin jälkeen. Etäisyys Auringosta perihelionissa on 1 353 572 956 km, kun taas aphelionissa kaasujättiläinen siirtyy hieman syrjään ollessaan 1 513 325 783 km:n etäisyydellä.

Jopa näin huomattavalla etäisyydellä keskustähdestä kuudes planeetta käyttäytyy melko reippaasti, pyörien oman akselinsa ympäri valtavalla nopeudella 9,69 km / s. Saturnuksen kiertoaika on 10 tuntia ja 39 minuuttia. Tämän indikaattorin mukaan se on toinen vain Jupiterin jälkeen. Tällainen korkea pyörimisnopeus saa planeetan näyttämään litistyneeltä napoista katsottuna. Visuaalisesti Saturnus muistuttaa pyörivää huippua, pyörii huikealla nopeudella, ryntää avaruuden halki 9,89 km/s nopeudella tehden täyden kierroksen Auringon ympäri lähes 30 Maan vuodessa. Siitä hetkestä lähtien, kun Galileo löysi Saturnuksen vuonna 1610, taivaankappale on vain 13 kertaa kääntynyt aurinkokunnan päätähden ympäri.

Planeetta näyttää yötaivaalla melko kirkkaalta pisteeltä, jonka näennäinen magnitudi vaihtelee välillä +1,47 - -0,24. Erityisen näkyviä ovat Saturnuksen renkaat, joilla on korkea albedo.

Saturnuksen sijainti avaruudessa on myös utelias. Tämän planeetan pyörimisakselilla on lähes sama kaltevuus ekliptiikan akseliin nähden kuin Maan. Tässä suhteessa kaasujättiläisellä on vuodenajat.

Saturnus ei ole aurinkokunnan suurin planeetta, vaan vain toiseksi suurin taivaankappale lähimmässä avaruudessamme Jupiterin jälkeen.Planeetan keskisäde on 58,232 km, kun se on 69 911 km. Jupiterilla. Tässä tapauksessa planeetan napahalkaisija on pienempi kuin päiväntasaajan arvo. Planeetan massa on 5,6846 10²⁶ kg, mikä on 96 kertaa Maan massa.

Saturnuksen lähimmät planeetat ovat sen veljet planeettaryhmässä - Jupiter ja Uranus. Edellinen viittaa kaasujättiläisiin, kun taas Uranus luokitellaan jääjättiläiseksi. Kahdelle kaasujättiläiselle Jupiterille ja Saturnukselle on ominaista valtava massa yhdistettynä alhaiseen tiheyteen. Tämä johtuu siitä, että molemmat planeetat ovat jättimäisiä pallomaisia ​​nesteytetyn kaasun hyytymiä. Saturnuksen tiheys on 0,687 g / cm³, mikä antaa tämän indikaattorin kaikille aurinkokunnan planeetoille.

Vertailun vuoksi: maanpäällisten planeettojen Marsin, Maan, Venuksen ja Merkuriuksen tiheys on 3,94 g/cm³, 5,515 g/cm³, 5,25 g/cm³ ja 5,42 g/cm³.

Saturnuksen ilmakehän kuvaus ja koostumus

Planeetan pinta on ehdollinen käsite, kuudennella planeetalla ei ole maan taivaanvahvuutta. On todennäköistä, että pinta on vety-helium valtameren pohja, jossa hirviömäisen paineen vaikutuksesta kaasuseos muuttuu puolinestemäiseksi ja nestemäiseksi. Tähän mennessä ei ole olemassa teknisiä keinoja planeetan pinnan tutkimiseen, joten kaikki oletukset kaasujättiläisen rakenteesta näyttävät puhtaasti teoreettisilta. Tutkimuskohteena on Saturnuksen ilmakehä, joka ympäröi planeetan tiheään peittoon.

