Masa Saturna w kg. Saturn: historia planety otoczonej pierścieniami

Zdjęcie zrobione ze statku kosmicznego Cassini

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

Ogólne informacje o planecie Saturn

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

Obraz planety Saturn

Korzystając z najnowszych systemów napędowych i rakiet nośnych, sonda dotrze na planetę w ciągu co najmniej 6 lat i 9 miesięcy.

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

Ogólna charakterystyka

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

Dla porównania średnica Jowisza wynosi około 143 tysięcy kilometrów, a Saturn tylko 120 tysięcy kilometrów. Jowisz jest 1,18 razy większy niż Saturn i ma masę 3,34 razy większą.

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

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

Orbita

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

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

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

Cassini przecina płaszczyznę pierścieni Saturna.

Jedna z interesujących cech orbity Saturna jest następująca. Podobnie jak Ziemia, oś obrotu Saturna jest nachylona względem płaszczyzny Słońca. W połowie swojej orbity południowy biegun Saturna jest skierowany w stronę Słońca, a następnie na północ. W ciągu roku saturnowego (prawie 30 ziemskich lat) przychodzą okresy, kiedy planeta jest widziana z Ziemi z krawędzi, a płaszczyzna pierścieni olbrzyma pokrywa się z naszym kątem widzenia i znikają one z pola widzenia. Chodzi o to, że pierścienie są niezwykle cienkie, więc prawie niemożliwe jest ich zobaczenie z krawędzi z dużej odległości. Następnym razem pierścienie znikną dla obserwatora Ziemi w latach 2024-2025. Ponieważ rok Saturna ma prawie 30 lat, odkąd Galileusz po raz pierwszy zaobserwował go przez teleskop w 1610 roku, okrążył Słońce około 13 razy.

Cechy klimatyczne

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

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

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

Czas pełnego obrotu Saturna wokół własnej osi wynosi 10,656 godziny. Naukowcy potrzebowali dużo czasu i badań, aby znaleźć tak dokładną liczbę. Ponieważ planeta nie ma powierzchni, nie ma możliwości obserwowania przejścia tych samych obszarów planety, a tym samym oszacowania jej prędkości obrotowej. Naukowcy wykorzystali emisje radiowe z planety, aby oszacować prędkość rotacji i znaleźć dokładną długość dnia.

Galeria obrazów

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

Właściwości fizyczne

Obraz teleskopu Hubble'a

Średnica równika - 120 536 km, 9,44 razy większa niż Ziemi;

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

Powierzchnia planety wynosi 4,27 x 10 * 10 km2, czyli 83,7 razy więcej niż Ziemi;

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

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

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

Ta informacja jest niekompletna, bardziej szczegółowo o ogólnych właściwościach planety Saturn napiszemy poniżej.

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

Pomimo faktu, że Saturn jest zbyt wrogi dla jakiejkolwiek znanej nam formy życia, jego towarzysz Enceladus jest jednym z najbardziej odpowiednich kandydatów do poszukiwania życia. Enceladus wyróżnia się posiadaniem lodowych gejzerów na swojej powierzchni. Istnieje pewien mechanizm (prawdopodobnie efekt pływowy Saturna), który wytwarza wystarczającą ilość ciepła, aby istniała woda w stanie ciekłym. Niektórzy naukowcy uważają, że na Enceladusie istnieje szansa na istnienie życia.

Powstawanie planety

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

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

Coraz więcej planetozymali tworzyło materiał z mgławicy słonecznej. Te planetozymale zderzyły się ze sobą, łącząc się w planety. W pewnym momencie wczesnej historii Saturna jego księżyc o średnicy około 300 km został rozerwany przez grawitację i utworzył pierścienie, które do dziś krążą wokół planety. W rzeczywistości główne parametry planety bezpośrednio zależały od miejsca jej powstania i ilości gazu, którą była w stanie przechwycić.

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

Formowanie pierścieni

Widok planety z kosmosu

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

Alternatywna hipoteza tworzenia pierścieni

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

Ale tutaj jest problem: lód w pierścieniach jest zbyt czysty. Gdyby pierścienie utworzyły się wraz z Saturnem miliardy lat temu, to należałoby się spodziewać, że byłyby całkowicie pokryte brudem od działania mikrometeorytów. Ale dzisiaj widzimy, że są tak czyste, jakby powstały mniej niż 100 milionów lat temu.

Możliwe, że pierścienie stale odnawiają swój materiał, sklejając się i zderzając ze sobą, co utrudnia określenie ich wieku. To jedna z tajemnic, która pozostaje do rozwiązania.

Atmosfera

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

Cechy atmosfery

Wygląd planety w świetle widzialnym wygląda spokojniej niż Jowisza. Planeta ma smugi chmur w atmosferze, ale są one bladopomarańczowe i słabo widoczne. Kolor pomarańczowy jest spowodowany związkami siarki w jego atmosferze. Oprócz siarki w górnych warstwach atmosfery znajdują się niewielkie ilości azotu i tlenu. Atomy te reagują ze sobą i pod wpływem światła słonecznego tworzą złożone cząsteczki przypominające smog. Przy różnych długościach fali światła, a także ulepszonych obrazach Cassini, atmosfera wydaje się znacznie bardziej dramatyczna i burzliwa.

Wiatry w atmosferze

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

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

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

Sześciokąt

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

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

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

Powód powstania sześciokąta

Dlaczego więc wir na biegunie północnym jest sześciokątny? Astronomom trudno jest odpowiedzieć w 100% na to pytanie, ale jeden z ekspertów i członków zespołu odpowiedzialny za spektrometr wizualny i podczerwony Cassini powiedział: „To bardzo dziwna burza o precyzyjnych kształtach geometrycznych z sześcioma niemal identycznymi bokami. Nigdy nie widzieliśmy czegoś takiego na innych planetach.”

Galeria zdjęć atmosfery planety

Saturn - planeta burz

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

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

Atmosfera i powierzchnia

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

Skład atmosfery

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

Rdzeń

Ogólny schemat budowy Saturna

Zgodnie z teorią akrecji jądro planety jest skaliste o dużej masie, wystarczającej do wychwycenia dużej ilości gazów we wczesnej mgławicy słonecznej. Jego jądro, podobnie jak inne gazowe olbrzymy, musiałoby uformować się i stać się masywne znacznie szybciej niż inne planety, aby mogło zostać porośnięte gazami pierwotnymi.

