Сатурн – описание планеты, строение, атмосфера, кольца, фото и видео

Планета Сатурн — общая характеристика, описание и строение

Сатурн — планета в нашей родной Солнечной системе, тема о строении которой изучается даже в детском саду. Если считать по порядку от Солнца, находится на шестом месте. Единственная планета, кольца которой можно наблюдать невооруженным взглядом. Единогласно считается одной из самой красивой планет. Любой школьник без труда опознает Сатурн среди прочих небесных тел.

Свое название отличительная планета получила от древних римлян, в честь бога, покровительствующего земельным владельцам. Первым открыл планету знаменитый Галилео Галилей. В то время телескопы не имели высокой оптической точности, очертания колец астроном принял за спутники.

Спустя время нидерландскому механику Христиану Гюйгенсу удалось доказать, что непонятные очертания рядом с планетой являются кольцами. Этот же учёный впервые открыл спутник Сатурна, который теперь носит название Титан.

Общие сведения о Сатурне

Расположен на расстоянии почти 1,5 млрд. км от Солнца. В своих размерах уступает только Юпитеру.

Демонстрация планет по размеру: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Земля, Венера, Марс, Меркурий

Сатурн — газовый гигант, поэтому не имеет твердой поверхности, верхняя мантия полностью состоит из газов, как и остальные газовые планеты – Юпитер, Уран, Нептун. Полное вращение вокруг себя Сатурн проходит почти за 11 земных часов.

Планета имеет тускло-желтый цвет из-за наличия облаков аммиака в атмосфере. Увидеть кольца можно через 15-ти миллиметровый телескоп. Чтобы с Земли добраться до планеты, необходимо лететь без перерыва около 7 лет.

Орбита Сатурна

Период полного оборота вокруг Солнца составляет 30 земных лет. Орбита не является идеальным кругом (как и у остальных планет системы).

Именно из-за эллиптической формы траекторий орбит бывают смены сезонов. Ближайшая точка к Солнцу на орбите носит название – перигелий, самая отдаленная – афелий.

С тех пор как итальянский физик Галилео Галилей в далеком 1610 г. увидел планету в старинный телескоп, прошло чуть больше, чем 13 полных сатурнианских лет. То есть планета 13 раз с тех пор полностью обогнула Солнце.

Физические параметры планеты

Внутреннее строение похоже на остальные газовые планеты. Плотность атмосферы и мантии схожа, поэтому нет четкой границы перехода. Отличие состоит главным образом в составе.

ядро состоит из водяного льда, металлов и кремниевых хлоридов;

верхний слой – мантия, состоит из водородного металла;

диаметр экватора – 120 540 км, превышает земной в 10 раз;

радиус – 58232 ± 6 км;

сплющивается у полюсов сферы;

средняя температура колеблется в районе -170 градусов, причем чем ниже слой, тем ниже температура;

масса – 5,68×10 26 кг, в 95 раз больше Земли;

ускорение свободного падения на экваторе составляет 10,44 м/с 2 — не намного выше, чем земная;

плотность – 0,687 г/м 3 .

Сатурн — одна из самых больших планет системы и должна иметь сильную гравитацию. Однако она практически такая же, как на Земле.

Атмосфера Сатурна

Сатурн имеет схожие особенности и состав воздушной атмосферы, что и Юпитер. Верхняя толщина состоит из 91% водорода и 9% гелия.

Редко проносятся плотные облака из метана, аммиака и этана. Самый нижний слой, возле мантии, имеет в составе пары оксида водорода, сернистый аммоний.

Сатурн прозвали негласно планетой бурь из-за постоянного вращения атмосферных масс. Сильные ветра движутся со скоростью 1800 км/час и только по направлению на восток. Самые сильные бури проходят в экваториальной части.

На Сатурне бывают молнии, которые почти в сотни раз сильнее и больше, чем на Земле.

Кольца Сатурна

Любое описание данного небесного тела начинается с информации о наличии колец. За всю историю астрономии, астрологии и других наук, изучающих космос, было выдвинуто множество гипотез их происхождения.

Причины возникновения могут быть в следующем:

Гравитация Сатурна не позволила сформироваться небольшому космическому объекту рядом с ним.

