Cine este mai mare decât Jupiter Saturn. Caracteristicile și compoziția atmosferei planetei

Planeta Saturn este unul dintre cele mai strălucitoare obiecte de pe cerul nostru înstelat. Caracteristica sa distinctivă este prezența inelelor. G. Galileo le-a văzut pentru prima dată în 1610, dar nu a înțeles ce sunt, notând că Saturn este format din părți.

O jumătate de secol mai târziu, matematicianul, fizicianul și astronomul olandez Christian Huygens(1629-1695) a raportat prezența unui inel pe Saturn, iar în 1675 celebrul astronom italian și francez Jean Dominique Cassini(1625-1712) a descoperit un gol între inele.

Aceste inele sunt vizibile de pe Pământ chiar și printr-un telescop mic. Ele sunt formate din mii și mii de bucăți mici și dure de rocă și gheață care orbitează planeta. O dată la 14-15 ani, inelele lui Saturn nu sunt vizibile de pe Pământ, deoarece se învârt pe margine.

Caracteristicile generale ale planetei Saturn

Prin urmare, Saturn nu este o bilă solidă, ci constă din gaz și lichid, părțile sale ecuatoriale se rotesc mai repede decât regiunile polare: la poli, o revoluție este cu aproximativ 26 de minute mai lentă.

Una dintre caracteristicile lui Saturn este că este singura planetă din sistemul solar a cărei densitate este mai mică decât cea a apei. Atmosfera lui Saturn este foarte densă, constând din 94% hidrogen și 6% heliu. Temperatura de la suprafața planetei este de 150 °C.

Viteza vântului de pe Saturn depinde de latitudinea locului, ajungând la 500 m/s, adică de trei ori mai mult decât pe Jupiter. Furtunile sunt adesea observate în atmosfera lui Saturn, deși nu la fel de puternice ca faimoasa Pată Roșie a lui Jupiter. În special, Marea Pată Brună a fost descoperită pe Saturn.

Planeta are opt sateliți principali mari și mulți sateliți mici.

Majoritatea sateliților sunt formați din gheață: densitatea lor nu depășește 1400 kg/m3.Cei mai mari sateliți formează un nucleu stâncos. Aproape toți sateliții sunt întotdeauna îndreptați către planetă pe o parte.

Cea mai mare lună a lui Saturn este Titan. Este mai mare decât planeta Mercur. Diametrul său este de 5150 km. A fost descoperit în 1655 de Christian Huygens. Titan are oceane, mări, continente. Temperatura este de 180 °C. Această lună este învăluită într-o atmosferă portocalie de metan și etan.

Luna Enceladus este cel mai strălucitor corp din sistemul solar, care, aparent, este acoperit cu un strat subțire de îngheț. Cele mai mari două cratere de pe această lună a lui Saturn poartă numele lui Ali Baba și Aladdin.

Hyperion este un satelit întunecat, de formă neregulată, cu o rotație haotică proprie. Nu are o viteză constantă de rotație în jurul axei sale: se modifică în cursul lunii cu zeci de procente.

Luna lui Saturn, Phoebe, se învârte în jurul planetei în direcția opusă.

Saturn este a șasea planetă de la Soare și a doua ca mărime din sistemul solar ca diametru și masă. Adesea, Saturn este numit planete surori. Comparați, devine clar de ce Saturn și Jupiter au fost desemnați ca rude. De la compoziția atmosferei până la caracteristicile rotației, aceste două planete sunt foarte asemănătoare. În cinstea acestei asemănări, în mitologia romană Saturn a fost numit după tatăl zeului Jupiter.

O caracteristică unică a lui Saturn este faptul că această planetă este cea mai puțin densă din sistemul solar. În ciuda faptului că are un nucleu dens și solid, stratul exterior mare și gazos al lui Saturn aduce densitatea medie a planetei la doar 687 kg/m3. Ca urmare, se dovedește că densitatea lui Saturn este mai mică decât cea a apei și, dacă ar fi de dimensiunea unei cutii de chibrituri, ar pluti cu ușurință de-a lungul pârâului de izvor.

Orbita și rotația lui Saturn

Distanța medie orbitală a lui Saturn este de 1,43 x 109 km. Aceasta înseamnă că Saturn este de 9,5 ori mai departe de Soare decât distanța totală de la Pământ la Soare. Drept urmare, este nevoie de aproximativ o oră și douăzeci de minute pentru ca lumina soarelui să ajungă pe planetă. În plus, având în vedere distanța dintre Saturn și Soare, durata anului pe planetă este de 10,756 zile pământești; adică aproximativ 29,5 ani pământeni.

Excentricitatea orbitei lui Saturn este a treia ca mărime după și. Ca urmare a unei excentricități atât de mari, distanța dintre periheliul planetei (1,35 x 109 km) și afeliu (1,50 x 109 km) este destul de semnificativă - aproximativ 1,54 x 108 km.

Înclinarea axială de 26,73 de grade a lui Saturn este foarte asemănătoare cu cea a Pământului, ceea ce explică de ce planeta are aceleași anotimpuri ca și Pământul. Cu toate acestea, datorită distanței lui Saturn față de Soare, acesta primește mult mai puțină lumină solară pe tot parcursul anului și, din acest motiv, anotimpurile pe Saturn sunt mult mai „încețoșate” decât pe Pământ.

A vorbi despre rotația lui Saturn este la fel de interesant ca și a vorbi despre rotația lui Jupiter. Cu o viteză de rotație de aproximativ 10 ore și 45 de minute, Saturn este al doilea după Jupiter, care este planeta care se rotește cel mai rapid din sistemul solar. Astfel de viteze extreme de rotație afectează fără îndoială forma planetei, dându-i forma unui sferoid, adică o sferă care se umflă oarecum în jurul ecuatorului.

A doua caracteristică surprinzătoare a rotației lui Saturn este ratele diferite de rotație între diferitele latitudini aparente. Acest fenomen se formează ca urmare a faptului că substanța predominantă în compoziția lui Saturn este gazul, și nu un corp solid.

Sistemul de inele al lui Saturn este cel mai faimos din sistemul solar. Inelele în sine sunt formate în mare parte din miliarde de particule minuscule de gheață, împreună cu praf și alte resturi comice. Această compoziție explică de ce inelele sunt vizibile de pe Pământ prin telescoape - gheața are o reflectare foarte mare a luminii solare.

Există șapte clasificări largi între inele: A, B, C, D, E, F, G. Fiecare inel este numit după alfabetul englez, în ordinea frecvenței descoperirii. Cele mai vizibile inele de pe Pământ sunt A, B și C. De fapt, fiecare inel este mii de inele mai mici, literalmente presate unul împotriva celuilalt. Dar există goluri între inelele principale. Distanța dintre inelele A și B este cea mai mare dintre aceste goluri și este de 4700 km.

Inelele principale încep la o distanță de aproximativ 7.000 km deasupra ecuatorului lui Saturn și se extind pe încă 73.000 km. Este interesant de observat că, în ciuda faptului că aceasta este o rază foarte semnificativă, grosimea reală a inelelor nu este mai mare de un kilometru.

Cea mai comună teorie care explică formarea inelelor este teoria conform căreia pe orbita lui Saturn, sub influența forțelor mareelor, un satelit de dimensiuni medii s-a rupt, iar acest lucru s-a întâmplat în momentul în care orbita sa a devenit prea aproape de Saturn.

  • Saturn este a șasea planetă de la Soare și ultima dintre planetele cunoscute de civilizațiile antice. Se crede că a fost observat pentru prima dată de locuitorii Babilonului.
    Saturn este una dintre cele cinci planete care pot fi văzute cu ochiul liber. Este, de asemenea, al cincilea cel mai strălucitor obiect din sistemul solar.
    În mitologia romană, Saturn a fost tatăl lui Jupiter, regele zeilor. Un raport similar are în ceea ce privește asemănarea planetelor cu același nume, în special în dimensiune și compoziție.
    Saturn eliberează mai multă energie decât primește de la Soare. Se crede că această caracteristică se datorează contracției gravitaționale a planetei și frecării unei cantități mari de heliu din atmosfera sa.
    Saturn durează 29,4 ani pământești pentru a-și finaliza orbita în jurul Soarelui. O astfel de mișcare lentă în raport cu stele a fost motivul pentru care vechii asirieni au desemnat planeta drept „Lubadsagush”, ceea ce înseamnă „cel mai vechi dintre vechi”.
    Saturn are unele dintre cele mai rapide vânturi din sistemul nostru solar. S-a măsurat viteza acestor vânturi, cifra maximă fiind de aproximativ 1800 de kilometri pe oră.
    Saturn este cea mai puțin densă planetă din sistemul solar. Planeta este în mare parte hidrogen și are o densitate mai mică decât cea a apei - ceea ce înseamnă din punct de vedere tehnic că Saturn va pluti.
    Saturn are peste 150 de luni. Toți acești sateliți au o suprafață înghețată. Cele mai mari dintre acestea sunt Titan și Rhea. Enceladus este un satelit foarte interesant, deoarece oamenii de știință sunt siguri că un ocean de apă este ascuns sub crusta lui de gheață.

  • Luna lui Saturn, Titan, este a doua cea mai mare lună din sistemul solar, după luna lui Jupiter, Ganimede. Titan are o atmosferă complexă și densă compusă în principal din azot, gheață de apă și rocă. Suprafața înghețată a Titanului are lacuri lichide de metan și o topografie acoperită cu azot lichid. Din această cauză, cercetătorii cred că, dacă Titan este un port pentru viață, atunci această viață va fi fundamental diferită de pământ.
    Saturn este cea mai plată dintre cele opt planete. Diametrul său polar este de 90% din diametrul său ecuatorial. Acest lucru se datorează faptului că planeta cu densitate scăzută are o rată mare de rotație - Saturn îi ia 10 ore și 34 de minute pentru a se roti în jurul axei sale.
    Pe Saturn au loc furtuni de formă ovală, care sunt similare ca structură cu cele care apar pe Jupiter. Oamenii de știință cred că acest model de nori din jurul polului nord al lui Saturn poate fi un exemplu real al existenței undelor atmosferice în norii superiori. De asemenea, deasupra polului sudic al lui Saturn există un vârtej, care în forma sa este foarte asemănător cu furtunile de uragane care au loc pe Pământ.
    În lentilele telescopului, Saturn este de obicei văzut într-o culoare galben pal. Acest lucru se datorează faptului că atmosfera sa superioară conține cristale de amoniac. Sub acest strat superior sunt nori care sunt în mare parte gheață de apă. Chiar mai jos, straturi de sulf înghețat și amestecuri reci de hidrogen.

În mitologia antică, planeta Saturn a fost tatăl divin al lui Jupiter. Saturn era zeul timpului și al destinului. Se crede că Jupiter, în forma sa mitică, a mers mult mai departe decât tatăl său. Saturn aparține, de asemenea, celui de-al doilea rol dintre planetele din sistemul solar. Saturn este al 2-lea atât ca masă, cât și ca mărime. Dar, în ciuda acestui fapt, se află în spatele majorității corpurilor sistemului solar în ceea ce privește densitatea.

Saturn, nedorind să suporte rămânerea în urma lui Jupiter, s-a stabilit cu un număr mare de sateliți și, cel mai important, un inel frumos, datorită căruia a șasea planetă pretinde serios că este prima în lupta pentru titlul de „Magnifiență”. ". Din acest motiv, o mulțime de cărți de astronomie preferă să plaseze Saturn pe coperți, și nu Jupiter.

Planeta Saturn are capacitatea de a atinge o magnitudine stelar negativă în timpul opoziției planetei. În telescoapele simple, puteți vedea cu ușurință discul și inelul, dacă este cel puțin ușor întors spre Pământ. Inelul, datorită mișcării planetei pe orbită, își schimbă orientarea față de Pământ. Când planul inelului traversează Pământul, este aproape imposibil să-l vezi chiar și cu telescoape bune: este foarte subțire. Apoi inelul se întoarce din ce în ce mai mult spre noi, iar planeta, în consecință, devine din ce în ce mai strălucitoare cu fiecare nouă confruntare. În primul an, deja aproape, al treilea mileniu, în ziua opoziției din 3 decembrie, Saturn va exploda până la -0,45 magnitudine. Anul acesta, inelele se vor întoarce pe Pământ cât mai mult posibil.

Ce altceva poți vedea când te uiți la Saturn? Titan este cea mai mare lună. Are o luminozitate de ordinul mărimii 8,5. Din cauza contrastului scăzut, norii lui Saturn sunt mai greu de văzut decât benzile de nori ale lui Jupiter. Dar este ușor de determinat compresia planetei la poli, care ajunge la 1:10.