Gazowy gigant najprawdopodobniej uformował się ze składników skalistych lub lodowych, a niska gęstość wskazuje na domieszki ciekłego metalu i skały w jądrze. To jedyna planeta, której gęstość jest mniejsza niż gęstość wody. W każdym razie wewnętrzna struktura planety Saturn przypomina bardziej kulę zrobioną z gęstego syropu z domieszką fragmentów kamieni.

Metaliczny wodór

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

Rozmiar planety

Planeta ma średnicę równikową 120,536 km, czyli 9,44 razy większą od Ziemi. Jej promień wynosi 60 268 km, co czyni ją drugą co do wielkości planetą w naszym Układzie Słonecznym, ustępując jedynie Jowiszowi. On, podobnie jak wszystkie inne planety, jest spłaszczoną sferoidą. Oznacza to, że jego średnica równikowa jest większa niż średnica mierzona na biegunach. W przypadku Saturna odległość ta jest dość znaczna ze względu na dużą prędkość obrotową planety. Średnica bieguna wynosi 108728 km, czyli o 9,796% mniej niż średnica równika, więc kształt Saturna jest owalny.

Wokół Saturna

Długość dnia

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

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

Długość dnia zgodnie z emisją radiową planety

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

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

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

Naukowcy uważają, że może to wynikać z dwóch rzeczy: wiatr słoneczny pochodzący ze Słońca zakłóca pomiary, a cząstki gejzerów Enceladus wpływają na pole magnetyczne. Oba te czynniki powodują, że emisja radiowa jest zróżnicowana i mogą jednocześnie powodować różne wyniki.

Nowe dane

W 2007 roku stwierdzono, że niektóre punktowe źródła emisji radiowej z planety nie odpowiadają prędkości obrotowej Saturna. Niektórzy naukowcy uważają, że różnica wynika z wpływu satelity Enceladus. Para wodna z tych gejzerów wchodzi na orbitę planety i ulega jonizacji, wpływając w ten sposób na pole magnetyczne planety. Spowalnia to rotację pola magnetycznego, ale nie znacząco w porównaniu z rotacją samej planety. Aktualne szacunki wskazują, że obrót Saturna, oparty na różnych pomiarach ze statku kosmicznego Cassini, Voyager i Pioneer, wynosi 10 godzin 32 minuty i 35 sekund od września 2007 roku.

Kluczowe cechy planety, jak donosi Cassini, sugerują, że wiatr słoneczny jest najbardziej prawdopodobną przyczyną różnic w danych. Różnice w pomiarach rotacji pola magnetycznego występują co 25 dni, co odpowiada okresowi rotacji Słońca. Stale zmienia się też prędkość wiatru słonecznego, co należy wziąć pod uwagę. Enceladus może wprowadzać długoterminowe zmiany.

Powaga

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

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

Dla porównania, na „powierzchni” Jowisza siła grawitacji jest 2,5 razy większa niż na Ziemi. Na Marsie tylko 1/3, a na Księżycu 1/6.

Co sprawia, że ​​siła grawitacji jest tak słaba? Olbrzymia planeta składa się głównie z wodoru i helu, które zgromadziła na samym początku powstawania Układu Słonecznego. Pierwiastki te powstały na początku wszechświata w wyniku Wielkiego Wybuchu. Wynika to z faktu, że planeta ma wyjątkowo niską gęstość.

Temperatura planety

Migawka Voyagera 2

Najwyższa warstwa atmosfery, która znajduje się na granicy z przestrzenią, ma temperaturę -150°C. Ale w miarę zapadania się w atmosferę wzrasta ciśnienie i odpowiednio wzrasta temperatura. W jądrze planety temperatura może osiągnąć 11700 C. Ale gdzie jest tak wysoka temperatura? Powstaje z powodu ogromnej ilości wodoru i helu, które wnikając we wnętrzności planety kurczą się i podgrzewają jądro.

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

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

Jak wygląda Saturn i jakiego jest koloru

Nawet oglądana przez mały teleskop, kolor planety jest postrzegany jako bladożółty z odcieniami pomarańczy. Za pomocą mocniejszych teleskopów, takich jak Hubble, lub patrząc na zdjęcia wykonane przez sondę Cassini NASA, można zobaczyć cienkie warstwy chmur i burze, składające się z mieszaniny bieli i pomarańczy. Ale co daje Saturnowi ten kolor?

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

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

Saturn ma pasiasty wzór atmosferyczny, podobnie jak Jowisz, ale te paski są znacznie słabsze i szersze wokół równika. Brakuje również długotrwałych burz — w przeciwieństwie do Wielkiej Czerwonej Plamy — które często występują, gdy Jowisz zbliża się do przesilenia letniego na półkuli północnej.

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

Kompozycja

Saturn na nocnym niebie

Pierścienie wokół planety od setek lat pobudzają wyobraźnię ludzi. Naturalną rzeczą była również chęć dowiedzenia się, z czego zbudowana jest planeta. Dzięki różnym metodom naukowcy odkryli, że skład chemiczny Saturna to 96% wodoru, 3% helu i 1% różnych pierwiastków, do których należą metan, amoniak, etan, wodór i deuter. Niektóre z tych gazów można znaleźć w jego atmosferze, w stanie ciekłym i stopionym.

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

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

Po Voyager 2 do systemu dotarła sonda Cassini-Huygens, która weszła na orbitę wokół planety w 2004 r. Więcej o jej misji przeczytasz w tym artykule.

Promieniowanie

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

Zorza polarna na Saturnie

Film pokazujący północ, stworzony na podstawie zdjęć z Teleskopu Hubble'a i sondy Cassini.

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

Zorza Saturna przez teleskop Hubble'a

Galeria zdjęć zorzy polarnej

Najbliżsi sąsiedzi

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

Przez większość orbity najbliższa planeta jest. Kiedy Saturn i Jowisz znajdują się w minimalnej odległości od siebie, dzieli je zaledwie 655 milionów km.

Kiedy znajdują się po przeciwnych stronach od siebie, planety Saturn czasami zbliżają się do siebie bardzo blisko i w tej chwili są od siebie oddalone o 1,43 miliarda km.

Informacje ogólne

Poniższe fakty dotyczące planet są oparte na biuletynach planetarnych NASA.

Waga - 568,46 x 10 * 24 kg

Objętość: 82 713 x 10 * 10 km3

Średni promień: 58232 km

Średnia średnica: 116 464 km

Gęstość: 0,687 g/cm3

Pierwsza prędkość kosmiczna: 35,5 km / s

Przyspieszenie swobodnego spadania: 10,44 m / s2

Naturalne satelity: 62

Odległość od Słońca (półoś wielka orbity): 1,43353 mld km

Okres orbitalny: 10 759,22 dni

Peryhelium: 1,35255 mld km

Aphelios: 1,5145 miliardów km

Prędkość orbitalna: 9,69 km/s

Nachylenie orbity: 2.485 stopni

Mimośród orbity: 0,0565

Gwiezdny okres rotacji: 10.656 godz.