Столкновение с другим космическим телом, в результате которого тело разлетелось вокруг планеты.

Гравитация поглотила молодые первичные спутники.

Тема о возникновении колец до сих пор волнует умы ученых, так как не имеется доказательств их образования. Ясно одно, что они моложе самой планеты. Лед в составе колец чистый. Не выглядит, что он образовался одновременно с планетой примерно 4 млрд. лет назад.

Интересно, что кольца «терялись» в 1995 г., этот же случай повторился в 2009 г. Оказывается, они не исчезали, а планета смотрела ребром в земную сторону.

Исследования ученых

Начало изучения планеты было положено сразу после первого освоения космоса. В 1979 г. спутником на Землю были отправлены первые фотографии Сатурна, что до сих пор имеет огромное значение для изучения космоса.

В 1980 г. «Вояджер» собрал данные о температуре и составе атмосферы. Получил данные, описывающие спутники и кольца. Были получены более отчетливые кадры планеты.

В начале 1990-х космический телескоп Хаббл сделал детализированные снимки спутников и колец, чем ученые поспешили воспользоваться и провести новые исследования и вычисления.

В 1997 г. началась миссия «Кассини-Хьюгенс». Спустя 7 лет зонд «Хьюгенс» сел на поверхность спутника Титана, а аппарат «Кассини» вплоть до 2017 г. пересылал на Землю данные об этой удивительной планете.

Интересные факты о планете Сатурн

Сатурн – вполне необычная планета.

Крупнейшие спутники Сатурна

Она имеет множество интересных фактов:

среди всех его спутников, в глубине шестого по размеру — Энцелада, под его поверхностью из льда, вероятно, имеется возможность для жизни;

самая приплюснутая планета, полярный диаметр практически в 1,2 раза меньше экваториального;

плотность на 44% меньше плотности воды. В теории, несмотря на огромные размеры и массу, Сатурн не может утонуть в воде;

согласно легендам древних римлян, Юпитер был сыном Сатурна;

толщина колец меньше километра, а ширина – в десятки тысяч раз больше;

общая масса Юпитера и Сатурна составляет более 90% всей массы тел Солнечной системы;

когда на планете наступает зима, одна часть полушария планеты меняет цвет на голубоватый оттенок.

Сатурн – описание планеты, строение, атмосфера, кольца, фото и видео

Сатурн - описание планеты, строение, атмосфера, кольца, фото и видео

Космос

Сатурн является второй по размерам планетой Солнечной системы, но большинству он известен благодаря видимым кольцам. Газовый гигант регулярно становится предметом наблюдения для астрономов, и его особенности помогают лучше понять устройство космоса. Сейчас Сатурн хорошо изучен, и любой желающий может получить подробные сведения о нем.

Размер, масса и орбита

Сатурн обладает внушительными размерами: экваториальный диаметр равен 120 536 км, а полярный – 108 728 км. Площадь поверхности составляет 4,27 * 10’10 кв. км, а объем равен 8,27 * 10’14 куб. км.

Наглядное сравнение размеров Сатурна и Земли

Наглядное сравнение размеров Сатурна и Земли

Среднее расстояние газового гиганта от Солнца составляет 1,4 млрд км. За время полного оборота планеты вокруг звезды максимальное расстояние увеличивается до 1 513 783 000 км, а минимальное уменьшается до – 1 353 500 000 км. Скорость вращения Сатурна равна 9,69 км/с, но может меняться в зависимости от его расположения в пространстве. Год на планете длится 10 759 дней, что в 29,5 раз больше, чем на Земле.

Состав и поверхность

Изображение поверхности Сатурна

Изображение поверхности Сатурна

Поскольку Сатурн является газовым гигантом, его поверхность обладает низкой плотностью: всего 0,687 г/куб. см. Состоит она из молекулярного водорода в паровом состоянии, который насыщен гелием.

Под первым слоем находится скопление металлического водорода и гелия в жидком состоянии. Также в веществе имеются примеси летучих веществ, но ученые пока не смогли установить их состав. В центре Сатурна расположено твердое ядро радиусом в 12 500 км, обладающее неровной поверхностью. Оно разогрето до 11 700 градусов Цельсия и по составу может быть приближено к земному.