Saturn a fost vizitat de 3 nave spațiale care au vizitat anterior Jupiter: Pioneer 11, Voyager 1 și Voyager 2.

Informatii generale

Planeta Saturn este probabil cea mai frumoasă planetă atunci când o privești printr-un telescop sau când studiezi imagini de la Voyagers. Inelele cu zâne nu pot fi confundate cu alte obiecte din sistemul solar. Planeta este cunoscută din cele mai vechi timpuri. Magnitudinea aparentă maximă este de +0,7 m. Această planetă este unul dintre cele mai strălucitoare obiecte de pe cerul nostru înstelat. Lumina sa albă slabă a creat un nume prost pentru planetă: o naștere sub semnul lui Saturn a fost mult timp considerată un semn rău.

Inelele sunt vizibile de pe Pământ printr-un mic telescop. Ele sunt formate din mii și mii de bucăți mici și dure de rocă și gheață care orbitează planeta.

Perioada de rotație în jurul axei - zi sideral - este de 10 ore și 14 minute (la latitudini de până la 30 °). Deoarece Saturn nu este o bilă solidă, ci constă din gaz și lichid, părțile sale ecuatoriale se rotesc mai repede decât regiunile polare: la poli, o rotație este cu aproximativ 26 de minute mai lentă. Perioada medie de revoluție în jurul axei este de 10 ore și 40 de minute.

Saturn are o caracteristică interesantă: este singura planetă din sistemul solar a cărei densitate este mai mică decât cea a apei (700 kg pe metru cub). Dacă ar fi posibil să se creeze un ocean imens, Saturn ar putea înota în el! În ceea ce privește structura și compoziția internă, Saturn seamănă foarte mult cu Jupiter. În special, pe Saturn din regiunea ecuatorială există și o Pată Roșie, deși este mai mică decât pe Jupiter.

Două treimi din planetă este formată din hidrogen. La o adâncime aproximativ egală cu R/2, adică jumătate din raza planetei, hidrogenul la o presiune de aproximativ 300 GPa trece în faza metalică. Pe măsură ce adâncimea crește în continuare, pornind de la R/3, proporția de hidrogen și compuși oxizi crește. În centrul planetei (în regiunea centrală) temperatura este de aproximativ 20.000 K.

Oricine a observat planetele printr-un telescop știe că pe suprafața lui Saturn, adică la limita superioară a acoperirii norilor, sunt vizibil puține detalii și contrastul lor cu fundalul înconjurător este mic. Prin aceasta diferă de Jupiter, unde există multe detalii contrastante sub formă de dungi întunecate și luminoase, valuri, noduri, indicând o activitate semnificativă a atmosferei sale.

Se pune întrebarea dacă activitatea atmosferică a lui Saturn (de exemplu, viteza vântului) este mai mică decât cea a lui Jupiter sau dacă detaliile acoperirii norilor sale sunt pur și simplu mai puțin vizibile de pe Pământ din cauza distanței mai mari (aproximativ 1,5 miliarde km.) Și iluminare mai slabă de către Soare (de aproape 3,5 ori mai slabă decât iluminarea lui Jupiter)?

Voyagers au reușit să obțină imagini ale acoperirii norilor, care surprind în mod clar modelul circulației atmosferice: zeci de centuri de nori care se întind de-a lungul paralelelor, precum și vârtejuri individuale. În special, a fost descoperit un analog al Marii Pete Roșii a lui Jupiter, deși mai mic. S-a stabilit că vitezele vântului pe Saturn sunt chiar mai mari decât pe Jupiter: la ecuator 480 m/s, sau 1700 km/h. Numărul centurilor de nori este mai mare decât pe Jupiter și ajung la latitudini mai mari. Astfel, imaginile din nori demonstrează particularitatea atmosferei lui Saturn, care este chiar mai activă decât cea a lui Jupiter.

Fenomenele meteorologice apar la o temperatură mai scăzută decât în ​​atmosfera terestră. Deoarece Saturn este de 9,5 ori mai departe de Soare decât Pământ, primește de 9,5 = 90 de ori mai puțină căldură. Temperatura planetei la nivelul limitei superioare a acoperirii norilor, unde presiunea este de 0,1 atm, este de numai 85 K, sau -188 C. Interesant este că nici măcar o astfel de temperatură nu poate fi obținută din cauza încălzirii de către Soare singur. Calculul arată că intestinele lui Saturn au propria lor sursă de căldură, al cărei flux este de 2,5 ori mai mare decât de la Soare. Suma acestor două fluxuri dă temperatura observată a planetei.

Navele spațiale au studiat în detaliu compoziția chimică a atmosferei supranori a lui Saturn. În principal, este format din aproape 89% hidrogen. Pe locul doi se află heliul (aproximativ 11% din greutate). Deficitul de heliu se explică prin separarea gravitațională a heliului și hidrogenului în intestinele planetei: heliul, care este mai greu, se instalează treptat la adâncimi mari (care, de altfel, eliberează o parte din energia care „încălzește” Saturn). Alte gaze din atmosferă - metan, amoniac, etan, acetilenă, fosfină - sunt prezente în cantități mici. Metanul la o temperatură atât de scăzută (aproximativ -188 ° C) este în principal într-o stare de picătură lichidă. Formează acoperirea norilor a lui Saturn.

În ceea ce privește mic contrast de detalii vizibile în atmosferă, așa cum sa discutat mai sus, motivele acestui fenomen nu sunt încă complet clare. S-a sugerat că o ceață care slăbește contrastul de particule solide mici este suspendată în atmosferă. Dar observațiile Voyager 2 infirmă acest lucru: dungile întunecate de pe suprafața planetei au rămas ascuțite și clare până la marginea discului lui Saturn, în timp ce în prezența ceață ar fi devenit tulbure spre margini din cauza numărului mare de particule din în faţa lor. Datele obținute de la Voyager 1 au ajutat la determinarea razei ecuatoriale cu mare precizie. La nivelul vârfului norii, raza ecuatorială este de 60330 km. sau de 9,46 de ori mai mult decât pământul. De asemenea, a fost specificată perioada de revoluție a lui Saturn în jurul axei: completează o revoluție în 10 ore și 39,4 minute - de 2,25 de ori mai rapid decât Pământul. O astfel de rotație rapidă a dus la faptul că compresia lui Saturn este mult mai mare decât cea a Pământului. Raza ecuatorială a lui Saturn este cu 10% mai mare decât cea polară.

Deoarece Saturn este foarte asemănător cu Jupiter în ceea ce privește proprietățile sale fizice, astronomii au sugerat că are și un câmp magnetic destul de vizibil. Absența bremsstrahlungului magnetic observată de pe Pământ de pe planeta Saturn a fost explicată prin influența inelelor.

Opțiuni

Orbita eliptică a lui Saturn are o excentricitate de 0,0556 și o rază medie de 9,539 UA. (1427 milioane km). Distanțele maxime și minime față de Soare sunt de aproximativ 10 și 9 UA. Distanțele față de Pământ variază de la 1,2 la 1,6 miliarde de km. Înclinarea orbitei planetei față de planul eclipticii este de 2°29,4". Unghiul dintre planurile ecuatorului și orbită ajunge la 26°44". Planeta Saturn se mișcă pe orbita sa cu o viteză medie de 2,64 km/s; Perioada de revoluție în jurul Soarelui este de 29,46 ani pământeni.

Planeta nu are o suprafață solidă clară, observațiile optice sunt îngreunate de opacitatea atmosferei. Pentru razele ecuatoriale și polare sunt acceptate valorile de 60,27 mii km și 53,5 mii km. Raza medie este de 9,1 ori mai mare decât cea a Pământului. Pe cerul pământului, planeta Saturn arată ca o stea gălbuie, a cărei strălucire variază de la zero la prima magnitudine. Masa este de 5,6850∙1026 kg, care este de 95,1 ori masa Pământului; în acest caz, densitatea medie, egală cu 0,68 g/cm3, este aproape cu un ordin de mărime mai mică decât densitatea Pământului. Accelerația de cădere liberă în apropierea suprafeței la ecuator este de 9,06 m/s2.

Suprafața lui Saturn (stratul de nor), ca și Jupiter, nu se rotește în întregime. Regiunile tropicale din atmosferă circulă cu o perioadă de 10 ore și 14 minute de timp Pământului, iar la latitudini temperate această perioadă este cu 26 de minute mai lungă.

Raza medie1,4294x109 km
Excentricitate0,0560
Perioada de circulatie29l 167d 6.7h
perioada sinodica378,1 zile
Viteza orbitală medie9,46 km/s
Înclinarea orbitală2,488°
Numărul de sateliți>50
Diametrul ecuatorial120.536 km
suprafață4,38 x 1010 km²
Greutate5.688 x 1026 kg
Densitate medie0,69 g/cm³
Accelerarea căderii libere la suprafață9,05 m/s²
Perioada de rotație ecuatorială10 h 13 m 59 s
Perioada de rotație internă10 h 39 m 25 s
Înclinarea axei de rotație25,33°
Albedo0,47
A doua viteză spațială35,5 km/s
Temperatura medie la nivelul superior al norilor93K
Temperatura minimă a suprafeței82K
Temperatura medie a suprafeței143K
Temperatura maxima a suprafeteiN / A

Structura interna

Din punct de vedere al structurii interne și al compoziției, planeta Saturn seamănă foarte mult cu Jupiter.

În adâncurile atmosferei, presiunea și temperatura cresc, iar hidrogenul se transformă treptat într-o stare lichidă. Aparent, nu există o limită clară care să separe hidrogenul gazos de hidrogenul lichid. Ar trebui să arate ca fierberea continuă a oceanului global de hidrogen. La o adâncime de aproximativ 30 de mii de km, hidrogenul devine metalic (iar presiunea ajunge la aproximativ 3 milioane de atmosfere). Protonii și electronii din el există separat și este un bun conductor de electricitate. Curenții electrici puternici care apar într-un strat de hidrogen metalic generează un câmp magnetic al lui Saturn (mult mai puțin puternic decât cel al lui Jupiter).

La o adâncime aproximativ egală cu R/2, adică jumătate din raza planetei, hidrogenul la o presiune de aproximativ 300 GPa trece în faza metalică. Pe măsură ce adâncimea crește în continuare, pornind de la R/3, proporția de hidrogen și compuși oxizi crește. În centrul planetei există un nucleu masiv (până la 20 de mase Pământului) format din piatră, fier și, eventual... gheață (în zona miezului) cu o temperatură de aproximativ 20.000 K.

De unde va veni gheața din centrul lui Saturn, unde temperatura este de aproximativ 20 de mii de grade? La urma urmei, forma cristalină a apei care ne este bine cunoscută - gheața obișnuită - se topește deja la o temperatură de 0 C la presiunea atmosferică normală. Și mai „moale” sunt formele cristaline de amoniac, metan, dioxid de carbon, pe care oamenii de știință le numesc și gheață. De exemplu, dioxidul de carbon solid (gheață carbonică folosită în diverse spectacole de soiuri) în condiții normale se transformă imediat într-o stare gazoasă, ocolind stadiul lichid.

Dar aceeași substanță poate forma rețele cristaline diferite. În special, știința cunoaște modificări cristaline ale apei, care diferă unele de altele nu mai puțin decât funinginea de cuptor - de la diamant, care este chimic identic cu acesta. De exemplu, așa-numita gheață VII are o densitate aproape de două ori mai mare decât a gheții obișnuite, iar la presiuni mari poate fi încălzită până la câteva sute de grade! Prin urmare, nu trebuie să fie surprins că gheața este prezentă în centrul lui Saturn la o presiune de milioane de atmosfere; în acest caz, un amestec de cristale de apă, metan și amoniac.

Atmosfera

Saturn galben deschis arată în exterior mai modest decât vecinul său - Jupiter portocaliu. Nu are o acoperire de nori atât de colorată, deși structura atmosferei este aproape aceeași. Atmosfera superioară este compusă din 93% hidrogen (în volum) și 7% heliu. Există impurități de metan, vapori de apă, amoniac și alte câteva gaze. Norii de amoniac din partea superioară a atmosferei sunt mai puternici decât cei ai lui Jupiter, ceea ce îl face să nu fie atât de „colorat” și cu dungi.

