Сатурн — «Властелин колец»

Фотография Сатурна

Фотография полученная с космического аппарата Кассини

Планета Сатурн — шестая по счету от Солнца. Об этой планете известно всем. Почти каждый, может легко узнать ее, потому что его кольца это его визитная карточка.

Содержание:

Общие сведения про планету Сатурн

Знаете ли вы, из чего сделаны ее знаменитые кольца? Кольца состоят из ледяных камней, имеющих размер от микронов до нескольких метров. Сатурн как и все планеты-гиганты, состоит в основном из газов. Его вращение варьирует от 10 часов и 39 минут до 10 часов 46 минут. Эти измерения основаны на радионаблюдениях планеты.

Общий вид планеты Сатурн

Изображение планеты Сатурн

При использовании новейших двигательных систем и ракетоносителей, космическому аппарату потребуется как минимум 6 лет и 9 месяцев, чтобы прибыть к планете.

На данный момент, на орбите с 2004 года находится единственный космический аппарат Кассини, он и является основным поставщиком научных данных и открытий вот уже много лет. Для детей планета Сатурн, как в принципе и для взрослых, поистине самая красивая из планет.

Общие характеристики

Самая большая планета Солнечной системы Юпитер. Но титул второй по размеру планеты принадлежит Сатурну.

Просто для сравнения, диаметр Юпитера около 143 тысяч километров, а Сатурна только 120 тысяч километров. Размер Юпитера в 1,18 раза больше чем у Сатурна, а по массе в 3,34 раза массивнее его.

Сравнение Юпитера и Сатурна. Масштаб не соблюден.

Сравнение Юпитера и Сатурна. Масштаб не соблюден.

По факту, Сатурн очень большой, но легкий. И если планету Сатурн погрузить в воду, она будет плавать на поверхности. Гравитация планеты составляет всего 91% от Земной.

Сатурн и Земля различаются по размеру в 9,4 раза и по массе в 95 раз. В объеме газового гиганта могли бы поместиться 763 таких планет как наша.

Орбита

Время полного оборота планеты вокруг Солнца составляет 29,7 лет. Как и у всех планет Солнечной системы, его орбита не является идеальным кругом, а имеет эллиптическую траекторию. Расстояние до Солнца в среднем равно 1,43 млрд км, или 9,58 а.е.

Ближайшая точка орбиты Сатурна, называется перигелий и расположена она в 9 астрономических единицах от Солнца (1 а.е. это среднее расстояние от Земли до Солнца).

Наиболее удаленная точка орбиты называется афелий и расположена она в 10,1 астрономических единиц от Солнца.

Исчезновение колец

Кассини пересекает плоскость колец Сатурна.

Одна из интересных особенностей орбиты Сатурна заключается в следующем. Как и у Земли, ось вращения Сатурна наклонена относительно плоскости Солнца. На половине пути своей орбиты, южный полюс Сатурна обращен к Солнцу, а затем северный. В течение Сатурнианского года (почти 30 Земных лет), наступают периоды, когда планету видно с Земли с ребра и плоскость колец гиганта совпадает с нашим углом зрения, и они пропадают из виду. Все дело в том, что кольца чрезвычайно тонкие, поэтому с огромного расстояния их практически невозможно увидеть с ребра. В следующий раз кольца исчезнут для Земного наблюдателя в 2024-2025 годах. Так как год Сатурна длится почти 30 лет, с тех пор как Галилей впервые наблюдал его в телескоп в 1610 году, он обернулся вокруг Солнца примерно 13 раз.

Климатические особенности

Одним из интересных фактов, является то, что ось планеты наклонена к плоскости эклиптики (как и у Земли). И так же, как и у нас, на Сатурне существуют сезоны. На половине своей орбиты, Северное полушарие получает больше солнечной радиации, а затем все меняется и Южное полушарие купается в солнечном свете. Это создает огромные штормовые системы, которые значительно меняются в зависимости от расположения планеты на орбите.

Шторм в атмосфере Сатурна

Шторм в атмосфере Сатурна. Композитный снимок, цвета искусственные, были использованы фильтры MT3, MT2, CB2 и инфракрасные данные

Сезоны оказывают влияние на погоду планеты. В течение последних 30 лет ученые обнаружили, что скорость ветра вокруг экваториальных областей планеты сократилась примерно на 40%. Зонды НАСА Вояджер в 1980-1981 годах обнаружили, что скорость ветра достигает 1700 км/ч, а в настоящее время только около 1000 км/ч (измерения 2003 года).

Время полного оборота Сатурна вокруг своей оси составляет 10,656 часов. Ученым потребовалось много времени и исследований, чтобы найти столь точную цифру. Так как у планеты нет поверхности, то нет возможности наблюдать прохождения одних и тех же областей планеты, таким образом, оценивая ее скорость вращения. Ученые использовали радиоизлучения планеты для оценки скорости вращения и нахождения точной продолжительности дня.

Галерея изображений

Планета в исскуственных цветах






Сатурн в равноденствие
Сатурн, вид с Кассини


Сатурн, цвета исскуственные





Изменение наклона планеты со временем



Планета в исскуственных цветах







Снимки планеты сделанные телескопом Хаббл и космическим аппаратом Кассини.

Физические свойства

Снимок Хаббла

Снимок телескопа Хаббл

Экваториальный диаметр — 120 536 км, в 9,44 раза больше, чем у Земли;

Полярный диаметр — 108 728 км, в 8,55 раза больше, чем у Земли;

Площадь планеты равна 4,27 x 10*10 км2, что в 83,7 раз больше, чем у Земли;

Объем — 8,2713 x 10*14 км3, в 763,6 раз больше, чем у Земли;

Масса — 5,6846 x 10*26 кг, в 95,2 раз больше, чем у Земли;

Плотность — 0,687 г/см3, в 8 раз меньше, чем у Земли, Сатурн даже легче воды;

Данная информация неполная, более подробно про общие свойства планеты Сатурн, мы напишем ниже.