Из-за высоких температур гелий, находящийся рядом с ядром, нагревается и постепенно поднимается вверх, двигаясь к верхнему слою. Из-за этого поверхность гиганта получает большое количество энергии, которое в два с половиной разе больше той, что достается от Солнца.

Атмосфера и температура

Основным веществом, находящимся в верхнем слое планеты, является водород – его доля составляет 96,3%, на гелий приходится 3,25%, а остальные вещества занимают лишь 0,45% от общего объема. Ученые установили, что среди последних имеются фосфин, этан, ацетилен, аммиак, метан и пропан.

Над поверхностью находится слой облаков, разделенный на верхний и нижний уровни. Первый заполнен аммиачными кристаллами, а ближе к поверхности располагается смесь воды и гидросульфида аммония. На облака воздействуют ультрафиолетовые лучи, которые запускают процесс метанового фотолиза. Его результатом является начало химических реакций углеводорода.

Атмосфера состоит из линий, которые становятся шире ближе к экватору. Также ее можно разделить на два слоя. В верхнем давление меняется от 0,5 до 2 бар, а температура от -173 до -113 градусов Цельсия. В нижнем эти параметры варьируются в диапазонах 10-20 бар и от -3 до 57 градусов Цельсия соответственно. Между слоями находится прослойка, состоящая из ледяных облаков. Там происходит плавное изменение температур и давления.

Атмосфера Сатурна

Атмосфера Сатурна

Иногда в атмосфере Сатурна образуются овальные пятна, которые по цвету белее, чем остальные облака. Из-за этого они легко различимы на поверхности. Ученые пока не смогли объяснить их природу, но наблюдения показывают, что образование пятен имеет закономерность. Например, когда на северном полушарии газового гиганта начинается летнее солнцестояние, в этой области планеты появляется Большое Белое Пятно. Есть версия, что образование белых участков связано с электростатическим возмущением.

По поверхности гиганта гуляют ветра, причем их скорость может достигать 500 м/с. Это второй показатель в Солнечной системе после Нептуна. На севере планеты возникают потоки, имеющие волновую структуру, а на южном – струйную.

Одним из крупнейших вихрей, зарегистрированных телескопом Хаббл, стал поток ветра шестиугольной формы, движущийся по южному полушарию. Его радиус составлял 6 900 км, а на полный оборот уходило 10 ч 39 мин.

Строение Сатурна

Строение Сатурна

Строение Сатурна

Исследования помогли установить, что структурно Сатурн похож на Юпитер и также состоит из трех слоев. В самом центре располагается ядро, имеющее скалистую форму. По оценкам, его масса в 10-20 раз превышает этот параметр у Земли. Снаружи его обволакивает слой жидкого металлического водорода, толщина которого равна примерно 14 500 км. Верхний слой имеет глубину 18 500 км. Практически полностью он состоит из молекулярного водорода.

Из-за состава и происходящих внутри химических реакций, Сатурн излучает в пространство большое количество радиации. Ученые до сих пор пытаются точно установить причины сильного излучения. Уже известно, что внутри газового гиганта происходит реакция Кельвина-Гельмгольца: энергия появляется за счет большой массы планеты и непрерывного гравитационного сжатия такого количества вещества. Но расчеты показывают, что этот процесс все равно не способен служить источником выброса радиации в таких количествах. Значит, внутри Сатурна происходят и иные процессы, способствующие усилению излучения. Есть предположение, что дополнительным источником радиации служат разогретые гелиевые потоки.

Хоть в строение Сатурна и входит твердое ядро, большая часть планеты состоит из газа и обладает низкой плотностью.

Орбита и вращение

За время полного оборота вокруг Солнца планета находится от него на среднем расстоянии, равном 1,43 млрд км. Для сравнения, Земля располагается в 9,5 раз ближе к звезде. Из-за такой внушительной дистанции планета совершает полный оборот за 10 756 дней.

Наглядное изображение орбиты Сатурна вокруг Солнца

Наглядное изображение орбиты Сатурна вокруг Солнца

Газовый гигант обладает третьим по величине эксцентриситетом в Солнечной системе, уступая лишь Марсу и Меркурию. Этот параметр показывает, как сильно орбита отклоняется от формы окружности. Фактически, это разница между максимальным и минимальным расстоянием до Солнца. У Сатурна эксцентриситет равен примерно 154 000 000 км, что в 400 раз больше расстояния между Землей и Луной.

