Wymiary planety Saturn. Planeta Saturn to kolejny poligon doświadczalny dla zbawienia ludzkości. W wyższych partiach atmosfery są zespoły

Saturn to szósta planeta od Słońca i druga co do wielkości planeta w Układzie Słonecznym po Jowiszu. Saturn, podobnie jak Jowisz, Uran i Neptun, są klasyfikowane jako olbrzymy gazowe. Saturn pochodzi od rzymskiego boga rolnictwa.

Saturn składa się głównie z wodoru, trochę helu i śladowych ilości wody, metanu, amoniaku i ciężkich pierwiastków. Wewnętrzny obszar to mały rdzeń z żelaza, niklu i lodu, pokryty cienką warstwą metalicznego wodoru i gazową warstwą zewnętrzną. Zewnętrzna atmosfera planety wydaje się być spokojna i jednorodna z kosmosu, chociaż czasami pojawiają się na niej długotrwałe formacje. Prędkość wiatru na Saturnie może w niektórych miejscach osiągnąć 1800 km/h, czyli znacznie więcej niż na Jowiszu. Saturn ma planetarne pole magnetyczne, które zajmuje pozycję pośrednią pod względem siły między polem magnetycznym Ziemi a potężnym polem Jowisza. Pole magnetyczne Saturna rozciąga się na 1 000 000 kilometrów w kierunku Słońca. Fala uderzeniowa została zarejestrowana przez Voyager 1 w odległości 26,2 promienia Saturna od samej planety, magnetopauza znajduje się w odległości 22,9 promienia.

Saturn ma wyraźny układ pierścieni, składający się głównie z cząsteczek lodu, mniejszej ilości ciężkich pierwiastków i pyłu. Obecnie wokół planety krążą 62 znane satelity. Największym z nich jest Tytan, a także drugi co do wielkości satelita w Układzie Słonecznym (po satelicie Jowisza Ganimedesa), który jest większy od Merkurego i ma jedyną gęstą atmosferę wśród satelitów Układu Słonecznego.

Obecnie na orbicie Saturna krąży automatyczna międzyplanetarna stacja Cassini, wystrzelona w 1997 roku i docierająca do układu Saturn w 2004 roku, której zadaniem jest badanie struktury pierścieni, a także dynamiki atmosfery i magnetosfery Saturna.

Saturn wśród planet Układu Słonecznego

Saturn należy do rodzaju planet gazowych: składa się głównie z gazów i nie ma stałej powierzchni. Promień równikowy planety wynosi 60 300 km, promień polarny 54 400 km; Ze wszystkich planet Układu Słonecznego Saturn ma największą kompresję. Masa planety jest 95 razy większa od masy Ziemi, ale średnia gęstość Saturna wynosi tylko 0,69 g/cm2, co czyni ją jedyną planetą w Układzie Słonecznym, której średnia gęstość jest mniejsza niż gęstość wody. Dlatego chociaż masy Jowisza i Saturna różnią się ponad 3 razy, ich średnica równikowa różni się tylko o 19%. Gęstość innych gazowych gigantów jest znacznie wyższa (1,27-1,64 g/cm2). Przyspieszenie grawitacyjne na równiku wynosi 10,44 m/s2, porównywalne do Ziemi i Neptuna, ale znacznie mniejsze niż Jowisza.

Średnia odległość między Saturnem a Słońcem wynosi 1430 mln km (9,58 j.a.). Poruszając się ze średnią prędkością 9,69 km/s, Saturn okrąża Słońce w ciągu 10 759 dni (około 29,5 roku). Odległość od Saturna do Ziemi waha się od 1195 (8,0 AU) do 1660 (11,1 AU) milionów km, średnia odległość podczas ich opozycji wynosi około 1280 milionów km. Saturn i Jowisz znajdują się w niemal dokładnym rezonansie 2:5. Ponieważ mimośród orbity Saturna wynosi 0,056, różnica między odległością do Słońca na peryhelium i aphelium wynosi 162 miliony km.

Widoczne podczas obserwacji charakterystyczne obiekty atmosfery Saturna obracają się z różnymi prędkościami w zależności od szerokości geograficznej. Podobnie jak w przypadku Jowisza, istnieje kilka grup takich obiektów. Tak zwana „Strefa 1” ma okres rotacji 10 h 14 min 00 s (tj. szybkość wynosi 844,3°/dzień). Rozciąga się od północnego krańca południowego pasa równikowego do południowego krańca północnego pasa równikowego. Na wszystkich innych szerokościach geograficznych Saturna, które składają się na „Strefę 2”, okres obrotu pierwotnie oszacowano na 10 godz. 39 min 24 s (prędkość 810,76°/dobę). Następnie dane zostały zrewidowane: podano nowe oszacowanie - 10 godzin, 34 minuty i 13 sekund. „Strefa 3”, której istnienie zakłada się na podstawie obserwacji emisji radiowej planety podczas lotu Voyagera 1, ma okres obrotu 10 h 39 min 22,5 s (prędkość 810,8°/dobę).

Za czas obrotu Saturna wokół osi przyjmuje się wartość 10 godzin, 34 minut i 13 s. Dokładna wartość okresu obrotu wewnętrznych części planety pozostaje trudna do zmierzenia. Gdy lądownik Cassini dotarł do Saturna w 2004 roku, stwierdzono, że zgodnie z obserwacjami emisji radiowej czas rotacji części wewnętrznych znacznie przekracza okres rotacji w „Strefie 1” i „Strefie 2” i wynosi około 10 godzin 45 minut 45 sekund (± 36 sekund) .

W marcu 2007 odkryto, że rotacja wzorca emisji radiowej Saturna jest generowana przez przepływy konwekcyjne w dysku plazmy, które zależą nie tylko od rotacji planety, ale także od innych czynników. Doniesiono również, że fluktuacja okresu rotacji wzorca promieniowania jest związana z aktywnością gejzeru na księżycu Saturna - Enceladusie. Naładowane cząsteczki pary wodnej na orbicie planety prowadzą do zniekształcenia pola magnetycznego, a w konsekwencji wzorca emisji radiowej. Odkryty obraz dał podstawę do opinii, że obecnie nie ma w ogóle poprawnej metody wyznaczania prędkości obrotowej jądra planety.

Pochodzenie

Pochodzenie Saturna (a także Jowisza) wyjaśniają dwie główne hipotezy. Zgodnie z hipotezą „skurczu” skład Saturna, podobny do Słońca (duża proporcja wodoru), a co za tym idzie, niska gęstość można wytłumaczyć tym, że podczas formowania się planet we wczesnych stadiach rozwoju Układu Słonecznego w dysku gazu i pyłu powstały masywne „kępy”, które dały początek planetom, czyli w podobny sposób uformowane Słońce i planety. Jednak ta hipoteza nie może wyjaśnić różnic w składzie Saturna i Słońca.

Hipoteza „akrecji” głosi, że proces powstawania Saturna przebiegał dwuetapowo. Najpierw przez 200 milionów lat trwał proces formowania stałych ciał gęstych, takich jak planety grupy ziemskiej. Na tym etapie część gazu rozproszyła się z rejonu Jowisza i Saturna, co następnie wpłynęło na różnicę w składzie chemicznym Saturna i Słońca. Potem rozpoczął się drugi etap, kiedy największe ciała osiągnęły dwukrotną masę Ziemi. Przez kilkaset tysięcy lat trwał proces akrecji gazu z pierwotnego obłoku protoplanetarnego na te ciała. W drugim etapie temperatura zewnętrznych warstw Saturna osiągnęła 2000 °C.

Atmosfera i struktura

Aurora borealis nad północnym biegunem Saturna. Zorze mają kolor niebieski, a chmury poniżej są czerwone. Bezpośrednio pod zorzami polarnymi widoczny jest wcześniej odkryty heksagonalny obłok.

Górna atmosfera Saturna składa się z 96,3% wodoru (objętościowo) i 3,25% helu (w porównaniu do 10% w atmosferze Jowisza). Występują zanieczyszczenia metanu, amoniaku, fosfiny, etanu i niektórych innych gazów. Chmury amoniaku w górnej części atmosfery są silniejsze niż chmury Jowisza. Chmury w niższych warstwach atmosfery składają się z wodorosiarczku amonu (NH4SH) lub wody.

Według Voyagerów na Saturnie wieją silne wiatry, urządzenia rejestrowały prędkość powietrza 500 m/s. Wiatry wieją głównie w kierunku wschodnim (w kierunku obrotu osiowego). Ich siła słabnie wraz z odległością od równika; gdy oddalamy się od równika, pojawiają się również zachodnie prądy atmosferyczne. Szereg danych wskazuje, że cyrkulacja atmosfery zachodzi nie tylko w górnej warstwie chmur, ale także na głębokości co najmniej 2000 km. Ponadto pomiary sondy Voyager 2 wykazały, że wiatry na półkuli południowej i północnej są symetryczne względem równika. Zakłada się, że symetryczne przepływy są w jakiś sposób połączone pod warstwą widzialnej atmosfery.

W atmosferze Saturna czasami pojawiają się stabilne formacje, które są superpotężnymi huraganami. Podobne obiekty obserwuje się na innych gazowych planetach Układu Słonecznego (patrz Wielka Czerwona Plama na Jowiszu, Wielka Ciemna Plama na Neptunie). Olbrzym „Wielki Biały Owal” pojawia się na Saturnie mniej więcej raz na 30 lat, ostatni raz był obserwowany w 1990 roku (częściej występują mniejsze huragany).

12 listopada 2008 roku kamery Cassini wykonały w podczerwieni zdjęcia bieguna północnego Saturna. Na nich naukowcy znaleźli zorze, których nigdy nie zaobserwowano w Układzie Słonecznym. Również te zorze były obserwowane w zakresie ultrafioletowym i widzialnym. Zorza polarna to jasne, ciągłe owalne pierścienie otaczające biegun planety. Pierścienie znajdują się z reguły na szerokości geograficznej 70-80 °. Pierścienie południowe znajdują się na średniej szerokości geograficznej 75 ± 1°, podczas gdy północne są o około 1,5° bliżej bieguna, co wynika z faktu, że pole magnetyczne jest nieco silniejsze na półkuli północnej. Czasami pierścienie stają się spiralne zamiast owalu.

W przeciwieństwie do Jowisza, zorze polarne Saturna nie są związane z nierównomierną rotacją warstwy plazmy w zewnętrznych częściach magnetosfery planety. Przypuszczalnie powstają one w wyniku ponownego połączenia magnetycznego pod wpływem wiatru słonecznego. Kształt i wygląd zórz Saturna zmienia się z biegiem czasu. Ich położenie i jasność są silnie związane z ciśnieniem wiatru słonecznego: im większe, tym jaśniejsza zorza polarna i bliżej bieguna. Średnia moc zorzy to 50 GW w zakresie 80-170 nm (ultrafiolet) i 150-300 GW w zakresie 3-4 mikronów (podczerwień).

28 grudnia 2010 Cassini sfotografowała burzę przypominającą dym papierosowy. Kolejną, szczególnie potężną burzę zarejestrowano 20 maja 2011 roku.

Sześciokątna formacja na biegunie północnym

Sześciokątna formacja atmosferyczna na biegunie północnym Saturna

Chmury na północnym biegunie Saturna tworzą sześciobok - gigantyczny sześciobok. Po raz pierwszy została odkryta podczas przelotu Voyagera w pobliżu Saturna w latach 80. XX wieku i nigdy nie była widziana nigdzie indziej w Układzie Słonecznym. Sześciokąt znajduje się na 78° szerokości geograficznej, a każdy bok ma około 13 800 km, czyli więcej niż średnica Ziemi. Jego okres rotacji wynosi 10 godzin 39 minut. Jeśli południowy biegun Saturna z wirującym huraganem nie wydaje się dziwny, to biegun północny może być o wiele bardziej niezwykły. Okres ten pokrywa się z okresem zmiany natężenia emisji radiowej, który z kolei jest równy okresowi rotacji wewnętrznej części Saturna.

Dziwna struktura chmur jest pokazana na zdjęciu w podczerwieni wykonanym przez krążącą wokół Saturna sondę Cassini w październiku 2006 roku. Zdjęcia pokazują, że sześciokąt pozostawał stabilny przez całe 20 lat po locie Voyagera. Filmy pokazujące biegun północny Saturna pokazują, że chmury zachowują swój sześciokątny wzór podczas rotacji. Poszczególne chmury na Ziemi mogą mieć kształt sześciokąta, ale w przeciwieństwie do nich system chmur na Saturnie ma sześć dobrze zdefiniowanych boków o niemal równej długości. W tym sześciokącie zmieszczą się cztery Ziemie. Zakłada się, że w obszarze sześciokąta występuje znaczne nierównomierne zmętnienie. Obszary, w których praktycznie nie ma zachmurzenia, mają wysokość do 75 km.

Nie ma jeszcze pełnego wyjaśnienia tego zjawiska, ale naukowcom udało się przeprowadzić eksperyment, który dość dokładnie zamodelował tę strukturę atmosfery. Naukowcy umieścili 30-litrową butelkę na wodę na obrotowym aparacie, z małymi pierścieniami umieszczonymi wewnątrz, które obracały się szybciej niż pojemnik. Im większa prędkość pierścienia, tym bardziej kształt wiru, który powstał podczas całkowitego obrotu elementów instalacji, różnił się od okrągłego. W trakcie eksperymentu uzyskano również wir w postaci sześciokąta.