Интересные факты про Сатурн

Сатурн имеет 62 спутника, фактически около 40% спутников в нашей Солнечной системе вращаются вокруг него. Многие из этих спутников очень малы и не видны с Земли. Последние были обнаружены космическим аппаратом Кассини, и ученые ожидают, что со временем аппарат найдет еще больше ледяных сателлитов.

Три спутника Сатурна

Три спутника Сатурна

Несмотря на то, что Сатурн слишком враждебен для любой формы жизни, которые мы знаем, что его спутник Энцелад один из наиболее подходящих кандидатов на поиски жизни. Энцелад примечателен тем, что имеет на своей поверхности ледяные гейзеры. Существует какой-то механизм (вероятно приливное воздействие Сатурна) который создает достаточно тепла для существования жидкой воды. Некоторые ученые считают, что есть шанс существования жизни на Энцеладе.

Формирование планеты

Как и остальные планеты, Сатурн сформировался из солнечной туманности около 4,6 миллиарда лет назад. Это солнечная туманность представляла собой обширное облако холодного газа и пыли, которое, возможно, столкнулось с другим облаком, или ударной волной сверхновой. Это событие и инициировало начало сжатия протосолнечной туманности с дальнейшим образованием Солнечной системы.

Снимок Кассини

Снимок Кассини

Облако сжималось все сильнее, пока не образовалась протозвезда в центре, которую окружал плоский диск материала. Внутренняя часть этого диска содержала больше тяжелых элементов, и сформировала планеты земной группы, в то время как внешняя область была достаточно холодная и, фактически, осталась нетронутой.

Материал солнечной туманности образовывал все больше и больше планетезималей. Эти планетезимали сталкивались вместе, сливаясь в планеты. В какой-то момент, в ранней истории Сатурна, его спутник размером примерно 300 км в поперечнике, был разорван на части его гравитацией и создал кольца, которые и сегодня вращаются вокруг планеты. Фактически основные параметры планеты, прямо зависели от места его образования и количества газа, которое он смог захватить.

Так как Сатурн меньше, чем Юпитер, он охлаждается быстрее. Астрономы считают, что как только его внешняя атмосфера остыла да 15 градусов по Кельвину, гелий сконденсировался в капли, которые стали опускаться к ядру. Трения этих капель разогрели планету, и теперь он испускает примерно в 2,3 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

Формирование колец

Планета Сатурн, вид из космоса

Вид планеты из космоса

Главная отличительная черта Сатурна это кольца. Каким образом кольца сформировались? Есть несколько версий. Традиционная теория гласит, что кольца почти такого же возраста, как и сама планета и существуют в течение, по крайней мере, 4 миллиарда лет. В ранней истории гиганта, 300 км спутник слишком близко подошел к нему и был разорван на куски. Также существует вероятность, что два спутника столкнулись вместе, или в спутник попала достаточно большая комета или астероид, и он просто развалился прямо на орбите.

Альтернативная гипотеза образования колец

Другая гипотеза состоит в том, что не было никакого разрушения спутника. Вместо этого кольца, также как и сама планета образовались из солнечной туманности.

Но вот в чем проблема: лед в кольцах слишком чистый. Если кольца образовались вместе с Сатурном, миллиарды лет назад, то стоит ожидать, что они были бы полностью покрыты грязью от воздействий микрометеоритов. Но на сегодня мы видим, что они так чисты, как будто бы образовались менее 100 миллионов лет назад.

Вполне возможно, что кольца постоянно обновляют свой материал путем слипания и столкновения друг с другом, что затрудняет определение их возраста. Это одна из загадок, которые еще предстоит решить.

Строение Сатурна

Строение Сатурна

Атмосфера

Как и у остальных планет-гигантов, атмосфера Сатурна состоит из 75% водорода и 25% гелия, со следовыми количествами других веществ, таких как вода и метан.

Особенности атмосферы

Бурная атмосфера планеты

Бурная атмосфера планеты

Внешний вид планеты, в видимом свете, выглядит более спокойным, чем у Юпитера. Планета имеет полосы облаков в атмосфере, но они бледно-оранжевые и слабо заметны. Оранжевый цвет обусловлен соединениями серы в его атмосфере. В дополнение к сере, в верхних слоях атмосферы, есть небольшие количества азота и кислорода. Эти атомы вступают в реакции друг с другом и под воздействием Солнечного света образуют сложные молекулы, которые напоминают «смог». На различных длинах волн света, а также на улучшенных изображениях Кассини, атмосфера выглядит гораздо более впечатляющей и бурной.

Ветры в атмосфере

Сатурнианский шторм

Сатурнианский шторм

Атмосфера планеты формирует одни из самых быстрых ветров в Солнечной системе (быстрее только на Нептуне). Космический корабль НАСА Вояджер, который совершил пролет Сатурна, измерил скорость ветров, она оказалась в районе 1800 км/час на экваторе планеты. Большие белые бури формируются в пределах полос, которые вращаются вокруг планеты, но в отличие от Юпитера, эти бури существуют всего несколько месяцев и поглощаются атмосферой.

Облака видимой части атмосферы состоят из аммиака, и располагаются на 100 км ниже верхней части тропосферы (тропопаузы), где температура опускается до -250 ° С. Ниже этой границы облака состоят из гидросульфида аммония и находятся, приблизительно, на 170 км ниже. В этом слое температура составляет всего -70 градусов С. Самые глубокие облака состоит из воды и расположены примерно в 130 км ниже тропопаузы. Температура здесь составляет 0 градусов.

Чем ниже, тем больше давление и температура возрастает и газообразный водород медленно переходит в жидкость.

Шестиугольник

Северный полюс планеты

Северный полюс планеты

Одно из самых странных погодных явлений когда-либо обнаруженное это так называемый северный шестиугольный шторм.