Ось вращения планеты находится под наклоном на 26,73 градуса. Благодаря этому на планете возможна смена сезонов. Однако поскольку Сатурн находится на большом расстоянии от Солнца, разница между временами года здесь не так заметна.

Планета вращается вокруг оси довольно быстро, уступая по скорости лишь Юпитеру. Сутки на Сатурне длятся 10 ч 45 мин. Из-за высокой скорости форма планеты является не круглой, а сферической, с заметным утолщением на экваторе.

Атмосфера и поверхность планеты разбиты на видимые широты, которые тоже вращаются, но с разными скоростями. Это объясняется тем, что верхний слой Сатурна состоит из газов, а не из твердых веществ.

Кольца Сатурна

Наглядное изображение колец Сатурна

Наглядное изображение колец Сатурна

Сатурн обладает самыми заметными кольцами среди всех планет Солнечной системы. Они состоят в основном из частиц льда, космического мусора и пыли. Именно поэтому они так хорошо заметны даже на большом расстоянии.

На данный момент известно семь колец газового гиганта. Для удобства они назывались буквами английского алфавита по мере их открытия: A, B, C, D, E, F и G. При рассмотрении Сатурна в телескоп с поверхности Земли хорошо заметны только A, B и C.

Исследования показали, что семь колец состоят из тысяч более мелких, прижатых друг к другу. При этом между группами имеются расстояния. Самая большая дистанция находится между кольцами A и B: она составляет 4700 км.

Несмотря на то, что общая ширина колец составляет примерно 66 000 км, их толщина не более одного километра.

Формирование колец

Основная версия формирования колец Сатурна заключается в том, что они появились в результате разрушения небесного тела. Примерно 4 млрд лет назад вокруг газового гиганта вращался спутник, состоящий в большей степени изо льда. Из-за неизвестных факторов он слишком сильно приблизился к поверхности Сатурна, из-за чего сила гравитации разрушила его на мелкие куски. Последние из-за притяжения не покинули орбиту планеты, и по мере движения Сатурна вокруг своей оси постепенно сформировали кольца. Приближение спутника к поверхности гиганта – это лишь одна из версий его разрушения. Он также мог столкнуться с другим небесным телом.

Модель колец Сатурна крупным планом

Модель колец Сатурна крупным планом

Есть и альтернативная гипотеза появления колец. Она гласит, что они образовались вместе с Сатурном из солнечной туманности. Однако в этом случае лед, из которого состоят кольца, должен быть покрыт пылью и прочими частицами, но он кристально чистый. Сторонники гипотезы считают, что отсутствие посторонней грязи связано с регулярным столкновением камешков в процессе движения.

Спутники планеты Сатурн

Вокруг Сатурна вращается 62 основных спутника, обладающих определенными особенностями, причем девять небесных тел до сих пор не имеют названия. Больше половины обладают радиусом менее 5 км. Но на орбите газового гиганта есть и крупные спутники, размеры которых могут доходить до 5000 км.

Большинство небесных тел названо в честь древнегреческих титанов. Среди них выделяют группу внутренних лун, находящихся между планетой и кольцами:

Планета Сатурн

Известный с древних времен – Сатурн – является шестой планетой нашей солнечной системы, знаменитой своими кольцами. Она входит в состав четырех газовых планет-гигантов, таких как Юпитер, Уран и Нептун. Своими размерами (диаметр = 120 536 км), она уступает только Юпитеру и является второй по величине во всей солнечной системе. Ее назвали в честь древнеримского бога Сатурна, который у греков, именовался Кронос (титан и отец самого Зевса).

Планета Сатурн

Саму планету, вместе с кольцами, можно разглядеть с Земли, даже в обычный небольшой телескоп. Сутки на Сатурне, составляют 10 часов 15 минут, а период вращения вокруг Солнца составляет почти 30 лет!
Сатурн – это уникальная планета, т.к. его плотность 0,69 г/см³, а это меньше плотности воды 0,99 г/см³. Отсюда следует интересная закономерность: если бы, была возможность погрузить планету в огромный океан или бассейн, то Сатурн смог бы удержаться на воде и плавать в ней.