Struktura wewnętrzna

Wewnętrzna struktura Saturna

W głębinach atmosfery Saturna wzrasta ciśnienie i temperatura, a wodór przechodzi w stan ciekły, ale przejście to jest stopniowe. Na głębokości około 30 tys. km wodór staje się metaliczny (a ciśnienie sięga około 3 milionów atmosfer). Cyrkulacja prądów elektrycznych w metalicznym wodorze wytwarza pole magnetyczne (znacznie słabsze niż w Jowiszu). W centrum planety znajduje się masywny rdzeń ciężkich materiałów - skały, żelaza i prawdopodobnie lodu. Jego masa wynosi około 9 do 22 mas Ziemi. Temperatura jądra sięga 11 700 °C, a energia, którą promieniuje w kosmos, jest 2,5 razy większa od energii, jaką Saturn otrzymuje od Słońca. Znaczna część tej energii jest generowana dzięki mechanizmowi Kelvina-Heimholtza, który polega na tym, że wraz ze spadkiem temperatury planety spada również ciśnienie w niej. W rezultacie kurczy się, a energia potencjalna jego substancji zamienia się w ciepło. Jednocześnie jednak wykazano, że mechanizm ten nie może być jedynym źródłem energii planety. Zakłada się, że dodatkowa część ciepła powstaje w wyniku kondensacji i późniejszego opadania kropel helu przez warstwę wodoru (mniej gęstą niż krople) w głąb rdzenia. Rezultatem jest przemiana energii potencjalnej tych kropel w ciepło. Szacuje się, że główny region ma około 25 000 km średnicy.

Pole magnetyczne

Struktura magnetosfery Saturna

Magnetosfera Saturna została odkryta przez sondę kosmiczną Pioneer 11 w 1979 roku. Jest drugim co do wielkości po magnetosferze Jowisza. Magnetopauza, granica między magnetosferą Saturna a wiatrem słonecznym, znajduje się w odległości około 20 promieni Saturna od jego środka, a ogon magnetofonowy rozciąga się na setki promieni. Magnetosfera Saturna jest wypełniona plazmą wytwarzaną przez planetę i jej satelity. Wśród satelitów największą rolę odgrywa Enceladus, którego gejzery co sekundę emitują około 300-600 kg pary wodnej, której część jest zjonizowana przez pole magnetyczne Saturna.

Interakcja między magnetosferą Saturna a wiatrem słonecznym generuje jasne owale zorzy polarnej wokół biegunów planety, widoczne w świetle widzialnym, ultrafioletowym i podczerwonym. Pole magnetyczne Saturna, podobnie jak Jowisza, powstaje dzięki efektowi dynama podczas cyrkulacji metalicznego wodoru w jądrze zewnętrznym. Pole magnetyczne jest prawie dipolowe, podobnie jak ziemskie, z północnym i południowym biegunem magnetycznym. Północny biegun magnetyczny znajduje się na półkuli północnej, a południe na południu, w przeciwieństwie do Ziemi, gdzie położenie biegunów geograficznych jest przeciwne do położenia biegunów magnetycznych. Wielkość pola magnetycznego na równiku Saturna wynosi 21 μT (0,21 G), co odpowiada dipolowemu momentowi magnetycznemu około 4,6? 10 18 Tm3. Dipol magnetyczny Saturna jest ściśle sprzężony z jego osią obrotu, więc pole magnetyczne jest bardzo asymetryczne. Dipol jest nieco przesunięty wzdłuż osi obrotu Saturna w kierunku bieguna północnego.

Wewnętrzne pole magnetyczne Saturna odchyla wiatr słoneczny od powierzchni planety, uniemożliwiając mu interakcję z atmosferą i tworzy obszar zwany magnetosferą, wypełnioną zupełnie innym rodzajem plazmy niż plazma wiatru słonecznego. Magnetosfera Saturna jest drugą co do wielkości magnetosferą w Układzie Słonecznym, największą jest magnetosfera Jowisza. Podobnie jak w magnetosferze Ziemi, granica między wiatrem słonecznym a magnetosferą nazywana jest magnetopauzą. Odległość magnetopauzy od centrum planety (wzdłuż linii prostej Słońce - Saturn) waha się od 16 do 27 Rs (Rs = 60330 km - promień równikowy Saturna). Odległość zależy od ciśnienia wiatru słonecznego, które zależy od aktywności słonecznej. Średnia odległość do magnetopauzy to 22 Rs. Po drugiej stronie planety wiatr słoneczny rozciąga pole magnetyczne Saturna w długi ogon magnetyczny.

Eksploracja Saturna

Saturn jest jedną z pięciu łatwo widocznych planet Układu Słonecznego. gołe oko z ziemi. W swoim maksimum jasność Saturna przekracza pierwszą wielkość. Do obserwacji pierścieni Saturna potrzebny jest teleskop o średnicy co najmniej 15 mm. Przy aperturze instrumentu 100 mm widoczna jest ciemniejsza czapa polarna, ciemny pasek w pobliżu zwrotnika i cień pierścieni na planecie. A przy 150-200 mm, cztery do pięciu pasm chmur w atmosferze i niejednorodności w nich staną się zauważalne, ale ich kontrast będzie zauważalnie mniejszy niż w przypadku Jowisza.

Widok Saturna przez nowoczesny teleskop (po lewej) oraz przez teleskop z czasów Galileusza (po prawej)

Obserwując Saturna po raz pierwszy przez teleskop w latach 1609-1610, Galileo Galilei zauważył, że Saturn nie wygląda jak pojedyncze ciało niebieskie, ale jak trzy ciała, które prawie się stykają, i zasugerował, że są to dwa duże „towarzysze” (satelity). ) Saturna. Dwa lata później Galileusz powtórzył swoje obserwacje i ku swemu zdumieniu nie znalazł żadnych satelitów.

W 1659 Huygens, z pomocą więcej potężny teleskop odkrył, że „towarzysze” są w rzeczywistości cienkim, płaskim pierścieniem otaczającym planetę i nie dotykającym jej. Huygens odkrył również największy księżyc Saturna, Tytana. Od 1675 Cassini bada planetę. Zauważył, że pierścień składał się z dwóch, wyraźnie rozdzielonych pierścieni widoczna przerwa- luka Cassini i odkryto kilka innych dużych satelitów Saturna: Iapetus, Tethys, Dione i Rhea.

W przyszłości nie było znaczących odkryć aż do 1789 roku, kiedy W. Herschel odkrył jeszcze dwa satelity - Mimasa i Enceladusa. Następnie grupa brytyjskich astronomów odkryła satelitę Hyperion o kształcie bardzo odmiennym od sferycznego, w rezonansie orbitalnym z Tytanem. W 1899 William Pickering odkrył Phoebe, która należy do klasy nieregularnych satelitów i nie obraca się synchronicznie z Saturnem jak większość satelitów. Okres jego rewolucji wokół planety trwa ponad 500 dni, podczas gdy cyrkulacja przebiega w przeciwnym kierunku. W 1944 roku Gerard Kuiper odkrył obecność potężnej atmosfery na innym satelicie, Tytanie. Zjawisko to jest unikalne dla satelity w Układzie Słonecznym.

W latach 90. Saturn, jego księżyce i pierścienie były wielokrotnie badane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Obserwacje długoterminowe dostarczyły wielu nowych informacji, które nie były dostępne dla Pioneer 11 i Voyagerów podczas ich pojedynczego przelotu wokół planety. Odkryto również kilka satelitów Saturna i określono maksymalną grubość jego pierścieni. Podczas pomiarów przeprowadzonych w dniach 20-21 listopada 1995 r. określono ich szczegółową strukturę. W okresie maksymalnego pochylenia pierścieni w 2003 roku uzyskano 30 zdjęć planety w różnych zakresach długości fal, które w tamtym czasie dawały najlepsze pokrycie widmem w całej historii obserwacji. Obrazy te pozwoliły naukowcom lepiej zrozumieć dynamiczne procesy zachodzące w atmosferze i stworzyć modele sezonowego zachowania atmosfery. Również wielkoskalowe obserwacje Saturna prowadzone były przez Obserwatorium Południowoeuropejskie w latach 2000-2003. Odkryto kilka małych księżyców o nieregularnym kształcie.

Badania za pomocą statku kosmicznego

Zaćmienie Słońca przez Saturna 15 września 2006 r. Zdjęcie międzyplanetarnej stacji Cassini z odległości 2,2 mln km

W 1979 roku automatyczna stacja międzyplanetarna (AMS) Stanów Zjednoczonych „Pioneer-11” po raz pierwszy w historii przeleciała w pobliżu Saturna. Badanie planety rozpoczęło się 2 sierpnia 1979 roku. Po ostatnim podejściu urządzenie wykonało lot w samolocie pierścieni Saturna 1 września 1979 roku. Lot odbył się na wysokości 20 000 km nad maksymalną wysokością chmur planety. Uzyskano zdjęcia planety i niektórych jej satelitów, ale ich rozdzielczość nie była wystarczająca, aby zobaczyć szczegóły powierzchni. Ponadto, ze względu na słabe oświetlenie Saturna przez Słońce, obrazy były zbyt słabe. Aparatura badała również pierścienie. Wśród odkryć było odkrycie cienkiego pierścienia F. Ponadto odkryto, że wiele obszarów widocznych z Ziemi jako jasnych było widocznych z Pioneer 11 jako ciemne i na odwrót. Urządzenie mierzyło również temperaturę Tytana. Eksploracja planety trwała do 15 września, po czym aparat poleciał do bardziej zewnętrznych części Układu Słonecznego.

W latach 1980-1981 za Pioneerem 11 podążały także amerykańskie statki kosmiczne Voyager 1 i Voyager 2. Voyager 1 zbliżył się do planety 13 listopada 1980 roku, ale jego eksploracja Saturna rozpoczęła się trzy miesiące wcześniej. Podczas przejazdu wykonano szereg zdjęć w wysokiej rozdzielczości. Udało się uzyskać obraz satelitów: Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea. W tym samym czasie urządzenie przeleciało w pobliżu Tytana na odległość zaledwie 6500 km, co umożliwiło zebranie danych o jego atmosferze i temperaturze. Stwierdzono, że atmosfera Tytana jest tak gęsta, że ​​nie przepuszcza wystarczającej ilości światła w zakresie widzialnym, dlatego nie można było uzyskać zdjęć szczegółów jego powierzchni. Następnie urządzenie opuściło płaszczyznę ekliptyki Układu Słonecznego, aby sfotografować Saturna z bieguna.

Saturn i jego satelity - Tytan, Janus, Mimas i Prometeusz - na tle pierścieni Saturna, widocznych z krawędzi i dysku gigantycznej planety

Rok później, 25 sierpnia 1981 roku, Voyager 2 zbliżył się do Saturna. Podczas lotu urządzenie przeprowadziło badanie atmosfery planety za pomocą radaru. Uzyskano dane dotyczące temperatury i gęstości atmosfery. Na Ziemię wysłano około 16 000 zdjęć z obserwacjami. Niestety podczas lotów system obracania kamer zacinał się na kilka dni i nie udało się uzyskać niektórych potrzebnych zdjęć. Następnie urządzenie, wykorzystując siłę grawitacji Saturna, zawróciło i poleciało w kierunku Urana. Ponadto urządzenia te po raz pierwszy wykryły pole magnetyczne Saturna i zbadały jego magnetosferę, zaobserwowały burze w atmosferze Saturna, uzyskały szczegółowe obrazy struktury pierścieni i poznały ich skład. Odkryto lukę Maxwella i przerwę Keelera w pierścieniach. Ponadto w pobliżu pierścieni odkryto kilka nowych satelitów planety.

W 1997 roku na Saturna wystrzelono AMS Cassini-Huygens, który po 7 latach lotu 1 lipca 2004 roku dotarł do układu Saturna i wszedł na orbitę wokół planety. Głównymi celami tej misji, pierwotnie zaprojektowanej na 4 lata, było zbadanie struktury i dynamiki pierścieni i satelitów, a także zbadanie dynamiki atmosfery i magnetosfery Saturna oraz szczegółowe badanie największego satelity planety, Tytan.

Przed wejściem na orbitę w czerwcu 2004 r. AMS minął Phoebe i wysłał na Ziemię jego zdjęcia w wysokiej rozdzielczości oraz inne dane. Ponadto amerykański orbiter Cassini wielokrotnie przelatywał obok Tytana. Wykonano zdjęcia dużych jezior i ich wybrzeży ze znaczną liczbą gór i wysp. Następnie specjalna europejska sonda „Huygens” oddzieliła się od urządzenia i 14 stycznia 2005 roku zrzuciła na spadochronie powierzchnię Tytana. Zejście zajęło 2 godziny i 28 minut. Podczas zejścia Huygens pobrał próbki atmosfery. Zgodnie z interpretacją danych z sondy Huygens, górna część chmur składa się z lodu metanowego, a dolna z ciekłego metanu i azotu.

Od początku 2005 roku naukowcy obserwują promieniowanie pochodzące z Saturna. 23 stycznia 2006 roku na Saturnie wybuchła burza, która wytworzyła błysk 1000 razy silniejszy niż zwykłe promieniowanie. W 2006 roku NASA poinformowała, że ​​statek kosmiczny znalazł oczywiste ślady wody wydobywającej się z gejzerów Enceladusa. W maju 2011 r. naukowcy NASA stwierdzili, że Enceladus „okazał się po Ziemi najbardziej nadającym się do zamieszkania miejscem w Układzie Słonecznym”.

Saturn i jego satelity: w centrum obrazu Enceladus, po prawej w zbliżeniu widoczna połowa Rhea, zza której wygląda Mimas. Zdjęcie wykonane sondą Cassini, lipiec 2011

Zdjęcia wykonane przez Cassini doprowadziły do ​​innych znaczących odkryć. Ujawnili nieodkryte wcześniej pierścienie planety poza głównym jasnym obszarem pierścieni oraz wewnątrz pierścieni G i E. Pierścienie te nazwano R/2004 S1 i R/2004 S2. Przypuszcza się, że materiał na te pierścienie mógł powstać w wyniku uderzenia meteorytu lub komety na Janusa lub Epimeteusza. W lipcu 2006 roku zdjęcia Cassini ujawniły obecność jeziora węglowodorowego w pobliżu bieguna północnego Tytana. Fakt ten został ostatecznie potwierdzony dodatkowymi zdjęciami w marcu 2007 roku. W październiku 2006 roku na południowym biegunie Saturna odkryto huragan o średnicy 8000 km.