Шестиугольные облака у планеты Сатурн были впервые найдены Вояджерами 1 и 2, после того, как они посетили планету более трех десятилетий назад. Совсем недавно, шестиугольник Сатурна удалось сфотографировать в мельчайших подробностях с помощью космического корабля НАСА Кассини, в настоящее время находящегося на орбите вокруг Сатурна. Шестиугольник (или гексагональный вихрь) имеет размер порядка 25 000 км в диаметре. В нем можно уместить 4 таких планеты как Земля.

Изображение шестиугольника в ложных цветах

Изображение шестиугольника в ложных цветах

Шестиугольник вращается с точно такой же скоростью, как и сама планета. Однако Северный полюс планеты отличается от Южного полюса, в центре которого имеется огромный ураган с гигантской воронкой. Каждая сторона шестиугольника имеет размер около 13 800 км, а вся конструкция совершает один оборот вокруг оси за 10 часов и 39 минут, так же, как и сама планета.

Причина образования шестиугольника

Северный шестиугольник крупным планом

Северный шестиугольник крупным планом

Так почему же вихрь на Северном полюсе имеет форму шестиугольника? Астрономы затрудняются стопроцентно ответить на этот вопрос, однако один из экспертов и членов команды, отвечающий за визуальный и инфракрасный спектрометр Кассини сказал: «Это очень странная буря, имеющая точные геометрические формы с шестью почти одинаковыми сторонами. Мы никогда не видели ничего подобного на других планетах».

Галерея снимков атмосферы планеты



Снимок шестиугольника Сатурна полученныйВояджером 1




Буря на Сатурне

Буря на Южном полюсе планеты

Сатурн в цвете
Шторм на Сатурне разразившийся в 2008 году

Вращение атмосферы сквозь разные фильтры

Необработанное фото шестиугольника на Сатурне




Буря на северном полюсе Сатурна
Шторм в атмосфере Сатурна, цвета искуственные


Необработанное фото шестиугольника Сатурна
Шторм в атмосфере Сатурна
Гексагональный вихрь в атмосфере
Вращение шестиугольника на Сатурне
Анимация вращения




Планета в искусственных цветах
Штормы на Сатурне

Новая фотография шестиугольника на полюсе Сатурна

Сатурн — планета бурь

Юпитер известен своими яростными бурями, которые хорошо видны через верхние слои атмосферы, особенно Большое красное пятно. Но на Сатурне тоже имеются бури, правда, они не такие большие и интенсивные, но по сравнению с Земными, они просто огромны.

Одним из крупнейших штормов было Большое белое пятно, также известное как Большой белый овал, которое наблюдали с помощью космического телескопа Хаббла в 1990 году. Такие бури, вероятно, появляются раз в год на Сатурне (один раз в 30 земных лет).

Атмосфера и поверхность

Планета очень напоминает мяч, сделанный почти полностью из водорода и гелия. Плотность и температура его изменяются по мере продвижения вглубь планеты.

Состав атмосферы

Буря на северном полюсе Сатурна

Буря на северном полюсе Сатурна

Внешняя атмосфера планеты состоит из 93% молекулярного водорода, остальное гелий и следовые количества аммиака, ацетилена, этана, фосфина и метана. Именно эти следовые элементы и создают видимые полосы и облака, которые мы видим на снимках.

Ядро

Общая схема строения

Общая схема схема строения Сатурна

Согласно теории аккреции ядро планеты каменное с большой массой, достаточной для того, чтобы захватить большое количество газов в ранней солнечной туманности. Его ядро, как и у других газовых гигантов, должно было бы сформироваться, и стать массивным гораздо быстрее, чем у других планет, чтобы успеть обрасти первичными газами.

Газовый гигант, скорее всего, сформировался из скалистых или ледяных компонентов, а низкая плотность, указывает на примеси жидкого металла и камня в ядре. Он является единственной планетой, у которой плотность ниже, чем у воды. Во всяком случае, внутреннее строение планеты Сатурн больше напоминает шар из густого сиропа с примесями каменных фрагментов.

Металлический водород

Схема магнитосферы

Схема магнитосферы

Металлический водород в ядре генерирует магнитное поле. Магнитное поле, созданное таким образом, немного слабее, что у Земли и распространяется только до орбиты его крупнейшего спутника Титана. Титан способствует появлению ионизированных частиц в магнитосфере планеты, которые создают в атмосфере полярные сияния. Вояджер 2 обнаружил высокое давление солнечного ветра на магнитосферу планеты. По данным измерений, сделанных во время той же миссии, магнитное поле распространяется только на 1,1 млн. км.

Размер планеты

Планета имеет экваториальный диаметр 120 536 км, что в 9,44 раз больше, чем у Земли. Радиус равен 60268 км, что делает его второй по величине планетой в нашей Солнечной системе, уступая только Юпитеру. Он, как и все другие планеты, представляет собой сплюснутый сфероид. Это означает, что его экваториальный диаметр больше, чем диаметр, измеренный через полюса. В случае Сатурна это расстояние довольно значительно, из-за высокой скорости вращения планеты. Полярный диаметр — 108728 км, что меньше экваториального на 9,796%, поэтому форма Сатурна — овальная.

Вокруг Сатурна

Продолжительность дня

Скорость вращения атмосферы и собственно самой планеты можно измерить тремя разными методами. Первый это замер скорости вращения планеты по облачному слою в экваториальной части планеты. Он имеет период вращения 10 часов и 14 минут. Если измерения проводить в других областях Сатурна, то скорость вращения будет составлять 10 часов 38 минут и 25,4 секунд. На сегодняшний день наиболее точный метод измерения продолжительности дня основан на замере радиоизлучения. Этот метод дает скорость вращения планеты равную 10 часам 39 минутам и 22,4 секундам. Несмотря на эти цифры, скорость вращения недр планеты в настоящее время, невозможно точно измерить.