Planeetan ilmavaippa koostuu pääasiassa vedystä. Vety ja helium ovat kemiallisia alkuaineita, joiden vuoksi ilmakehä on jatkuvassa liikkeessä. Tästä ovat osoituksena suuret ammoniakista koostuvat pilvimuodostelmat. Koska ilma-kaasuseoksen koostumuksessa on pienimmät rikkihiukkaset, Saturnuksella on sivulta oranssi väri. Pilvinen vyöhyke alkaa troposfäärin alarajalta, 100 km:n korkeudesta. planeetan kuvitteellisesta pinnasta. Lämpötila tällä alueella vaihtelee välillä 200-250 celsiusastetta alle nollan.

Tarkemmat tiedot ilmakehän koostumuksesta ovat seuraavat:

• vety 96 %;
• helium 3 %;
• metaani on vain 0,4 %;
• ammoniakin osuus on 0,01 %;
• molekyylivety 0,01 %;
• 0,0007 % on etaania.

Tiheyden ja massiivisuuden suhteen pilvisyys näyttää Saturnuksella voimakkaammalta kuin Jupiterilla. Ilmakehän alaosassa Saturnuksen pilvien pääkomponentit ovat ammoniumhydrosulfiitti tai vesi, eri muunnelmissa. Vesihöyryn esiintyminen Saturnuksen ilmakehän alemmissa osissa alle 100 km:n korkeudessa mahdollistaa myös lämpötilan, joka tällä alueella on absoluuttisen nollan sisällä. Ilmakehän paine ilmakehän alaosissa on 140 kPa. Kun lähestyt taivaankappaleen pintaa, lämpötila ja paine alkavat nousta. Kaasumaiset yhdisteet muuttuvat muodostaen uusia muotoja. Koska korkeapaine vety muuttuu puolinestemäiseksi. Keskimääräinen lämpötila vetyheliummeren pinnalla on noin 143 K.

Tämä ilma-kaasukuoren tila oli syynä siihen, että Saturnus on aurinkokunnan ainoa planeetta, joka luovuttaa enemmän lämpöä ympäröivään ulkoavaruuteen kuin se saa Auringoltamme.

Saturnus, joka on puolentoista miljardin kilometrin etäisyydellä Auringosta, vastaanottaa 100 kertaa vähemmän aurinkolämpöä kuin Maa.

Saturnuksen liesi selittyy Kelvin-Helmholtz-mekanismin toiminnalla. Kun lämpötila laskee, myös paine planeetan ilmakehän kerroksissa laskee. Taivaankappale alkaa tahattomasti supistua ja muuttaa puristuspotentiaalin lämmöksi. Toinen oletus, joka selittää Saturnuksen voimakkaan lämmön vapautumisen, on kemiallinen reaktio. Ilmakehän kerroksissa tapahtuvan konvektion seurauksena heliummolekyylit tiivistyvät vetykerroksiin, ja samalla vapautuu lämpöä.

Tiheät pilvimassat, lämpötilaerot ilmakehän kerroksissa vaikuttavat siihen, että Saturnus on yksi aurinkokunnan tuulisimmista alueista. Myrskyt ja hurrikaanit ovat täällä suuruusluokkaa voimakkaampia ja voimakkaampia kuin Jupiterilla. Ilmavirran nopeus saavuttaa joissain tapauksissa huimat 1800 km/h. Lisäksi Saturnuksen myrskyt muodostuvat nopeasti. Hurrikaanin alkuperä planeetan pinnalla voidaan havaita visuaalisesti tarkkailemalla Saturnia kaukoputken läpi useita tunteja. Kuitenkin nopean syntymän jälkeen alkaa pitkä kosmisen elementin väkivaltakausi.