Potrivit Voyagers, cele mai puternice vânturi din sistemul solar bat pe planeta Saturn, dispozitivele au înregistrat curenți de aer de 500 m/s. Vânturile bat în principal în direcția est (în sensul de rotație axială). Puterea lor slăbește odată cu distanța față de ecuator; pe măsură ce ne îndepărtăm de ecuator apar și curenții atmosferici de vest. O serie de date indică faptul că vânturile nu sunt limitate de stratul de nori superiori, ele trebuie să se răspândească spre interior, cel puțin 2 mii de km. În plus, măsurătorile Voyager 2 au arătat că vânturile din emisferele sudice și nordice sunt simetrice față de ecuator. Există o presupunere că fluxurile simetrice sunt cumva conectate sub stratul atmosferei vizibile.

Deși petele vortexurilor atmosferice de pe Saturn sunt inferioare ca mărime față de Marea Pată Roșie a lui Jupiter, acolo se observă și furtuni grandioase, vizibile chiar și de pe Pământ.

Emisfera sudică a lui Saturn. „Dragon Hurricane”, este clar vizibil în această imagine aproape IR (culori artificiale în imagine). Examinând rezultatele obținute de Cassini, oamenii de știință au descoperit că „Uraganul Dragon” este cauza misteriilor erupții în raza radio. Este posibil să vedem o furtună uriașă când zgomotul radio este cauzat de descărcări de fulgere de înaltă tensiune. Imaginile transmise de Voyager 1 AMS au dezvăluit câteva zeci de centuri și zone, precum și diverse formațiuni de nori convectivi: câteva sute de pete luminoase cu un diametru de 2000 - 3000 km, formațiuni maro de formă ovală la ~10.000 km lățime și o formațiune de nor oval roșu (pată) la 55°S SH. Lungimea petei roșii este de 11.000 km, este aproximativ egală ca dimensiune cu formațiunile ovale albe de pe Jupiter. Punctul roșu este relativ stabil. Este înconjurat de un inel întunecat. Se crede că poate reprezenta „vârful” celulei convective. Se crede că dungile din atmosferă se datorează diferențelor de temperatură. Numărul benzilor ajunge la câteva zeci, adică mult mai mult decât s-a observat de pe Pământ și mai mult decât s-a găsit în atmosfera lui Jupiter. Oamenii de știință se așteptau să găsească condiții pe Saturn comparabile cu condițiile de pe Jupiter, deoarece factorul dominant în fenomenele meteorologice ale ambelor planete este încălzirea datorită unei surse interne de căldură, și nu absorbției energiei solare.

Cu toate acestea, atmosferele lui Saturn și Jupiter s-au dovedit a fi foarte diferite. De exemplu, pe Jupiter, cele mai mari viteze ale vântului au fost înregistrate de-a lungul granițelor benzilor, iar pe Saturn, de-a lungul părții centrale a benzilor, în timp ce practic nu există vânt la granițele benzilor și zonelor. În centurile și zonele atmosferei lui Jupiter, fluxurile de vest și de est alternează, care sunt separate prin regiuni de forfecare. În schimb, un flux de vest a fost detectat pe planeta Saturn într-o bandă foarte largă de la 40° N. SH. până la 40°S SH. O ipoteză este că vânturile sunt conduse de creșterea și căderea ciclică a norilor mari de amoniac. Regiunea polară de sud este relativ luminoasă. Un capac întunecat a fost găsit în regiunea polară nordică. Poate că acest lucru indică schimbări sezoniere care nu erau așteptate. Un profil de temperatură obținut pentru emisfera nordică arată că petele întunecate corespund unei temperaturi relativ ridicate, iar zonele mari luminoase corespund unei temperaturi puțin mai scăzute.

S-au obținut noi informații despre un nor de hidrogen neutru care înconjoară Saturn în același plan în care se află inelele planetei și circulă sateliții săi. Anterior, oamenii de știință au presupus că acest nor toroidal este situat de-a lungul orbitei lui Titan și își are sursa în atmosfera lui Titan, unde metanul se disociază cu eliberarea de hidrogen. Cu toate acestea, spectrometrul ultraviolet al AMS Voyager 1 a arătat că norul nu este situat de-a lungul orbitei lui Titan, ci se extinde de la o distanță de 1,5 milioane km de Saturn (puțin mai departe decât orbita lui Titan) până la o distanță de 480 mii km. din ea (regiunea orbitei lui Rhea). Masa totală a norului este de 25.000 de tone, ceea ce este în concordanță cu teoriile disponibile; densitatea este de numai 10 atomi în 1 cm3. În atmosferă apar uneori formațiuni stabile, care sunt uragane super-puternice. Obiecte similare sunt observate pe alte planete gazoase ale sistemului solar. Gigantul „Marele Oval Alb” apare aproximativ o dată la 30 de ani, ultima dată când a fost observat în 1990 (uraganele mai mici se formează mai des).

Nu este pe deplin înțeles astăzi un astfel de fenomen atmosferic precum „Hexagonul gigant”. Este o formațiune stabilă sub forma unui hexagon regulat cu un diametru de 25 de mii de kilometri, care înconjoară polul nord al planetei.

În atmosferă au fost detectate descărcări puternice de fulgere, aurore și radiații ultraviolete de hidrogen.

„Hexagon uriaș”

Un hexagon gigant este un fenomen atmosferic de pe planeta Saturn care nu are o explicație strictă astăzi. Este un hexagon regulat din punct de vedere geometric, cu un diametru de 25 de mii de kilometri, situat la polul nord. Aparent, hexagonul este un vârtej destul de neobișnuit. Pereții drepti ai vortexului intră adânc în atmosferă la o distanță de până la 100 km. Când se studiază vortexul în infraroșu, se observă pete de lumină, care sunt goluri gigantice în sistemul de nori, care se întind pe cel puțin 75 km. adânc în atmosferă.

Această structură a fost văzută pentru prima dată într-o serie de imagini transmise de Voyager 1 și Voyager 2. Deoarece obiectul nu a căzut niciodată complet în cadru și din cauza calității slabe a imaginilor, nu a urmat niciun studiu serios al hexagonului. Interesul real pentru hexagonul gigant a apărut după transmiterea imaginilor acestuia de către aparatul Cassini. Faptul că obiectul a fost revăzut după misiunea Voyager, care a avut loc cu mai bine de un sfert de secol în urmă, sugerează că hexagonul este o formațiune atmosferică destul de stabilă.

Iarna polară și un unghi bun de vizualizare au oferit specialiștilor posibilitatea de a examina structura profundă a hexagonului. Se presupune că hexagonul nu este asociat cu activitatea aurorală a planetei sau cu emisia sa radio, în ciuda faptului că structura este situată în interiorul ovalului auroral. În același timp, obiectul, conform lui Cassini, se rotește sincron cu rotația straturilor profunde ale atmosferei și, eventual, sincron cu părțile sale interne. Dacă hexagonul este staționar în raport cu straturile adânci ale lui Saturn (spre deosebire de straturile superioare observate ale atmosferei la latitudini inferioare), acesta poate servi ca referință în determinarea adevăratei viteze de rotație.

Acum, punctul de vedere principal despre natura fenomenului este modelul conform căruia hexagonul uriaș este un fel de undă stabilă care înconjoară polul.

Caracteristicile spațiului

În timpul unui zbor al lui Saturn, Voyager 1 AMS a descoperit fenomene care, aparent, sunt explozii intense de emisii radio în regiunea planetei. Exploziile au avut loc pe întreaga gamă de frecvențe înregistrate și este posibil să fi venit din inelele planetei. Potrivit altor ipoteze, exploziile ar putea fi generate de fulgere în atmosfera planetei. Instrumentele AMS au înregistrat o creștere a tensiunii de 106 ori mai mare decât cea care ar fi fost cauzată de un fulger la fel de îndepărtat în atmosfera pământului.

Spectrometrul cu ultraviolete a înregistrat aurore în regiunea polară de sud a lui Saturn, acoperind o zonă cu o lungime de peste 8000 km și comparabilă ca intensitate cu astfel de fenomene de pe Pământ.

Magnetosfera

Până când prima navă spațială a ajuns la Saturn, nu existau deloc date observaționale despre câmpul său magnetic, dar din observațiile de radioastronomie de la sol a rezultat că Jupiter are un câmp magnetic puternic. Acest lucru a fost evidențiat de emisia radio non-termică la unde decimetrice, a căror sursă s-a dovedit a fi mai mare decât discul vizibil al planetei și este extinsă de-a lungul ecuatorului lui Jupiter simetric față de disc. Această geometrie, precum și polarizarea radiației, a indicat că radiația observată este bremsstrahlung magnetică și sursa ei sunt electronii capturați de câmpul magnetic al lui Jupiter și care locuiesc în centurile sale de radiații, similare cu cele ale Pământului. Zborurile către Jupiter au confirmat aceste concluzii.

Deoarece Saturn este foarte asemănător cu Jupiter în ceea ce privește proprietățile sale fizice, astronomii au sugerat că are și un câmp magnetic destul de vizibil. Absența bremsstrahlungului magnetic observată de pe Pământ a fost explicată prin influența inelelor.

Aceste sugestii au fost confirmate. Chiar și în timpul apropierii lui Pioneer-11, instrumentele sale au înregistrat formațiuni în spațiul aproape planetar, care sunt tipice unei planete cu un câmp magnetic pronunțat: o undă de șoc în arc, limita magnetosferei (magnetopauză) și centuri de radiații. În general, magnetosfera este foarte asemănătoare cu cea a Pământului, dar, desigur, mult mai mare ca dimensiune. Raza exterioară a magnetosferei în punctul subsolar este de 23 de raze ecuatoriale ale planetei, iar distanța până la unda de șoc este de 26 de raze.

Centurile de radiații sunt atât de extinse încât acoperă nu numai inelele, ci și orbitele unora dintre sateliții interiori ai planetei.

După cum era de așteptat, în partea interioară a centurilor de radiații, care este „blocata” de inelele lui Saturn, concentrația de particule încărcate este mult mai mică. Motivul pentru aceasta este ușor de înțeles dacă ne amintim că în centurile de radiații, particulele oscilează aproximativ în direcția meridională, de fiecare dată traversând ecuatorul. Dar Saturn are inele în planul ecuatorului: ele absorb aproape toate particulele care tind să treacă prin ele. Ca urmare, partea interioară a centurilor de radiații, care în absența inelelor ar fi cea mai intensă sursă de emisie radio din sistem, este slăbită. Cu toate acestea, Voyager 1, apropiindu-se de planetă, a detectat totuși emisii radio non-termice din centurile sale de radiații.

Câmpul magnetic este generat de curenții electrici din intestinele planetei - aparent, într-un strat în care, sub influența unor presiuni colosale, hidrogenul a trecut în stare metalică. Când acest strat se rotește cu aceeași viteză unghiulară, câmpul magnetic se rotește și el.

Datorită vâscozității ridicate a substanței particulelor interioare ale planetei, toate se rotesc cu aceeași perioadă. Astfel, perioada de rotație a câmpului magnetic este în același timp și perioada de rotație a majorității masei (cu excepția atmosferei, care nu se rotește ca un corp solid).

aurore

Aurorele lui Saturn sunt cauzate de o izbucnire de mare energie a Soarelui care învăluie planeta. Aurora poate fi văzută doar în lumină ultravioletă, ceea ce face dificilă observarea ei de pe Pământ.

Aceasta este o imagine ultravioletă a aurorei realizată de Spectrograful 2D al Telescopului Spațial (STIS). Distanța până la Saturn este de 1,3 miliarde de km. Aurora boreala are forma unei perdele inelare care inconjoara ambii poli magnetici ai planetei. Cortina se ridică la mai bine de o mie și jumătate de kilometri deasupra suprafeței norilor.

Aurorele sunt similare cu cele ale pământului - ambele sunt asociate cu particulele vântului solar, care sunt captate de câmpul magnetic al planetei ca o capcană și se deplasează de-a lungul liniilor de forță de la pol la pol înainte și înapoi. În ultraviolete, aurora se distinge mai bine de fundalul planetei datorită strălucirii puternice luminiscente a hidrogenului.

Studiul a început cu peste 20 de ani în urmă: Pioneer 11 a detectat o creștere a luminozității lângă poli în ultravioleta îndepărtată în 1979. Zburările Voyager 1 și 2 de la începutul anilor 1980 au oferit o descriere generală a aurorei. Acest aparat a fost primul care a măsurat câmpul magnetic, care s-a dovedit a fi foarte puternic.

strălucire în infraroșu

Cunoscut pentru sistemul său de inele strălucitoare și pentru numeroasele luni, gigantul gazos Saturn arată ciudat și necunoscut în această imagine în culori false realizată de nava spațială Cassini. Într-adevăr, în această imagine compozită realizată cu un spectrometru de cartografiere vizuală și în infraroșu (VIMS), celebrele inele sunt aproape imposibil de distins. Ele sunt văzute pe margine și traversează centrul imaginii.