Опять же, экваториальный диаметр планеты равен — 120536 км, а полярный — 108 728 км. Это важно знать, почему что эта разница в этих цифрах влияет на скорость вращения планеты. Такая же ситуация и на других планетах гигантах, особенно разница во вращении разных частей планеты выражена у Юпитера.

Продолжительность дня по радиоизлучению планеты

С помощью радиоизлучения, которое приходит из внутренних областей Сатурна, ученые смогли определить его период вращения. Заряженные частицы, захваченные его магнитным полем, излучают радиоволны, когда они взаимодействуют с магнитным полем Сатурна, примерно на частоте 100 килогерц.

Зонд Voyager измерял радиоизлучение планеты в течение девяти месяцев, когда пролетал мимо, в 1980-х годах и вращение было определено как 10 часов 39 минут 24 секунд, с погрешностью 7 секунд. Космический аппарат Улисс также провел измерения 15 лет спустя, и выдал результат 10 часов 45 минут 45 секунд, с 36 секундной погрешностью.

Выходит целых 6 минут разницы! Либо вращение планеты замедлилось за эти годы, или что-то мы упустили. Межпланетным зондом Кассини были измерены эти же радиоизлучения плазменным спектрометром, и ученые, что в дополнение к 6 минутной разнице в 30-ти летних измерениях выявили, что вращение также меняется на один процент в неделю.

Взаимодействие магнитного поля Сатурна и спутника Энцелада

Взаимодействие магнитного поля Сатурна и спутника Энцелада

Ученые считают, что это может быть связано с двумя вещами: солнечный ветер, приходящий от Солнца мешает измерениям, и частицы гейзеров Энцелада влияют на магнитное поле. Оба эти фактора приводят к тому, радиоизлучение меняется, и они могут быть причиной различных результатов одновременно.

Новые данные

В 2007 году было установлено, что некоторые точечные источники радиоизлучения планеты не соответствуют скорости вращения Сатурна. Некоторые ученые считают, что разница обусловлена воздействием спутника Энцелада. Водяные пары этих гейзеров попадают на орбиту планеты и ионизируются, влияя тем самым на магнитное поле планеты. Это замедляет вращение магнитного поля, но незначительно, по сравнению с вращением самой планеты. По текущим оценкам, вращение Сатурна, на основе различных измерений от космических аппаратов Cassini, Voyager и Pioneer составляет 10 часов 32 минут и 35 секунд по состоянию на сентябрь 2007 года.

Основные характеристики планеты, переданные Кассини, наводят на мысль, что солнечный ветер является наиболее вероятной причиной разницы в данных. Различия в измерениях вращения магнитного поля происходят каждые 25 дней, что соответствует периоду вращения Солнца. Скорость солнечного ветра тоже постоянно меняется, что должно учитываться. Энцелад может вносить долгосрочные изменения.

Гравитация

Снимки аппарата Кассини планеты Сатурн

Снимки аппарата Кассини планеты Сатурн

Сатурн — планета гигант и не имеет твердой поверхности, и то, что невозможно увидеть, так это его поверхность (мы видим лишь верхней облачный слой) и почувствовать силу тяжести. Но давайте представим, что существует некая условная граница, которая будет соответствовать его воображаемой поверхности. Какова была бы сила тяготения на планете, если вы бы смогли стоять на поверхности?

Хотя Сатурн имеет большую массу, чем Земля, (второе место в Солнечной системе по массе, после Юпитера), он к тому же самый “легкий” из всех планет Солнечной системы. Фактическая сила тяжести в любой точке его воображаемой поверхности будет составлять 91% от аналогичного показателя на Земле. Другими словами, если ваши весы показывают ваш вес равный 100 кг на Земле (о, ужас!), на «поверхности» Сатурна вы бы весили 92 кг (немного лучше, но все же).

Для сравнения, на «поверхности» Юпитера сила тяжести в 2,5 больше Земной. На Марсе, всего лишь 1/3, а на Луне 1/6.

Что делает силу гравитации такой слабой? Планета-гигант в основном состоит из водорода и гелия, которые он аккумулировал в самом начале образования Солнечной системы. Эти элементы были сформированы в начале Вселенной в результате Большого Взрыва. Все из-за того, что у планеты чрезвычайно низкая плотность.

Температура планеты

Сатурн планета, снимок Вояджера 2

Снимок Вояджера 2

Самый верхний слой атмосферы, который находится на границе с космосом, имеет температуру -150 С. Но, по мере погружения в атмосферу, давление повышается и соответственно повышается температура. В ядре планеты, температура может достигать 11 700 С. Но откуда такая высокая температура? Она формируется из-за огромного количества водорода и гелия, который по мере погружения в недра планеты сжимается и разогревает ядро.

Благодаря гравитационному сжатию, планета, фактически, порождает тепло, выделяя в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

В нижней части облачного слоя, который состоит из водяного льда, средняя температура составляет -23 градуса по Цельсию. Над этим слоем льда находится гидросульфид аммония, со средней температурой -93 С. Выше него лежат облака из аммиачного льда, которые окрашивают атмосферу в оранжевый и желтый цвет.

Как выглядит Сатурн и какого он цвета

Вид в телескоп Хаббл

Вид в телескоп Хаббл

Даже глядя через маленький телескоп, цвет планеты виден как бледно-желтый с оттенками оранжевого. В более мощные телескопы, например, такие как Хаббл или глядя на снимки, сделанные аппаратом НАСА Кассини, можно увидеть тонкие слои облаков и бури, состоящие из смеси белого и оранжевого цветов. Но что придает Сатурну такой цвет?

Как и Юпитер, планета состоит почти полностью из водорода, с небольшим количеством гелия, а также незначительными количествами других соединений, таких как, аммиак, водяной пар и различные простейшие углеводороды.

За цвет планеты ответственен только верхний слой облаков, который в основном состоит из кристаллов аммиака, а нижний уровень облаков либо из гидросульфида аммония или воды.