Planeetan rakenne ja ytimen kuvaus

Lämpötilan ja paineen noustessa vety muuttuu vähitellen nestemäiseksi. Noin 20-30 tuhannen kilometrin syvyydessä paine on 300 GPa. Tällaisissa olosuhteissa vety alkaa metalloitua. Kun menemme syvemmälle planeetan suolistoon, oksidiyhdisteiden osuus vedyn kanssa alkaa kasvaa. Metallinen vety muodostaa ytimen ulkokuoren. Tämä vedyn tila edistää voimakkaiden sähkövirtojen syntymistä muodostaen vahvan magneettikentän.

Toisin kuin Saturnuksen ulkokerrokset, ytimen sisäosa on massiivinen muodostelma, jonka halkaisija on 25 tuhatta kilometriä ja joka koostuu piin ja metallien yhdisteistä. Oletettavasti lämpötilat saavuttavat tällä alueella 11 tuhatta celsiusastetta. Ytimen massa vaihtelee välillä 9-22 planeettamme massaa.

Saturnuksen satelliittijärjestelmä ja renkaat

Saturnuksella on 62 kuuta, ja useimmilla niistä on kiinteä pinta ja jopa oma ilmakehä. Kokonsa perusteella jotkut heistä voivat vaatia planeetan tittelin. Mitkä ovat Titanin mitat yksinään, joka on yksi aurinkokunnan suurimmista satelliiteista ja suurempi kuin planeetta Merkurius. Tämän Saturnuksen ympärillä pyörivän taivaankappaleen halkaisija on 5150 km. Satelliitilla on oma ilmakehä, joka koostumukseltaan muistuttaa voimakkaasti planeettamme ilmakuorta aikainen vaihe muodostelmia.

Tutkijat uskovat, että Saturnuksella on kehittynein satelliittijärjestelmä koko aurinkokunnassa. Cassinin automaattiselta planeettojenväliseltä asemalta saatujen tietojen mukaan Saturnus on kenties ainoa paikka aurinkokunnassa, jossa nestemäistä vettä voi esiintyä sen satelliiteilla. Tähän mennessä vain osa rengasjättiläisen satelliiteista on tutkittu, mutta myös saatavilla olevat tiedot antavat kaikki syyt pitää tätä lähiavaruuden kaukaisimman osan sopivana tiettyjen elämänmuotojen olemassaoloon. Tältä osin viides satelliitti, Enceladus, kiinnostaa suuresti astrofyysikoita.

Planeetan tärkein koriste on tietysti sen renkaat. Järjestelmässä on tapana erottaa neljä päärengasta, joilla on vastaavat nimet A, B, C ja D. Suurimman renkaan B leveys on 25 500 km. Renkaat erotetaan toisistaan ​​rakoilla, joista suurin on Cassinin jako, joka rajaa renkaat A ja B. Saturnuksen renkaat ovat koostumukseltaan pienten ja suurten vesijäähiukkasten kasaumia. Jäärakenteesta johtuen Saturnuksen haloilla on korkea albedo, ja siksi ne näkyvät selvästi kaukoputken läpi.

Lopulta

Tieteen ja tekniikan edistys viimeisten 30 vuoden aikana on antanut tutkijoille mahdollisuuden tutkia kaukaista planeettaa intensiivisemmin teknisten keinojen avulla. Ensimmäistä kertaa kaasujättiläisen lähellä vuonna 1979 lentävän amerikkalaisen Pioneer 11 -avaruusaluksen lennon tuloksena saatujen ensimmäisten tietojen jälkeen Saturnus sai otteen.

Pioneer-tehtävää jatkoi 1980-luvun alussa kaksi Voyageria, ensimmäinen ja toinen. Tutkimuksen painopiste oli Saturnuksen satelliiteissa. Vuonna 1997 maan asukkaat saivat ensimmäistä kertaa riittävän määrän tietoa Saturnuksesta ja tämän planeetan järjestelmästä Cassini-Huygens-operaation ansiosta. Lento-ohjelmaan sisältyi Huygens-luotaimen laskeutuminen Titanin pinnalle, joka suoritettiin onnistuneesti 14.1.2005.