Cel mai spectaculos contrast din imagine este de-a lungul terminatorului, sau granița dintre zi și noapte. Nuanțele de albastru-verde din dreapta (pe partea de zi) sunt lumina vizibilă a soarelui reflectată de vârfurile norilor. Dar în stânga (pe partea de noapte) nu există lumină solară, iar în radiația infraroșie a părților interioare calde ale planetei, similar cu lumina unui felinar chinezesc, sunt vizibile siluete de detalii ale straturilor mai adânci de nori. Strălucirea infraroșu termic este vizibilă și în umbrele inelelor, care traversează emisfera nordică în benzi largi.

sistem de inele

Trei inele sunt vizibile clar de pe Pământ printr-un telescop: inelul exterior, de luminozitate medie A; inelul din mijloc, cel mai strălucitor B și inelul interior, slab, translucid C, care se numește uneori crep. Inelele sunt puțin mai albe decât discul gălbui al lui Saturn. Sunt situate în planul ecuatorului planetei și sunt foarte subțiri: cu o lățime totală pe direcția radială de aproximativ 60 de mii de km. au mai puțin de 3 km grosime. Spectroscopic, s-a constatat că inelele nu se rotesc ca un corp solid - cu distanța, viteza scade. Mai mult, fiecare punct al inelelor are aceeași viteză pe care ar avea-o un satelit la acea distanță, mișcându-se liber pe o orbită circulară.

Din aceasta rezultă clar că inelele sunt în esență o acumulare colosală de particule solide mici care se rotesc independent în jurul planetei. Dimensiunile particulelor sunt atât de mici încât nu sunt vizibile nu numai la telescoapele terestre, ci și de la navele spațiale.

O trăsătură caracteristică a structurii inelelor este spațiile inelare întunecate (diviziunile), unde există foarte puțină substanță. Cea mai lată dintre ele (3500 km) separă inelul B de inelul A și este numită „divizia Cassini” în onoarea astronomului care l-a văzut pentru prima dată în 1675. În condiții atmosferice excepțional de bune, mai mult de zece astfel de diviziuni sunt vizibile de pe Pământ. Natura lor, aparent, este rezonantă. Astfel, diviziunea Cassini este regiunea de orbite în care perioada de revoluție a fiecărei particule în jurul planetei Saturn este exact jumătate din cea a celui mai apropiat satelit mare, Mimas.

Din cauza acestei coincidențe, Mimas, cu atracția sa, cam scutură particulele care se mișcă în interiorul fisiunii și, în cele din urmă, le ejectează de acolo. Camerele de la bord ale lui Voyager au arătat că, de la o distanță apropiată, inelele lui Saturn arată ca o înregistrare de gramofon: par a fi stratificate în mii de inele înguste individuale, cu luminițe întunecate între ele. Sunt atât de multe lacune încât nu se mai poate explica rezonanța lor cu perioadele de revoluție a sateliților.

Pe lângă inelele A, B și C, Voyagers a mai descoperit patru: D, E, F și G. Toate sunt foarte rarefiate și, prin urmare, slabe. Inelele D și E sunt greu de văzut de pe Pământ în condiții deosebit de favorabile; inelele F și G sunt descoperite pentru prima dată. Ordinea desemnării inelelor se datorează unor motive istorice, deci nu coincide cu cea alfabetică. Dacă aranjam inelele pe măsură ce se îndepărtează de Saturn, atunci obținem o serie: D, C, B, A, F, G, E. De un interes deosebit și de mare discuție a fost inelul F.

Din păcate, nu a fost încă posibil să se facă o judecată finală cu privire la acest obiect, deoarece observațiile celor două Voyager nu sunt de acord între ele. Camerele de la bord ale lui Voyager 1 au arătat că inelul F este format din mai multe inele cu o lățime totală de 60 km, două dintre ele împletite între ele ca o sfoară. De ceva timp, opinia predominantă a fost că doi sateliți mici, nou descoperiți, care se mișcă direct în apropierea inelului F, unul de la marginea interioară, celălalt la cea exterioară (puțin mai lent decât primul, deoarece este mai departe de planetă), sunt responsabili pentru această configurație neobișnuită.

Atracția acestor sateliți nu permite particulelor extreme să se îndepărteze de mijlocul ei, adică sateliții, așa cum ar fi, „turmă” particulele, pentru care au primit denumirea de „păstori”. Ele, așa cum arată calculele, provoacă mișcarea particulelor de-a lungul unei linii ondulate, ceea ce creează împletirea observată a componentelor inelului. Dar Voyager 2, care a trecut lângă Saturn nouă luni mai târziu, nu a găsit nicio împletire sau alte distorsiuni de formă în inelul F - în special, în imediata apropiere a „ciobanilor”. Astfel, forma inelului s-a dovedit a fi variabilă. Desigur, două observații nu sunt suficiente pentru a judeca cauzele și regularitățile acestei variabilitati. Este imposibil să observați inelul F de pe Pământ cu mijloace moderne - luminozitatea sa este prea scăzută.

Inelul D este cel mai apropiat de planetă. Aparent, se extinde până la cea mai tulbure minge a lui Saturn. Inelul E este cel mai exterior. Extrem de rarefiat, este în același timp cel mai lat dintre toate - aproximativ 90 de mii de km. Dimensiunea zonei pe care o ocupă este de la 3,5 la 5 raze ale planetei. Densitatea materiei din inelul E crește spre orbita lunii Enceladus a lui Saturn. Poate că Enceladus este sursa substanței acestui inel. Particulele inelelor sunt probabil înghețate, acoperite cu îngheț deasupra. Acest lucru era deja cunoscut din observațiile de la sol, iar instrumentele navelor spațiale de la bord nu au făcut decât să confirme corectitudinea acestei concluzii.

Dimensiunile particulelor inelelor principale au fost estimate din observații de la sol pentru a varia de la centimetri la metri. Pe măsură ce Voyager 1 a trecut lângă Saturn, transmițătorul radio al navei spațiale a străpuns succesiv inelul A, fisiunea Cassini și inelul C cu un fascicul radio de 3,6 cm.

Apoi emisia radio a fost recepționată pe Pământ și analizată. S-a putut afla că particulele din aceste zone împrăștie undele radio în principal înainte, deși în moduri oarecum diferite. Datorită acestui fapt, diametrul mediu al particulelor din inelul A a fost estimat la 10 m, fisiunea Cassini - la 8 m și inelul C - la 2 m. O împrăștiere puternică înainte, dar deja în lumină vizibilă, a fost găsită în inelele F și E. praf fin (diametrul unui bob de praf este de aproximativ zece miimi de mm)

În inelul B s-a găsit un nou element structural - formațiuni radiale, numite „spițe” din cauza asemănării lor exterioare cu spițele unei roți. De asemenea, sunt formate din praf fin și sunt situate deasupra planului inelului. Este posibil ca „spițele” să fie ținute acolo de forțele de repulsie electrostatică. Este curios de observat că imagini cu „spițe” au fost găsite pe unele schițe ale planetei Saturn, realizate în secolul trecut. Dar atunci nimeni nu le-a dat vreo importanță. Explorând inelele, Voyagers au descoperit un efect neașteptat - numeroase explozii de emisie radio pe termen scurt provenind de la inele. Acesta nu este altceva decât semnale de la descărcări electrostatice - un fel de fulger.

Sursa electrificării particulelor, aparent, este ciocnirea dintre ele. În plus, a fost descoperită o atmosferă gazoasă de hidrogen atomic neutru care învelește inelele. Voyagers au observat linia Laysan-alfa (1216 A) în partea ultravioletă a spectrului. După intensitatea sa, a fost estimat numărul de atomi de hidrogen dintr-un centimetru cub de atmosferă. Au fost aproximativ 600. Trebuie să spun că unii oameni de știință, cu mult înainte de lansarea navelor spațiale pe Saturn, au prezis posibilitatea existenței unei atmosfere în apropierea inelelor. Voyagers au încercat, de asemenea, să măsoare masa inelelor. Dificultatea a fost că masa inelelor este de cel puțin un milion de ori mai mică decât masa planetei Saturn. Masa inelelor este, evident, mai mică de 1,7 milionatimi din masa planetei.

inel D67 000 - 74 500 7 500
Inelul C74 500 - 92 000 17 500
Decalajul Coulombian77 800 100 Charles Coulomb???
Maxwell fâșie87 500 270 James Clerk Maxwell
Inelul B92 000 - 117 500 25 500
Divizia Cassini117 500 - 122 200 4 700 Giovanni Cassini
decalajul Huygens117680 285 - 440 Christian Huygens
Inelul A122 200 - 136 800 14 600
Divizia Enkle133 570 325 Johann Enkle
fanta lui Keeler136 530 35 James Keeler
E/2004 S 1137 630 ?
E/2004 S2138 900 ?
inel F140 210 30 - 500
inel G165 800 - 173 800 8 000
E inel180 000 - 480 000 300 000

Descoperirea structurii fine a inelelor

Cea mai „originală” dintre planete, planeta Saturn, la fel ca Marte, se află sub o atenție deosebită a populației astronomice a Pământului.

SECOLUL XVII: „Văd clar inelul”

Aspectul neobișnuit al planetei Saturn a fost observat pentru prima dată de Galileo Galilei în vara anului 1610. El „a observat cu mare surprindere pe Saturn nu sub forma unei stele, ci constând din trei stele fixe aproape care se ating, în timp ce cea centrală este mai mare decât cele laterale și toate trei sunt situate în linie dreaptă... Nu sunt vizibile. printr-un tub cu o mărire mai mică ca trei stele separate: planeta Saturn este reprezentată de o stea alungită în formă de măsline.” Galileo a comparat stelele laterale cu servitorii ascultători care îl ajută pe bătrânul Saturn să-și croiască drum și să rămână mereu de o parte și de alta a lui. Curând însă, natura i-a jucat un truc cercetătorului. În 1612, inelul lui Saturn s-a dovedit a fi o margine întoarsă spre Pământ, iar „slujitorii ascultători” au dispărut din câmpul vizual al tubului galileian.

În 1614, „stelele laterale” ale lui Saturn au fost văzute în pipa sa de către iezuitul Christopher Scheiner, în 1616 de către Galileo însuși, iar în anii 30 și 50 ai secolului al XVII-lea au fost observate de observatori celebri precum Pierre Gassendi, Francesco Fontana. , Giovanni-Batista Riccioli , Jan Hevelius. Dar, deși schițele individuale ale planetei au arătat cu siguranță contururile inelelor, ele nu au putut dezvălui misterul divei nepământene. Nici măcar Hevelius, care a descoperit periodicitatea schimbării fazelor de vizibilitate a lui Saturn, nu a reușit să-și dea seama care sunt aceste decorațiuni ale lui Saturn. Explicația corectă a „curiozității” planetei și a modificărilor periodice ale aspectului ei a fost dată în 1659 de Christian Huygens, care observase planeta Saturn încă din 1655, mai întâi într-un cadru de 12 picioare, apoi într-un nou 23- telescop picior; „încins cu un inel, subțire, plat, neînvecinat nicăieri, înclinat spre ecliptică”.

Prevăzând „neîncrederea celor care consideră că este neobișnuit și greșit” că „atribuie unui corp ceresc o formă nevăzută până acum, în timp ce se consideră o lege imuabilă a naturii ca acestea să fie sferice”, Huygens a subliniat: „Nu am inventez această presupunere datorită imaginației și imaginației mele... dar văd clar inelul cu proprii mei ochi.”

1 - G. Galilei, 1610; 2 - K. Scheiner, 1614; 3 - P. Gassendi, 1633; 4 - G. Riccioli, 1640; 5, 6, 7, 8 - J. Hevelius, 1640- 1650; 9, 10 - P. Gassendi, 1645; 11 - E. Divini, 1647; 12 - F. Fontana, 1648; 13, 14, 15 - G. Riccioli, 1648-1650; 16, 17 - X. Huygens, 16596, ; 18 - J. Campani, 1664;19 - V. Ball, 1665;20 - J. Hevelius, 1675;21 - J. Cassini, 1676

În 1664, Giuseppe Campani, unul dintre maeștrii recunoscuți ai construcției telescopului, verificând calitatea instrumentului său de 35 de picioare, a „împărțit” inelul lui Saturn în două - exterior, mai întunecat și interior, deschis (inelele A și B conform denumirea modernă introdusă în secolul al XIX-lea O. V. Struve). Și în 1675, Christian Huygens și Jean-Dominique Cassini au descoperit o bandă întunecată între aceste două inele. Mai târziu a fost numită divizia Cassini. Astfel, caracteristicile „clasice” (adică reflectate în manualul școlar de astronomie) ale inelului lui Saturn au fost stabilite în secolul al XVII-lea.