Сатурн имеет полосатый узор атмосферы, примерно как у Юпитера, но эти полосы гораздо слабее и шире в районе экватора. Он также не имеет долгоживущих бурь, — ничего похожего на Большое Красное Пятно — которые часто возникают, когда на Юпитере приближается время летнего солнцестояния в Северном полушарии.

Некоторые фотографии, переданные Кассини, выглядят синими, подобно Урану. Но это, вероятно, потому, что мы видим рассеяние света с точки зрения Кассини.

Состав

Планета Сатурн на ночном небе

Сатурн на ночном небе

Кольца вокруг планеты захватывали воображение людей в течение сотен лет. Естественным также было желание знать, из чего состоит планета. С помощью различных методов, ученые узнали, что химический состав Сатурна таков: 96% водорода, 3% гелия и 1% различных элементов, которые включают метан, аммиак, этан, водород и дейтерий. Некоторые из этих газов можно найти в его атмосфере, в жидком и расплавленном состояниях.

Состояние газов изменяется с ростом давления и температуры. На верхней границе облаков, вы столкнетесь с кристаллами аммиака, в нижней части облаков с гидросульфидом аммония и/или водой. Под облаками, атмосферное давление увеличивается, что вызывает увеличение температуры и водород переходит в жидкое состояние. По мере продвижения вглубь планеты давление и температура продолжает увеличиваться. В результате чего в ядре, водород становится металлическим, переходя в это особое агрегатное состояние. Планета, как полагают, имеют рыхлое ядро, которое помимо водорода состоит из скальных пород и некоторых металлов.

Современные космические исследования привели ко многим открытиям в системе Сатурна. Исследования начались с пролета космического аппарата Pioneer 11 в 1979 году. Эта миссия обнаружила кольцо F. В следующем году пролетел Вояджер-1, посылая на Землю детали поверхности некоторых из спутников. Он также доказал, что атмосфера на Титане не прозрачна для видимого света. В 1981 году Вояджер-2 посетил Сатурн, и обнаружил изменения в атмосфере, а также подтвердил наличие щели Максвелла и Килера, которые впервые увидел Вояджер-1.

После Вояджера-2, в систему прибыл космический аппарат Кассини-Гюйгенс, который вышел на орбиту вокруг планеты в 2004 году, более подробно о его миссии можно почитать в этой статье.

Радиация

Когда аппарат НАСА Кассини впервые прибыл к планете, он обнаружил грозы и радиационные пояса вокруг планеты. Он даже нашел новый радиационный пояс, расположенный внутри кольца планеты. Новый радиационный пояс отстоит на 139 000 км от центра Сатурна и простирается до 362 000 км.

Северное сияние на Сатурне

Видео, показывающее северное полярное сияние на Сатурне, созданное из снимков телескопа Хаббл и космического аппарата Кассини.

Благодаря наличию магнитного поля, заряженные частицы Солнца захватываются магнитосферой и формируют радиационные пояса. Эти заряженные частицы движутся вдоль линий магнитного силового поля и сталкиваются с атмосферой планеты. Механизм возникновения полярного сияния аналогичен Земному, но из-за разного состава атмосферы полярные сияния на гиганте фиолетового цвета, в отличие от зеленых на Земле.

Полярное сияние Сатурна в телескоп Хаббл

Галерея снимков полярного сияния

Комбинированное изображение Кассини и Хаббла
Красочное полярное сияние на Сатурне
Полярное сияние на Сатурне
Сатурн в УФ
Снимки сияния продолжительностью несколько дней
Снимок Хаббла в 1998

Ближайшие соседи

Какая ближайшая планета к Сатурну? Это зависит от того, в какой точке орбиты он находится на данный момент, а также положение других планет.

Для большей части орбиты, ближайшей планетой является Юпитер. Когда Сатурн и Юпитер находятся на минимальном расстоянии друг от друга, их разделяет всего 655 000 000 км.

Когда они расположены на противоположных сторонах друг от друга, то планеты Сатурн и Уран иногда подходят друг к другу очень близко и в этот момент их разделяет 1,43 млрд. км друг от друга.

Общие сведения

Следующие факты про планету основаны на планетарных бюллетенях НАСА.

Вес — 568,46 х 10*24 кг

Объем: 82 713 х 10*10 км3

Средний радиус: 58232 км

Средний диаметр: 116 464 км

Плотность: 0,687 г/см3

Первая космическая скорость: 35,5 км/с

Ускорение свободного падения: 10,44 м/с2

Естественных спутников: 62

Удалённость от Солнца (большая полуось орбиты): 1,43353 млрд км

Орбитальный период: 10 759.22 дней

Перигелий: 1,35255 млрд км

Афелий: 1, 5145 млрд км

Скорость движения по орбите: 9.69 км/с

Наклонение орбиты: 2,485 градусов

Эксцентриситет орбиты: 0,0565

Звездный период вращения: 10,656 часов

Период вращения вокруг оси: 10,656 часов

Осевой наклон: 26,73 °

Кто открыл: она известна с доисторических времен

Минимальное расстояние от Земли: 1,1955 млрд км

Максимальное расстояние от Земли: 1,6585 млрд км

Максимальный видимый диаметр с Земли: 20,1 угловых секунд

Минимальный видимый диаметр с Земли: 14,5 угловых секунд

Видимый блеск (максимальный): 0.43 звездные величины

История

Космический снимок планеты Сатурн выполнен телескопом Хаббл

Космический снимок выполнен телескопом Хаббл

Планета невооруженным глазом видна хорошо, так что трудно сказать, когда планета была впервые обнаружена. Почему планета называется Сатурном? Она названа в честь римского бога урожая – этот бог соответствует греческому богу Кроносу. Вот поэтому происхождение названия — римское.