Строение Сатурна

Строение Сатурна и Юпитера имеют множество общих черт, как в составе, так и в основных характеристиках, но их внешний вид довольно заметно отличается. У Юпитера выделяются яркие тона, тогда как у Сатурна, они заметно приглушены. Из-за меньшего количества в нижних слоях облако образных образований полосы на Сатурне менее заметны. Еще одно сходство с пятой планетой: Сатурн выделяет большее количества тепла, чем получает от Солнца.
Атмосфера Сатурна, практически полностью состоит из водорода 96% (H2), на 3% из гелия (Не). Менее 1% составляют метан, аммиак этан и другие элементы. Процент метана хоть и является незначительным в атмосфере Сатурна, это не мешает ему принимать активное участие в поглощении солнечной радиации.
В верхних слоях, зафиксирована минимальная температура, –189 °C, но при погружении в атмосферу, она значительно увеличивается. На глубине около 30 тыс. км, водород меняется и становится металлическим. Именно жидкий металлический водород и создает магнитное поле огромной мощности. Ядро в центре планеты получается каменно-железным.
При изучении газообразных планет, ученые столкнулись с проблемой. Ведь там, нет четкой границы между атмосферой и поверхностью. Проблема была решена следующим образом: они берут за некую нулевую высоту «зеро» точку, на которой температура начинает отсчитываться в обратном направлении. Собственно говоря, так происходит и на Земле.

Кольца Сатурна

Представляя Сатурн, у любого человека сразу возникают в воображении его уникальные и удивительные кольца. Проводимые с помощью АМС (автоматические межпланетные станции) исследования, показали, что 4 газообразные планеты-гиганты, имеют свои кольца, но только у Сатурна они обладают настолько хорошей видимостью и эффектностью. Основных колец Сатурна насчитывается три, названных, довольно не замысловато: А, В, С. Четвертое кольцо гораздо тоньше и менее заметно. Как выяснилось, кольца Сатурна – это не одно твердое тело, а миллиарды маленьких небесных тел (кусочков льда), размером от пылинки до нескольких метров. Они двигаются примерно с одной скоростью (около 10км/с), вокруг экваториальной части планеты, иногда сталкиваясь друг с другом.

Кольца Сатурна

Фото с АМС показали, что все видимые кольца, состоят из тысяч маленьких колец, чередующихся с пустым не заполненным пространством. Для наглядности, можно представить себе обычную пластинку, советских времен.
Уникальная форма колец во все времена не давала покоя ни ученым, ни рядовым наблюдателям. Все они пытались узнать их строение и понять, как и вследствие чего они сформировались. В разные времена, выдвигались разные гипотезы и предположения, например, что они сформировались вместе с планетой. В настоящее время ученые склоняются к метеоритному происхождению колец. Эта теория получила и наблюдательное подтверждение, так как кольца Сатурна периодически обновляются и не являются, чем то стабильным.

Спутники Сатурна

Сейчас у Сатурна открыто около 63 спутника. Подавляющее большинство спутников, повернуты к планете одной и той же стороной и вращаются синхронно.

Сравнение Сатурна с Землей

Христиан Гюйгенс, удостоился чести открыть второй по величине спутник, после Ганимера, во всей солнечной системе. По своим размерам он больше Меркурия, а его диаметр составляет 5155 км. Атмосфера Титана красно-оранжевая: 87% занимает азот, 11% – аргон, 2% – метан. Естественно, что там проходят метановые дожди, а на поверхности должны быть моря, в состав которых входит метан. Впрочем, аппарат «Вояджер — 1», который исследовал Титан, не смог разглядеть его поверхность, через такую плотную атмосферу.
Спутник Энцелад – это самое светлое солнечное тело во всей солнечной системе. Он отражает более 99% солнечного света, из-за своей, почти, белой поверхности, состоящей из водяного льда. Его альбедо (характеристика отражательно поверхности) более 1.
Так же из более известных и наиболее исследованных спутников, стоит отметить «Мимас», «Тефею» и «Диону».