SECOLUL XVIII: confuzie și șovăială

Ne întâlnim mai întâi cu idei corecte despre structura inelului planetei Saturn într-una dintre lucrările lui Jacques Cassini (1715). În opinia sa, inelul ar putea fi „un grup de sateliți care se aflau în același plan și se învârteau în jurul planetei; ... dimensiunea lor este atât de mică încât nu pot fi văzuți separat, dar în același timp sunt atât de aproape de unul pe altul, că este imposibil să se distingă golurile dintre ele, de aceea se pare că formează un singur corp continuu. Cassini a argumentat această versiune făcând referire la a treia lege a lui Kepler, conform căreia un inel solid trebuie distrus de gravitația planetei.

Adevărat, există motive întemeiate să credem că o astfel de explicație a naturii inelului Saturn aparține unui alt om de știință francez, Personier Roberval, unul dintre fondatorii Academiei din Paris în 1666. Cu toate acestea, această ipoteză era pur speculativă și, prin urmare, departe de a fi singura. În anii 30 ai secolului al XVIII-lea, savantul și inginerul francez P.-L. Maupertuis a sugerat că inelul lui Saturn își datorează originea cometelor capturate de planetă în timpul unei treceri apropiate. Capetele cometelor au devenit sateliți ai lui Saturn, iar cozile au format inele. J.-J. Meran și J.-L. Buffon, colegii lui Maupertuis de la Academia din Paris, au considerat inelul ca fiind o rămășiță a substanței ecuatoriale a planetei. Potrivit lui Maran, planeta Saturn avea inițial o dimensiune mare, dar, micșorându-se ca urmare a răcirii, a aruncat straturile exterioare; conform lui Buffon, inelul s-a separat de planetă din cauza unui exces de forță centrifugă. Pentru prima dată, inelul interior întunecat al lui Saturn (Inelul C) a fost observat de astronomul englez Thomas Wright.

Inelul lui Saturn i s-a părut „format din multe inele, dintre care două sunt foarte clar vizibile, iar al treilea este vizibil. Le-am observat cu un reflector cu focalizare de 5 picioare în martie 1739, iar exteriorul era legat de interior (inelul A la inelul B), ca de la 1 la 3, iar restul (inelul C) părea foarte întunecat. La acel moment, inelul a fost desfășurat la maximum, „O ipoteză interesantă asupra structurii inelului lui Saturn a fost dezvoltată în 1755 de Immanuel Kant în lucrarea sa „Istoria naturală generală și teoria cerului”. Era deja conștient de observarea „mai multor inele concentrice separate între ele de un anumit spațiu”. Presupunând că inelul este un „gaz de particule”.

Kant a susținut că, deoarece echilibrul inelului se datorează egalității gravitației și forței centrifuge, atunci, în conformitate cu legea conservării momentului unghiular, un disc rarefiat, dar totuși „colizional” va fi împărțit în benzi concentrice înguste și acest lucru va preveni distrugerea completă a inelului. Raționamentul lui Kant despre dinamica unui inel rarefiat este destul de consistent, iar concluzia despre fragmentarea inelului în zone concentrice a anticipat descoperirile uimitoare din secolele XIX și XX. Deci, rezultatele clasice ale secolului al XVII-lea au fost acoperite de rapoarte pestrițe despre observarea diferitelor benzi pe inelele A și B.

SECOLUL XIX: Și totuși este zdrobit!

Cele mai curioase detalii ale structurii inelului lui Saturn au fost dezvăluite căpitanului englez Henry Keiter - un optician, geodeză, metrolog. Pe 17 decembrie 1825, observând printr-un telescop newtonian (focalizare de 40 inchi, deschidere de 6,25 inchi), Keiter a sugerat că a văzut „inelul exterior împărțit de numeroase benzi întunecate, extrem de apropiate, una mai puternică decât restul și împărțind inelul aproximativ în jumătate." În aceeași seară, fenomenul a fost asistat de alte două persoane cărora Cater le-a arătat inelul lui Saturn. Pe 16 și 17 ianuarie 1826, dungile i s-au părut lui Keiter mai puțin distincte.

În cele din urmă, la 22 ianuarie 1828, când divizia principală a fost perfect trasată, "nu s-a simțit nicio urmă a diviziunilor inelului exterior. Prin urmare, sunt convins că acestea nu sunt neschimbate". Cater a raportat observațiile sale la începutul anului 1826 lui John Herschel, care a examinat în curând inelul lui Saturn cu un telescop de 20 de picioare și nu a găsit nimic special. În vara anului 1826, Vasily Yakovlevich Struve, pe baza observațiilor sale, a declarat: „În ceea ce privește împărțirea inelului în numeroase părți, nu am observat nicio urmă”.

Cu toate acestea, în 1838, preotul roman Francesco de Vico a văzut din nou clar cu un telescop acromatic de 6 inci și le-a arătat studenților și prietenilor săi trei benzi întunecate - una aproape în mijlocul inelului A și alte două pe inelul B. Vizibilitatea benzile variau ușor în funcție de condițiile atmosferice, iar când Saturn trecea prin meridian, uneori se vedeau șase inele simultan. În același an, a fost publicat un articol detaliat al astronomului german Johann Franz Encke. El a scris că la 25 aprilie 1837, când literatura despre diviziunile inelului lui Saturn îi era aproape necunoscută, a testat un nou ocular acromatic și a văzut că „urechile” inelului exterior erau împărțite prin lovituri în două egale. părți. Fisiunea a fost studiată sistematic în mai-iulie, s-au făcut o serie de măsurători micrometrice ale poziției și grosimii sale.

Apariția acestei benzi cu contrast redus, pe care Encke și alții au observat-o simultan fie în mijlocul inelului A, fie puțin mai aproape de marginea sa exterioară, se datorează, așa cum s-a dovedit astăzi, suprapunerii mai multor benzi întunecate din apropiere.

În același timp, observațiile moderne au confirmat prezența unei fante extrem de înguste, cu contrast ridicat, lângă marginea exterioară a inelului A, care a fost văzută clar în refractorul de 36 de inci al Observatorului Lick (SUA) și schițat de James Keeler. la 7 ianuarie 1888. Dar această trupă este cea care se numește acum divizia Encke. În articolul său, Encke a citat și date de observație ale lui Johann Gottfri de Galle, care a văzut că la 8 mai 1838, "" "marginea interioară a inelul interior a fost estompat”, iar pe 25 mai „spațiul întunecat dintre Saturn și inelul său a fost format, până la mijloc, printr-o întindere lină a marginii interioare a inelului în întuneric”.

Această descriere timidă a inelului C este dată „la 100 de ani după observațiile lui Wright. Rezultatele lui Wright nu au fost niciodată cunoscute publicului astronomic larg; dimpotrivă, observațiile lui Halle, publicate în Proceedings of the Berlin Academy of Sciences, au devenit cunoscute „doar” 13 ani mai târziu, la scurt timp după ce inelul C a fost descoperit în sfârșit în America și Europa la sfârșitul anului 1850. În toamna anului 1851, independent, pe diferite continente, au fost înregistrate din nou diviziuni pe inelul B. fie un singur sistem, solid sau lichid și a confirmat - la un nivel matematic superior - concluzia lui Kant despre fragmentarea inelului. Pentru ca un sistem de inele să existe, acesta, a susținut Maxwell, „trebuie să fie format dintr-un număr infinit de particule independente care circulă în jurul planetei la diferite viteze.

Aceste particule pot fi colectate într-o serie de inele înguste sau se pot mișca aleatoriu în ansamblul lor. În primul caz, distrugerea va fi extrem de lentă, în al doilea - mai rapidă, dar, în același timp, poate exista o tendință de grupare în inele înguste, ceea ce va încetini acțiunea distructivă. : independența față de locul de observație și instrumente specifice, repetabilitate, posibilitate de verificare.Dar de ce, până la urmă, de la mijlocul secolului al XIX-lea, nimeni nu a observat numeroase diviziuni pe inelele A și B? Poate că acest lucru se datorează parțial deteriorării astroclimatului - astronomii au fost primul care a simțit consecințele boom-ului industrial global.

Istoria observațiilor vizuale ale inelului lui Saturn, structura sa fină din ultimele o sută de ani a fost aproape uitată, dar astăzi - datorită „instrucțiunilor” Voyagers - a fost restaurată în grabă, iar interesul pentru el a reînviat. Și apoi am aflat că descoperirea unui număr mare de diviziuni pe inelul planetei Saturn nu ar fi fost o curiozitate pentru astronomii secolului al XIX-lea.

Este uimitor cât de mult coincide presupusa fragmentare a inelului din desenele astronomului englez R. Proctor cu imaginea transmisă Pământului de Voyager 1. Recunoscând meritele astronomilor din trecut în studiul „decorării lui Saturn”, Uniunea Astronomică Internațională a atribuit recent numele lui Huygens, Maxwell și Keeler diviziunilor individuale ale inelului.

sateliți

Dacă înainte de zborurile navelor spațiale către Saturn se cunoșteau 10 sateliți ai planetei, acum cunoaștem aproximativ 60 de sateliți naturali ai lui Saturn, precum și trei presupuși. Cea mai mare dintre luni este Titan. Oamenii de știință sugerează că condițiile de pe acest satelit al lui Saturn sunt similare cu cele care existau pe planeta noastră în urmă cu 4 miliarde de ani, când viața tocmai a apărut pe Pământ.

Lunii noi sunt destul de mici, dar, cu toate acestea, unele dintre ele au un impact grav asupra dinamicii sistemului Saturn. De exemplu, un satelit mic se deplasează lângă marginea exterioară a inelului A, nu permite particulelor inelului să treacă dincolo de această margine - acesta este Atlas.

Unele dintre ele au o densitate medie de 1,0 g/cm3, care este mai potrivită cu gheața de apă. Densitatea altora este ceva mai mare, dar și mică (o excepție este Titanul). De exemplu, Rhea, a cincea lună clasică a lui Saturn, are o densitate de 1,3 g/cm3. Prezența unei cantități mari de gheață în sateliții lui Saturn este un indiciu direct al formării lor în zona de temperaturi scăzute, care sunt încă caracteristice părții exterioare a sistemului solar. Conform teoriilor existente, în timpul formării planetelor la periferia norului protoplanetar, temperaturile erau foarte scăzute, iar substanțele volatile ușoare, precum vaporii de apă, s-au condensat mai ales la periferie.

Sateliții poartă numele eroilor mituri antice despre titani și giganți. Aproape toate aceste corpuri cosmice sunt lumină. Cei mai mari sateliți formează un nucleu stâncos interior.

Lunii planetei și inelele sale oferă mai multe mistere mecanicii cerești. În 1980, mai multe grupuri de cercetători au anunțat noi descoperiri uimitoare. De exemplu, pe orbita lui Dione, al patrulea satelit mare, se mișcă un alt satelit S6 (Helena).

Mai jos sunt enumerați toți sateliții planetei Saturn, care au nume proprii, în ordinea distanței față de planetă, indicând între paranteze razele lor (în kilometri) și distanțele medii față de Saturn (în mii de kilometri):

Tigaie10 133,583
Daphnis7 136,505
Atlas20 137,7
Pandora70 139,4
Prometeu55 141,7
Epimeteu70 151,4
Ianus110 151,5
Mimas196 185,5
Meton1,5 194,3
Pallena2 212,3
Enceladus250 238
Tethys530 294,66
Telesto17 294,66
Calypso17 294,66
Dione560 377,39
Elena (Helena, Dione B)18 377,39
Polydeuces1,8 377,39
Rhea754 527,1
Titan2575 1221,9
Hyperion205 1481
Iapet730 3560,8
Kiviok8 11333,2
Ijirak6 11372,8
Phoebe110 12944
Paliak9,7 14923,8
Skadi3,2 15576,2
Albiorix16 16401,6
Erriapo4,3 17408,7
Ciarnak20 17905,7
Tarvos6,5 18160,2
Mundilfari2,8 18360,1
Narvi3,3 19370,7
Suttung2,8 19666,7
Ține (Thrymr)2,8 20810,3
Și pace8 23174,6

Toți sateliții deschisi au dimensiuni relativ mici, au un albedo geometric de 0,3-0,5 și au formă neregulată, cu o singură excepție. Printre aceștia, au fost descoperiți pentru prima dată așa-numiții sateliți „ciobănesc” (uneori, prin analogie cu termenul englezesc, sunt numiți „câini de pază”). Cu influența lor gravitațională, ele par să concentreze mișcarea particulelor individuale în inele, împiedicându-le să cadă din ansamblul general.