Галилей

Сатурн и его кольца были загадкой, до тех пор, пока Галилей впервые не смастерил свой примитивный, но рабочий телескоп и посмотрел на планету в 1610 году. Конечно, Галилей не понимал, что он видит, и думал, что кольца были большими спутниками по обе стороны от планеты. Так было до того, как Христиан Гюйгенс не использовал лучший телескоп, чтобы увидеть, что на самом деле это не спутники, а кольца. Гюйгенс был также первым, кто открыл крупнейший спутник Титан. Несмотря на то, что видимость планеты позволяет ее наблюдать практически отовсюду, ее спутники, как и кольца видны только через телескоп.

Жан Доминик Кассини

Он обнаружил щель в кольцах, позже названную Кассини, и был первым, кто открыл 4 спутника планеты: Япет, Рею, Тетис и Диону.

Уильям Гершель

В 1789 году астроном Уильям Гершель открыл еще две луны — Мимас и Энцелад. А в 1848 году британские ученые обнаружили спутник названый Гиперион.

Сатурн и Мимас

Сатурн и Мимас

До полета космических аппаратов к планете мы знали о ней не так уж и много, несмотря на то, что увидеть планету можно даже невооруженным глазом. В 70-х и 80-х годах НАСА запустило космический аппарат Пионер 11, который стал первым космическим кораблем, который посетил Сатурн, пройдя в 20 000 км от облачного слоя планеты. За ним последовали запуски Вояджера-1 в 1980 году, и Вояджера-2 в августе 1981 года.

Снимок сделан с расстояния 102 000 километров от Энцелада

Снимок сделан с расстояния 102 000 километров от Энцелада

В июле 2004 года, аппарат НАСА Кассини прибыл в систему Сатурна, и составил по результатам наблюдений самое подробное описание планеты Сатурн и его системы. Кассини выполнил почти 100 облетов вокруг спутника Титана, несколько облетов множества других лун, и отправили нам тысячи изображений планеты и ее спутников. Кассини открыл 4 новых луны, новое кольцо, и обнаружил моря из жидких углеводородов на Титане.

Расширенная анимация полета Кассини в системе Сатурна

Кольца

Они состоят из ледяных частиц вращающихся вокруг планеты. Существуют несколько основных колец, которые хорошо видимы с Земли и астрономы используют специальные обозначения для каждого из колец Сатурна. Но сколько колец у планеты Сатурн на самом деле?

Кольца: вид с Кассини

Постараемся ответить на этот вопрос. Сами кольца делятся на следующие части. Две наиболее плотные части кольца обозначаются как А и В, они разделены щелью Кассини, за ними следует кольцо C. После 3-х основных колец, идут меньшие, пылевые кольца: D, G, Е, а также кольцо F, которое является самым внешним. Так сколько основных колец? Правильно – 8!

Сатурн планета: схема расположения колец

Сатурн планета: схема расположения колец

Эти три основных кольца и 5 пылевых колец и составляют основную массу. Но есть еще несколько колец, например Януса, Метона, Паллена, а также дуги кольца Анфа.

Движение спутников в кольцах

Движение спутников в кольцах

Есть и более мелкие кольца, и пробелы в различных кольцах, которые трудно сосчитать (например, щель Энке, разрыв Гюйгенс, разрыв Дауэса и многие другие). Дальнейшее наблюдение колец позволит уточнить их параметры и количество.

Исчезновения колец

Коллаж из снимков сделанный в период с 2003 по 2013 года

Коллаж из снимков сделанный в период с 2003 по 2013 года

Из-за наклона орбиты планеты, кольца каждые 14-15 лет, становятся видимы с ребра, а из-за того, что они очень тонкие, то фактически исчезают из поля зрения Земных наблюдателей. В 1612 году Галилей заметил, что открытые им спутники куда-то исчезли. Ситуация была настолько странной, что Галилей даже оставил наблюдения планеты (скорее всего, в результате крушения надежд!). Он обнаружил кольца (и принял их за спутники) за два года до этого и был мгновенно очарован ими.

Параметры колец

Вид с Кассини

Вид с Кассини

Планету иногда называют “жемчужиной Солнечной системы”, поскольку его кольцевая система выглядит как корона. Эти кольца состоят из пыли, камня и льда. Вот почему не распадаются кольца, т.к. оно не цельное, а состоит из миллиардов частиц. Часть материала в кольцевой системе, имеет размер песчинок, а некоторые объекты больше, чем высотные здания, достигая километра в поперечнике. Из чего состоят кольца? В основном из частиц льда, хотя есть и пылевые кольца. Поразительным является то, что каждое кольцо вращается с различной скоростью по отношению к планете. Средняя плотность колец планеты настолько низка, что сквозь них просвечиваются звезды.

Снимок Кассини

Снимок Кассини

Сатурн не единственная планета с кольцевой системой. Все газовые гиганты имеют кольца. Кольца Сатурна выделяются, потому что они являются самыми крупными и самыми яркими. Кольца имеют толщину примерно один километр, и они охватывают пространство до 482 000 км от центра планеты.

Схема расположения колец Сатурна и его спутников

Схема расположения колец Сатурна и его спутников

Название колец Сатурна идет в алфавитном порядке согласно порядку их обнаружения. Это делает кольца немного запутанными, перечисляя их не в порядке расположения от планеты. Ниже приведен перечень основных колец и промежутков между ними, а также расстояние от центра планеты и их ширина.

Структура колец

Обозначение

Удаление от центра планеты, км

Ширина, км

Кольцо D 67 000—74 500 7500
Кольцо C 74 500—92 000 17500
Щель Коломбо 77 800 100
Щель Максвелла 87 500 270
Щель Бонда 88 690-88 720 30
Щель Дейвса 90 200-90 220 20
Кольцо B 92 000—117 500 25 500
Деление Кассини 117 500—122 200 4700
Щель Гюйгенса 117 680 285—440
Щель Гершеля 118 183-118 285 102
Щель Рассела 118 597-118 630 33
Щель Джефриса 118 931-118 969 38
Щель Койпера 119 403-119 406 3
Щель Лапласа 119 848-120 086 238
Щель Бесселя 120 236-120 246 10
Щель Барнарда 120 305-120 318 13
Кольцо A 122 200—136 800 14600
Щель Энке 133 570 325
Щель Килера 136 530 35
Деление Роша 136 800—139 380 2580
R/2004 S1 137 630 300
R/2004 S2 138 900 300
Кольцо F 140 210 30—500
Кольцо G 165 800—173 800 8000
Кольцо E 180 000—480 000 300 000

Звуки колец

На этом замечательном видео вы слышите звуки планеты Сатурн, которые представляют собой радиоизлучение планеты, переведенное в звук. Радиоизлучение километрового диапазона, генерируются вместе с полярными сияниями на планете.