W październiku 2008 roku Cassini przesłała zdjęcia północnej półkuli planety. Od 2004 roku, kiedy podleciała do niej Cassini, nastąpiły zauważalne zmiany, a teraz jest pomalowana w nietypowych kolorach. Przyczyny tego nie są jeszcze jasne. Zakłada się, że niedawna zmiana kolorów związana jest ze zmianą pór roku. Od 2004 r. do 2 listopada 2009 r. za pomocą aparatu odkryto 8 nowych satelitów. Główna misja Cassini zakończyła się w 2008 roku, kiedy urządzenie wykonało 74 orbity wokół planety. Następnie zadania sondy przedłużono do września 2010 r., a następnie do 2017 r. na badanie pełnego cyklu pór roku Saturna.

W 2009 r. pojawił się wspólny amerykańsko-europejski projekt NASA i ESA, którego celem było uruchomienie misji systemu AMS Titan Saturn w celu zbadania Saturna i jego księżyców, Tytana i Enceladusa. W tym czasie stacja będzie latać do systemu Saturna przez 7-8 lat, a następnie na dwa lata stanie się satelitą Tytana. Wystrzeli również balon sondy w atmosferę Tytana i lądownik (prawdopodobnie unoszący się w powietrzu).

satelity

Największe satelity - Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan i Iapetus - zostały odkryte do 1789 roku, ale do dziś pozostają głównymi obiektami badań. Średnice tych satelitów wahają się od 397 (Mimas) do 5150 km (Titan), półoś wielka orbity od 186 tys. km (Mimas) do 3561 tys. km (Iapetus). Rozkład masy odpowiada rozkładowi średnic. Tytan ma największy mimośród orbitalny, Dione i Tethys najmniejszy. Wszystkie satelity o znanych parametrach znajdują się powyżej orbity synchronicznej, co prowadzi do ich stopniowego usuwania.

Satelity Saturna

Największym z księżyców jest Tytan. Jest także drugim co do wielkości w całym Układzie Słonecznym, po księżycu Jowisza Ganimedesa. Tytan to mniej więcej w połowie lód wodny iw połowie skała. Ten skład jest podobny do niektórych innych dużych satelitów planet gazowych, ale Tytan bardzo różni się od nich składem i strukturą atmosfery, która składa się głównie z azotu, jest też niewielka ilość metanu i etanu, które tworzą chmury . Oprócz Ziemi Tytan jest również jedynym ciałem w Układzie Słonecznym, dla którego udowodniono istnienie cieczy na powierzchni. Naukowcy nie wykluczają możliwości pojawienia się najprostszych organizmów. Średnica Tytana jest o 50% większa niż Księżyca. Przewyższa również rozmiary planety Merkury, chociaż jest od niej gorszy pod względem masy.

Inne główne satelity również mają charakterystyczne cechy. Tak więc Iapetus ma dwie półkule o różnym albedo (odpowiednio 0,03-0,05 i 0,5). Dlatego, kiedy Giovanni Cassini odkrył tego satelitę, odkrył, że jest on widoczny tylko wtedy, gdy znajduje się po określonej stronie Saturna. Przednia i tylna półkula Dione i Rhea również mają swoje różnice. Wiodąca półkula Dione jest pokryta kraterami i ma jednolitą jasność. Tylna półkula zawiera ciemne obszary, a także sieć cienkich jasnych pasów, które są grzbietami lodowymi i klifami. Charakterystyczną cechą Mimasa jest ogromny krater uderzeniowy Herschel o średnicy 130 km. Podobnie Tethys ma krater Odyseusza o średnicy 400 km. Enceladus, zgodnie ze zdjęciami z sondy Voyager 2, ma powierzchnię z obszarami o różnym wieku geologicznym, masywnymi kraterami na średnich i wysokich północnych szerokościach geograficznych oraz mniejszymi kraterami bliżej równika.

Do lutego 2010 roku znane są 62 księżyce Saturna. 12 z nich odkryto za pomocą statku kosmicznego: Voyager 1 (1980), Voyager 2 (1981), Cassini (2004-2007). Większość satelitów, z wyjątkiem Hyperiona i Phoebe, ma własną synchroniczną rotację - zawsze są zwrócone w stronę Saturna z jednej strony. Brak informacji o rotacji najmniejszych księżyców. Tethys i Dione towarzyszą dwa satelity w punktach Lagrange'a L4 i L5.

W 2006 roku zespół naukowców kierowany przez Davida Jewitta z University of Hawaii pracujący nad japońskim teleskopem Subaru na Hawajach ogłosił odkrycie 9 księżyców Saturna. Wszystkie należą do tzw. satelitów nieregularnych, które różnią się orbitą wsteczną. Okres ich rewolucji wokół planety trwa od 862 do 1300 dni.

Pierścionki

Porównanie Saturna i Ziemi

Dziś wiadomo, że wszystkie cztery gazowe olbrzymy mają pierścienie, ale te z Saturna są najbardziej widoczne. Pierścienie są ustawione pod kątem około 28° do płaszczyzny ekliptyki. Dlatego z Ziemi, w zależności od względnego położenia planet, wyglądają inaczej: można je zobaczyć zarówno w postaci pierścieni, jak i „od krawędzi”. Jak zasugerował Huygens, pierścienie nie są stałym ciałem stałym, ale składają się z miliardów maleńkich cząstek na orbicie wokół planety. Dowiodły tego obserwacje spektrometryczne A. A. Belopolsky'ego w Obserwatorium Pulkovo i dwóch innych naukowców w latach 1895-1896.

Istnieją trzy główne pierścienie, a czwarty jest cieńszy. Razem odbijają więcej światła niż sam dysk Saturna. Trzy główne pierścienie są zwykle oznaczone pierwszymi literami alfabetu łacińskiego. Pierścień B jest centralny, najszerszy i najjaśniejszy, od zewnętrznego pierścienia A oddziela go szczelina Cassiniego o szerokości prawie 4000 km, w której znajdują się najcieńsze, prawie przezroczyste pierścienie. Wewnątrz pierścienia A znajduje się cienka szczelina zwana pasem dzielącym Enckego. Pierścień C, który jest jeszcze bliżej planety niż B, jest prawie przezroczysty.

Pierścienie Saturna są bardzo cienkie. Przy średnicy około 250 000 km ich grubość nie sięga nawet kilometra (choć na powierzchni pierścieni są też osobliwe góry). Mimo imponującego wyglądu, ilość substancji, z której składają się pierścienie, jest niezwykle mała. Gdyby zmontować go w jeden monolit, jego średnica nie przekroczyłaby 100 km. Obrazy sondy pokazują, że pierścienie w rzeczywistości składają się z tysięcy pierścieni przeplatanych szczelinami; obraz przypomina ślady płyt gramofonowych. Cząsteczki tworzące pierścienie mają wielkość od 1 centymetra do 10 metrów. Pod względem składu są to w 93% lód z niewielkimi zanieczyszczeniami, które mogą obejmować kopolimery powstałe pod wpływem promieniowania słonecznego i krzemiany oraz 7% węgiel.

Ruch cząstek w pierścieniach i satelitach planety jest zgodny. Niektóre z nich, tak zwane „satelity pasterskie”, odgrywają rolę w utrzymywaniu pierścieni na miejscu. Na przykład Mimas jest w rezonansie 2:1 z luką Cassinian i pod wpływem jej przyciągania substancja jest z niej usuwana, a Pan znajduje się wewnątrz listwy dzielącej Enckego. W 2010 roku z sondy Cassini otrzymano dane sugerujące, że pierścienie Saturna oscylują. Na fluktuacje składają się ciągłe perturbacje wprowadzone przez Mimasa oraz spontaniczne perturbacje wynikające z interakcji cząstek lecących w pierścieniu. Pochodzenie pierścieni Saturna nie jest jeszcze do końca jasne. Według jednej z teorii, wysuniętej w 1849 r. przez Eduarda Rosha, pierścienie powstały w wyniku rozpadu płynnego satelity pod wpływem sił pływowych. Według innego satelita rozpadł się w wyniku uderzenia komety lub asteroidy.

Ogólne informacje o Saturnie

Saturn to szósta planeta od Słońca (szósta planeta w Układzie Słonecznym).

Saturn należy do gazowych gigantów i nosi imię starożytnego rzymskiego boga rolnictwa.

Saturn znany jest ludziom od czasów starożytnych.

Sąsiadami Saturna są Jowisz i Uran. Jowisz, Saturn, Uran i Neptun żyją w zewnętrznym obszarze Układu Słonecznego.

Uważa się, że w centrum gazowego giganta znajduje się masywny rdzeń z materiałów stałych i ciężkich (krzemiany, metale) oraz lodu wodnego.

Pole magnetyczne Saturna jest tworzone przez efekt dynama w cyrkulacji metalicznego wodoru w zewnętrznym jądrze i jest prawie dipolowe z północnym i południowym biegunem magnetycznym.

Saturn ma najbardziej wyraźny układ pierścieni planetarnych w Układzie Słonecznym.

Saturn ma do tej pory 82 naturalne satelity.

Orbita Saturna

Średnia odległość od Saturna do Słońca wynosi 1430 milionów kilometrów (9,58 jednostek astronomicznych).

Peryhelium (najbliższy punkt orbity Słońca): 1353,573 mln kilometrów (9,048 jednostek astronomicznych).

Aphelion (najdalszy punkt orbity od Słońca): 1513,326 milionów kilometrów (10,116 jednostek astronomicznych).

Średnia prędkość orbitalna Saturna wynosi około 9,69 kilometrów na sekundę.

Planeta dokonuje jednej rewolucji wokół Słońca w ciągu 29,46 lat ziemskich.

Rok na planecie to 378,09 dni saturnowych.

Odległość od Saturna do Ziemi waha się od 1195 do 1660 milionów kilometrów.

Kierunek obrotu Saturna odpowiada kierunkowi obrotu wszystkich (z wyjątkiem Wenus i Urana) planet Układu Słonecznego.

Model 3D Saturna

Fizyczne cechy Saturna

Saturn to druga co do wielkości planeta w Układzie Słonecznym.

Średni promień Saturna wynosi 58 232 ± 6 kilometrów, czyli około 9 promieni Ziemi.

Powierzchnia Saturna wynosi 42,72 miliarda kilometrów kwadratowych.

Średnia gęstość Saturna wynosi 0,687 gramów na centymetr sześcienny.

Przyspieszenie swobodnego spadania na Saturnie wynosi 10,44 metra na sekundę do kwadratu (1,067 g).

Masa Saturna wynosi 5,6846 x 1026 kilogramów, czyli około 95 mas Ziemi.

Atmosfera Saturna

Dwa główne składniki atmosfery Saturna to wodór (około 96%) i hel (około 3%).

W głębinach atmosfery Saturna wzrasta ciśnienie i temperatura, a wodór przechodzi w stan ciekły, ale przejście to jest stopniowe. Na głębokości 30 000 kilometrów wodór staje się metaliczny, a ciśnienie osiąga tam 3 miliony atmosfer.

Utrzymujące się superpotężne huragany czasami pojawiają się w atmosferze Saturna.

Podczas burz i burz na planecie obserwuje się silne wyładowania atmosferyczne.

Zorze polarne na Saturnie to jasne, ciągłe owalne pierścienie otaczające bieguny planety.

Porównawcze rozmiary Saturna i Ziemi

Pierścienie Saturna

Średnicę pierścieni szacuje się na 250 000 kilometrów, a ich grubość nie przekracza 1 kilometra.

Naukowcy konwencjonalnie dzielą system pierścieni Saturna na trzy główne pierścienie i czwarty, cieńszy, podczas gdy w rzeczywistości pierścienie składają się z tysięcy pierścieni naprzemiennie z przerwami.

System pierścieni składa się głównie z cząsteczek lodu (około 93%), mniejszej ilości ciężkich pierwiastków i pyłu.

Cząsteczki tworzące pierścienie Saturna mają wielkość od 1 centymetra do 10 metrów.

Pierścienie znajdują się pod kątem około 28 stopni do płaszczyzny ekliptyki, dlatego w zależności od względnego położenia planet względem Ziemi wyglądają różnie: zarówno w formie pierścieni, jak i krawędzią.

Eksploracja Saturna

Po raz pierwszy obserwując Saturna przez teleskop w latach 1609-1610, Galileo Galilei zauważył, że planeta wygląda jak trzy ciała, prawie stykające się ze sobą i zasugerował, że są to dwa duże „towarzysze” Saturna, ale 2 lata później nie znalazł potwierdzenie tego.

W 1659 roku Christian Huygens, używając mocniejszego teleskopu, odkrył, że „towarzysze” to w rzeczywistości cienki płaski pierścień, który otacza planetę i jej nie dotyka.

W 1979 roku zautomatyzowana stacja międzyplanetarna Pioneer 11 po raz pierwszy w historii przeleciała w pobliżu Saturna, wykonując zdjęcia planety i niektórych jej księżyców oraz odkrywając pierścień F.

W latach 1980 - 1981 system Saturn odwiedziły również Voyager 1 i Voyager 2. Podczas podejścia do planety wykonano szereg zdjęć w wysokiej rozdzielczości i uzyskano dane dotyczące temperatury i gęstości atmosfery Saturna, a także fizycznych właściwości jego satelitów, w tym Tytana.

Od lat 90. Saturn, jego księżyce i pierścienie były wielokrotnie badane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.