Orbitele sateliților mici cu aceste caracteristici sunt aranjate după cum urmează. La marginea cea mai exterioară a inelului A, la o distanță medie de centrul lui Saturn de 137.670 km, se află „păstorul” inelului A, 1980 S 28 (Atlas), cu dimensiunea de aproximativ 20 km. 1980 S 27 și 1980 S 26 sunt, respectiv, „păstorii” interiori și exteriori ai inelului F cu dimensiuni de 70x40 și 55x40 km și o rază medie a orbitelor de 139353 și 141700 km. Doi sateliți coorbitali, 1980 S 1 și 1980 S 3 (Janus și Epimetheus), puțin mai mari: 110x90 km și 70x55 km. Orbitele lor diferă doar cu 50 km: 151422 și 151472 km. Pe orbita lui Tethys (294700 km) se află corpuri mici de 50-60 km, 1980 S 25 și 1980 S 13 (Calypso și Telesto), primul dintre care poate avea o formă sferică mai mult sau mai puțin regulată. În cele din urmă, pe orbita lui Dione (377.500 km) se află același corp mic - 1980 S 6.

Să trecem la sateliții clasici (mari) ai lui Saturn. Toți (cu excepția lui Phoebe) sunt în rotație sincronă, adică se înfruntă constant pe Saturn pe o parte (Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan, Hyperion, Iapetus, Phoebe).

Urmărirea lunilor lui Saturn:

În aceste cinci perechi de fotografii făcute de Telescopul Spațial. Hubble, se observă cum unele dintre lunile lui Saturn se mișcă în jurul planetei lor inelate. Toate imaginile au fost realizate secvenţial, cu un interval de 97 de minute (aceasta este perioada de revoluţie a telescopului în jurul Pământului) pe 21 noiembrie 1995. Fotografiile au fost făcute de a doua cameră planetară cu unghi larg. De obicei, inelele strălucitoare ale lui Saturn sunt vizibile aproape de la capăt. Luna mare și strălucitoare a lui Dione atârnă în centrul perechii de fotografii de sus, în timp ce lunile mai mici Pandora, Prometheus și Mimas (dreapta sus) se află lângă discul planetei, lângă inelul exterior.

În a doua și a treia pereche de imagini, sateliții Rhea și Epimetheus zboară ca într-un dans. Când inelele lui Saturn sunt situate la capătul Pământului, cantitatea de lumină care vine de la inele este redusă. Apoi, astronomilor li se oferă posibilitatea de a explora sistemul complex de sateliți al acestei planete și de a căuta sateliți nedescoperiți cu greu observați.

Istoria descoperirilor

Planeta Saturn este una dintre cele cinci planete din sistemul solar care sunt ușor vizibile cu ochiul liber de pe Pământ. La maxim, luminozitatea lui Saturn depășește prima magnitudine.

Pentru prima dată observând planeta Saturn printr-un telescop în 1609-1610, Galileo Galilei a observat că Saturn nu arată ca un singur corp ceresc, ci ca trei corpuri care aproape se ating unul de altul și a sugerat că acestea sunt două mari „însoțitori” (sateliți) lui Saturn. Doi ani mai târziu, Galileo și-a repetat observațiile și, spre uimirea lui, nu a găsit niciun satelit.

În 1659, Huygens, folosind un telescop mai puternic, a aflat că „însoțitorii” sunt de fapt un inel plat subțire care înconjoară planeta și nu o atinge. Huygens a descoperit și cea mai mare lună a lui Saturn, Titan. Din 1675, Cassini studiază planeta. El a observat că inelul este format din două inele separate printr-un gol clar vizibil - golul Cassini și a descoperit mai mulți sateliți mari ai lui Saturn.

În 1979, nava spațială Pioneer 11 a zburat pentru prima dată lângă Saturn, urmată de Voyager 1 și Voyager 2 în 1980 și 1981. Aceste dispozitive au fost primele care au detectat câmpul magnetic al lui Saturn și au explorat magnetosfera acestuia, au observat furtunile din atmosfera lui Saturn, au făcut poze detaliate ale structurii inelelor și au aflat compoziția acestora.

În anii 1990, planeta Saturn, lunile și inelele sale au fost studiate în mod repetat de Telescopul Spațial Hubble. Observațiile pe termen lung au furnizat o mulțime de informații noi care nu au fost disponibile pentru Pioneer 11 și Voyagers în timpul singurului lor zbor al planetei.

În 1997, nava spațială Cassini-Huygens a fost lansată pe Saturn și, după șapte ani de zbor, la 1 iulie 2004, a ajuns în sistemul Saturn și a intrat pe orbită în jurul planetei. Principalele obiective ale acestei misiuni, concepută pentru cel puțin 4 ani, este de a studia structura și dinamica inelelor și sateliților, precum și de a studia dinamica atmosferei și magnetosferei lui Saturn. În plus, o sondă specială „Huygens” s-a separat de aparat și a coborât cu parașuta la suprafața lunii Titan a lui Saturn.

An Om de stiinta Deschidere
1610 G. GalileoPrima observație telescopică a lui Saturn. Desenați ca trei stele.
1633 Prima schiță a planetei Saturn.
1655 G.H. HuygensPe 25 martie se deschide inelul lui Saturn și primul satelit - Titan.
1671 J. CassiniSatelitul Iapet se deschide, 23.12.1672 - satelitul Rhea, 1675 - ținta din inel, în 1684 sateliții Tethys și Dione.
1790 W. HerschelDetermină perioada de rotație a lui Saturn.
1837 I. F. EnkeDeschide un al doilea gol în ring.
1838 I. G. GalleDeschide inelul interior al lui Saturn (inelul C din inelul B).
1840 J. F. HerschelDă un nume primilor cinci sateliți descoperiți.
1857 D. C. MaxwellEl a demonstrat teoretic că inelele ar trebui să fie formate din multe particule nelegate (lucrarea a fost publicată în 1859).
1876 Pata Albă se deschide (observată periodic).
1895 A.A. BelopolskyDemonstrează compoziția de meteoriți a inelelor lui Saturn.
1932 Metanul și amoniacul au fost descoperite în atmosfera planetei.
1979 Nava spațială „Pioneer - 11”Zburând pe 1 septembrie la 21.400 km de planetă, el a descoperit magnetosfera planetei și a arătat structura fină a inelelor. Au fost deschise două noi inele.
1980 Nava spațială „Voyager - 1”12 noiembrie zboară pe lângă planetă la 123.000 km, explorează satelitul Titan, descoperă 5 sateliți, inele noi.
1981Nava spațială „Voyager - 2”Pe 27 august se apropie de planetă. Explorează Titan, centurile de radiații, câmpul magnetic.
2000Brett GladmanPe parcursul anului, deschide 10 noi sateliți în jurul planetei.

Saturn în comparație cu Pământul

Setări principale indicator Saturn Indicator de pământ Saturn/Pământ
PRINCIPALI PARAMETRI AI PLANETA
Greutate (1024 kg)568,46 5,9736 95,159
Volumul (1010 km3)82713 108,321 763,59
Raza ecuatorială (km)60268 6378,1 9,449
Raza polară (km)54364 6356,8 8,552
Raza medie volumetrica (km)58232 6371,0 9,140
Densitatea medie (kg/m3)687 5515 0,125
Gravitație (m/s2)10,44 9,80 1,065
Accelerație în cădere liberă (m/s2)8,96 9,78 0,916
Viteza a doua de evacuare (km/s)35,5 11,19 3,172
Albedo0,342 0,306 1,12
albedo vizual0,47 0,367 1,28
Energie solară (W/m2)14,90 1367,6 0,011
Temperatura corpului negru (K)81,1 254,3 0,319
Moment de inerție (I/MR2)0,210 0,3308 0,635
Numărul de sateliți naturali47 1 -
sistem inelar planetardaNu-
PARAMETRII PRINCIPALI AI ORBITEI
Semi-axa majoră (distanța de la Soare) (106 km)1433,53 149,60 9,582
Perioada orbitală siderale (zile)10759,22 365,256 29,457
Perioada de orbită tropicală (zile)10746,94 365,242 29,424
Viteza maximă orbitală (km/s)10,18 30,29 0,336
Viteza orbitală minimă (km/s)9,09 29,29 0,310
Înclinarea orbitală (grade)2,485 0,000 -
Excentricitatea orbitei0,0565 0,0167 3,383
Perioada de rotație în jurul axei sale (ore)10,656 23,9345 0,445
Orele de zi (ore)10,656 24,0000 0,4414
Înclinarea axei (grade)26,73 23,45 1,140
PRINCIPALI PARAMETRI DE OBSERVATOR
Cercetătornecunoscut
data deschideriitimpuri preistorice
Distanța minimă până la Pământ (106 km)1195,5
Distanța maximă până la Pământ (106 km)1658,5
Mărimea vizuală maximă0,43
PARAMETRII PRINCIPALI AI ATMOSFEREI
Presiune la suprafață (bar)peste 1000 de bare
Densitatea atmosferică 1 bar (kg/m3)0,19
Înălțimea atmosferică (km)59.5
mier temperatura 1 bar (K)134 K / - 139 C
mier temperatura 0,1 bar (K)84 K / - 189 C
Viteza vântului (m/s)400 m/s (30° latitudine)
Greutate moleculară2,07 g/mol
Compoziția principală a atmosfereiHidrogen molecular (H2) - 96,3% Heliu (He) - 3,25%
Alți constituenți - ppm (ppm)Metan (CH4) - 4500 (2000); Amoniac (NH3) - 125 (75); HD - 110 (58); Etan (C2H6) - 7 (1,5);
AerosoliCristale de gheață de amoniac și apă, hidrosulfură de amoniac

Saturn- o planetă a sistemului solar cu inele: dimensiune, masă, orbită, compoziție, suprafață, sateliți, atmosferă, temperatură, cercetare prin dispozitive cu fotografii.

Saturn este a șasea planetă de la Soareși poate cel mai frumos obiect din sistemul solar.

Aceasta este cea mai îndepărtată planetă de o stea care poate fi găsită fără utilizarea instrumentelor. Deci, existența sa este cunoscută de mult timp. În fața ta se află unul dintre cei patru giganți gazosi, situat pe locul 6 în ordinea Soarelui. Veți fi curios să știți ce este planeta Saturn, dar mai întâi, familiarizați-vă cu fapte interesante despre planeta Saturn.

Fapte interesante despre planeta Saturn

Poate fi găsit fără unelte

  • Saturn este a cincea cea mai strălucitoare planetă din sistemul solar, așa că o puteți vedea cu un binoclu sau un telescop.

El a fost văzut de oamenii antici

  • Babilonienii și locuitorii din Orientul îndepărtat îl priveau. Numit după Titanul roman (asemănător cu grecul Kronos).

Cea mai plată planetă

  • Diametrul polar acoperă 90% din cel ecuatorial, care se bazează pe un indice de densitate scăzut și rotație rapidă. Planeta efectuează o revoluție axială la fiecare 10 ore și 34 de minute.

Un an are 29,4 ani

  • Vechii asirieni, din cauza încetinirii, au poreclit planeta „Lubadshagush” - „cea mai veche dintre cele mai vechi”.

Sunt benzi în atmosfera superioară

  • Compoziția straturilor superioare ale atmosferei este reprezentată de gheață cu amoniac. Sub ei sunt nori de apă, iar apoi sunt amestecuri reci de hidrogen și sulf.

Sunt furtuni ovale

  • Zona de deasupra polului nord a căpătat o formă hexagonală (hexagon). Cercetătorii cred că acesta poate fi un model de undă în norii superiori. Există, de asemenea, un vârtej peste polul sud care seamănă cu un uragan.

Planeta este reprezentată în principal de hidrogen

  • Planeta este împărțită în straturi care pătrund mai dens în Saturn. La adâncimi mari, hidrogenul devine metalic. În inima interiorului fierbinte.

Dotat cu cel mai frumos sistem de inele

  • Inelele lui Saturn sunt formate din fragmente de gheață și un mic amestec de praf carbonic. Se întind pe 120.700 km, dar sunt incredibil de subțiri - 20 m.

Familia lunară include 62 de sateliți

  • Lunii lui Saturn sunt lumi înghețate. Cele mai mari sunt Titan și Rhea. Enceladus poate avea un ocean subteran.

Titan are o atmosferă complexă de azot

  • Constă din gheață și piatră. Stratul de suprafață înghețat este înzestrat cu lacuri de metan lichid și peisaje acoperite cu azot înghețat. Poate avea viață.

