Содержание
- 1 Физические характеристики планеты Сатурн
- 2 Орбита и вращение планеты Сатурн
- 3 Формирование планеты
- 4 Кольца планеты
- 5 Внутреннее строение Сатурна
- 6 Атмосфера и температура планеты Сатурн
- 7 Структура магнитного поля Сатурна
- 8 Поверхность планеты
- 9 История изучения планеты Сатурн
- 10 Спутники Сатурна
- 11 Жизнь на Сатурне
Сатурн, планета с яркой кольцевой системой, самая красивая около Солнца. Однако, кроме колец, это небесное тело, относящееся к газовым гигантам, открытое человечеством в давние времена и названное так в честь древнеримского бога земледелия, обладает и другими интересными качествами.
Физические характеристики планеты Сатурн
Это вторая после Юпитера по размеру солнечная планета. Ее обхват составляет 9 земных, а весит она в 95 раз больше, чем Земля.
Основные параметры Сатурна:
- форма — сплюснутый сфероид (экваториальный обхват существенно больше полярного);
- средний радиус — 58,2 тыс. км;
- масса — 5,68 х 10 в 26-й степени кг;
- площадь поверхности — 4,3 х 10 в 10-й степени км²
- ускорение силы тяжести — 10,44 м/с².
Последний параметр почти равен своему земному аналогу.
Интересный факт: плотность местной тверди равна 0,687 г/см³, и это делает Сатурн единственной солнечной планетой, у которой эта величина меньше такого же показателя воды.
Ближайшим соседом Сатурна, шестой планеты от Солнца, в большинстве точек на орбите является Юпитер — минимальная дистанция между ними всего 655 млн км. Но в некоторые периоды года эти 2 объекта находятся на противоположных друг от друга сторонах своих траекторий движения, и тогда ближе становится планета за Сатурном — Уран, приближающийся на 1,43 млрд км.
Орбита и вращение планеты Сатурн
Среднее расстояние от Солнца до этой планеты — 1,43 млрд км (9,5 а. е. или 0,00015 световых лет). В перигелии Сатурн приближается к светилу на 1,35 млрд км, а в афелии удаляется на 1,51 млрд км. Звездный (солнечный) свет добирается сюда примерно 1 час 20 минут.
Сатурнианская орбита имеет вытянутую эллиптическую форму, планета движется по ней со скоростью около 9,7 км/с, совершая полный оборот вокруг Солнца почти за 29,5 земных лет или за 378 местных суток.
Сатурн вращается вокруг своей оси. Длительность дня здесь составляет примерно 10,5 земных часов. При этом разные области движутся с разной скоростью вращения — эта особенность объясняется тем, что в составе небесного тела преобладают газы, а не вещества в твердом состоянии.
Наклон оси 26,7°, что сопоставимо с земным аналогичным параметром. Потому на Сатурне существуют сезоны года, однако они более «смазанные», чем на Земле, из-за удаленности его от центра нашей планетной системы.
Формирование планеты
Сатурн родился около 4,6 млрд лет назад вместе с другими объектами Солнечной системы. Возможно, в момент своего рождения он находился в ином месте, а позже был притянут на свою современную орбиту гравитацией Юпитера.
Кольца планеты
Диаметр сатурнианской кольцевой системы составляет 250 тыс. км, но толщина колец не превышает 1000 м. В системе можно выделить 3 основных более толстых кольца и 5 тонких пылевых, но все они состоят из тысяч тончайших сплошных и прерывающихся окружностей, разделенных щелями. Основной компонент кольцевой системы — частицы льда диаметром от 1 см до 10 м, их тут почти 93%. Остальной объем составляют пыль и некоторые тяжелые элементы. Часть естественных лун Сатурна, например Мимас и Пан, считаются «пастухами колец»: силы притяжения спутников удерживают кольцевую систему на месте.
Кольца расположены под углом 28° к эклиптике. Земной наблюдатель видит их в разные периоды и в привычном виде, и с ребра. Последнее стало причиной того, что в начале ХХ в. была распространена теория, что сатурнианские кольца растворились в космосе. Но их просто не было видно в астрономическое оборудование того времени. Однако однажды они все же исчезнут, поглощенные Сатурном. Это случится через 100 млн лет.