Характеристики Сатурна

• Масса: 5,69*1026 кг (в 95 раз больше Земли)
• Диаметр на экваторе: 120536 км (в 9,5 раз больше Земли)
• Диаметр на полюсе: 108728 км
• Наклон оси: 26,7°
• Плотность: 0,69 г/см³
• Температура верхних слоев: около –189 °C
• Период обращения вокруг собственной оси (длина суток): 10 часов 15 минут
• Расстояние от Солнца (среднее): 9,5 а. е. или 1430 млн. км
• Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 29,5 лет
• Скорость вращения по орбите: 9,7 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,055
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 2,5°
• Ускорение свободного падения: 10,5 м/с²
• Спутники: есть 63 шт.

Сатурн

Сатурн – вторая по размерам планета в нашей Солнечной системе и шестая планета от Солнца. Сатурн, точно так же как и Уран, Юпитер и Нептун, относятся к газовым гигантам. Свое название планета получила в честь бога земледелия.

В большей степени планета состоит из водорода, с незначительными примесями гелия и следами метана, воды, аммиака и тяжелых элементов. Что касается внутренней части, то она представляет собой незначительное ядро, включающее никель, железо и лед, покрытое газообразным внешним слоем и небольшим слоем металлического водорода. Внешняя атмосфера кажется при наблюдении из космоса однородной и спокойной, хотя иногда прослеживаются долговременные образования. У Сатурна есть планетарное магнитное поле, которое занимает промежуточное положение по напряженности между мощным полем Юпитера и магнитным полем Земли. Скорость ветра на планете может достигать до 1800 км/час, что намного больше чем на Юпитере.

Сатурн имеет заметную систему колец, которая главным образом состоит из частичек льда, имеющих меньшее количество пыли и тяжелых элементов. На данный момент вокруг Сатурна обращается 62 известных спутника. Самым крупным из них является Титан. Среди всех спутников он второй по размерам (после Ганимеда).

На орбите Сатурна располагается автоматическая межпланетная станция под названием «Кассини». Ученые запустили ее еще в 1997 году. А в 2004 году она достигла системы Сатурна, к задачам которой относятся изучение структуры колек и динамики магнитосферы и атмосферы.

Название планеты

Планета Сатурн была названа в честь римского бога земледелия. Позже он был отождествлен с предводителем титанов – Кроносом. Поскольку титан Кронос пожирал своих детей, он не пользовался популярностью среди греков. У римлян же бог Сатурн был в почете и уважении. Согласно древней легенде, он научил человечество обрабатывать землю, строить дома и выращивать растения. О временах его предполагаемого правления говорят «золотой век человечества», в его честь организовывались празднования, которые получили название Сатурналии. Рабы во время этих торжеств на незначительное время получали свободу. В индийской мифологии планете соответствует Шани.

Происхождение Сатурна

Стоит отметить, что происхождение Сатурна объясняют две главные гипотезы (точно так же, как и с Юпитером). Согласно гипотезе «концентрации», похожий состав Сатурна и Солнца заключается в том, что у этих небесных тел есть большая часть водорода. В результате малая плотность объясняется тем, что на изначальных стадиях развития Солнечной системы в газопылевом диске сформировались массивные «сгущения», которые дали начало планетам. Получается, что планеты и Солнце формировались схожим образом. Но как бы там ни было, эта гипотеза не объясняет различия состава Солнца и Сатурна.

Гипотеза «аккреции» говорит, что процесс образования Сатурна состоял из двух этапов. Сперва в течение двухсот миллионов лет шел процесс образования твердых плотных тел, которые напоминали планеты земной группы. В период этого этапа из области Сатурна и Юпитера диссипировалась некоторая часть газа, что в будущем сказалось на различии химических составов Солнца и Сатурна. После чего начался 2 этап, во время которого самые крупные тела смогли достигнуть удвоенной массы Земли. В течение нескольких сотен тысяч лет проходил процесс аккреции газа на эти тела из первичного протопланетного облака. Температура на втором этапе наружных слоев планеты достигала 2000 °C.