A trimis 4 misiuni

  • Acestea sunt Pioneer 11, Voyager 1 și 2 și Cassini-Huygens.

Mărimea, masa și orbita planetei Saturn

Raza medie a lui Saturn este de 58232 km (ecuatorială - 60268 km și polară - 54364 km), care este de 9,13 ori mai mare decât cea a Pământului. Cu o masă de 5,6846 × 10 26 kg și o suprafață de 4,27 × 10 10 km 2 , volumul său atinge 8,2713 × 10 14 km 3 .

contracție polară 0,097 96 ± 0,000 18
Ecuatorial 60.268 ± 4 km
Raza polară 54 36 ± 10 km
Suprafață 4,27 10 10 km²
Volum 8,27 10 14 km³
Greutate 5,68 10 26 kg
95 terestre
Densitate medie 0,687 g/cm³
Accelerație gratuită

cad la ecuator

10,44 m/s²
A doua viteză spațială 35,5 km/s
viteza ecuatorială

rotație

9,87 km/s
Perioada de rotație 10h 34min 13s ± 2s
Înclinarea axei 26,73°
declinarea polului nord 83,537°
Albedo 0,342 (Obligație)
Mărimea aparentă de la +1,47 la -0,24
Stelar absolut

magnitudinea

0,3
Diametru unghiular 9%

Distanța de la Soare la planeta Saturn este de 1,4 miliarde km. În același timp, distanța maximă ajunge la 1.513.783 km, iar cea minimă - 1.353.600 km.

Viteza medie orbitală atinge 9,69 km/s, iar Saturn petrece 10759 de zile pentru a trece în jurul stelei. Se pare că un an pe Saturn durează 29,5 ani pământeni. Dar aici se repetă situația cu Jupiter, unde rotația regiunilor are loc la viteze diferite. Forma lui Saturn seamănă cu un sferoid aplatizat.

Compoziția și suprafața planetei Saturn

Știți deja ce planetă este Saturn. Este un gigant gazos reprezentat de hidrogen și gaz. Densitatea medie de 0,687 g/cm3 este surprinzătoare. Adică, dacă așezi Saturn într-un rezervor imens, planeta va rămâne pe linia de plutire. Nu are suprafață, dar are un miez dens. Faptul este că încălzirea, densitatea și presiunea cresc odată cu apropierea de miez. Structura este explicată în detaliu în fotografia de jos a lui Saturn.

Oamenii de știință cred că Saturn seamănă cu Jupiter ca structură: un nucleu stâncos în jurul căruia sunt concentrate hidrogenul și heliul cu un mic amestec de substanțe volatile. Compoziția nucleului poate să semene cu cea a Pământului, dar cu o densitate crescută datorită prezenței hidrogenului metalic.

În interiorul planetei, temperatura crește la 11.700°C, iar cantitatea de energie radiată este de 2,5 ori mai mare decât cea primită de la Soare. Într-un fel, acest lucru se datorează contracției gravitaționale lente a Kelvin-Helmholtz. Sau totul este despre creșterea picăturilor de heliu din adâncuri în stratul de hidrogen. În acest caz, căldura este eliberată și heliul este îndepărtat din straturile exterioare.

Calculele din 2004 spun că miezul ar trebui să fie de 9-22 de ori mai mare decât masa pământului, iar diametrul ar trebui să fie de 25.000 km. Este înconjurat de un strat dens de hidrogen metalic lichid urmat de hidrogen molecular saturat cu heliu. Stratul cel mai exterior se întinde pe 1000 km și este reprezentat de gaz.

Sateliții planetei Saturn

Saturn are 150 de luni, dintre care doar 53 au nume oficiale. Printre acestea, în 34, diametrul nu ajunge la 10 km, iar 14 - de la 10 la 50 km. Dar unii sateliți interiori se extind pe 250-5000 km.

Majoritatea sateliților au fost numiți după titanii din miturile Greciei antice. Cele mai interioare luni sunt înzestrate cu ușoare înclinații orbitale. Dar sateliții neregulați din zonele cele mai separate sunt localizați la milioane de kilometri și pot face o rundă în câțiva ani.

Interiorul include Mimas, Enceladus, Tethys și Dione. Sunt reprezentați de gheață de apă și pot avea un miez stâncos, manta și crustă de gheață. Cel mai mic este Mimas cu un diametru de 396 km și o masă de 0,4 x 10 20 kg. Forma seamănă cu un ou, se află la 185,539 km distanță de planetă, motiv pentru care durează 0,9 zile pentru a orbita pasajul.

Enceladus cu indicatoare de 504 km și 1,1 x 10 20 kg are o viteză sferică. Este nevoie de 1,4 zile pentru a face ocolul planetei. Este una dintre cele mai mici luni sferice, dar este activă din punct de vedere endogen și geologic. Acest lucru a provocat apariția unor falii paralele la latitudinile polare sudice.

În zona polară de sud au fost observate gheizere mari. Aceste jeturi servesc ca sursă pentru reumplerea inelului E. Sunt importante pentru că pot sugera prezența vieții pe Enceladus, deoarece apa provine din oceanul subteran. Albedo este de 140%, deci este unul dintre cele mai strălucitoare obiecte din sistem. Mai jos puteți admira fotografia sateliților lui Saturn.

Cu un diametru de 1066 km, Tethys este a doua cea mai mare lună a lui Saturn. Cea mai mare parte a suprafeței este reprezentată de cratere și dealuri, precum și un număr mic de câmpii. Craterul distins Ulise, care se întinde pe 400 km. Există și un sistem de canioane care se adâncește cu 3-5 km, se întinde pe 2000 km și are o lățime de 100 km.

Cea mai mare lună interioară este Dione - 1112 km și 11 x 10 20 kg. Suprafața sa nu este doar veche, ci și puternic deteriorată de impact. Unele cratere ating un diametru de 250 km. Există, de asemenea, dovezi ale activității geologice în trecut.

Sateliții exteriori sunt localizați în afara inelului E și sunt reprezentați de gheață de apă și rocă. Acesta este Rhea cu un diametru de 1527 km și o masă de 23 x 10 20 kg. Se află la 527,108 km distanță de Saturn și petrece 4,5 zile pe o trecere orbitală. Suprafața este, de asemenea, plină de cratere și mai multe falii mari sunt vizibile în emisfera posterioară. Există două bazine mari de impact cu un diametru de 400-500 km.

Titan se extinde pe 5150 km, iar masa sa este de 1.350 x 10 20 kg (96% din masa orbitei), motiv pentru care este considerat cel mai mare satelit al lui Saturn. Este singura lună mare cu propriul strat atmosferic. Este rece, dens și conține azot și metan. Există cantități mici de hidrocarburi și cristale de gheață de metan.

Suprafața este greu de văzut din cauza brumei atmosferice dense. Sunt vizibile doar câteva formațiuni de cratere, crio-vulcani și dune longitudinale. Acesta este singurul corp din sistem cu lacuri metan-etan. Titan se află la 1.221.870 km distanță și se crede că are un ocean subteran. Este nevoie de 16 zile pentru a face ocolul planetei.

Hyperion locuiește lângă Titan. Cu un diametru de 270 km, este inferioară ca dimensiune și masă față de Mimas. Acesta este un obiect maro în formă de ou care, datorită suprafeței craterului (2-10 km în diametru), seamănă cu un burete. Nu există o rotație previzibilă.

Iapet se întinde pe 1470 km, iar ca masă ocupă 1,8 x 10 20 kg. Aceasta este cea mai îndepărtată lună, aflată la 3.560.820 km, motiv pentru care durează 79 de zile să treacă. Are o compoziție interesantă pentru că o parte este întunecată, iar cealaltă este mai deschisă. Din această cauză, ele sunt numite yin și yang.

Inuiții includ 5 luni numite după mitologia inuită: Ijirak, Kiviok, Paliak, Ciarnak și Tarkek. Orbitele lor prograde variază între 11,1-17,9 milioane km, iar diametrul lor este de 7-40 km. Înclinațiile orbitale sunt de 45-50°.

Familia galică - sateliți exteriori: Albiorix, Befin, Erripo și Tarvos. Orbitele lor sunt de 16-19 milioane km, înclinația este de la 35° la -40°, diametrul este de 6-32 km, iar excentricitatea este de 0,53.

Există un grup scandinav - 29 de luni retrograde. Diametrul lor este de 6-18 km, distanța este de 12-24 milioane km, înclinația este de 136-175°, iar excentricitatea este de 0,13-0,77. Uneori sunt numite familia Theba în onoarea celui mai mare satelit, care se întinde pe 240 km. Apoi urmează Ymir - 18 km.

Între luna interioară și cea exterioară trăiește un grup de Alcoinizi: Methon, Anfa și Pallene. Sunt cele mai mici luni ale lui Saturn. Unele luni mari au propriile lor mici. Deci Tethys are Telesto și Calypso, iar Dion are Helena și Polydeuces.

Atmosfera și temperatura planetei Saturn

Atmosfera exterioară a lui Saturn este 96,3% hidrogen molecular și 3,25% heliu. Există și elemente mai grele, dar există puține informații despre proporțiile lor. Propan, amoniac, metan, acetilenă, etan și fosfină au fost găsite în cantități mici. Învelișul superior de nori este reprezentat de cristale de amoniac, iar cel inferior este reprezentat de hidrosulfură de amoniu sau apă. Razele UV conduc la fotoliza metalinei, care provoacă reacții chimice ale hidrocarburii.

Atmosfera pare striată, dar liniile se slăbesc și se lărgesc spre ecuator. Există o împărțire în straturi superioare și inferioare, care diferă în compoziție în funcție de presiune și adâncime. Cele superioare sunt reprezentate de gheață cu amoniac, unde presiunea este de 0,5–2 bar și temperatura este de 100–160 K.

La un nivel de presiune de 2,5 bar începe o linie de nori de gheață, care se întinde până la 9,5 bar, iar încălzirea este de 185-270 K. Aici, benzile de hidrosulfură de amoniu se amestecă la o presiune de 3-6 bar și la o temperatură de 290-235 K. Stratul inferior este reprezentat de amoniac în soluție apoasă cu indicatori de 10-20 bar și 270-330 K.

Uneori, în atmosferă se formează ovale cu perioade lungi. Cel mai faimos este Marea Pată Albă. Creat în fiecare an Saturnian la solstițiul de vară din emisfera nordică.

Petele largi se pot întinde pe câteva mii de km și au fost observate în 1876, 1903, 1933, 1960 și 1990. Din 2010, „perturbarea electrostatică nordică” observată de Cassini a fost monitorizată. Dacă acești nori aderă la periodicitate, atunci data viitoare vom observa apariția în 2020.

În ceea ce privește viteza vântului, planeta se află pe locul doi după Neptun. Voyager a înregistrat un indicator de 500 m/s. Un val hexagonal este vizibil la polul nord, iar un curent cu jet masiv este vizibil la polul sud.

Pentru prima dată, hexagonul a fost văzut în fotografiile lui Voyager. Laturile sale se întind pe 13.800 km (mai mare decât diametrul Pământului), iar structura se rotește în 10 ore, 39 de minute și 24 de secunde. Vortexul de la polul sud a fost observat cu telescopul Hubble. Există un vânt cu o accelerație de 550 km/h, iar furtuna este similară ca mărime cu planeta noastră.

Inelele planetei Saturn

Se crede că acestea sunt inele vechi și s-ar fi putut forma împreună cu planeta. Există două teorii. Unul spune că mai devreme inelele erau un satelit care s-a prăbușit din cauza unei apropieri apropiate de planetă. Sau inelele nu au făcut niciodată parte din satelit, ci sunt o rămășiță a materialului nebular din care Saturn însuși a apărut.

Ele sunt împărțite în 7 inele, între care se stabilește un decalaj. A și B sunt cele mai dense și acoperă 14.600 și 25.300 km în diametru. Se extind pe 92000-117580 km (B) și 122170-136775 km (A) din centru. Divizia Cassini ocupă 4.700 km.

C este despărțit de B de 64 km. Ocupă o lățime de 17.500 km, și este îndepărtat de pe planetă cu 74.658-92.000 km. Împreună cu A și B, conține inelele principale cu particule mai mari. Urmează inelele prăfuite, pentru că au particule mici.

D ocupă 7500 km și se extinde spre interior pe 66900-75510 km. La celălalt capăt se află G (9000 km și o distanță de 166.000-175.000 km) și E (300.000 km și o distanță de 166.000-480.000 km). F este situat pe marginea exterioară a lui A și este mai greu de clasificat. În mare parte este praf. Se întinde pe 30-500 km în lățime și se întinde pe 140-180 km din centru.