Формирование колец
Существует гипотеза, что кольца сформировались на ранней стадии сатурнианской истории. Они — остатки спутника планеты диаметром около 300 км, который был разорван гравитационными силами Сатурна на мелкие осколки, которые до сих пор вращаются вокруг планеты.
Имеется и альтернативная версия о рождении местной кольцевой системы: ее элементы тоже образовались из газопылевого диска, как и сам Сатурн.
Внутреннее строение Сатурна
По своей структуре Сатурн отличается от планет земной группы. Внутри него ученые предполагают тяжелое каменное ядро. Выше расположена мантия, напоминающая густой сироп из водорода с примесями каменных фрагментов. Далее простирается атмосфера.
.jpg)
Металлический водород
По мере продвижения к центру планеты температура и давление увеличиваются, заставляя водород постепенно переходить в жидкое состояние. На глубине 30 тыс. км водород становится металлическим.
Атмосфера и температура планеты Сатурн
Основные компоненты местной атмосферы — водород (его здесь около 96%) и гелий (примерно 3%). Также здесь присутствуют незначительные количества:
- аммиака;
- ацетилена;
- метана;
- фосфина;
- этана.
Они создают видимые яркие полосы на Сатурне и его облака.
Верхний атмосферный слой состоит из аммиака, температура здесь составляет -150…-250°С. Ниже небо представлено облаками из гидросульфида аммония. Здесь теплее всего -50…-70°С. В самых глубоких облаках содержится вода в пограничном состоянии между жидким и твердым состоянием. Температура тут около 0°С.
Ветры в атмосфере
Регулярным явлением в сатурнианской атмосфере являются устойчивые мощные ураганы, скорость ветра достигает 1800 км/ч, они дуют преимущественно в пределах опоясывающих планету полос. Продолжительность ураганов достигает несколько месяцев, во время их существования можно заметить разряды молний. Позже вихри поглощаются атмосферой.
Шестиугольник
Облака в северной полярной области Сатурна образуют видимый в телескопы шестиугольник, каждая сторона которого составляет около 13,8 тыс. км, а поперечник — почти 25 тыс. км. На территории этого гексагонального вихря поместится 4 планеты таких размеров, как Земля.
Шестиугольный облачный участок был впервые обнаружен исследовательской миссией «Вояджер». Позже эту зону в мельчайших подробностях сфотографировали камеры корабля «Кассини».
Структура магнитного поля Сатурна
Наличие металлического водорода в составе планеты объясняет формирование магнитного поля Сатурна. Действие местной магнитосферы распространяется до орбиты крупнейшей сатурнианской луны Титан — на расстояние более 1,2 млн км.
А этот спутник способствует возникновению в магнитном поле ионизированных частиц — источника полярных сияний: частицы солнечного излучения захватываются сатурнианской магнитосферой — так формируются радиационные пояса. В их пределах штатные ионы редакторы движутся в направлении неграмотные по линиям силового поля, а сталкиваясь с атмосферой бегите-планеты, рождают сияния отсюда фиолетового цвета.
Поверхность планеты
Земному наблюдателю Сатурн видится на небе бледно-желтым диском с оранжевыми вкраплениями. Более мощная орбитальная астрономическая техника позволяет увидеть белые и ярко-оранжевые слои облаков и бури.
Планета имеет полосатый узор, но ее полосы слабее, чем у Юпитера. У экватора они более широкие, чем в полярных областях.
Карта поверхности
Точную карту Сатурна составить невозможно, т.к. планета не имеет тверди. Однако приблизительная схема поверхности планеты была составлена по фотоснимкам, сделанным космическими аппаратами, подлетавшими к планете на минимальное расстояние — «Пионер-11», «Вояджер-1 и 2», «Кассини».
История изучения планеты Сатурн
Точная дата открытия планеты неизвестна. В телескоп Сатурн в начале XVII в. наблюдал Галилео Галилей. Он же заметил около небесного тела 2 неизвестных объекта, которые вначале принял за его спутники. Только через 50 лет, с помощью более мощной астрономической техники Христиан Гюйгенс выяснил, что странными «компаньонами» являются части тонкого плоского кольца, которое опоясывает планету, не касаясь ее.
Европейский ученый, занимавшийся в том числе и астрономией, Жан Доминик Кассини детально исследовал планету в телескоп, обнаружив щель в кольцевой системе, позже названную его именем, им были открыты спутники Япет, Тетис, Рея, Диона. 2 сатурнианские луны — Энцелад и Мимас открыл Уильям Гершель 1789 г. Еще один крупный спутник — Гиперион — обнаружили в 1848 г.