Плазменный спектрометр Кассини выполнил измерения с высоким разрешением, что позволило ученым преобразовать радиоволны в аудио путем сдвига частоты.

Возникновение колец

Как появились кольца? Самый простой ответ, почему у планеты есть кольца и из чего они сделаны, состоит в том, что планета накопила много пыли и льда на различном расстоянии от себя. Эти элементы, скорее всего, были захваченного под действием силы притяжения. Хотя некоторые считают, что они образовались в результате разрушения небольшого спутника, который слишком близко подошел к планете и попал в предел Роша, вследствие чего был разорван самой планетой на куски.

Кольца под малым углом

Кольца под малым углом

Некоторые ученые предполагают, что весь материал в кольцах представляет собой продукты столкновения спутников с астероидами или кометами. После столкновения остатки астероидов смогли избежать гравитационного притяжения планеты и образовали кольца.

Независимо от того, какая из этих версий верна, кольца являются весьма впечатляющими. Фактически Сатурн — властелин колец. После исследования колец необходимо изучить кольцевые системы других планет: Нептуна, Урана и Юпитера. Каждая из этих систем слабее, но все равно интересна по-своему.

Галерея снимков колец













Кольцо Сатурна D


















Влияние Прометея на кольца

Раскрашенный снимок Вояджера
PIA14632






Вертикальные структуры, среди самых высоких видели в основных колец Сатурна, резко возрастет от края B кольца Сатурна





Темная сторона Сатурна



Тетис
Столкновение метеоритов с кольцами Сатурна


Кольца Сатурна и Дафнис

Раскрашенный снимок Вояджера



Кольцо Сатурна


Кольцо Сатурна F
Рисунок колец, вид из атмосферы планеты
Мимас, Прометей и кольца Сатурна

Жизнь на Сатурне

Трудно представить себе менее гостеприимную планету для жизни, чем Сатурн. Планета практически полностью состоит из водорода и гелия, со следовыми количествами водяного льда в нижнем ярусе облаков. Температура в верхней части облаков может опускаться до -150 С.

По мере того, как вы спускаетесь в атмосферу, давление и температура увеличится. Если температура достаточно теплая, чтобы вода не замерзала, то давление атмосферы на этом уровне такое же, как в несколько километрах под океаном Земли.

Жизнь на спутниках планеты

Чтобы найти жизнь, ученые предлагают взглянуть на спутники планеты. Они состоят из значительного количества водяного льда, и их гравитационное взаимодействие с Сатурном, вероятно, держит их внутренности теплыми. Спутник Энцелад, как известно, имеет на поверхности гейзеры воды, которые извергается практически беспрерывно. Вполне возможно, что он имеет огромные запасы теплой воды под ледяной корой (почти как у Европы).

Другой спутник Титан имеет озера и моря жидких углеводородов и считается местом, которое в перспективе может создать жизнь. Астрономы полагают, что Титан очень похож по составу на Землю, в ее ранней истории. После того, как Солнце превратится в красного карлика (через 4-5 млрд. лет), температура на спутнике станет благоприятной для зарождения и поддержания жизни, а большое количество углеводородов, в том числе и сложных, будет первичным “бульоном”.

Положение на небе

Сатурн и шесть его спутников

Сатурн и шесть его спутников, любительский снимок

Сатурн на небосводе виден как довольно яркая звезда. Текущие координаты планеты лучше всего уточнять в специализированных программах-планетариях, например Stellarium, а события связанные с его покрытием или прохождение над тем ли иным регионом, а также все про планету Сатурн можно подсмотреть в статье 100 астрономических событий года. Противостояние планеты всегда предоставляет шанс посмотреть на нее в максимальных подробностях.

Ближайшие противостояния

Дата Звездная величина
10  мая  2014  года 0,2m
23  мая  2015  года 0,2m
03  июня  2016  года 0,2m
15  июня  2017  года 0,2m
27  июня  2018  года 0,2m
09  июля  2019  года 0,3m
21  июля  2020  года 0,3m

Зная эфемериды планеты и ее звездную величину найти Сатурн на звездном небе не составит труда. Однако, если у вас мало опыта, то ее поиск может затянуться, поэтому мы советуем использовать любительские телескопы с монтировкой Go-To. Используйте телескоп с монтировкой Go-To, и вам не понадобится знать координаты планеты и где ее сейчас можно увидеть.

Полет к планете

Сколько времени займет космические путешествие к Сатурну? В зависимости от того, какой маршрут вы выберете, полет может занять разное количество времени.

Например: Пионеру-11 потребовалось шесть с половиной лет, чтобы долететь до планеты. Вояджер-1 добрался за три года и два месяца, Вояджеру-2 потребовалось четыре года, а космическому аппарату Кассини — шесть лет и девять месяцев! Космический аппарат Новые Горизонты, использовал Сатурн в качестве гравитационного трамплина на пути к Плутону, и прибыл к нему спустя два года и четыре месяца после запуска. Почему такая огромная разница во времени полета?

Первый фактор определяющий время полета

Давайте рассмотрим, запускается ли космический аппарат непосредственно к Сатурну или он попутно использует другие небесные тела в качестве рогатки?

Второй фактор определяющий время полета

Это тип двигателя космического корабля, и третий фактор, заключается в том, собираемся мы пролететь планету или выйти на ее орбиту.