Istoria studiului planetei Saturn

Saturn poate fi găsit fără utilizarea telescoapelor, așa că a fost văzut de oamenii antici. Mențiuni se găsesc în legende și mitologie. Cele mai vechi înregistrări aparțin Babilonului, unde planeta a fost înregistrată cu referire la semnul zodiacal.

Grecii antici îl numeau pe acest gigant Kronos, care era zeul agriculturii și era cel mai tânăr dintre titani. Ptolemeu a putut să calculeze trecerea orbitală a lui Saturn atunci când planeta era în opoziție. La Roma, au folosit tradiția greacă și au dat numele de astăzi.

În ebraica veche, planeta se numea Shabbatai, iar în Imperiul Otoman, Zuhal. Hindușii îl au pe Shani, care judecă pe toată lumea, evaluând faptele bune și rele. Chinezii și japonezii au numit-o steaua pământului, considerând-o unul dintre elemente.

Dar planeta a fost observată abia în 1610, când Galileo a văzut-o prin telescop și inelele au fost descoperite. Dar omul de știință a crezut că aceștia sunt doi sateliți. Numai Christian Huygens a corectat greșeala. El l-a găsit și pe Titan, iar Giovanni Cassini i-a găsit pe Iapet, Rhea, Tethys și Dione.

Următorul pas important a fost făcut de William Herschel în 1789, când i-a găsit pe Mimas și Enceladus. Și în 1848 apare Hyperion.

Desen lui Saturn de Robert Hooke (1666)

Phoebus a fost găsit în 1899 de William Pickering, care a ghicit că satelitul are o orbită neregulată și se rotește sincron cu planeta. În secolul al XX-lea, a devenit clar că Titan avea o atmosferă densă care nu fusese văzută înainte. Planeta Saturn este un obiect interesant pentru cercetare. Pe site-ul nostru puteți studia fotografia lui, puteți urmări un videoclip despre planetă și puteți afla multe alte fapte interesante. Mai jos este o hartă a lui Saturn.

Click pe imagine pentru a o mari

Articole utile:


(4 evaluări, medie: 5,00 din 5)
caracteristici fizice Comprimare 0,097 96 ± 0,000 18 Raza ecuatorială 60.268 ± 4 km Raza polară 54.364 ± 10 km Suprafață 4,27×10 10 km² Volum 8.2713×10 14 km³ Greutate 5,6846×10 26 kg Densitate medie 0,687 g/cm³ Accelerația căderii libere la ecuator 10,44 m/s² A doua viteză spațială 35,5 km/s Viteza de rotație (la ecuator) 9,87 km/s Perioada de rotație 10 ore 34 minute 13 secunde plus sau minus 2 secunde Înclinarea axei de rotație 26,73° Declinație la polul nord 83,537° Albedo 0,342 (Obligație)
0,47 (geom.albedo)
Temperatura suprafeței min miercuri Max
bara de nivel 1 134K
0,1 bar 84K
Atmosfera Compoziția atmosferei
~96 % Hidrogen (H2)
~3 % Heliu
~0,4 % Metan
~0,01 % Amoniac
~0,01 % Deuterură de hidrogen (HD)
0,000 7 % etan
Gheaţă:
Amoniac
Apă
Hidrosulfură de amoniu (NH4SH)

Saturn are un sistem de inele proeminent format în mare parte din particule de gheață cu o cantitate mai mică de rocă și praf. În prezent, sunt cunoscuți 62 de sateliți care se rotesc în jurul planetei. Titan este cel mai mare dintre ele, precum și al doilea cel mai mare satelit din sistemul solar (după satelitul lui Jupiter, Ganymede), care este mai mare decât planeta Mercur și are singura atmosferă densă dintre numeroșii sateliți ai sistemului solar.

caracteristici fizice

Caracteristicile orbitale

Distanța medie dintre Saturn și Soare este de 1.433.531.000 de kilometri (9,58 UA). Mișcându-se cu o viteză medie de 9,69 km/s, Saturn se învârte în jurul Soarelui în 10.759 de zile (aproximativ 29,5 ani). Saturn și Jupiter sunt într-o rezonanță aproape exactă de 2:5. Deoarece excentricitatea orbitei lui Saturn este de 0,056, diferența dintre distanța până la Soare la periheliu și afeliu este de 162 de milioane de kilometri.

Informatii generale

Atmosfera

Atmosfera superioară a lui Saturn este 93% hidrogen (în volum) și 7% heliu (comparativ cu 18% în atmosfera lui Jupiter). Există impurități de metan, vapori de apă, amoniac și alte câteva gaze. Norii de amoniac din partea superioară a atmosferei sunt mai puternici decât cei ai lui Jupiter.

Explorarea lui Saturn

Saturn este una dintre cele cinci planete din sistemul solar care sunt ușor vizibile cu ochiul liber de pe Pământ. La maxim, luminozitatea lui Saturn depășește prima magnitudine.

Vedere a lui Saturn printr-un telescop modern (stânga) și printr-un telescop din timpul lui Galileo (dreapta)

Observând Saturn pentru prima dată printr-un telescop în -1610, Galileo Galilei a observat că Saturn nu arată ca un singur corp ceresc, ci ca trei corpuri care aproape se ating unul de altul și a sugerat că acestea sunt două mari.

Comparația dintre Saturn și Pământ

„însoțitor” (satelit) al lui Saturn. Doi ani mai târziu, Galileo și-a repetat observațiile și, spre uimirea lui, nu a găsit niciun satelit.

sateliți

Din februarie 2010, sunt cunoscute 62 de luni ale lui Saturn. 12 dintre ele au fost descoperite folosind nave spațiale: Voyager 1 (1980), Voyager 2 (1981), Cassini (2004-2007). Majoritatea sateliților, cu excepția Hyperion și Phoebe, au o rotație sincronă proprie - sunt întotdeauna îndreptați spre Saturn pe o parte. Nu există informații despre rotația celor mai mici luni.

În cursul anului 2006, o echipă de oameni de știință condusă de David Jewitt de la Universitatea din Hawaii, care lucrează la telescopul japonez Subaru din Hawaii, a anunțat descoperirea a 9 luni ale lui Saturn.

Toți aparțin așa-numiților sateliți neregulați, care se disting prin orbitele lor eliptice alungite și se crede că nu s-au format odată cu planetele, ci au fost capturați de câmpul gravitațional.

În total, din 2004, echipa lui Jewitt a descoperit 21 de luni ale lui Saturn.

Cea mai mare dintre luni este Titan. Oamenii de știință sugerează că condițiile de pe acest satelit sunt similare cu cele care existau pe planeta noastră în urmă cu 4 miliarde de ani, când viața tocmai a apărut pe Pământ.

Inele

Astăzi se știe că toți cei patru giganți gazoși au inele, dar Saturn are cele mai frumoase și mai vizibile. Inelele sunt la un unghi de aproximativ 28° față de planul eclipticii. Prin urmare, de pe Pământ, în funcție de poziția relativă a planetelor, ele arată diferit: pot fi văzute atât sub formă de inele, cât și „de la margine”.

După cum a sugerat Huygens, inelele nu sunt un corp solid solid, ci constau din miliarde de particule minuscule pe orbită în jurul planetei.

Există trei inele principale, iar al patrulea este mai subțire. Împreună reflectă mai multă lumină decât discul lui Saturn însuși. Cele trei inele principale sunt de obicei notate cu primele litere ale alfabetului latin. Inelul B este cel central, cel mai lat și mai strălucitor, este separat de inelul exterior mai mare A prin golul Cassini, lat de aproape 4000 km, în care se află inelele cele mai subțiri, aproape transparente. În interiorul inelului A există un spațiu subțire numit bandă despărțitoare a lui Encke. Inelul C, care este chiar mai aproape de planetă decât B, este aproape transparent.

Inelele lui Saturn sunt foarte subțiri. Cu un diametru de aproximativ 250.000 km, grosimea lor nu atinge nici măcar un kilometru (deși pe suprafața inelelor există și munți deosebiti). În ciuda aspectului său impresionant, cantitatea de substanță care alcătuiește inelele este extrem de mică. Dacă ar fi asamblat într-un singur monolit, diametrul său nu ar depăși 100 km.

Imaginile sondei arată că inelele sunt de fapt alcătuite din mii de inele intercalate cu fante; imaginea seamănă cu melodiile discurilor de gramofon. Particulele care alcătuiesc inelele au o dimensiune de câțiva centimetri, dar ocazional există corpuri de câțiva metri. Foarte rar - până la 1-2 km. Particulele par să fie compuse aproape în întregime din gheață sau materie stâncoasă acoperită de gheață.

Există o consistență completă între inelele și sateliții planetei. Într-adevăr, unii dintre ei, așa-numiții „sateliți ciobani”, joacă un rol în menținerea inelelor la locul lor. Mimas, de exemplu, este „responsabil” pentru absența materiei în golul Cassini, în timp ce Pan este situat în interiorul benzii de separare a Encke.

Originea inelelor lui Saturn nu este încă pe deplin clară. Poate că s-au format în același timp cu planeta. Totuși, acesta este un sistem instabil, iar materialul din care sunt compuse este înlocuit periodic, probabil din cauza distrugerii unora dintre lunile mici.

  • Nu există suprafață solidă pe Saturn. Densitatea medie a planetei este cea mai scăzută din sistemul solar. Planeta este alcătuită în principal din hidrogen și heliu, cele mai ușoare 2 elemente din spațiu. Densitatea planetei este de numai 0,69 cea a apei. Aceasta înseamnă că dacă ar exista un ocean de dimensiunea potrivită, Saturn ar pluti pe suprafața lui.
  • Sonda spațială robotică Cassini, care în prezent (octombrie 2008) orbitează în jurul lui Saturn, a transmis imagini ale emisferei nordice a planetei. Din 2004, când Cassini a zburat la ea, au existat schimbări vizibile, iar acum este pictat în culori neobișnuite. Motivele pentru aceasta nu sunt încă clare. Deși nu se știe încă de ce a evoluat colorarea lui Saturn, se presupune că schimbarea recentă a culorii este legată de schimbarea anotimpurilor.


Formație atmosferică hexagonală la polul nord al lui Saturn

  • Norii de pe Saturn formează un hexagon - un hexagon uriaș. Acesta a fost descoperit pentru prima dată în timpul survolărilor lui Voyager pe Saturn în anii 1980, un fenomen care nu a fost observat niciodată în altă parte în sistemul solar. Dacă polul sudic al lui Saturn, cu uraganul său care se învârte, nu pare ciudat, atunci polul nord ar putea fi mult mai neobișnuit. Structura ciudată a norilor este prezentată într-o imagine în infraroșu realizată de sonda spațială Cassini, care orbitează Saturn în octombrie 2006. Imaginile arată că hexagonul a rămas stabil timp de 20 de ani de la zborul lui Voyager. Filmele care arată polul nord al lui Saturn arată că norii își păstrează modelul hexagonal pe măsură ce se rotesc. Norii individuali de pe Pământ pot avea forma unui hexagon, dar spre deosebire de ei, sistemul de nori de pe Saturn are șase laturi bine definite de lungime aproape egală. Patru Pământuri pot încăpea în acest hexagon. Nu există încă o explicație completă pentru acest fenomen.


Aurora peste polul nord al lui Saturn

  • Pe 12 noiembrie 2008, camerele navei spațiale robotizate Cassini au luat imagini în infraroșu ale polului nord al lui Saturn. În aceste cadre, cercetătorii au descoperit aurore, care nu au mai fost observate până acum în sistemul solar. În imagine, aceste aurore unice sunt colorate în albastru, în timp ce norii de mai jos sunt colorați în roșu. Imaginea arată un nor hexagonal descoperit anterior chiar sub aurore. Aurorele de pe Saturn pot acoperi întreg polul, în timp ce pe Pământ și Jupiter, inelele aurorelor, fiind conduse magnetic, înconjoară doar polii magnetici. Pe Saturn au fost observate și aurorele inelare obișnuite. Aurore neobișnuite fotografiate recent peste polul nord al lui Saturn s-au schimbat semnificativ în decurs de câteva minute. Natura în schimbare a acestor aurore indică faptul că fluxul variabil de particule încărcate de la Soare este supus acțiunii unui fel de forțe magnetice care nu erau bănuite anterior.


Note

Vezi si

Legături

  • Lunii lui Saturn au inele, la fel ca planeta însăși
  • Fotografii ale lui Saturn realizate de sonda Cassini din 2004 până în 2009.

Fundația Wikimedia. 2010 .