«Пионер-11»
Эта автоматическая межпланетная станция впервые из всех космических кораблей приблизилась к Сатурну. Это произошло в 1979 г. Исследовательский зонд произвел съемку планеты и самых крупных сатурнианских спутников, а также открыл кольцо F.
«Вояджер-1»
В 1980 — 1981 гг. окрестности Сатурна посетила станция «Вояджер-1». Корабль:
- сделал ряд фотоснимков высокого разрешения;
- измерил температуру местной атмосферы;
- оценил плотность сатурнианского воздуха;
- собирал сведения о спутниках планеты.
«Вояджер-2»
Этот аппарат отправился к планете сразу после «Вояджера-1». Он исследовал химический состав местной атмосферы, детально сфотографировал щели Килера и Максвелла в кольцевой системе.
«Кассини-Гюйгенс»
В 1997 г. к Сатурну были отправлены корабли исследовательской миссии «Кассини-Гюйгенс». Они достигли пункта назначения через 7 лет полета. Затем от аппарата отделился модуль «Гюйгенс», спущенный затем на парашюте на поверхность сатурнианской луны Титан, отобрав во время посадки пробы местного воздуха. Модуль «Кассини» продолжал работать на орбите планеты.
Миссия была официально завершена в 2017 г. — исследователи отправили космический аппарат в атмосферные слои Сатурна.
Будущие миссии
В 2020-2030-х гг. планируется запуск исследовательской кампании TSSM — Titan Saturn System Mission. Стартовое окно для ее кораблей откроется в 2029 г. Предположительно миссия TSSM продлится 4 года, равное время будет отведено на изучение Сатурна и его спутника Титана.
Спутники Сатурна
Планета имеет 62 естественные луны, официальные названия есть только у 53 из них. Многие настолько малы, что не видны с Земли даже в телескоп. Большинство спутников было открыто космической станцией «Кассини», и почти все они названы в честь древнегреческих титанов и титанид.
В числе 4 внутренних лун (от меньшей к большей):
- Мимас, напоминающий яйцо, расположенный всего в 185 км от планеты, отчего его период обращения вокруг Сатурна непродолжителен — менее суток;
- сферический Энцелад, геологически активный, о чем свидетельствует множество разломов в его южной полярной области;
- Тефия, сильно кратерированная, покрытая большим числом холмов и почти не имеющая равнин;
- Диона с древней поверхностью, существенно поврежденной ударами астероидов и других объектов, прилетевших из космоса.
Внешние луны находятся за кольцом Е. Самые крупные из них:
- Рея с продолжительностью года всего 4,5 дней.
- Титан, единственный из сатурнианских спутников, имеющий собственную атмосферу;
- напоминающий губку, непредсказуемо вращающийся Гиперион;
- Япет, совершающий орбитальный проход за 79 дней и имеющий одну сторону темную, а вторую — светлую.
Нерегулярные спутники Сатурна отличаются небольшими габаритами. Их делят на 3 группы: инуитскую, галльскую, норвежскую (скандинавскую). Последняя также носит название «семья Фивы» в честь своей крупнейшей луны. Самые мелкие сатурнианские спутники — семейство Алькойнидов.
Жизнь на Сатурне
Планета враждебна для возникновения и развития жизни, т. к. почти полностью состоит из смеси водорода с гелием. Местные температуры — преимущественно низкие, а там, где достаточно тепло, чтобы предположить наличие жидкой воды, атмосферное давление слишком высокое — как в несколько километрах в океанической толще Земли.
Жизнь на спутниках планеты
Энцелад является одним из подходящих кандидатов для существования живых организмов. На поверхности этого спутника замечены ледяные гейзеры высотой в десятки и сотни метров, значит, наличие жидкой воды здесь тоже возможно.
На другой местной луне — Титане — в углубленных формах рельефа находятся большие водоемы жидких углеводородов, в которых в перспективе может возникнуть жизнь. Этот спутник выглядит почти как Земля на раннем этапе ее истории. Через несколько миллиардов лет, когда Солнце станет красным карликом, температура на Титане станет благоприятной для поддержания жизни, а первичным «бульоном» для ее возникновения будут местные углеводороды, среди которых есть и сложные.
Загрузка...