С учетом этих факторов, давайте посмотрим на миссии упомянутые выше. Пионер 11 и Кассини использовали гравитационное влияние других планет, прежде чем направились к Сатурну. Эти облеты других тел прибавили лишние годы к, и без того длительной поездке. Вояджер 1 и 2 использовали всего лишь Юпитер на пути к Сатурну и прибыли к нему гораздо быстрее. У корабля Новые Горизонты было несколько явных преимуществ над всеми другими зондами. Два основных преимущества заключаются в том, что он имеет самый быстрый и самый передовой двигатель и был запущен по короткой траектории к Сатурну на своем пути к Плутону.

Этапы исследования

Панорамная фотография Сатурна, полученная 19 июля 2013 года аппаратом Кассини. В разряженном кольце слева - белая точка это Энцелад. Земля видна ниже и правее центра снимка.

Панорамная фотография Сатурна, полученная 19 июля 2013 года аппаратом Кассини. В разряженном кольце слева — белая точка это Энцелад. Земля видна ниже и правее центра снимка.

В 1979 году первый космический аппарат достиг планеты-гиганта.

Пионер-11

Созданный в 1973 году, Пионер-11 совершил облет Юпитера, и использовал силу тяжести планеты, чтобы изменить свою траекторию и направиться к Сатурну. Он прибыл к нему 1 сентября 1979 года, пройдя в 22 000 км над облачным слоем планеты. Он впервые в истории провел исследования Сатурна с близкого расстояния и передал крупным планом фотографии планеты, обнаружив, ранее неизвестное кольцо.

Вояджер-1

Зонд НАСА Вояджер 1 был следующим кораблем, который посетил планету 12 ноября 1980 года. Он пролетел в 124 000 км от облачного слоя планеты, и отправил на Землю поток поистине бесценных фотографий. Вояджер-1 решили направить на облет спутника Титана, а его собрата-близнеца Вояджера -2 отправить к другим планетам-гигантам. В итоге оказалось, что аппарат хоть и передал много научной информации, но поверхность Титана не увидел, так как она непрозрачна для видимого света. Поэтому фактически кораблем пожертвовали в угоду крупнейшему спутнику, на который ученые возлагали большие надежды, а в итоге увидели оранжевый шар, без каких либо подробностей.

Вояджер-2

Вскоре после пролета Вояджера-1, Вояджер-2 прилетел в систему Сатурна и выполнил почти идентичную программу. Он достиг планеты 26 августа 1981 года. Помимо того, что он облетел планету на расстоянии 100 800 км, он близко подлетел к Энцеладу, Тетису, Гипериону, Япету, Фебае и ряду других лун. Вояджер-2, получив гравитационное ускорение от планеты, направился к Урану (успешный пролет в 1986 году) и Нептуну (успешный пролет в 1989 году), после чего он продолжил странствие к границам Солнечной системы.

Кассини-Гюйгенс


Виды Сатурна с аппарата Кассини

По-настоящему изучить планету с постоянной орбиты смог зонд НАСА Кассини-Гюйгенс, который прибыл к планете в 2004 году. В рамках своей миссии, космический корабль доставил зонд Гюйгенс на поверхность Титана.

ТОП 10 изображений Кассини

Близкий пролет Дионы
Южный полярный вихрь на Титане
Красочный Сатурн
Кассини в тени Сатурна
Кольца на фоне Титана
Мини волокна в кольцах
Крошечный спутник Метона
Крошечный Тетис
Гейзеры на Энцеладе
Полярный вихрь на северном полюсе Сатурна

Кассини в настоящее время завершил свою главную миссию и продолжает изучать систему Сатурна и его спутников вот уже много лет. Среди его открытий стоит отметить обнаружение гейзеров на Энцеладе, морей и озер из углеводородов на Титане, новые кольца и спутники, а также данные и фотографии с поверхности Титана. Ученые планируют закончить миссию Кассини в 2017 году, из-за сокращения бюджета НАСА, выделяемого на планетарные исследования.

Будущие миссии

Ждать следующей миссии Titan Saturn System Mission (TSSM) следует не раньше 2020, а скорее гораздо позже. Используя гравитационные маневры у Земли и Венеры, этот аппарат сможет достигнуть Сатурна ориентировочно в 2029 году.

Предусмотрен четырехлетний план полета, в котором 2 года отведены на исследование самой планеты, 2 месяца на исследование поверхности Титана, в котором будет задействован посадочный модуль и 20 месяцев изучение спутника с орбиты. В этом, поистине грандиозном проекте, возможно, примет участие и Россия. Будущее участие федерального агентства Роскосмоса уже обсуждается. Пока до реализации этой миссии далеко, у нас еще есть возможность наслаждаться фантастическими снимками Кассини, которые он передает регулярно и к которым есть доступ у всех желающих уже спустя несколько дней после их передачи на Землю. Удачного вам исследования Сатурна!

Ответы на наиболее распространенные вопросы

  1. В честь кого назвали планету Сатурн? В честь римского бога плодородия.
  2. Когда была открыт Сатурн? Он известен с древнейших времен, и невозможно установить, кто первым определил, что это планета.
  3. На каком расстоянии от Солнца расположен Сатурн? Среднее расстояние от Солнца равно 1,43 млрд км, или 9,58 а.е.
  4. Как найти его на небе? Лучше всего используйте поисковые карты и специализированное программное обеспечение, например, программу Stellarium.
  5. Какие координаты плаенты? Так как это планета, то координаты ее меняются, узнать эфемериды Сатурна можно на специализированных астрономических ресурсах.


Научно-популярный фильм про планету Сатурн, ВВС


comments powered by HyperComments

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты Плутон· Церера· Хаумеа· Макемаке· Эрида
Планеты Земной группы Меркурий· Венера· Земля· Марс
Газовые гиганты Юпитер· Сатурн· Уран· Нептун
Подпишись на рассылку лучших статей от Spacegid.com. Без спама.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 8138
Система Orphus