Сатурн среди прочих планет

Как уже было сказано выше, Сатурн относится к числу газовых планет: он не имеет твердой поверхности и в основном состоит из газов. Полярный радиус планеты – 54 400 км, экваториальный – 60 300 км. Среди остальных планет Сатурн отличается наибольшим сжатием. Вес планеты превышает массу Земли в 95,2 раза, но ее средняя плотность меньше плотности воды. Хотя массы Сатурна и Юпитера отличаются более чем в три раза, их экваториальный диаметр отличается только на 19%. Что касается плотности остальных газовых планет, то она существенно больше и составляет 1,27—1,64 г/см3 . Ускорение свободного падения вдоль экватора – 10,44 м/с2 , что сопоставимо с показателями Нептуна и Земли, но гораздо меньше, чем у Юпитера.

Вращение и орбитальные характеристики Сатурна

Среднее расстояние между Солнцем и Сатурном – 1430 млн км. Двигаясь со скоростью 9,69 км/с, планета обращается вокруг Солнца за 29,5 года (10 759 суток). Расстояние от Сатурна до нашей планеты меняется в пределах от 8,0 а. е. (119 млн км) до 11,1 а. е. (1660 млн км), среднее расстояние в период их противостояния примерно 1280 млн км. Юпитер и Сатурн находятся почти в точном резонансе 2:5 до Солнца в афелии и перигелии составляет 162 млн км.

Дифференциальное вращение атмосферы планеты подобно вращению атмосфер Венеры и Юпитера, а также Солнца. А. Вилльямс первым обнаружил, что скорость вращения Сатурна может меняться не только по глубине и широте, но и по времени. Анализ переменности вращения экваториальной зоны за 200 лет показал, что главный вклад в эту переменность вносит годовой и полугодовой циклы.

Атмосфера и строение Сатурна

Верхние слои атмосферы на 96,3% состоят из водорода и на 3,25% из гелия. Есть примеси аммиака, метана, этана, фосфина и некоторых других газов. В верхней части атмосферы аммиачные облака мощнее юпитерианских, в то время как облака нижней части состоят из воды или гидросульфида аммония.

Согласно с данными «Вояджеров», на планете дуют сильные ветра. Аппаратам удалось зарегистрировать скорость ветров в 500 м/с. В основном они дуют в восточном направлении. Их сила ослабевает одновременно с отдалением от экватора (могут появляться западные атмосферные течения). Исследования показали, что циркуляция атмосферы может проходить в слое верхних облаков, но и на глубине до 2000 км. Более того, по измерениям «Вояджера-2» стало известно, что ветры в северном и южном полушарии симметричны относительно экватора. Существует предположение, что симметричные потоки имеют связь под слоем видимой атмосферы.

Иногда в атмосфере Сатурна появляются устойчивые образования, которые представляют собой сверхмощные ураганы. Точно такие же объекты прослеживаются и на остальных газовых планетах Солнечной системы. Примерно 1 раз в 30 лет на Сатурне появляется «Большой Белый овал», который в последний раз видели в 2010 году (не такие крупные ураганы формируются чаще).

Во время штормов и бурь на Сатурне наблюдаются сильные разряды молнии. Вызванная ими электромагнитная активность колеблется с годами от практически полного отсутствия до сверхмощных электрических бурь.

Аппарат «Кассини» 28 декабря 2010 года сфотографировал шторм, который напоминал сигаретный дым. Очередной сильный шторм был зафиксирован астрономами 20 мая 2011 года.

Внутреннее строение

В глубине атмосферы планеты растут температура и давление, а водород переходит в жидкое состояние, но этот переход постепенный. На глубине в 30 тыс. км водород становится металлическим (3 млн атмосфер – давление). Магнитное поле создается циркуляцией электрических токов в металлическом водороде. Оно не настолько мощное, как у Юпитера. В центральной части планеты находится мощное ядро из тяжелых и твердых материалов – металлов, силикатов и предположительно льда. Его вес примерно составляет от 9 до 22 масс нашей планеты. Температура ядра – 11 700°C. Нельзя не отметить и тот факт, что энергия, излучаемая Сатурном в космос, в два с половиной раза больше энергии, которую он получает от Солнца. Существенная часть этой энергии генерируется благодаря механизму Кельвина – Гельмгольца. В то время, когда температура падает, соответственно уменьшается давление в ней, она понижается, а энергия переходит в тепло. Но такой механизм не может выступать единственным источником энергии Сатурна. Ученые предполагают, что дополнительная часть тепла появляется благодаря конденсации и последующему падению капель гелия через слой водорода вглубь ядра. Как следствие, потенциальная энергия капель переходит в тепловую. Область ядра, по оценкам ученых, имеет диаметр примерно 25 тыс. км.