Okres obrotu wokół osi: 10.656 godz.

Nachylenie osiowe: 26,73 °

Kto odkrył: jest znany od czasów prehistorycznych

Minimalna odległość od Ziemi: 1,1955 mld km

Maksymalna odległość od Ziemi: 1,6585 mld km

Maksymalna widoczna średnica z Ziemi: 20,1 sekundy łukowej

Minimalna widoczna średnica z Ziemi: 14,5 sekundy łukowej

Pozorna wielkość (maksymalna): 0,43 magnitudo

Historia

Kosmiczny obraz wykonany przez Teleskop Hubble'a

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

Galileusz

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

Jean Dominique Cassini

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

William Herschel

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

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

W lipcu 2004 roku sonda kosmiczna NASA Cassini dotarła do układu Saturna i opracowała najbardziej szczegółowy opis planety Saturn i jej układu na podstawie wyników obserwacji. Cassini okrążył prawie 100 orbit wokół księżyca Tytana, kilka razy wokół wielu innych księżyców i wysłał nam tysiące zdjęć planety i jej księżyców. Cassini odkrył 4 nowe księżyce, nowy pierścień i odkrył morza ciekłych węglowodorów na Tytanie.

Rozszerzona animacja lotu Cassini w systemie Saturn

Pierścionki

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

Pierścienie: widok z Cassini

Postaramy się odpowiedzieć na to pytanie. Same pierścienie są podzielone na następujące części. Dwie najgęstsze części pierścienia są oznaczone jako A i B, są oddzielone przerwą Cassini, po której następuje pierścień C. Po 3 głównych pierścieniach są mniejsze pierścienie pyłu: D, G, E, a także pierścień F, która jest najbardziej zewnętrzna ... Więc ile jest pierścieni bazowych? Zgadza się - 8!

Te trzy główne pierścienie i 5 pierścieni kurzu stanowią większość. Ale jest jeszcze kilka pierścieni, na przykład Janus, Meton, Pallen, a także łuki pierścienia Anfa.

Są też mniejsze pierścienie i przerwy w różnych pierścieniach, które trudno policzyć (na przykład przerwa Enckego, przerwa Huygensa, przerwa Dawesa i wiele innych). Dalsza obserwacja pierścieni pozwoli na wyjaśnienie ich parametrów i liczby.

Znikające pierścienie

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

Parametry pierścienia

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

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

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

Dźwięki dzwonka

W tym wspaniałym filmie słyszysz dźwięki planety Saturn, które są emisją radiową planety przetłumaczoną na dźwięk. Wraz ze zorzami na planecie generowane są emisje radiowe o zasięgu kilometrowym.

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

Wygląd pierścieni

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

Niektórzy naukowcy spekulują, że cała materia pierścieni jest wynikiem zderzeń między satelitami a asteroidami lub kometami. Po zderzeniu pozostałości asteroidów były w stanie uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym planety i utworzyły pierścienie.

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

Galeria zdjęć pierścieniowych

Życie na Saturnie

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

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

Życie na satelitach planety

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

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

Pozycja na niebie

Saturn i jego sześć księżyców, strzał amatorski

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

Najbliższa konfrontacja

Znając efemerydy planety i jej wielkość, nie będzie trudno znaleźć Saturna na gwiaździstym niebie. Jeśli jednak masz niewielkie doświadczenie, znalezienie go może zająć dużo czasu, dlatego zalecamy stosowanie teleskopów amatorskich z montażem Go-To. Użyj teleskopu z montażem Go-To i nie musisz znać współrzędnych planety ani tego, gdzie możesz ją teraz zobaczyć.

Lot na planetę

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

Na przykład: Pioneer 11 potrzebował sześciu i pół roku, aby dotrzeć na planetę. Voyager 1 trwał trzy lata i dwa miesiące, Voyager 2 cztery lata, a sonda Cassini sześć lat i dziewięć miesięcy! Sonda New Horizons wykorzystała Saturna jako trampolinę grawitacyjną w drodze do Plutona i dotarła tam dwa lata i cztery miesiące po wystrzeleniu. Dlaczego jest tak duża różnica w czasie lotu?

Pierwszy czynnik, który determinuje czas lotu

Zastanówmy się, czy statek kosmiczny jest wystrzelony bezpośrednio na Saturna, czy jednocześnie wykorzystuje inne ciała niebieskie jako procę?

Drugi czynnik decydujący o czasie lotu

Jest to rodzaj silnika statku kosmicznego, a trzecim czynnikiem jest to, czy zamierzamy przelecieć nad planetą, czy wejść na jej orbitę.

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

Etapy badań

Zdjęcie panoramiczne Saturna wykonane 19 lipca 2013 roku aparatem Cassini. W pustym pierścieniu po lewej stronie - biała kropka to Enceladus. Ziemia jest widoczna poniżej i na prawo od środka obrazu.

W 1979 roku pierwszy statek kosmiczny dotarł do gigantycznej planety.

Pionier 11

Stworzony w 1973 roku, Pioneer 11 okrążył Jowisza i wykorzystał grawitację planety do zmiany trajektorii w kierunku Saturna. Przybył do niego 1 września 1979 roku, przechodząc 22 000 km nad warstwą chmur planety. Po raz pierwszy w historii przeprowadził zbliżenia Saturna i przesłał zbliżenia planety, odkrywając nieznany wcześniej pierścień.

Podróżnik 1

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

Podróżnik 2

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

Cassini-Huygens

Widoki Saturna z aparatu Cassini

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

TOP 10 zdjęć Cassini

Cassini zakończył właśnie swoją główną misję i od wielu lat kontynuuje badania układu Saturna i jego księżyców. Wśród jego odkryć znajdują się gejzery na Enceladusie, morza i jeziora węglowodorów na Tytanie, nowe pierścienie i satelity, a także dane i zdjęcia z powierzchni Tytana. Naukowcy planują zakończyć misję Cassini w 2017 roku z powodu cięć w budżecie NASA na badania planet.

Przyszłe misje

Kolejnej misji Titan Saturn System Mission (TSSM) należy się spodziewać nie wcześniej niż w 2020 roku, ale znacznie później. Korzystając z manewrów grawitacyjnych w pobliżu Ziemi i Wenus, urządzenie to będzie w stanie dotrzeć do Saturna około 2029 roku.

Przewidywany jest czteroletni plan lotu, w którym 2 lata są przeznaczone na badanie samej planety, 2 miesiące na badanie powierzchni Tytana, w które zaangażowany będzie lądownik i 20 miesięcy na badanie satelity z orbity. Rosja prawdopodobnie weźmie udział w tym naprawdę ambitnym projekcie. Dyskutowany jest już przyszły udział agencji federalnej Roscosmos. Chociaż misja ta jest daleka od realizacji, wciąż mamy okazję cieszyć się fantastycznymi zdjęciami Cassini, które regularnie wysyła i do których każdy ma dostęp, zaledwie kilka dni po ich transmisji na Ziemię. Ciesz się eksploracją Saturna!

Odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania

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

Planeta Saturn jest jednym z najjaśniejszych obiektów na naszym gwiaździstym niebie. Jego charakterystyczną cechą jest obecność pierścieni. Po raz pierwszy G. Galileo zobaczył je w 1610 roku, ale nie zrozumiał, co to jest, zapisując, że Saturn składa się z części.

Pół wieku później holenderski matematyk, fizyk i astronom Christian Huygens(1629-1695) donosili, że Saturn miał pierścień, a w 1675 roku słynny włoski i francuski astronom Jean Dominique Cassini(1625-1712) odkryli szczelinę między pierścieniami.

Pierścienie te są widoczne z Ziemi nawet za pomocą małego teleskopu. Składają się z tysięcy małych, stałych kawałków skały i lodu, które krążą wokół planety. Raz na 14-15 lat pierścienie Saturna nie są widoczne z Ziemi, ponieważ obracają się krawędzią.

Ogólna charakterystyka planety Saturn

Dlatego Saturn nie jest kulą litą, ale składa się z gazu i cieczy, jego części równikowe obracają się szybciej niż obszary okołobiegunowe: na biegunach jeden obrót wykonuje się o około 26 minut wolniej.

Jedną z cech Saturna jest to, że jest to jedyna planeta w Układzie Słonecznym, której gęstość jest mniejsza niż gęstość wody. Atmosfera Saturna jest bardzo gęsta i składa się w 94% z wodoru i 6% z helu. Temperatura na powierzchni planety wynosi 150 ° С.

Prędkość wiatrów na Saturnie zależy od szerokości geograficznej miejsca, osiągając 500 m / s, czyli trzy razy więcej niż na Jowiszu. Burze są częste w atmosferze Saturna, choć nie tak silne jak słynna Czerwona Plama Jowisza. W szczególności na Saturnie odkryto Wielką Brązową Plamę.

Planeta ma osiem dużych głównych i wiele małych satelitów.

Większość satelitów składa się z lodu: ich gęstość nie przekracza 1400 kg / m 3. Największe satelity mają skalisty rdzeń. Prawie wszystkie satelity są zawsze zwrócone w stronę planety jedną stroną.

Największym księżycem Saturna jest Tytan. Swoim rozmiarem przewyższa planetę Merkury. Jego średnica wynosi 5150 km. Został otwarty w 1655 roku przez Christiana Huygensa. Tytan ma oceany, morza, kontynenty. Temperatura wynosi 180 ° C. Ten księżyc jest spowity pomarańczową atmosferą metanu i etanu.

Satelita Enceladus jest najlżejszym ciałem w Układzie Słonecznym, które najwyraźniej pokryte jest cienką warstwą szronu. Nazwa dwóch największych kraterów na tym księżycu Saturna pochodzi od Ali Baby i Aladyna.

Hyperion to ciemny satelita o nieregularnym kształcie z chaotyczną rotacją. Nie ma stałej prędkości obrotu wokół własnej osi: zmienia się o kilkadziesiąt procent w ciągu miesiąca.

Księżyc Saturna Phoebus krąży wokół planety w przeciwnym kierunku.

Jest drugim co do wielkości po Jowiszu, ma ogromną masę i gęstą warstwę pierścieni, które go otaczają. Atmosfera Saturna to zjawisko, które od wielu lat jest przedmiotem kontrowersji wśród naukowców. Ale dziś niezawodnie ustalono, że to gazy stanowią podstawę całego ciała powietrznego, które nie ma stałej powierzchni.

Historia wielkiego odkrycia

Przez długi czas naukowcy wierzyli, że nasz system jest zamknięty przez tę ogromną planetę, a poza jej orbitą nie ma nic. Badali go od odległego 1610 roku, po tym, jak Galileusz zbadał Saturna przez teleskop, a także zwrócił uwagę na obecność pierścieni w swoich notatkach. W tamtych latach nikt nie przypuszczał, że to ciało niebieskie tak bardzo różni się od Ziemi, Wenus czy Marsa: nie ma nawet powierzchni i składa się wyłącznie z gazów rozgrzanych do niewyobrażalnych temperatur. Obecność atmosfery Saturna potwierdzono dopiero w XX wieku. Co więcej, tylko współcześni naukowcy byli w stanie stwierdzić, że planeta jest kulą gazową.

Został on zbadany przez satelitę Voyager 1, który był w stanie wypuścić sondę na zewnątrz. Uzyskano zdjęcia, które wskazywały na zawartość głównie wodoru w składzie obłoków Saturna, a także wielu innych gazów. Od tego czasu badania prowadzone są wyłącznie na podstawie teorii i obliczeń. I tutaj uczciwie będzie powiedzieć, że Saturn jest jedną z najbardziej tajemniczych i niezbadanych planet do chwili obecnej.

Obecność atmosfery, jej skład

Wiemy, że planety ziemskie znajdujące się w bliskiej odległości od Słońca nie mają atmosfery. Ale są to ciała stałe, które składają się z kamienia i metalu, mają określoną masę i odpowiednie parametry. Z kulami gazowymi sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Atmosfera Saturna jest fundamentem samego siebie. Niekończące się opary gazu, mgły i chmury gromadzą się w niewiarygodnych ilościach i tworzą kulę dzięki polu magnetycznemu jądra.

Podstawą atmosfery planety jest wodór: ponad 96 procent. Inne gazy są obecne jako zanieczyszczenia, których proporcje zależą od głębokości. Należy zauważyć, że na Saturnie nie ma kryształów wody, różnych modyfikacji lodu i innych substancji organicznych.

Dwie warstwy atmosfery i ich skład

Tak więc atmosfera Saturna podzielona jest na dwie części: warstwę zewnętrzną i wewnętrzną. Pierwszy to 96,3 procent wodoru cząsteczkowego i 3 procent helu. Te główne gazy są mieszane ze składnikami, takimi jak fosfina, amoniak, metan i etan. Znajdują się tu silne powierzchnie, które osiągają 500 m/s. Jeśli chodzi o niższą atmosferę, panuje tu metaliczny wodór – około 91 proc., a także hel. W tym środowisku znajdują się chmury wodorosiarczku amonu. Dolna warstwa atmosfery jest zawsze podgrzewana do granic możliwości. W miarę zbliżania się do jądra temperatura sięga tysiąca Kelwinów, ponieważ do tej pory niemożliwe jest zbadanie planety za pomocą sond wykonanych w warunkach ziemskich.

Zjawiska atmosferyczne

Najczęstszymi zjawiskami na tej planecie są wiatry i huragany. Większość strumieni wieje z zachodu na wschód w odniesieniu do obrotu osiowego. W rejonie równika panuje lekki zastój, a w pewnej odległości od niego pojawiają się cieki zachodnie. Są też miejsca na Saturnie, gdzie pewne rzeczy dzieją się w regularnych odstępach czasu, na przykład Wielki Biały Owal pojawia się na półkuli południowej raz na trzydzieści lat. Podczas takiej „złej pogody” atmosferę Saturna, której skład dodatkowo przyczynia się do tego zjawiska, dosłownie przenika błyskawica. Wyładowania występują głównie w średnich szerokościach geograficznych, między równikiem a biegunami. Jeśli chodzi o to ostatnie, rozważa się tutaj główne zjawisko. Silniejsze rozbłyski występują na północy, ponieważ tam pole magnetyczne jest silniejsze niż na południu. Blask pojawia się w postaci owalnych pierścieni lub spiral.

Ciśnienie i temperatura

Jak się okazało, atmosfera Saturna sprawia, że ​​planeta ta jest wystarczająco chłodna w porównaniu z Jowiszem, ale z pewnością nie tak lodowata jak Uran i Neptun. W górnych warstwach temperatura wynosi około -178 stopni Celsjusza, biorąc pod uwagę ciągłe wiatry i huragany. Im bliżej zbliżamy się do rdzenia, tym bardziej wzrasta ciśnienie, a co za tym idzie temperatura. W środkowych warstwach jest -88 stopni, a ciśnienie około tysiąca atmosfer. Skrajny punkt, do którego dotarła sonda, to strefa temperaturowa -3. Według obliczeń w obszarze jądra planety ciśnienie sięga 3 milionów atmosfer. W tym przypadku temperatura wynosi 11 700

Posłowie

Zbadaliśmy pokrótce, jaka jest struktura atmosfery Saturna. Jego skład można porównać do Jowisza, są też podobieństwa do lodowych olbrzymów – Urana i Neptuna. Ale, jak każda kula gazu, Saturn ma wyjątkową strukturę. Wieją tu bardzo silne wiatry, ciśnienie osiąga niewiarygodne wartości, a temperatura pozostaje chłodna (według norm astronomicznych).

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

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

Krótka charakterystyka planety Saturn

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

Nawet w tak znacznej odległości od gwiazdy centralnej szósta planeta zachowuje się dość energicznie, obracając się wokół własnej osi z ogromną prędkością 9,69 km/s. Okres rotacji Saturna wynosi 10 godzin i 39 minut. Według tego wskaźnika ustępuje tylko Jowiszowi. Ta wysoka prędkość obrotowa sprawia, że ​​planeta wydaje się spłaszczona od biegunów. Wizualnie Saturn przypomina wirujący z oszałamiającą prędkością top, który pędzi przez bezkres kosmosu z prędkością 9,89 km/s, dokonując pełnego obrotu wokół Słońca w ciągu prawie 30 ziemskich lat. Od czasu odkrycia Saturna w 1610 roku przez Galileusza, ciało niebieskie owinęło się wokół głównej gwiazdy Układu Słonecznego tylko 13 razy.

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

Ciekawe jest również położenie Saturna w kosmosie. Oś obrotu tej planety ma prawie takie samo nachylenie do osi ekliptyki jak Ziemia. W związku z tym na gazowym gigancie są sezony.

Saturn nie jest największą planetą w Układzie Słonecznym, a jedynie drugim co do wielkości obiektem niebieskim w naszej najbliższej przestrzeni po Jowiszu. Średni promień planety wynosi 58,232 km, w porównaniu z 69 911 km. w pobliżu Jowisza. Co więcej, biegunowa średnica planety jest mniejsza niż wartość równikowa. Masa planety wynosi 5,6846 · 10²⁶ kg, co jest 96 masą Ziemi.

Najbliższymi planetami Saturna są jego bracia w grupie planetarnej - Jowisz i Uran. Pierwszy należy do gigantów gazowych, podczas gdy Uran zaliczany jest do gigantów lodowych. Dwa gazowe olbrzymy Jowisz i Saturn charakteryzują się ogromną masą połączoną z niską gęstością. Wynika to z faktu, że obie planety są gigantycznymi kulistymi bryłami skroplonego gazu. Gęstość Saturna wynosi 0,687 g / cm³, gorsza w tym wskaźniku od wszystkich planet Układu Słonecznego.

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

Opis i skład atmosfery Saturna

Powierzchnia planety jest koncepcją warunkową, szósta planeta nie ma ziemskiej bryły. Jest prawdopodobne, że powierzchnia jest dnem oceanu wodorowo-helowego, gdzie pod wpływem monstrualnego ciśnienia mieszanina gazów przechodzi w stan półpłynny i ciekły. W tej chwili nie ma technicznych środków do zbadania powierzchni planety, więc wszystkie założenia dotyczące struktury gazowego giganta wyglądają czysto teoretyczne. Przedmiotem badań jest atmosfera Saturna, która otacza planetę gęstym kocem.

Otoczka powietrzna planety składa się głównie z wodoru. To wodór i hel są pierwiastkami chemicznymi utrzymującymi atmosferę w ciągłym ruchu. Świadczą o tym duże formacje chmur, składające się z amoniaku. Ze względu na to, że w mieszaninie powietrze-gaz znajdują się najmniejsze cząsteczki siarki, Saturn ma z boku pomarańczowy kolor. Strefa zachmurzenia zaczyna się na dolnej granicy troposfery - na wysokości 100 km. z wyimaginowanej powierzchni planety. Temperatury w tym obszarze wahają się od 200-250⁰ Celsjusza poniżej zera.

Dokładniejsze dane dotyczące składu atmosfery są następujące:

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

Pod względem gęstości i masy chmury na Saturnie wyglądają na potężniejsze niż na Jowiszu. W dolnej części atmosfery głównymi składnikami obłoku Saturna są podsiarczyn amonu lub woda, w różnych odmianach. Obecność pary wodnej w niższych partiach atmosfery Saturna, na wysokości poniżej 100 km, pozwala również na osiągnięcie temperatury, która w tym rejonie mieści się w granicach zera absolutnego. Ciśnienie atmosferyczne w dolnych partiach atmosfery wynosi 140 kPa. Gdy zbliżamy się do powierzchni ciała niebieskiego, temperatura i ciśnienie zaczynają rosnąć. Związki gazowe są przekształcane, tworząc nowe formy. Ze względu na wysokie ciśnienie wodór przyjmuje stan półpłynny. Przybliżona średnia temperatura na powierzchni oceanu wodorowo-helowego wynosi 143K.

Ten stan powłoki powietrze-gaz stał się powodem, dla którego Saturn jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym, która oddaje więcej ciepła do otaczającej przestrzeni niż otrzymuje z naszego Luminary.

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

Piec Saturna tłumaczy się działaniem mechanizmu Kelvina-Helmholtza. Wraz ze spadkiem temperatury spada również ciśnienie w warstwach atmosfery planety. Ciało niebieskie mimowolnie zaczyna się kurczyć, przekształcając potencjalną energię kompresji w ciepło. Kolejnym założeniem wyjaśniającym intensywne wydzielanie ciepła przez Saturna jest reakcja chemiczna. W wyniku konwekcji w warstwach atmosfery dochodzi do kondensacji cząsteczek helu w warstwach wodoru, któremu towarzyszy wydzielanie się ciepła.

Gęste masy chmur, różnice temperatur w warstwach atmosfery sprawiają, że Saturn jest jednym z najbardziej wietrznych rejonów Układu Słonecznego. Burze i huragany są tu znacznie silniejsze i potężniejsze niż na Jowiszu. Prędkość powietrza w niektórych przypadkach sięga nawet 1800 km/h. Co więcej, burze na Saturnie formują się szybko. Początek huraganu na powierzchni planety można prześledzić wizualnie obserwując Saturna przez teleskop przez kilka godzin. Jednak po szybkim pojawieniu się rozpoczyna się długi okres szaleństwa kosmicznego pierwiastka.

Struktura planety i opis jądra

Wraz ze wzrostem temperatury i ciśnienia wodór stopniowo przechodzi w stan ciekły. Na głębokości około 20-30 tys. km ciśnienie wynosi 300 GPa. W tych warunkach wodór zaczyna się metalizować. W miarę zagłębiania się w trzewia planety proporcja związków tlenków z wodorem zaczyna wzrastać. Metaliczny wodór stanowi zewnętrzną powłokę rdzenia. Ten stan wodoru przyczynia się do powstania prądów elektrycznych o dużej intensywności, tworząc najsilniejsze pole magnetyczne.

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

Księżyce i pierścienie Saturna

Saturn ma 62 księżyce, a większość z nich ma twardą powierzchnię, a nawet własną atmosferę. Pod względem wielkości niektóre z nich mogą pretendować do tytułu planety. Wystarczy wziąć rozmiar Tytana, który jest jednym z największych satelitów w Układzie Słonecznym i większym niż planeta Merkury. To ciało niebieskie krążące wokół Saturna ma średnicę 5150 km. Satelita posiada własną atmosferę, która swoim składem bardzo przypomina powłokę powietrzną naszej planety na wczesnym etapie powstawania.

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

Główną ozdobą planety są niewątpliwie jej pierścienie. Zwyczajowo wyróżnia się w systemie cztery główne pierścienie, które mają odpowiednie nazwy A, B, C i D. Szerokość największego pierścienia B wynosi 25 500 km. Pierścienie są oddzielone szczelinami, wśród których największy jest podział Cassini, który wyznacza pierścienie A i B. Zgodnie z ich składem, pierścienie Saturna są nagromadzeniem małych i dużych cząstek lodu wodnego. Ze względu na lodową strukturę aureole Saturna mają wysokie albedo i dlatego są wyraźnie widoczne przez teleskop.

Wreszcie

Postępy w nauce i technologii w ciągu ostatnich 30 lat umożliwiły naukowcom intensywniejsze prowadzenie badań na odległej planecie za pomocą środków technicznych. Po pierwszych informacjach uzyskanych w wyniku lotu amerykańskiego statku kosmicznego „Pioneer 11”, który po raz pierwszy przeleciał w pobliżu gazowego giganta w 1979 roku, Saturn został dokładnie zbadany.

Na początku lat 80. misję Pioneer kontynuowały dwa Voyagers, pierwszy i drugi. Badania skupiły się na księżycach Saturna. W 1997 roku Ziemianie po raz pierwszy otrzymali wystarczającą ilość informacji o Saturnie i układzie tej planety dzięki misji AMS Cassini-Huygens. Program lotu obejmował lądowanie sondy Huygens na powierzchni Tytana, które zakończyło się pomyślnie 14 stycznia 2005 roku.

Saturn to szósta planeta od Słońca w Układzie Słonecznym, jedna z gigantycznych planet. Charakterystyczną cechą Saturna, jego ozdobą, jest układ pierścieni, składający się głównie z lodu i pyłu. Ma wiele satelitów. Saturn został nazwany przez starożytnych Rzymian na cześć boga rolnictwa, którego szczególnie czcili.

krótki opis

Saturn jest drugą co do wielkości planetą w Układzie Słonecznym po Jowiszu, o masie około 95 mas Ziemi. Saturn krąży wokół Słońca w średniej odległości około 1430 milionów kilometrów. Odległość do Ziemi wynosi 1280 milionów km. Jego okres obiegu wynosi 29,5 roku, a doba na planecie trwa dziesięć i pół godziny. Skład Saturna praktycznie nie różni się od składu Słońca: głównymi pierwiastkami są wodór i hel, a także liczne zanieczyszczenia amoniaku, metanu, etanu, acetylenu i wody. Pod względem składu wewnętrznego bardziej przypomina Jowisza: rdzeń z żelaza, wody i niklu, pokryty cienką powłoką metalicznego wodoru. Atmosfera ogromnych ilości gazowego helu i wodoru otula jądro grubą warstwą. Ponieważ planeta składa się głównie z gazu i nie ma stałej powierzchni, Saturn zaliczany jest do gazowych gigantów. Z tego samego powodu jego średnia gęstość jest niewiarygodnie niska – 0,687 g/cm3, czyli mniej niż gęstość wody. To sprawia, że ​​jest to najmniej gęsta planeta w systemie. Natomiast stopień kompresji Saturna jest najwyższy. Oznacza to, że jej promienie równikowe i biegunowe różnią się znacznie wielkością - odpowiednio 60300 km i 54400 km. Oznacza to również dużą różnicę prędkości dla różnych części atmosfery, w zależności od szerokości geograficznej. Średnia prędkość obrotu wokół osi to 9,87 km/s, a prędkość orbitalna to 9,69 km/s.

System pierścieni Saturna to wspaniały widok. Składają się z fragmentów lodu i kamieni, pyłu, pozostałości dawnych satelitów zniszczonych przez jego grawitację
pole. Znajdują się one bardzo wysoko nad równikiem planety, około 6 - 120 tysięcy kilometrów. Jednak same pierścienie są bardzo cienkie: każdy z nich ma około kilometra grubości. Cały system podzielony jest na cztery pierścienie - trzy główne i jeden cieńszy. Pierwsze trzy są zwykle oznaczane literami łacińskimi. Środkowy pierścień B, najjaśniejszy i najszerszy, jest oddzielony od pierścienia A przestrzenią zwaną szczeliną Cassini, w której znajdują się najcieńsze i najbardziej przezroczyste pierścienie. Niewiele wiadomo, że w rzeczywistości wszystkie cztery gigantyczne planety mają pierścienie, ale są one prawie niewidoczne we wszystkich z wyjątkiem Saturna.

Obecnie znanych jest 62 satelitów Saturna. Największe z nich to Tytan, Enceladus, Mimas, Tethys, Dione, Japetus i Rhea. Tytan, największy z satelitów, jest pod wieloma względami podobny do Ziemi. Ma atmosferę podzieloną na warstwy, a także ciecz na powierzchni, co jest już udowodnionym faktem. Uważa się, że mniejsze obiekty to szczątki asteroid i mogą mieć rozmiar mniejszy niż kilometr.

Powstawanie planety

Istnieją dwie hipotezy dotyczące pochodzenia Saturna:

Pierwsza – hipoteza „skurczu” – mówi, że Słońce i planety powstały w ten sam sposób. Na początkowych etapach swojego rozwoju Układ Słoneczny był dyskiem gazu i pyłu, w którym stopniowo tworzyły się oddzielne obszary, gęstsze i masywniejsze niż otaczająca je substancja. W rezultacie te „kondensacje” dały początek Słońcu i znanym nam planetom. To wyjaśnia podobieństwo składu Saturna i Słońca oraz jego niską gęstość.

Zgodnie z drugą hipotezą „akrecji” tworzenie Saturna przebiegało dwuetapowo. Pierwszym z nich jest formowanie się gęstych ciał w dysku gazowo-pyłowym, takich jak stałe planety z grupy ziemskiej. W tym czasie część gazów w rejonie Jowisza i Saturna rozproszyła się w przestrzeni kosmicznej, co wyjaśnia niewielką różnicę w składzie tych planet ze Słońcem. W drugim etapie większe ciała przyciągały gaz z otaczającej chmury.

Struktura wewnętrzna

Wewnętrzny obszar Saturna podzielony jest na trzy warstwy. W centrum znajduje się niewielki, w porównaniu do całkowitej objętości, ale masywny rdzeń z krzemianów, metali i lodu. Jej promień wynosi około jednej czwartej promienia planety, a jej masa waha się od 9 do 22 mas Ziemi. Temperatura rdzenia wynosi około 12 000 ° C. Energia emitowana przez gazowego giganta jest 2,5 razy większa od energii, którą otrzymuje od słońca. Powodów jest kilka. Po pierwsze, źródłem ciepła wewnętrznego mogą być zapasy energii zgromadzone podczas kompresji grawitacyjnej Saturna: podczas formowania się planety z dysku protoplanetarnego energia grawitacyjna pyłu i gazu przechodzi w energię kinetyczną, a następnie w ciepło. Po drugie, część ciepła powstaje dzięki mechanizmowi Kelvina-Helmholtza: wraz ze spadkiem temperatury spada również ciśnienie, dzięki czemu materia planety zostaje skompresowana, a energia potencjalna zamienia się w ciepło. Po trzecie, w wyniku kondensacji kropel helu, a następnie ich opadania przez warstwę wodoru do rdzenia, może również powstawać ciepło.

Jądro Saturna otoczone jest warstwą wodoru w stanie metalicznym: znajduje się on w fazie ciekłej, ale ma właściwości metalu. Taki wodór ma bardzo wysoką przewodność elektryczną, dlatego krążenie w nim prądów wytwarza silne pole magnetyczne. Tutaj, na głębokości około 30 tysięcy km, ciśnienie sięga 3 milionów atmosfer. Powyżej tego poziomu znajduje się warstwa ciekłego wodoru cząsteczkowego, który w kontakcie z atmosferą stopniowo staje się gazem z dużą wysokością.

Atmosfera

Ponieważ planety gazowe nie mają stałej powierzchni, trudno jest dokładnie określić, gdzie zaczyna się atmosfera. Dla Saturna taki zerowy poziom to wysokość, na której wrze metan. Głównymi składnikami atmosfery są wodór (96,3%) i hel (3,25%). Również badania spektroskopowe wykazały w jego składzie wodę, metan, acetylen, etan, fosfinę, amoniak. Ciśnienie na górnej granicy atmosfery wynosi około 0,5 atm. Na tym poziomie amoniak kondensuje i tworzą się białe chmury. Na dole chmury składają się z kryształków lodu i kropelek wody.

Gazy w atmosferze nieustannie się przemieszczają, w wyniku czego przyjmują postać pasów równoległych do średnicy planety. Na Jowiszu są podobne paski, ale na Saturnie są znacznie ciemniejsze. Konwekcja i szybka rotacja generują niezwykle silne wiatry, najsilniejsze w Układzie Słonecznym. Wiatry wieją głównie w kierunku rotacji, na wschód. Na równiku prądy powietrzne są najsilniejsze, ich prędkość może sięgać 1800 km/h. Wraz z odległością od równika wiatry słabną i pojawiają się przepływy zachodnie. Ruch gazów zachodzi we wszystkich warstwach atmosfery.

Duże cyklony mogą być bardzo trwałe i trwać latami. Raz na 30 lat na Saturnie pojawia się „Wielki Biały Owal” – superpotężny huragan, którego rozmiary za każdym razem stają się większe. W czasie swojej ostatniej obserwacji w 2010 roku stanowił jedną czwartą całego dysku planety. Również stacje międzyplanetarne odkryły niezwykłą formację w postaci regularnego sześciokąta na biegunie północnym. Jej kształt jest stabilny przez 20 lat od pierwszej obserwacji. Każda strona ma 13 800 km - więcej niż średnica Ziemi. Dla astronomów powód powstania właśnie takiej formy chmur jest wciąż tajemnicą.

Kamery Voyager i Cassini zarejestrowały świecące obszary na Saturnie. Okazało się, że to zorza polarna. Znajdują się na szerokości 70-80 ° i wyglądają jak bardzo jasne owalne (rzadziej spiralne) pierścienie. Uważa się, że zorze polarne na Saturnie powstają w wyniku przekształcenia linii pola magnetycznego. W rezultacie energia magnetyczna nagrzewa otaczające obszary atmosfery i przyspiesza naładowane cząstki do dużych prędkości. Ponadto podczas silnych burz obserwuje się uderzenia piorunów.

Pierścionki

Kiedy mówimy o Saturnie, pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, są jego niesamowite pierścienie. Obserwacje statków kosmicznych wykazały, że wszystkie planety gazowe mają pierścienie, ale tylko na Saturnie są one wyraźnie widoczne i wyraźne. Pierścienie składają się z najmniejszych cząsteczek lodu, kamieni, pyłu, szczątków meteorytów, przyciąganych grawitacją układu z kosmosu. Są bardziej odblaskowe niż sam dysk Saturna. System pierścieni składa się z trzech głównych i cieńszej czwartej. Ich średnica wynosi około 250 000 km, a ich grubość jest mniejsza niż 1 km. Pierścienie są nazwane literami alfabetu łacińskiego w kolejności od obrzeży do środka. Pierścienie A i B są oddzielone przestrzenią o szerokości 4000 km, zwaną luką Cassini. Wewnątrz pierścienia zewnętrznego A znajduje się również szczelina - listwa rozdzielająca Enckego. Pierścień B jest najjaśniejszy i najszerszy, a C jest prawie przezroczysty. Słabsze i najbliższe zewnętrznej części atmosfery Saturna pierścienie D, E, F, G zostały odkryte później. Gdy stacje kosmiczne wykonały zdjęcia planety, stało się jasne, że w rzeczywistości wszystkie duże pierścienie składają się z wielu cieńszych pierścieni.

Istnieje kilka teorii na temat pochodzenia i powstawania pierścieni Saturna. Według jednego z nich pierścienie powstały w wyniku „schwytania” przez planetę niektórych jej satelitów. Zawaliły się, a ich fragmenty były równomiernie rozmieszczone na orbicie. Drugi mówi, że pierścienie powstały z samą planetą z oryginalnego obłoku pyłu i gazu. Cząstki tworzące pierścienie nie mogą tworzyć większych obiektów, takich jak satelity, ze względu na ich zbyt mały rozmiar, chaotyczny ruch i kolizje ze sobą. Warto zauważyć, że układ pierścieni Saturna nie jest uważany za całkowicie stabilny: część materii jest tracona, pochłaniana przez planetę lub rozpraszana w przestrzeni bliskoplanetarnej, a część, przeciwnie, jest kompensowana przez oddziaływanie komet i asteroidy z polem grawitacyjnym.

Ze wszystkich gazowych gigantów Saturn ma największe podobieństwo do Jowisza pod względem struktury i składu. Znaczna część obu planet to atmosfera mieszaniny wodoru i helu, a także innych zanieczyszczeń. Taki skład pierwiastkowy praktycznie nie różni się od składu słonecznego. Pod grubą warstwą gazów znajduje się rdzeń z lodu, żelaza i niklu, pokryty cienką powłoką metalicznego wodoru. Saturn i Jowisz emitują więcej ciepła niż otrzymują od Słońca, ponieważ około połowa energii, którą promieniują, pochodzi z wewnętrznych przepływów ciepła. W ten sposób Saturn mógł stać się drugą gwiazdą, ale nie miał wystarczającej ilości substancji, aby wytworzyć wystarczającą siłę grawitacyjną, aby ułatwić fuzję termojądrową.

Współczesne obserwacje kosmosu wykazały, że chmury na biegunie północnym Saturna tworzą gigantyczny sześciokąt foremny, którego długość każdego boku wynosi 12,5 tys. km. Struktura obraca się wraz z planetą i nie straciła swojego kształtu przez 20 lat od pierwszego odkrycia. Podobnego zjawiska nie obserwuje się nigdzie indziej w Układzie Słonecznym, a naukowcy nadal nie potrafią go wyjaśnić.

Sonda Voyager wykryła silne wiatry na Saturnie. Prędkości przepływu powietrza sięgają 500 m/s. Wiatry wieją głównie w kierunku wschodnim, choć wraz z odległością od równika ich siła słabnie i pojawiają się przepływy skierowane na zachód. Niektóre dane wskazują, że cyrkulacja gazów zachodzi nie tylko w górnych warstwach atmosfery, ale także na głębokości. Również w atmosferze Saturna okresowo pojawiają się huragany o kolosalnej mocy. Największy z nich, Wielki Biały Owal, pojawia się raz na 30 lat.

Teraz na orbicie Saturna znajduje się międzyplanetarna stacja „Cassini”, kontrolowana z Ziemi. Został wystrzelony w 1997 roku i dotarł na planetę w 2004 roku. Jego celem jest badanie pierścieni, atmosfery i pola magnetycznego Saturna i jego księżyców. Dzięki Cassini uzyskano wiele wysokiej jakości zdjęć, wykryto zorze polarne, wspomniany sześciokąt, góry i wyspy na Tytanie, znaki wodne na Enceladusie, nieznane wcześniej pierścienie, których nie można było zobaczyć za pomocą instrumentów naziemnych.

Pierścienie Saturna w postaci wyrostków po bokach można zobaczyć nawet w małych lornetkach o średnicy obiektywu 15 mm lub większej. Przez teleskop o średnicy 60-70 mm można już zobaczyć mały dysk planety bez szczegółów, otoczony pierścieniami. Większe instrumenty (100-150 mm) pokazują pasy chmur Saturna, czapy biegunowe, cień pierścieni i kilka innych szczegółów. Przy teleskopach większych niż 200 mm doskonale widać ciemne i jasne plamy na powierzchni, pasy, strefy, szczegóły struktury pierścieni.