W 1997 r. na Saturna wystrzelono misję Cassini-Huygens, która po 7 latach lotu dotarła do układu Saturna 1 lipca 2004 r. i weszła na orbitę wokół planety. Sonda Huygens oddzieliła się od pojazdu i zjechała na spadochronie na powierzchnię Tytana 14 stycznia 2005 roku, pobierając próbki atmosfery. Przez 13 lat działalności naukowej sonda Cassini zmieniła poglądy naukowców na system gazowego giganta. Misja Cassini została zakończona 15 września 2017 roku poprzez zanurzenie statku kosmicznego w atmosferze Saturna.

Saturn ma średnią gęstość zaledwie 0,687 gramów na centymetr sześcienny, co czyni go jedyną planetą w Układzie Słonecznym, której średnia gęstość jest niższa niż gęstość wody.

Ze względu na gorące jądro, którego temperatura sięga 11700 stopni Celsjusza, Saturn wypromieniowuje w kosmos 2,5 razy więcej energii niż otrzymuje od Słońca.

Chmury na północnym biegunie Saturna tworzą gigantyczny sześciokąt, z każdej strony mierzący około 13 800 kilometrów.

Niektóre księżyce Saturna, takie jak Pan i Mimas, są „pasażerami pierścieni”: ich grawitacja odgrywa rolę w utrzymywaniu pierścieni na miejscu poprzez rezonans z niektórymi częściami układu pierścieni.

Uważa się, że Saturn połknie swoje pierścienie za 100 milionów lat.

W 1921 roku rozeszła się plotka, że ​​pierścienie Saturna zniknęły. Wynikało to z faktu, że w momencie obserwacji system pierścieni był zwrócony w stronę Ziemi i nie mógł być rozpatrywany na ówczesnym sprzęcie.

Zdjęcie zrobione ze statku kosmicznego Cassini

Planeta Saturn jest szóstą planetą od Słońca. Wszyscy wiedzą o tej planecie. Prawie każdy może ją łatwo rozpoznać, bo jego pierścienie są jego wizytówką.

Ogólne informacje o planecie Saturn

Czy wiesz, z czego wykonane są jej słynne pierścionki? Pierścienie składają się z kamieni lodowych o wielkości od mikronów do kilku metrów. Saturn, podobnie jak wszystkie planety olbrzymy, składa się głównie z gazów. Jego rotacja waha się od 10 godzin i 39 minut do 10 godzin i 46 minut. Pomiary te opierają się na obserwacjach radiowych planety.

Obraz planety Saturn

Wykorzystując najnowsze systemy napędowe i pojazdy nośne, sonda dotrze na planetę po co najmniej 6 latach i 9 miesiącach.

W tej chwili jedyna sonda Cassini znajduje się na orbicie od 2004 roku i od wielu lat jest głównym dostawcą danych naukowych i odkryć. Dla dzieci planeta Saturn, podobnie jak w przypadku dorosłych, jest naprawdę najpiękniejszą z planet.

Ogólna charakterystyka

Największą planetą w Układzie Słonecznym jest Jowisz. Ale tytuł drugiej co do wielkości planety należy do Saturna.

Dla porównania średnica Jowisza wynosi około 143 tysięcy kilometrów, a Saturn tylko 120 tysięcy kilometrów. Jowisz jest 1,18 razy większy od Saturna i 3,34 razy większy od jego masy.

W rzeczywistości Saturn jest bardzo duży, ale lekki. A jeśli planeta Saturn zanurzy się w wodzie, będzie unosić się na powierzchni. Grawitacja planety wynosi tylko 91% grawitacji Ziemi.

Saturn i Ziemia różnią się rozmiarem 9,4 razy, a masą 95 razy. Objętość gazowego giganta zmieściłaby 763 planet takich jak nasza.

Orbita

Czas całkowitej rewolucji planety wokół Słońca wynosi 29,7 lat. Jak wszystkie planety w Układzie Słonecznym, jej orbita nie jest idealnym okręgiem, ale ma trajektorię eliptyczną. Odległość do Słońca wynosi średnio 1,43 miliarda km, czyli 9,58 AU.

Najbliższy punkt orbity Saturna nazywa się peryhelium i znajduje się 9 jednostek astronomicznych od Słońca (1 AU to średnia odległość Ziemi od Słońca).

Najbardziej odległy punkt orbity nazywa się aphelion i znajduje się 10,1 jednostki astronomicznej od Słońca.

Cassini przecina płaszczyznę pierścieni Saturna.

Jeden z ciekawe funkcje Orbita Saturna wygląda następująco. Podobnie jak Ziemia, oś obrotu Saturna jest nachylona względem płaszczyzny Słońca. W połowie swojej orbity południowy biegun Saturna zwrócony jest ku Słońcu, a następnie na północy. W roku Saturna (prawie 30 ziemskich lat) przychodzą okresy, kiedy planeta jest widziana z Ziemi krawędzią, a płaszczyzna pierścieni olbrzyma pokrywa się z naszym kątem widzenia i znikają one z pola widzenia. Rzecz w tym, że pierścionki są niezwykle cienkie, więc z dużej odległości prawie nie widać ich z krawędzi. Następnym razem pierścienie znikną dla obserwatora Ziemi w latach 2024-2025. Ponieważ rok Saturna ma prawie 30 lat, odkąd Galileusz po raz pierwszy obserwował go przez teleskop w 1610 roku, okrążył on Słońce około 13 razy.

Cechy klimatyczne

Jednym z interesujących faktów jest to, że oś planety jest nachylona do płaszczyzny ekliptyki (podobnie jak Ziemia). I tak jak u nas, na Saturnie są pory roku. W połowie swojej orbity półkula północna otrzymuje więcej promieniowania słonecznego, a potem wszystko się zmienia i półkula południowa jest skąpana w słońcu. Stwarza to ogromne systemy burzowe, które zmieniają się znacząco w zależności od położenia planety na orbicie.

Burza w atmosferze Saturna. Wykorzystano obraz kompozytowy, sztuczne kolory, filtry MT3, MT2, CB2 i dane w podczerwieni

Pory roku wpływają na pogodę na planecie. W ciągu ostatnich 30 lat naukowcy odkryli, że prędkość wiatru w rejonach równikowych planety spadła o około 40%. Sondy Voyager NASA w latach 1980-1981 wykryły prędkość wiatru dochodzącą do 1700 km/h, a obecnie tylko około 1000 km/h (zmierzone w 2003 r.).

Saturn wykonuje jeden obrót wokół własnej osi w ciągu 10,656 godziny. Naukowcy potrzebowali dużo czasu i badań, aby znaleźć tak dokładną liczbę. Ponieważ planeta nie ma powierzchni, nie można zaobserwować przejścia tych samych obszarów planety, a tym samym oszacować jej prędkości obrotowej. Naukowcy wykorzystali emisje radiowe planety, aby oszacować tempo rotacji i ustalić dokładną długość dnia.

Galeria obrazów

Zdjęcia planety wykonane przez teleskop Hubble'a i sondę Cassini.

Właściwości fizyczne

Obraz teleskopu Hubble'a

Średnica równika wynosi 120 536 km, 9,44 razy większa od Ziemi;

Średnica bieguna wynosi 108 728 km, 8,55 razy większa od Ziemi;

Powierzchnia planety to 4,27 x 10 * 10 km2, czyli 83,7 razy większa niż Ziemia;

Objętość - 8,2713 x 10 * 14 km3, 763,6 razy większa niż Ziemi;

Masa - 5,6846 x 10 * 26 kg, 95,2 razy większa niż Ziemi;

Gęstość - 0,687 g/cm3, 8 razy mniej niż na Ziemi, Saturn jest jeszcze lżejszy od wody;

Ta informacja jest niekompletna, więcej szczegółów na temat właściwości ogólne planeta Saturn, napiszemy poniżej.

Saturn ma 62 księżyce, w rzeczywistości około 40% księżyców w naszym Układzie Słonecznym krąży wokół niego. Wiele z tych satelitów jest bardzo małych i niewidocznych z Ziemi. Te ostatnie zostały odkryte przez sondę Cassini, a naukowcy spodziewają się, że z czasem urządzenie znajdzie jeszcze więcej lodowych satelitów.

Pomimo faktu, że Saturn jest zbyt wrogi dla jakiejkolwiek formy życia, wiemy, że jego księżyc Enceladus jest jednym z najbardziej odpowiednich kandydatów do poszukiwania życia. Enceladus wyróżnia się posiadaniem lodowych gejzerów na swojej powierzchni. Istnieje pewien mechanizm (prawdopodobnie działanie pływowe Saturna), który wytwarza wystarczającą ilość ciepła, aby mogła istnieć woda w stanie ciekłym. Niektórzy naukowcy uważają, że na Enceladusie jest szansa na życie.

Formacja planety

Podobnie jak pozostałe planety, Saturn powstał z mgławicy słonecznej około 4,6 miliarda lat temu. Ta słoneczna mgławica była ogromnym obłokiem zimnego gazu i pyłu, który mógł zderzyć się z innym obłokiem lub falą uderzeniową supernowej. To wydarzenie zapoczątkowało początek kurczenia się mgławicy protosolarnej wraz z dalszym formowaniem się Układu Słonecznego.

Obłok kurczył się coraz bardziej, aż w centrum uformowała się protogwiazda, otoczona płaskim dyskiem materii. Wewnętrzna część tego dysku zawierała więcej ciężkich pierwiastków i tworzyła planety ziemskie, podczas gdy obszar zewnętrzny był wystarczająco zimny i w rzeczywistości pozostał nietknięty.

Materiał z mgławicy słonecznej tworzył coraz więcej planetozymali. Te planetozymale zderzyły się ze sobą, łącząc się w planety. W pewnym momencie wczesnej historii Saturna jego księżyc o średnicy około 300 kilometrów został rozerwany przez grawitację i utworzył pierścienie, które nadal krążą wokół planety. W rzeczywistości główne parametry planety bezpośrednio zależały od miejsca jej powstania i ilości gazu, którą mogła przechwycić.

Ponieważ Saturn jest mniejszy niż Jowisz, ochładza się szybciej. Astronomowie uważają, że gdy tylko jego zewnętrzna atmosfera ochłodziła się do 15 stopni Kelvina, hel skondensował się w kropelki, które zaczęły opadać w kierunku jądra. Tarcie tych kropel rozgrzało planetę i teraz emituje ona około 2,3 razy więcej energii niż otrzymuje od Słońca.

Tworzenie pierścieni

Widok planety z kosmosu

Główną cechą wyróżniającą Saturna są pierścienie. Jak powstają pierścienie? Istnieje kilka wersji. Konwencjonalna teoria mówi, że pierścienie są prawie tak stare jak sama planeta i istnieją od co najmniej 4 miliardów lat. We wczesnej historii giganta 300-kilometrowy satelita zbliżył się do niego zbyt blisko i został rozerwany na kawałki. Istnieje również możliwość, że dwa satelity zderzyły się ze sobą lub wystarczająco duża kometa lub asteroida uderzyła w satelitę i po prostu rozpadła się na orbicie.

Alternatywna hipoteza tworzenia pierścieni

Inna hipoteza głosi, że nie doszło do zniszczenia satelity. Zamiast tego pierścienie, podobnie jak sama planeta, uformowały się z mgławicy słonecznej.

Ale tutaj jest problem: lód w pierścieniach jest zbyt czysty. Gdyby pierścienie powstały z Saturnem miliardy lat temu, spodziewalibyśmy się, że zostaną całkowicie pokryte błotem z uderzeń mikrometeorów. Ale dzisiaj widzimy, że są tak czyste, jakby powstały mniej niż 100 milionów lat temu.

Możliwe, że pierścienie stale odnawiają swój materiał, sklejając się i zderzając ze sobą, co utrudnia określenie ich wieku. To jedna z tajemnic, które nie zostały jeszcze rozwiązane.

Atmosfera

Podobnie jak reszta planet olbrzymów, atmosfera Saturna składa się w 75% z wodoru i w 25% z helu, ze śladowymi ilościami innych substancji, takich jak woda i metan.

Cechy atmosferyczne

Wygląd planety w świetle widzialnym wydaje się spokojniejszy niż Jowisza. Planeta ma w atmosferze pasma chmur, ale są one bladopomarańczowe i ledwo widoczne. Kolor pomarańczowy jest spowodowany związkami siarki w jego atmosferze. Oprócz siarki w górnych warstwach atmosfery znajdują się niewielkie ilości azotu i tlenu. Atomy te reagują ze sobą i pod wpływem światła słonecznego tworzą złożone cząsteczki przypominające „smog”. Przy różnych długościach fal światła, a także poprawionych obrazach Cassini, atmosfera wygląda znacznie bardziej imponująco i burzliwie.

Wiatry w atmosferze

Atmosfera planety generuje jedne z najszybszych wiatrów w Układzie Słonecznym (szybciej tylko na Neptunie). Sonda NASA Voyager, która przeleciała obok Saturna, zmierzyła prędkość wiatru, okazała się być w rejonie 1800 km/h na równiku planety. W pasmach krążących wokół planety tworzą się duże białe burze, ale w przeciwieństwie do Jowisza, burze te trwają tylko kilka miesięcy i są pochłaniane przez atmosferę.

Chmury w widocznej części atmosfery składają się z amoniaku i znajdują się 100 km poniżej górnej części troposfery (tropopauzy), gdzie temperatura spada do -250 ° C. Poniżej tej granicy chmury składają się z amonu podsiarczek i są o około 170 km niższe. W tej warstwie temperatura wynosi tylko -70 stopni C. Najgłębsze chmury składają się z wody i znajdują się około 130 km poniżej tropopauzy. Temperatura tutaj wynosi 0 stopni.

Im niższy, tym bardziej wzrasta ciśnienie i temperatura, a gazowy wodór powoli przechodzi w ciecz.

Sześciokąt

Jednym z najdziwniejszych zjawisk pogodowych, jakie kiedykolwiek odkryto, jest tak zwana północna burza heksagonalna.

Sześciokątne chmury wokół planety Saturn zostały po raz pierwszy odkryte przez sondy Voyager 1 i 2 po tym, jak odwiedziły planetę ponad trzy dekady temu. Niedawno sześciokąt Saturna został sfotografowany bardzo szczegółowo przez sondę kosmiczną NASA Cassini, obecnie znajdującą się na orbicie wokół Saturna. Sześciokąt (lub sześciokątny wir) ma około 25 000 km średnicy. Może zmieścić 4 takie planety jak Ziemia.

Sześciokąt obraca się dokładnie z taką samą prędkością, jak sama planeta. Jednak biegun północny planety różni się od bieguna południowego, w centrum którego znajduje się ogromny huragan z gigantycznym lejem. Każda strona sześciokąta ma rozmiar około 13 800 km, a cała konstrukcja wykonuje jeden obrót wokół osi w 10 godzin i 39 minut, tak jak sama planeta.

Powód powstania sześciokąta

Dlaczego więc wir bieguna północnego ma kształt sześciokąta? Astronomom trudno jest odpowiedzieć na to pytanie w 100%, ale jeden z ekspertów i członków zespołu odpowiedzialny za wizualny i podczerwony spektrometr Cassini powiedział: „To bardzo dziwna burza, która ma precyzyjne kształty geometryczne z sześcioma niemal identycznymi bokami. Nigdy nie widzieliśmy czegoś takiego na innych planetach”.

Galeria zdjęć atmosfery planety

Saturn to planeta burz

Jowisz znany jest z gwałtownych burz, które są wyraźnie widoczne przez górną warstwę atmosfery, zwłaszcza przez Wielką Czerwoną Plamę. Ale są też burze na Saturnie, choć nie są tak duże i intensywne, ale w porównaniu z ziemskimi są po prostu ogromne.

Jedną z największych burz była Wielka Biała Plama, znana również jako Wielki Biały Owal, którą zaobserwował Kosmiczny Teleskop Hubble'a w 1990 roku. Takie burze prawdopodobnie występują na Saturnie raz w roku (raz na 30 lat ziemskich).

atmosfera i powierzchnia

Planeta bardzo przypomina kulę, zbudowaną prawie w całości z wodoru i helu. Jego gęstość i temperatura zmieniają się w miarę wchodzenia w głąb planety.

Skład atmosfery

Zewnętrzna atmosfera planety składa się w 93% z wodoru cząsteczkowego, resztkowego helu i śladowych ilości amoniaku, acetylenu, etanu, fosfiny i metanu. To właśnie te pierwiastki śladowe tworzą widoczne paski i chmury, które widzimy na zdjęciach.

Rdzeń

Ogólny schemat budowy Saturna

Zgodnie z teorią akrecji jądro planety jest skaliste o dużej masie, wystarczającej do wychwycenia dużej ilości gazów we wczesnej mgławicy słonecznej. Jej jądro, podobnie jak inne gazowe olbrzymy, musiałoby uformować się i stać się masywne znacznie szybciej niż inne planety, aby mieć czas na pozyskanie gazów pierwotnych.

Gazowy olbrzym najprawdopodobniej uformował się ze składników skalistych lub lodowych, a niska gęstość wskazuje na zanieczyszczenia ciekłego metalu i skał w jądrze. To jedyna planeta, której gęstość jest mniejsza niż gęstość wody. Tak czy siak, Struktura wewnętrzna Planeta Saturn przypomina bardziej kulę gęstego syropu z nieczystościami fragmentów kamieni.

metaliczny wodór

Metaliczny wodór w rdzeniu generuje pole magnetyczne. Wytworzone w ten sposób pole magnetyczne jest nieco słabsze niż ziemskie i rozciąga się tylko na orbitę największego satelity Tytana. Tytan przyczynia się do pojawienia się zjonizowanych cząstek w magnetosferze planety, które tworzą zorze polarne w atmosferze. Voyager 2 wykrył wysokie ciśnienie wiatru słonecznego na magnetosferze planety. Według pomiarów wykonanych podczas tej samej misji, pole magnetyczne rozciąga się tylko na ponad 1,1 mln km.

Rozmiar planety

Planeta ma średnicę równikową 120 536 km, 9,44 razy większą od Ziemi. Promień wynosi 60268 km, co czyni ją drugą co do wielkości planetą w naszym Układzie Słonecznym, ustępując jedynie Jowiszowi. Podobnie jak wszystkie inne planety, jest spłaszczoną sferoidą. Oznacza to, że jego średnica równikowa jest większa niż średnica mierzona przez bieguny. W przypadku Saturna odległość ta jest dość znaczna, ze względu na dużą prędkość obrotu planety. Średnica bieguna wynosi 108728 km, czyli o 9,796% mniej niż średnica równika, więc kształt Saturna jest owalny.

Wokół Saturna

Długość dnia

Prędkość obrotową atmosfery i samej planety można zmierzyć trzema różnymi metodami. Pierwszy z nich to pomiar prędkości rotacji planety w warstwie chmur w równikowej części planety. Ma okres rotacji 10 godzin i 14 minut. Jeśli pomiary są wykonywane w innych obszarach Saturna, prędkość obrotowa wyniesie 10 godzin 38 minut i 25,4 sekundy. Jak dotąd najdokładniejsza metoda pomiaru długości dnia opiera się na pomiarze emisji radiowej. Ta metoda daje prędkość obrotową planety 10 godzin 39 minut i 22,4 sekundy. Pomimo tych liczb nie można obecnie dokładnie zmierzyć szybkości rotacji wnętrza planety.

Ponownie, równikowa średnica planety wynosi 120 536 km, a biegunowa 108 728 km. Ważne jest, aby wiedzieć, dlaczego ta różnica w tych liczbach wpływa na szybkość rotacji planety. Ta sama sytuacja jest na innych gigantycznych planetach, zwłaszcza różnica w rotacji różnych części planety jest wyrażona w Jowiszu.

Długość dnia zgodnie z emisją radiową planety

Za pomocą emisji radiowej pochodzącej z wewnętrznych obszarów Saturna naukowcy byli w stanie określić okres jego rotacji. Naładowane cząstki uwięzione w jego polu magnetycznym emitują fale radiowe, gdy wchodzą w interakcję z polem magnetycznym Saturna przy około 100 kilohercach.

Sonda Voyager mierzyła emisję radiową planety przez dziewięć miesięcy, gdy przelatywała w latach 80., a rotacja została określona na 10 godzin 39 minut 24 sekundy, z błędem 7 sekund. Sonda Ulysses również wykonała pomiary 15 lat później i dała wynik 10 godzin 45 minut 45 sekund z błędem 36 sekund.

Okazuje się, że aż 6 minut różnicy! Albo rotacja planety zwolniła na przestrzeni lat, albo coś przeoczyliśmy. Sonda międzyplanetarna Cassini zmierzyła te same emisje radiowe za pomocą spektrometru plazmowego, a naukowcy, oprócz 6-minutowej różnicy w pomiarach 30-letnich, odkryli, że rotacja zmienia się również o jeden procent tygodniowo.

Naukowcy uważają, że może to wynikać z dwóch powodów: wiatr słoneczny pochodzący ze Słońca zakłóca pomiary, a cząstki z gejzerów Enceladusa wpływają na pole magnetyczne. Oba te czynniki powodują zmianę emisji radiowej, a jednocześnie mogą powodować różne skutki.

Nowe dane

W 2007 roku odkryto, że niektóre punktowe źródła emisji radiowej planety nie odpowiadają prędkości obrotowej Saturna. Niektórzy naukowcy uważają, że różnica wynika z wpływu księżyca Enceladusa. Para wodna z tych gejzerów wchodzi na orbitę planety i ulega jonizacji, wpływając w ten sposób na pole magnetyczne planety. Spowalnia to rotację pola magnetycznego, ale tylko nieznacznie w porównaniu z rotacją samej planety. Obecne oszacowanie rotacji Saturna, oparte na różnych pomiarach ze statków kosmicznych Cassini, Voyager i Pioneer, wynosi 10 godzin 32 minuty i 35 sekund od września 2007 roku.

Podstawowe cechy planety Cassini sugerują, że wiatr słoneczny jest najbardziej prawdopodobną przyczyną różnicy w danych. Różnice w pomiarach rotacji pola magnetycznego występują co 25 dni, co odpowiada okresowi rotacji Słońca. Szybkość wiatru słonecznego również ulega ciągłym zmianom, co należy wziąć pod uwagę. Enceladus może wprowadzać długoterminowe zmiany.

powaga

Saturn jest gigantyczną planetą i nie ma stałej powierzchni, a to, czego nie można zobaczyć, to jego powierzchnia (widzimy tylko górną warstwę chmur) i czujemy siłę grawitacji. Ale wyobraźmy sobie, że istnieje pewna granica warunkowa, która będzie odpowiadać jego wyobrażonej powierzchni. Jaka byłaby siła grawitacji na planecie, gdybyś mógł stanąć na powierzchni?

Chociaż Saturn ma większą masę niż Ziemia (druga co do wielkości masa w Układzie Słonecznym, po Jowiszu), jest również „najlżejszą” ze wszystkich planet Układu Słonecznego. Rzeczywista grawitacja w dowolnym punkcie jego wyobrażonej powierzchni wynosiłaby 91% grawitacji na Ziemi. Innymi słowy, jeśli Twoja waga pokazuje, że ważysz 100 kg na Ziemi (och, zgroza!), na „powierzchni” Saturna ważyłbyś 92 kg (nieco lepiej, ale jednak).

Dla porównania, na „powierzchni” Jowisza grawitacja jest 2,5 razy większa od ziemskiej. Na Marsie tylko 1/3, a na Księżycu 1/6.

Co sprawia, że ​​siła grawitacji jest tak słaba? Olbrzymia planeta składa się głównie z wodoru i helu, które zgromadził na samym początku powstawania Układu Słonecznego. Pierwiastki te powstały na początku Wszechświata w wyniku Wielkiego Wybuchu. Wszystko dzięki temu, że planeta ma wyjątkowo niską gęstość.

temperatura planety

Obraz Voyagera 2

Najwyższa warstwa atmosfery, która znajduje się na granicy z przestrzenią, ma temperaturę -150 C. Ale kiedy zanurzasz się w atmosferze, wzrasta ciśnienie i odpowiednio wzrasta temperatura. W jądrze planety temperatura może osiągnąć 11700 C. Ale gdzie to się dzieje? ciepło? Powstaje z powodu ogromne ilości wodór i hel, które zatapiając się we wnętrznościach planety, kurczą i podgrzewają jądro.

Dzięki skurczowi grawitacyjnemu planeta faktycznie wytwarza ciepło, uwalniając 2,5 razy więcej energii niż otrzymuje od Słońca.

W dolnej części warstwy chmur, którą tworzy lód wodny, średnia temperatura wynosi -23 stopnie Celsjusza. Nad tą warstwą lodu znajduje się wodorosiarczek amonu o średniej temperaturze -93 C. Nad nią unoszą się chmury lodu amoniakalnego, które zabarwiają atmosferę na pomarańczowo i żółto.

Jak wygląda Saturn i jakiego jest koloru

Nawet patrząc przez mały teleskop, kolor planety jest widoczny jako bladożółty z odcieniami pomarańczy. Dzięki mocniejszym teleskopom, takim jak Hubble lub sonda Cassini NASA, możesz zobaczyć cienkie warstwy chmur i burze, które są mieszanką bieli i pomarańczy. Ale co nadaje Saturnowi jego kolor?

Podobnie jak Jowisz, planeta składa się prawie wyłącznie z wodoru, z niewielką ilością helu, a także z niewielkimi ilościami innych związków, takich jak amoniak, para wodna i różne proste węglowodory.

Tylko górna warstwa chmur, która składa się głównie z kryształów amoniaku, odpowiada za kolor planety, a dolny poziom chmur to albo wodorosiarczek amonu, albo woda.

Saturn ma pasiastą atmosferę podobną do Jowisza, ale w pobliżu równika paski są znacznie słabsze i szersze. Nie ma też długotrwałych burz — nic takiego jak Wielka Czerwona Plama — które często występują, gdy Jowisz zbliża się do letniego przesilenia na półkuli północnej.

Niektóre zdjęcia dostarczone przez Cassini są niebieskie, podobnie jak Urana. Ale to prawdopodobnie dlatego, że widzimy rozpraszanie światła z punktu widzenia Cassini.

Pogarszać

Saturn na nocnym niebie

Pierścienie wokół planety od setek lat pobudzają wyobraźnię ludzi. Naturalną rzeczą była również chęć dowiedzenia się, z czego zbudowana jest planeta. Dzięki różnym metodom naukowcy dowiedzieli się, że skład chemiczny Saturn składa się z 96% wodoru, 3% helu i 1% różnych pierwiastków, w tym metanu, amoniaku, etanu, wodoru i deuteru. Niektóre z tych gazów można znaleźć w jego atmosferze, w stanie ciekłym i stopionym.

Stan gazów zmienia się wraz ze wzrostem ciśnienia i temperatury. Na szczycie chmur napotkasz kryształy amoniaku, na dole chmur z wodorosiarczkiem amonu i/lub wodą. Pod chmurami wzrasta ciśnienie atmosferyczne, co powoduje wzrost temperatury i przejście wodoru w stan ciekły. W miarę jak wkraczamy w głąb planety, ciśnienie i temperatura wciąż rosną. W rezultacie w jądrze wodór staje się metaliczny, przechodząc w ten szczególny stan skupienia. Uważa się, że planeta ma luźny rdzeń, który oprócz wodoru składa się ze skał i niektórych metali.

Współczesna eksploracja kosmosu doprowadziła do wielu odkryć w układzie Saturna. Badania rozpoczęły się wraz z przelotem statku kosmicznego Pioneer 11 w 1979 roku. Ta misja odkryła pierścień F. Voyager 1 przeleciał w następnym roku, wysyłając szczegóły powierzchni niektórych satelitów z powrotem na Ziemię. Udowodnił również, że atmosfera na Tytanie nie jest przezroczysta dla światła widzialnego. W 1981 roku Voyager 2 odwiedził Saturna i wykrył zmiany w atmosferze, a także potwierdził obecność luk Maxwella i Keelera, które Voyager 1 zobaczył po raz pierwszy.

Po tym, jak sonda kosmiczna Cassini-Huygens dotarła do systemu Voyager 2, który wszedł na orbitę wokół planety w 2004 roku, więcej o jego misji można przeczytać w tym artykule.

Promieniowanie

Kiedy lądownik Cassini NASA po raz pierwszy dotarł na planetę, wykrył burze i pasy promieniowania wokół planety. Znalazł nawet nowy pas radiacyjny znajdujący się wewnątrz pierścienia planety. Nowy pas promieniowania znajduje się 139 000 km od centrum Saturna i rozciąga się do 362 000 km.

Zorza polarna na Saturnie

Film pokazujący północ, stworzony ze zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i sondy Cassini.

Ze względu na obecność pola magnetycznego naładowane cząstki Słońca są wychwytywane przez magnetosferę i tworzą pasy promieniowania. Te naładowane cząstki poruszają się wzdłuż linii pola sił magnetycznych i zderzają się z atmosferą planety. Mechanizm powstawania zorzy jest podobny do ziemskiego, ale ze względu na inny skład atmosfery, zorze na olbrzymu są fioletowe, w przeciwieństwie do zielonych na Ziemi.

Zorza Saturna widziana przez teleskop Hubble'a

Galeria Aurora

najbliżsi sąsiedzi

Jaka planeta jest najbliżej Saturna? Zależy to od tego, w którym momencie orbity się znajduje, a także od pozycji innych planet.

Przez większość orbity najbliższa planeta to . Kiedy Saturn i Jowisz znajdują się w minimalnej odległości od siebie, dzieli je tylko 655.000.000 km.

Kiedy znajdują się po przeciwnych stronach, planety Saturn i czasami bardzo się do siebie zbliżają iw tej chwili dzieli je od siebie 1,43 mld km.

Informacje ogólne

Poniższe fakty dotyczące planet są oparte na biuletynach planetarnych NASA.

Waga - 568,46 x 10 * 24 kg

Kubatura: 82 713 x 10*10 km3

Średni promień: 58232 km

Średnia średnica: 116 464 km

Gęstość: 0,687 g/cm3

Prędkość pierwszej ucieczki: 35,5 km/s

Przyspieszenie swobodnego spadania: 10,44 m/s2

Naturalne satelity: 62

Odległość od Słońca (oś główna orbity): 1,43353 mld km

Okres orbitalny: 10 759,22 dni

Peryhelium: 1,35255 mld km

Aphelion: 1,5145 miliardów km

Prędkość orbitalna: 9,69 km/s

Nachylenie orbity: 2.485 stopni

Mimośród orbity: 0,0565

Okres rotacji gwiazdowej: 10.656 godzin

Okres obrotu wokół osi: 10.656 godz.

Pochylenie osiowe: 26,73°

Kto odkrył: jest znany od czasów prehistorycznych

Minimalna odległość od Ziemi: 1,1955 mld km

Maksymalna odległość od Ziemi: 1,6585 mld km

Maksymalna widoczna średnica z Ziemi: 20,1 sekundy łukowej

Minimalna widoczna średnica z Ziemi: 14,5 sekundy łukowej

Jasność pozorna (maksymalna): 0,43 magnitudo

Fabuła

Kosmiczny obraz wykonany przez teleskop Hubble'a

Planeta jest wyraźnie widoczna gołym okiem, więc trudno powiedzieć, kiedy została odkryta po raz pierwszy. Dlaczego planeta nazywa się Saturn? Jego nazwa pochodzi od rzymskiego boga żniw - ten bóg odpowiada greckiemu bogowi Kronosowi. Dlatego pochodzenie nazwy jest rzymskie.

Galileusz

Saturn i jego pierścienie były tajemnicą, dopóki Galileusz nie zbudował swojego prymitywnego, ale działającego teleskopu i spojrzał na planetę w 1610 roku. Oczywiście Galileusz nie rozumiał tego, co widzi i myślał, że pierścienie to duże księżyce po obu stronach planety. To było zanim Christian Huygens użył najlepszego teleskopu, aby zobaczyć, że tak naprawdę nie są to księżyce, ale pierścienie. Huygens był także pierwszym, który odkrył największy księżyc, Tytan. Pomimo tego, że widoczność planety pozwala obserwować ją niemal z każdego miejsca, jej satelity, podobnie jak pierścienie, są widoczne tylko przez teleskop.

Jean Dominique Cassini

Odkrył lukę w pierścieniach, później nazwaną Cassini, i jako pierwszy odkrył 4 satelity planety: Iapetus, Rhea, Tethys i Dione.

William Herschel

W 1789 astronom William Herschel odkrył dwa kolejne księżyce, Mimas i Enceladus. A w 1848 roku brytyjscy naukowcy odkryli satelitę o nazwie Hyperion.

Przed lotem statku kosmicznego na planetę niewiele o tym wiedzieliśmy, mimo że planetę można nawet zobaczyć gołym okiem. W latach 70. i 80. NASA wystrzeliła statek kosmiczny Pioneer 11, który był pierwszym statkiem kosmicznym, który odwiedził Saturna, przechodząc w odległości 20 000 km od warstwy chmur planety. Następnie wystrzelono Voyager 1 w 1980 roku, a Voyager 2 w sierpniu 1981 roku.

W lipcu 2004 r. lądownik Cassini NASA dotarł do systemu Saturna i skompilował najwięcej szczegółowy opis planeta Saturn i jej systemy. Cassini wykonała prawie 100 przelotów obok księżyca Tytana, kilka przelotów obok wielu innych księżyców i wysłała nam tysiące zdjęć planety i jej księżyców. Cassini odkrył 4 nowe księżyce, nowy pierścień i odkrył morza ciekłych węglowodorów na Tytanie.

Rozszerzona animacja lotu Cassini w systemie Saturn

Pierścionki

Składają się z cząsteczek lodu krążących wokół planety. Istnieje kilka głównych pierścieni, które są wyraźnie widoczne z Ziemi, a astronomowie używają specjalnych oznaczeń dla każdego z pierścieni Saturna. Ale ile pierścieni faktycznie ma planeta Saturn?

Pierścienie: widok z Cassini

Spróbujmy odpowiedzieć na to pytanie. Same pierścienie są podzielone na następujące części. Dwie najgęstsze części pierścienia są oznaczone jako A i B, są oddzielone szczeliną Cassini, a następnie pierścieniem C. Po 3 głównych pierścieniach są mniejsze, zakurzone pierścienie: D, G, E, a także Pierścień F, który jest najbardziej na zewnątrz. Więc ile głównych pierścieni? Zgadza się - 8!

Te trzy główne pierścienie i 5 pierścieni kurzu stanowią większość. Ale jest jeszcze kilka pierścieni, takich jak Janus, Meton, Pallene, a także łuki pierścienia Anf.

Są też mniejsze pierścienie i luki w różnych pierścieniach, które trudno policzyć (na przykład luka Enckego, luka Huygensa, luka Dawesa i wiele innych). Dalsza obserwacja pierścionki pozwolą doprecyzować ich parametry i ilość.

Znikające pierścienie

Ze względu na nachylenie orbity planety pierścienie stają się widoczne od krawędzi co 14-15 lat, a ze względu na to, że są bardzo cienkie, faktycznie znikają z pola widzenia obserwatorów Ziemi. W 1612 Galileusz zauważył, że odkryte przez niego satelity gdzieś zniknęły. Sytuacja była na tyle dziwna, że ​​Galileusz porzucił nawet obserwacje planety (najprawdopodobniej w wyniku załamania się nadziei!). Odkrył pierścienie (i wziął je za satelity) dwa lata wcześniej i od razu został nimi zafascynowany.

Parametry pierścienia

Planeta jest czasami nazywana „Perłą Układu Słonecznego”, ponieważ jej system pierścieni wygląda jak korona. Te pierścienie składają się z kurzu, kamienia i lodu. Dlatego pierścienie się nie rozpadają, ponieważ. nie jest całością, ale składa się z miliardów cząstek. Część materiału w systemie pierścieni ma wielkość ziaren piasku, a niektóre obiekty są większe niż wysokie budynki, osiągając średnicę kilometra. Z czego wykonane są pierścionki? Głównie cząsteczki lodu, choć są też pierścienie kurzu. Uderzające jest to, że każdy pierścień obraca się z inną prędkością względem planety. Średnia gęstość pierścieni planety jest tak niska, że ​​widać przez nie gwiazdy.

Saturn nie jest jedyną planetą z systemem pierścieni. Wszystkie gazowe olbrzymy mają pierścienie. Pierścienie Saturna wyróżniają się tym, że są największe i najjaśniejsze. Pierścienie mają grubość około jednego kilometra i rozciągają się na odległość do 482 000 km od centrum planety.

Pierścienie Saturna są nazwane w kolejności alfabetycznej, zgodnie z kolejnością, w jakiej zostały odkryte. To sprawia, że ​​pierścienie są nieco mylące, wymieniając je poza kolejnością z planety. Poniżej znajduje się lista głównych pierścieni i przerw między nimi, a także odległość od środka planety i ich szerokość.

Dźwięki pierścieni

W tym cudownym filmie słyszysz dźwięki planety Saturn, które są emisją radiową planety przetłumaczoną na dźwięk. Wraz z zorzami na planecie generowana jest emisja radiowa o zasięgu kilometrowym.

Spektrometr plazmowy Cassini wykonał pomiary o wysokiej rozdzielczości, które umożliwiły naukowcom konwersję fal radiowych na dźwięk poprzez przesunięcie częstotliwości.

Pojawienie się pierścieni

Jak pojawiły się pierścienie? Najprostszą odpowiedzią na pytanie, dlaczego planeta ma pierścienie i z czego są zrobione, jest to, że planeta nagromadziła dużo pyłu i lodu w różnych odległościach od siebie. Elementy te najprawdopodobniej zostały wychwycone przez grawitację. Chociaż niektórzy uważają, że powstały w wyniku zniszczenia małego satelity, który zbliżył się zbyt blisko planety i wpadł w limit Roche'a, w wyniku czego został rozerwany na kawałki przez samą planetę.

Niektórzy naukowcy sugerują, że cały materiał w pierścieniach jest produktem zderzeń satelitów z asteroidami lub kometami. Po zderzeniu resztki asteroid były w stanie uciec przed grawitacyjnym przyciąganiem planety i utworzyły pierścienie.

Niezależnie od tego, która z tych wersji jest prawidłowa, pierścienie robią wrażenie. W rzeczywistości Saturn jest władcą pierścieni. Po zbadaniu pierścieni konieczne jest zbadanie układów pierścieni innych planet: Neptuna, Urana i Jowisza. Każdy z tych systemów jest słabszy, ale wciąż ciekawy na swój sposób.

Galeria zdjęć pierścionków

Życie na Saturnie

Trudno wyobrazić sobie planetę mniej przyjazną do życia niż Saturn. Planeta składa się prawie wyłącznie z wodoru i helu, ze śladowymi ilościami lodu wodnego w dolnej warstwie chmur. Temperatura na szczycie chmur może spaść do -150 C.

Gdy schodzisz do atmosfery, ciśnienie i temperatura wzrosną. Jeśli temperatura jest na tyle wysoka, że ​​woda nie zamarza, to ciśnienie atmosfery na tym poziomie jest takie samo, jak kilka kilometrów pod ziemskim oceanem.

Życie na satelitach planety

Aby znaleźć życie, naukowcy proponują przyjrzenie się satelitom planety. Składają się ze znacznej ilości lodu wodnego, a ich grawitacyjna interakcja z Saturnem prawdopodobnie utrzymuje ciepło w ich wnętrzu. Wiadomo, że księżyc Enceladus ma na swojej powierzchni gejzery wody, które wybuchają niemal bez przerwy. Możliwe, że ma ogromne rezerwy ciepłej wody pod skorupą lodową (prawie jak Europa).

Inny księżyc, Tytan, ma jeziora i morza ciekłych węglowodorów i jest uważany za miejsce z potencjałem do tworzenia życia. Astronomowie uważają, że Tytan jest bardzo podobny pod względem składu do Ziemi we wczesnej historii. Po tym, jak Słońce zamieni się w czerwonego karła (za 4-5 miliardów lat), temperatura na satelicie stanie się korzystna dla powstania i utrzymania życia, a duża ilość węglowodorów, w tym złożonych, będzie podstawowym „rosołem ”.

pozycja na niebie

Saturn i jego sześć księżyców, zdjęcie amatorskie

Saturn jest widoczny na niebie jako dość jasna gwiazda. Aktualne współrzędne planety najlepiej określić w specjalistycznych programach planetarium, takich jak Stellarium, a wydarzenia związane z jego zasięgiem lub przejściem nad określonym regionem, a także wszystko, co dotyczy planety Saturn, można przejrzeć w artykule 100 wydarzeń astronomicznych rok. Konfrontacja planety zawsze daje możliwość przyjrzenia się jej z największą szczegółowością.

Nadchodzące konfrontacje

Znając efemerydy planety i jej wielkość, odnalezienie Saturna na rozgwieżdżonym niebie nie jest trudne. Jeśli jednak masz niewielkie doświadczenie, poszukiwania go mogą się opóźnić, dlatego zalecamy stosowanie teleskopów amatorskich z montażem Go-To. Użyj teleskopu z montażem Go-To, a nie będziesz musiał znać współrzędnych planety i miejsca, w którym można ją teraz zobaczyć.

Lot na planetę

Jak długo potrwa kosmiczna podróż na Saturna? W zależności od wybranej trasy lot może zająć różną ilość czasu.

Na przykład: Dotarcie na planetę zajęło Pioneerowi 11 sześć i pół roku. Voyager 1 trwał trzy lata i dwa miesiące, Voyager 2 cztery lata, a sonda Cassini sześć lat i dziewięć miesięcy! Sonda New Horizons wykorzystała Saturna jako trampolinę grawitacyjną w drodze do Plutona i przybyła dwa lata i cztery miesiące po wystrzeleniu. Skąd tak duża różnica w czasie lotu?

Pierwszy czynnik determinujący czas lotu

Zastanówmy się, czy statek kosmiczny jest wystrzelony bezpośrednio na Saturna, czy też używa po drodze innych ciał niebieskich jako procy?

Drugi czynnik determinujący czas lotu

To rodzaj silnika statku kosmicznego, a trzecim czynnikiem jest to, czy przelecimy obok planety, czy wejdziemy na jej orbitę.

Mając te czynniki na uwadze, przyjrzyjmy się wyżej wymienionym misjom. Pioneer 11 i Cassini wykorzystali wpływ grawitacyjny innych planet przed wyruszeniem w kierunku Saturna. Te przeloty innych ciał dodały lata i tak już długiej podróży. Voyager 1 i 2 używały tylko Jowisza w drodze na Saturna i docierały znacznie szybciej. Statek New Horizons miał kilka wyraźnych przewag nad wszystkimi innymi sondami. Dwie główne zalety to to, że ma najszybszy i najbardziej zaawansowany silnik i został wystrzelony na krótkiej trajektorii do Saturna w drodze do Plutona.

Etapy badań

Panoramiczne zdjęcie Saturna wykonane 19 lipca 2013 roku przez sondę Cassini. W rozładowanym pierścieniu po lewej stronie biała kropka to Enceladus. Podłoże jest widoczne poniżej i na prawo od środka obrazu.

W 1979 roku pierwszy statek kosmiczny dotarł do gigantycznej planety.

Pionier-11

Stworzony w 1973 roku, Pioneer 11 przeleciał obok Jowisza i wykorzystał grawitację planety, aby zmienić jej trajektorię i skierować się w stronę Saturna. Przybył 1 września 1979 r., mijając 22 000 km nad warstwą chmur planety. Po raz pierwszy w historii przeprowadził zbliżenia Saturna i przesłał zbliżenia planety, odkrywając nieznany wcześniej pierścień.

Podróżnik 1

Sonda NASA Voyager 1 była kolejnym statkiem kosmicznym, który odwiedził planetę 12 listopada 1980 roku. Przeleciał 124 000 km od warstwy chmur planety i wysłał na Ziemię strumień naprawdę bezcennych zdjęć. Postanowili wysłać Voyagera 1, aby latał wokół satelity Tytana i wysłać jego brata bliźniaka, Voyagera 2, na inne gigantyczne planety. W rezultacie okazało się, że chociaż aparat przekazał wiele informacji naukowych, nie widział powierzchni Tytana, ponieważ jest ona nieprzezroczysta dla światła widzialnego. Dlatego w rzeczywistości statek został poświęcony na rzecz największego satelity, na którym naukowcy pokładali duże nadzieje, ale w końcu zobaczyli pomarańczową kulę, bez żadnych szczegółów.

Podróżnik 2

Krótko po przelocie Voyager 1, Voyager 2 wleciał do systemu Saturna i wykonał prawie identyczny program. Dotarł na planetę 26 sierpnia 1981 roku. Oprócz okrążenia planety w odległości 100 800 km, przeleciał blisko Enceladusa, Tetydy, Hyperiona, Japetusa, Phoebe i wielu innych księżyców. Voyager 2, po otrzymaniu przyspieszenia grawitacyjnego od planety, skierował się w stronę Urana (udany przelot w 1986 roku) i Neptuna (udany przelot w 1989 roku), po czym kontynuował swoją podróż do granic Układu Słonecznego.

Cassini-Huygens

Widoki Saturna z Cassini

Sonda NASA Cassini-Huygens, która przybyła na planetę w 2004 roku, była w stanie naprawdę zbadać planetę ze stałej orbity. W ramach swojej misji statek kosmiczny dostarczył sondę Huygens na powierzchnię Tytana.

TOP 10 zdjęć Cassini

Cassini zakończył właśnie swoją główną misję i od wielu lat kontynuuje badania układu Saturna i jego księżyców. Wśród jego odkryć warto wymienić odkrycie gejzerów na Enceladusie, mórz i jezior węglowodorów na Tytanie, nowych pierścieni i satelitów, a także danych i zdjęć z powierzchni Tytana. Naukowcy planują zakończyć misję Cassini w 2017 roku z powodu cięć w budżecie NASA na eksplorację planet.

Przyszłe misje

Następnej misji Titan Saturn System Mission (TSSM) nie należy się spodziewać do 2020 roku, ale znacznie później. Wykorzystując manewry grawitacyjne w pobliżu Ziemi i Wenus, urządzenie to będzie w stanie osiągnąć Saturna około 2029 roku.

Przewidywany jest czteroletni plan lotu, w którym 2 lata przeznaczone są na badanie samej planety, 2 miesiące na badanie powierzchni Tytana, w które będzie zaangażowany lądownik, oraz 20 miesięcy na badanie satelity z orbita. Rosja może też wziąć udział w tym iście okazałym projekcie. Przyszłe zaangażowanie agencji federalnej Roscosmos jest już dyskutowane. Chociaż misja ta jest daleka od realizacji, wciąż mamy okazję podziwiać fantastyczne obrazy Cassini, które regularnie przesyła i do których każdy ma dostęp zaledwie kilka dni po ich przesłaniu na Ziemię. Powodzenia w odkrywaniu Saturna!

Odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania

1. Od kogo nazwano planetę Saturn? Na cześć rzymskiego boga płodności.
2. Kiedy odkryto Saturna? Jest znany od czasów starożytnych i nie można ustalić, kto pierwszy ustalił, że jest to planeta.
3. Jak daleko jest Saturn od Słońca? Średnia odległość od Słońca wynosi 1,43 miliarda km, czyli 9,58 AU.
4. Jak go znaleźć na niebie? Najlepiej korzystać z map wyszukiwania i specjalistycznego oprogramowania, takiego jak Stellarium.
5. Jakie są współrzędne strony? Ponieważ jest to planeta, jej współrzędne się zmieniają, możesz znaleźć efemerydy Saturna na wyspecjalizowanych zasobach astronomicznych.

Saturn, jeśli liczyć odległość od Słońca, jest szóstą planetą, a jeśli największą, to drugą. To gazowy gigant, którego masa przekracza masę 95 razy. Ma najniższą gęstość ze wszystkich planet i nawet mniejszą niż gęstość wody. Planeta Saturn jest prawdopodobnie jedną z najpiękniejszych i najbardziej tajemniczych. Jej wygląd jest uderzający i pociągający. Pierścienie wróżek tworzą wrażenie czegoś niezwykłego, dzięki nim nie można go pomylić z inną planetą, jest jedyny w swoim rodzaju.

Co oznacza nazwa Saturn? Wiadomo, że pochodzi od imienia boga Kronosa, który dowodził potężnymi tytanami w mitologii greckiej. Planeta otrzymała swoją nazwę ze względu na gigantyczny rozmiar i niezwykły wygląd.

Parametry planety

Atmosfera

W atmosferze Saturna szaleją silne wiatry. Ich prędkość jest tak duża, że ​​wynosi około 500 km/h, a czasami dochodzi do 1500 km/h. Zgadzam się, dość nieprzyjemne zjawisko, ale z Ziemi (patrząc przez teleskop) wyglądają bardzo pięknie. Na planecie szaleją prawdziwe cyklony, z których największym jest Wielki Biały Owal. Otrzymał tę nazwę ze względu na swój wygląd i jest potężnym antycyklonem, który systematycznie pojawia się na powierzchni mniej więcej raz na trzydzieści lat. Jego wymiary są po prostu gigantyczne i wynoszą około 17 tysięcy kilometrów.

Atmosfera planety składa się głównie z wodoru i helu, z dużą ilością azotu. W górnych warstwach obserwuje się chmury amoniaku.

Istnieją również formacje, takie jak plamy. Co prawda nie są tak zauważalne jak np. Jowisza, ale niektóre są dość duże i sięgają około 11 tys. km. To znaczy, całkiem imponujące. Są też jasne plamy, są znacznie mniejsze, tylko około 3 tys. km, a także brązowe, których wielkość wynosi 10 tys. km.

Są też paski, które, jak sugerują naukowcy, powstały z różnicy temperatur. Jest ich całkiem sporo i to w centrum pasm wieją najpotężniejsze wiatry.
W górnych warstwach atmosfery jest bardzo zimno. Temperatura waha się od -180 °С do -150 °С. Wprawdzie jest strasznie zimno, ale gdyby nie było wewnątrz planety jądra, które ogrzewa i oddaje ciepło, to temperatura atmosfery byłaby zauważalnie niższa, bo Słońce jest daleko.

Powierzchnia

Saturn nie ma stałej powierzchni, a to, co widzimy, to tylko wierzchołki chmur. Ich górna warstwa wykonana jest z zamrożonego amoniaku, a dolna z amonu. Im bliżej planety, tym gęstsza i gorętsza atmosfera wodoru.

Struktura wewnętrzna jest bardzo podobna do Jowisza, naukowcy sugerują, że w centrum planety znajduje się duży rdzeń krzemianowo-metalowy. Tak więc na głębokości około 30 000 km. temperatura wynosi 10 000 °C, a ciśnienie około 3 milionów atmosfer. W samym rdzeniu ciśnienie jest jeszcze wyższe, podobnie jak temperatura. Jest źródłem ciepła, które ogrzewa całą planetę. Saturn wydziela więcej ciepła niż otrzymuje.

Rdzeń otoczony jest wodorem, który jest w stanie metalicznym, a nad nim, bliżej powierzchni, znajduje się warstwa ciekłego wodoru cząsteczkowego, który przechodzi do swojej fazy gazowej sąsiadującej z atmosferą. Pole magnetyczne planety ma unikalną cechę, którą jest zbieżność z osią obrotu planety. Magnetosfera Saturna ma symetryczny wygląd, ale bieguny promieniowania mają regularny kształt i są puste.

Pierwszym, który zobaczył pierścienie, był wielki Galileo Galilei, a było to już w 1610 roku. Później, używając mocniejszego teleskopu, holenderski astronom Huygens zasugerował, że Saturn ma dwa pierścienie: jeden cienki, a drugi płaski. W rzeczywistości jest ich znacznie więcej, a składają się na nie liczne kawałki lodu, kamienie, najwięcej różne rozmiary zmiatając wszystko na swojej drodze. Pierścionki są po prostu świetne. Największy z nich 200-krotnie przekracza rozmiar planety. W rzeczywistości są to pozostałości po zniszczonych kometach, satelitach i innych kosmicznych śmieciach.

Co ciekawe, pierścionki mają też nazwę. Są ułożone w kolejności alfabetycznej, to znaczy, że ten pierścień to A, B, C i tak dalej.

Saturn ma łącznie 61 księżyców. Oni mają inny kształt ale w większości są małe. W większości są to formacje lodowe i tylko niektóre zawierają zanieczyszczenia skalne. Nazwy wielu satelitów pochodzą od imion tytanów i ich potomków, ponieważ sama nazwa planety pochodzi od Kronosa, który nimi dowodził.

Największe satelity planety to Tytan, Phoebe, Mimas, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion i Iapetus. Z wyjątkiem Phoebe, obracają się synchronicznie i są stale zwrócone w jedną stronę względem Saturna. Wielu badaczy sugeruje, że Tytan jest bardzo podobny w swojej budowie i niektórych innych parametrach do młodej Ziemi (która miała 4,6 miliarda lat temu).

Tutaj warunki są korzystniejsze i być może są najprostsze mikroorganizmy. Ale jak dotąd nie można tego potwierdzić.

Podróż na Saturna

Gdybyśmy teraz udali się na tę niesamowitą planetę, zobaczylibyśmy urzekający obraz. Wyobraźcie sobie gigantycznego Saturna, wokół którego z ogromną prędkością krążą liczne szczątki planet, fragmenty komet i lód, bo tym właśnie jest sam pas - tak pięknie wyglądającym z Ziemi pierścieniem. W rzeczywistości to nie jest takie romantyczne. A chmury unoszą się nad planetą, gęsto pokrywając całą powierzchnię. Miejscami szaleją dzikie wiatry, pędząc z ogromną prędkością, która jest większa niż prędkość dźwięku na Ziemi.

Od czasu do czasu pojawiają się tu błyskawice, co oznacza, że ​​możemy wpaść pod ich wpływ, tym bardziej niebezpiecznie, że nie ma się gdzie schować. Ogólnie rzecz biorąc, Saturn jest dość niebezpiecznym miejscem do znalezienia, bez względu na to, jak niezawodnie jest chroniony. Możesz zostać zdmuchnięty przez huragan lub uderzony piorunem, tym bardziej nie zapominaj, że jest to planeta gazowa, ze wszystkimi tego konsekwencjami.

• Saturn jest najbardziej rozładowaną planetą. Gęstość jest mniejsza niż gęstość wody. A rotacja planety jest tak duża, że ​​spłaszcza się w kierunku biegunów.
• Saturn ma zjawisko zwane Olbrzymim Sześciokątem. Żadna inna planeta w Układzie Słonecznym tego nie ma. Co to jest? Jest to dość stabilna formacja, która jest regularnym sześciokątem otaczającym północny biegun planety. Tego zjawiska atmosferycznego nadal nikt nie potrafi wyjaśnić. Zakłada się, że jest to czołowa część wiru, którego główna masa znajduje się w głębinach atmosfery wodorowej. Jego wymiary są ogromne i wynoszą 25 tysięcy kilometrów.
• Gdyby Słońce miało kształt drzwi, planeta Ziemia byłaby w porównaniu z nim wielkości monety, a Saturn byłby jak piłka do koszykówki. To są ich rozmiary w porównaniu.
• Saturn to gigantyczna planeta gazowa bez stałej powierzchni. Oznacza to, że to, co widzimy, nie jest bryłą, ale tylko chmurami.
• Średni promień planety wynosi 58,232 km. Ale mimo tak dużego rozmiaru dość szybko się obraca.
• Na Saturnie doba trwa 10,7 godziny, czyli tyle czasu zajmuje planecie jeden obrót wokół własnej osi. Długość roku wynosi 29,5 lat ziemskich.
• Wiatr słoneczny, uderzając w atmosferę Saturna, wydaje rodzaj „dźwięków”. Jeśli przełożysz je na zakres słyszalny dla osoby fale dźwiękowe, dostajesz przerażającą melodię:

Ci, którzy polecieli na Saturna

Pierwszym statkiem kosmicznym, który dotarł do Saturna, był Pioneer 11, a wydarzenie to miało miejsce w 1979 roku. Nie wylądował na samej planecie, a jedynie przeleciał stosunkowo blisko, na odległość 22 000 km. zrobiono zdjęcia, które otworzyły światło dla astronomów na niektóre pytania do kosmicznego giganta. Nieco później Cassini zdołał wysłać sondę do swojego satelity - Tytana. Udało mu się wylądować i zrobić bardziej szczegółowe zdjęcia zarówno samego Saturna, jak i Tytana. A w 2009 roku pod lodową powierzchnią Enceladusa odkryto cały ocean lodu.

Niedawno astronomowie odkryli nowy rodzaj zorzy polarnej w atmosferze planety, która tworzy pierścień wokół jednego z biegunów.

Planeta wciąż jest pełna tajemnic i tajemnic, które astronomowie i naukowcy będą musieli rozwikłać w przyszłości.

Jednym z najpiękniejszych obiektów astronomicznych do obserwacji jest niewątpliwie planeta z pierścieniami - Saturn. Trudno nie zgodzić się z tym stwierdzeniem, jeśli choć raz udało się spojrzeć na pierścieniowego olbrzyma przez obiektyw teleskopu. Jednak ten obiekt Układu Słonecznego jest interesujący nie tylko z punktu widzenia estetyki.

Dlaczego szósta planeta od Słońca ma system pierścieni i dlaczego otrzymała tak jasny atrybut? Astrofizycy i astronomowie wciąż próbują odpowiedzieć na te i wiele pytań.

Krótki opis planety Saturn

Podobnie jak inne gazowe olbrzymy z naszego bliskiego kosmosu, Saturn jest przedmiotem zainteresowania społeczności naukowej. Odległość od Ziemi do niej waha się w zakresie 1,20-1,66 miliarda kilometrów. Aby pokonać tę ogromną i długą drogę, statki kosmiczne wystrzelone z naszej planety będą potrzebowały nieco ponad dwóch lat. Najnowsza automatyczna sonda „New Horizons” dotarła na szóstą planetę na dwa lata i cztery miesiące. W tym przypadku należy pamiętać, że ruch planety wokół Słońca jest podobny do ruchu orbitalnego Ziemi. Innymi słowy, orbita Saturna jest idealną elipsą. Ma trzecią co do wielkości ekscentryczność orbity, po Merkurym i Marsie. Odległość od Słońca w peryhelium wynosi 1 353 572 956 km, podczas gdy w aphelium gazowy gigant oddala się nieco, znajdując się w odległości 1 513 325 783 km.

Nawet w tak znacznej odległości od gwiazdy centralnej szósta planeta zachowuje się dość energicznie, obracając się wokół własnej osi z ogromną prędkością 9,69 km/s. Okres rotacji Saturna wynosi 10 godzin i 39 minut. Według tego wskaźnika ustępuje tylko Jowiszowi. Tak duża prędkość obrotowa sprawia, że ​​planeta wygląda na spłaszczoną z biegunów. Wizualnie Saturn przypomina wirujący bąk, wirujący z oszałamiającą prędkością, pędzący przez przestrzeń z prędkością 9,89 km/s, dokonujący pełnego obrotu wokół Słońca w ciągu prawie 30 ziemskich lat. Od momentu odkrycia Saturna przez Galileusza w 1610 roku, ciało niebieskie obróciło się tylko 13 razy wokół głównej gwiazdy Układu Słonecznego.

Planeta wygląda na nocnym niebie jako dość jasny punkt, którego pozorna wielkość waha się w zakresie od +1,47 do -0,24. Szczególnie widoczne są pierścienie Saturna, które mają wysokie albedo.

Ciekawe jest również położenie Saturna w kosmosie. Oś obrotu tej planety ma prawie takie samo nachylenie do osi ekliptyki jak Ziemia. Pod tym względem gazowy gigant ma sezony.

Saturn nie jest największą planetą w Układzie Słonecznym, a jedynie drugim co do wielkości po Jowiszu ciałem niebieskim w naszej najbliższej przestrzeni.Średni promień planety wynosi 58,232 km, wobec 69 911 km. w Jowiszu. W tym przypadku biegunowa średnica planety jest mniejsza niż wartość równikowa. Masa planety wynosi 5,6846 10²⁶ kg, co jest 96 masą Ziemi.

Najbliższymi planetami Saturna są jego bracia w grupie planetarnej - Jowisz i Uran. Pierwszy odnosi się do gigantów gazowych, podczas gdy Uran jest klasyfikowany jako gigant lodowy. Dwa gazowe olbrzymy Jowisz i Saturn charakteryzują się ogromną masą połączoną z niską gęstością. Wynika to z faktu, że obie planety są gigantycznymi kulistymi skrzepami skroplonego gazu. Gęstość Saturna wynosi 0,687 g/cm³, ustępując w tym wskaźniku wszystkim planetom Układu Słonecznego.

Dla porównania gęstość ziemskich planet Mars, Ziemia, Wenus i Merkury wynosi odpowiednio 3,94 g/cm³, 5,515 g/cm³, 5,25 g/cm³ i 5,42 g/cm³.

Opis i kompozycja atmosfery Saturna

Powierzchnia planety jest koncepcją warunkową, szósta planeta nie ma ziemskiego firmamentu. Jest prawdopodobne, że powierzchnia to dno oceanu wodorowo-helowego, gdzie pod wpływem monstrualnego ciśnienia mieszanka gazowa przechodzi w stan półpłynny i płynny. Do tej pory nie ma technicznych środków do zbadania powierzchni planety, więc wszystkie założenia dotyczące struktury gazowego giganta wyglądają czysto teoretyczne. Przedmiotem badań jest atmosfera Saturna, która otacza planetę gęstym kocem.

Otoczka powietrzna planety składa się głównie z wodoru. To wodór i hel są pierwiastkami chemicznymi, dzięki którym atmosfera jest w ciągłym ruchu. Świadczą o tym duże formacje chmur składające się z amoniaku. Ze względu na to, że w składzie mieszanki powietrzno-gazowej obecne są najmniejsze cząsteczki siarki, Saturn ma z boku pomarańczowy kolor. Strefa zachmurzenia zaczyna się na dolnej granicy troposfery, na wysokości 100 km. z wyimaginowanej powierzchni planety. Temperatura na tym obszarze waha się w granicach 200-250⁰ Celsjusza poniżej zera.

Dokładniejsze dane dotyczące składu atmosfery są następujące:

• wodór 96%;
• hel 3%;
• metan to tylko 0,4%;
• amoniak stanowi 0,01%;
• wodór cząsteczkowy 0,01%;
• 0,0007% to etan.

Pod względem gęstości i masywności zachmurzenie na Saturnie wygląda na silniejsze niż na Jowiszu. W dolnej części atmosfery głównymi składnikami chmur Saturna są podsiarczyn amonu lub woda, w różnych odmianach. Obecność pary wodnej w niższych partiach atmosfery Saturna, na wysokości poniżej 100 km, pozwala również na osiągnięcie temperatury w tym obszarze w granicach zera absolutnego. Ciśnienie atmosferyczne w dolnych partiach atmosfery wynosi 140 kPa. Gdy zbliżasz się do powierzchni ciała niebieskiego, temperatura i ciśnienie zaczynają rosnąć. Związki gazowe są przekształcane, tworząc nowe formy. Z powodu wysokie ciśnienie wodór przybiera stan półpłynny. W przybliżeniu średnia temperatura na powierzchni oceanu wodorowo-helowego wynosi 143K.

Ten stan powłoki powietrzno-gazowej spowodował, że Saturn jest jedyną planetą Układu Słonecznego, która oddaje więcej ciepła do otaczającej przestrzeni kosmicznej niż otrzymuje od naszego Słońca.

Saturn, znajdujący się w odległości półtora miliarda kilometrów od Słońca, odbiera 100 razy mniej ciepła słonecznego niż Ziemia.

Piec Saturna tłumaczy się działaniem mechanizmu Kelvina-Helmholtza. Wraz ze spadkiem temperatury spada również ciśnienie w warstwach atmosfery planety. Ciało niebieskie mimowolnie zaczyna się kurczyć, przekształcając potencjalną energię kompresji w ciepło. Innym założeniem wyjaśniającym intensywne uwalnianie ciepła przez Saturna jest: Reakcja chemiczna. W wyniku konwekcji w warstwach atmosfery cząsteczki helu kondensują się w warstwach wodoru, czemu towarzyszy wydzielanie ciepła.

Gęste masy chmur, różnice temperatur w warstwach atmosfery sprawiają, że Saturn jest jednym z najbardziej wietrznych rejonów Układu Słonecznego. Burze i huragany są tutaj o rząd wielkości silniejsze i potężniejsze niż na Jowiszu. Prędkość przepływu powietrza w niektórych przypadkach sięga nawet 1800 km/h. Co więcej, burze na Saturnie powstają szybko. Powstanie huraganu na powierzchni planety można wizualnie zaobserwować obserwując Saturna przez teleskop przez kilka godzin. Jednak po szybkich narodzinach rozpoczyna się długi okres przemocy żywiołu kosmicznego.

Struktura planety i opis jądra

Wraz ze wzrostem temperatury i ciśnienia wodór stopniowo przechodzi w stan ciekły. W przybliżeniu na głębokości 20-30 tys. Km ciśnienie wynosi 300 GPa. W takich warunkach wodór zaczyna się metalizować. W miarę zagłębiania się w trzewia planety proporcja związków tlenków z wodorem zaczyna wzrastać. Metaliczny wodór stanowi zewnętrzną powłokę jądra. Ten stan wodoru przyczynia się do powstawania prądów elektrycznych o dużej intensywności, tworzących silne pole magnetyczne.

W przeciwieństwie do zewnętrznych warstw Saturna, wewnętrzna część jądra jest masywną formacją o średnicy 25 tysięcy kilometrów, składającą się ze związków krzemu i metali. Przypuszczalnie na tym terenie temperatury sięgają 11 tys. stopni Celsjusza. Masa jądra waha się w granicach 9-22 mas naszej planety.

System satelitarny i pierścienie Saturna

Saturn ma 62 księżyce, a większość z nich ma stałą powierzchnię, a nawet własną atmosferę. Ze względu na swój rozmiar niektóre z nich mogą ubiegać się o tytuł planety. Jakie są wymiary samego Tytana, który jest jednym z największych satelitów Układu Słonecznego i większym niż planeta Merkury. To ciało niebieskie krążące wokół Saturna ma średnicę 5150 km. Satelita posiada własną atmosferę, która swoim składem bardzo przypomina powłokę powietrzną naszej planety na wczesna faza formacje.

Naukowcy uważają, że Saturn ma najbardziej rozwinięty system satelitów w całym Układzie Słonecznym. Według informacji otrzymanych z automatycznej stacji międzyplanetarnej Cassini, Saturn jest prawdopodobnie jedynym miejscem w Układzie Słonecznym, w którym na jego satelitach może znajdować się woda w stanie ciekłym. Do tej pory zbadano tylko niektóre satelity pierścieniowego olbrzyma, ale nawet dostępne informacje dają wszelkie powody, by uważać tę najdalszą część najbliższej przestrzeni za odpowiednią do istnienia pewnych form życia. W związku z tym piąty satelita, Enceladus, cieszy się dużym zainteresowaniem astrofizyków.

Główną ozdobą planety są oczywiście jej pierścienie. Zwyczajowo wyróżnia się w systemie cztery główne pierścienie o odpowiednich nazwach A, B, C i D. Szerokość największego pierścienia B wynosi 25 500 km. Pierścienie są oddzielone szczelinami, wśród których największy jest podział Cassini, który wyznacza pierścienie A i B. W swoim składzie pierścienie Saturna są nagromadzeniem małych i dużych cząstek lodu wodnego. Ze względu na strukturę lodu aureole Saturna mają wysokie albedo i dlatego są wyraźnie widoczne przez teleskop.

Wreszcie

Postępy w nauce i technologii w ciągu ostatnich 30 lat pozwoliły naukowcom intensywniej badać odległą planetę za pomocą środków technicznych. Po pierwszych informacjach uzyskanych w wyniku lotu amerykańskiego statku kosmicznego Pioneer 11, który po raz pierwszy przeleciał w pobliżu gazowego giganta w 1979 roku, Saturn zmierzył się z nim.

Misja Pioneer na początku lat 80. była kontynuowana przez dwa Voyagera, pierwszy i drugi. Nacisk w badaniach położono na satelity Saturna. W 1997 roku po raz pierwszy Ziemianie otrzymali wystarczającą ilość informacji o Saturnie i układzie tej planety dzięki misji AMS Cassini-Huygens. Program lotu obejmował lądowanie sondy Huygens na powierzchni Tytana, które z powodzeniem przeprowadzono 14 stycznia 2005 roku.