Спутники Сатурна

Крупнейшие спутники Сатурна – Энцелад, Мимас, Диона, Тефия, Титан, Рея и Япет. Впервые они были открыты в 1789 году, но и по сей день остаются главными объектами исследования. Их диаметры варьируются от 397 до 5150 км. Распределение по массам отвечает распределению по диаметрам. Наименьшими эксцентриситетами орбиты обладают Тефия и Диона, наибольшим – Титан. Все спутники с известными параметрами располагаются выше синхронной орбиты, что приводит к их медленному удалению.

По состоянию на 2010 год известно 62 спутника Сатурна. Причем 12 из них открыты посредством космических аппаратов: «Кассини», «Вояджер-1», «Вояджер-2». Большинство спутников, кроме Фебы и Гипериона, характеризуются синхронным собственным вращением — каждый из них всегда повернут одной стороной к Сатурну. Информации о вращении мелких спутников нет. Дионе и Тефии сопутствуют по два спутника в точках Лагранжа L4 и L5.

На протяжении 2006 года команда ученых под чутким руководством Дэвида Джуитта, работающая на Гавайях, выявила с помощью телескопа Субару девять спутников Сатурна. Они отнесли их к нерегулярным спутникам, отличающимся ретроградной орбитой. Время их вращения вокруг Сатурна варьируется от 862 до 1300 дней.

Первые снимки высокого качества были получены с изображением одного из спутников Тефии только в 2015 году.

Сатурн

Планета Сатурн шестая по расположению и вторая по размерам в Солнечной системе. Она относится к группе газовых гигантов, к которой в нашей системе также принадлежат Юпитер, Уран и Нептун. Уникальность ее в системе колец, состоящих изо льда и звездной пыли. Благодаря им планета Сатурн наиболее узнаваема в Солнечной системе после Земли.

История открытия и исследования

изображение планеты Сатурн

изображение планеты Сатурн

Наблюдали за этим небесным телом еще астрономы Вавилона и Ассирии. За медленное передвижение по небосводу наблюдатели назвали его «старейшим из старейших». Свое современное название планета получила от древних римлян. В их мифологии это титан и покровитель земледельцев и садоводов.

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

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

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

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

Общие сведения о планете

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

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

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

Орбита и радиус

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

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

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

Физические характеристики

  • Масса Сатурна – 5,7*10 26 кг (превышает земную в 95 раз).
  • Диаметр Сатурна – 116,5 тыс. км.
  • Ускорение свободного падения на экваторе -10,4 м/с 2 . Это означает, что гравитация здесь сродни земной ( 9,8 м/с 2 )
  • Средняя плотность – 0,69 г/куб. см.

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

Атмосфера и климат

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

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

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

В 80-х годах 20 века космический зонд Вояджер зарегистрировал еще одно уникальное атмосферное явление. На северном полюсе облака формируют необычное образование – гигантский шестиугольник практически правильной формы. Его размеры превышают размеры Земли. Вращается шестиугольник так же быстро, как и сама планета вокруг своей оси. Как возникло данное явление, ученые на данный момент не могут точно установить.

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

Рельеф

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

Кольцевая система

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

фото колец Сатурна

фото колец Сатурна

Существует несколько основных гипотез происхождения знаменитых сатурнианских колец:

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

Параметры колец

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

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

снимок колец Сатурна

снимок колец Сатурна

Из чего же состоят кольца Сатурна? Основным их компонентом является водяной лед и всего 1% приходится на пыль из смеси силикатов. Общая масса материала составляет 3*10 19 кг.

Звуки колец

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

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

Исчезновение колец

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

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

Спутники

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

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

Из остальных крупных спутников больше всего интересует исследователей Энцелад. Его диаметр составляет 500 км, а масса составляет 1,1*10 20 кг. Этот сатурнианский спутник на данный момент считается потенциально пригодным для жизни внеземным объектом.

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

фильм пираты карибского 6

сумерки 6 вечность

ostwind смотреть онлайн на русском

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector