Маса сатурну в кг. Сатурн: історія окільцьованої планети

Фотографія отримана з космічного апарату Кассіні

Планета Сатурн — шоста від Сонця. Про цю планету відомо всім. Майже кожен може легко дізнатися її, тому що його кільця це його візитна картка.

Загальні відомості про планету Сатурн

Чи знаєте ви, з чого зроблені її знамениті обручки? Кільця складаються з крижаного каміння, що має розмір від мікронів до декількох метрів. Сатурн, як і всі планети-гіганти, складається в основному з газів. Його обертання варіює від 10 годин та 39 хвилин до 10 годин 46 хвилин. Ці виміри ґрунтуються на радіоспостереженнях планети.

Зображення планети Сатурн

При використанні найновіших рухових систем і ракетоносіїв, космічному апарату потрібно щонайменше 6 років і 9 місяців, щоб прибути до планети.

На даний момент, на орбіті з 2004 року знаходиться єдиний космічний апарат Кассіні, він і є основним постачальником наукових даних та відкриттів вже багато років. Для дітей планета Сатурн, як і для дорослих, воістину найкрасивіша з планет.

загальні характеристики

Найбільша планета Сонячної системи Юпітер. Але титул другий за розміром планети належить Сатурну.

Просто для порівняння, діаметр Юпітера близько 143 тисячі кілометрів, а Сатурна лише 120 тисяч кілометрів. Розмір Юпітера в 1,18 рази більший ніж у Сатурна, а за масою в 3,34 рази масивніший за нього.

За фактом Сатурн дуже великий, але легкий. І якщо планету Сатурн занурити у воду, вона плаватиме на поверхні. Гравітація планети становить лише 91% від Земної.

Сатурн і Земля розрізняються за розміром у 9,4 рази та за масою у 95 разів. В обсязі газового гіганта могли б розміститися 763 такі планети, як наша.

Орбіта

Час повного обороту планети довкола Сонця становить 29,7 років. Як і всіх планет Сонячної системи, його орбіта не є ідеальним колом, а має еліптичну траєкторію. Відстань до Сонця в середньому дорівнює 1,43 млрд км, або 9,58 а.

Найближча точка орбіти Сатурна називається перигелій і розташована вона в 9 астрономічних одиницях від Сонця (1 а.е. це середня відстань від Землі до Сонця).

Найбільш віддалена точка орбіти називається афелій і розташована в 10,1 астрономічних одиниць від Сонця.

Кассіні перетинає площину кілець Сатурна.

Одна з найцікавіших особливостей орбіти Сатурна полягає в наступному. Як і Землі, вісь обертання Сатурна нахилена щодо площині Сонця. На півдорозі своєї орбіти, південний полюс Сатурна звернений до Сонця, а потім північний. Протягом Сатурніанського року (майже 30 Земних років), настають періоди, коли планету видно з Землі з ребра і площина кілець гіганта збігається з нашим кутом зору, і вони зникають з поля зору. Справа в тому, що кільця надзвичайно тонкі, тому з величезної відстані їх практично неможливо побачити з ребра. Наступного разу кільця зникнуть для Земного спостерігача у 2024-2025 роках. Так як рік Сатурна триває майже 30 років, відколи Галілей вперше спостерігав його в телескоп у 1610 році, він обернувся навколо Сонця приблизно 13 разів.

Кліматичні особливості

Одним із цікавих фактів є те, що вісь планети нахилена до площини екліптики (як і у Землі). І так само, як і у нас, на Сатурні є сезони. На половині своєї орбіти, Північна півкуля отримує більше сонячної радіації, а потім все змінюється і Південна півкуля купається у сонячному світлі. Це створює величезні штормові системи, які значно змінюються залежно від розташування планети на орбіті.

Шторм у атмосфері Сатурна. Композитний знімок, кольори штучні, були використані фільтри MT3, MT2, CB2 та інфрачервоні дані

Сезони впливають на погоду планети. Протягом останніх 30 років вчені виявили, що швидкість вітру навколо екваторіальних областей планети скоротилася приблизно на 40%. Зонди НАСА Вояджер у 1980-1981 роках виявили, що швидкість вітру досягає 1700 км/год, а нині лише близько 1000 км/год (вимірювання 2003 року).

Час повного обороту Сатурна навколо осі становить 10,656 годин. Вченим знадобилося багато часу та досліджень, щоб знайти таку точну цифру. Так як у планети немає поверхні, то немає можливості спостерігати проходження тих самих областей планети, таким чином, оцінюючи її швидкість обертання. Вчені використовували радіовипромінювання планети для оцінки швидкості обертання та знаходження точної тривалості дня.

Галерея зображень

Знімки планети зроблені телескопом Хаббл та космічним апаратом Кассіні.

Фізичні властивості

Знімок телескопа Хаббл

Екваторіальний діаметр - 120536 км, в 9,44 рази більше, ніж у Землі;

Полярний діаметр - 108728 км, в 8,55 рази більше, ніж у Землі;

Площа планети дорівнює 4,27 x 10*10 км2, що у 83,7 разів більше, ніж Землі;

Об'єм - 8,2713 x 10 * 14 км3, в 763,6 разів більше, ніж у Землі;

Маса - 5,6846 x 10 * 26 кг, в 95,2 разів більше, ніж у Землі;

Щільність - 0,687 г/см3, у 8 разів менше, ніж у Землі, Сатурн навіть легший за воду;

Ця інформація неповна, докладніше про загальні характеристики планети Сатурн, ми напишемо нижче.

Сатурн має 62 супутники, фактично близько 40% супутників у нашій Сонячній системі обертаються навколо нього. Багато з цих супутників дуже малі і не видно із Землі. Останні були виявлені космічним апаратом Кассіні, і вчені очікують, що згодом апарат знайде ще більше крижаних сателітів.

Незважаючи на те, що Сатурн занадто ворожий для будь-якої форми життя, які ми знаємо, що його супутник Енцелад є одним з найбільш підходящих кандидатів на пошуки життя. Енцелад примітний тим, що має на своїй поверхні крижані гейзери. Існує якийсь механізм (ймовірно припливний вплив Сатурна), який створює достатньо тепла для існування рідкої води. Деякі вчені вважають, що є шанс існування життя на Енцеладі.

Формування планети

Як і інші планети, Сатурн сформувався із сонячної туманності близько 4,6 мільярда років тому. Ця сонячна туманність була великою хмарою холодного газу і пилу, яка, можливо, зіткнулася з іншою хмарою, або ударною хвилею наднової. Ця подія та ініціювала початок стиснення протосонячної туманності з подальшим утворенням Сонячної системи.

Хмара стискалася все сильніше, доки не утворилася протозірка у центрі, яку оточував плоский диск матеріалу. Внутрішня частина цього диска містила більше важких елементів, і сформувала планети земної групи, тоді як зовнішня область була досить холодна і фактично залишилася недоторканою.

Матеріал сонячної туманності утворював дедалі більше планетезималей. Ці планетезималі зіштовхувалися разом, зливаючись у планети. У якийсь момент, у ранній історії Сатурна, його супутник розміром приблизно 300 км у поперечнику, був розірваний на частини його гравітацією та створив кільця, які й сьогодні обертаються навколо планети. Фактично основні параметри планети прямо залежали від місця його утворення та кількості газу, яку він зміг захопити.

Так як Сатурн менше, ніж Юпітер, він охолоджується швидше. Астрономи вважають, що коли його зовнішня атмосфера охолола і 15 градусів по Кельвіну, гелій сконденсувався на краплі, які стали опускатися до ядра. Тертя цих крапель розігріли планету, і тепер він випускає приблизно в 2,3 рази більше енергії, ніж отримує від Сонця.

Формування кілець

Вид планети з космосу

Головна відмінна риса Сатурна – це кільця. Як кільця сформувалися? Є кілька версій. Традиційна теорія свідчить, що кільця майже такого ж віку, як і сама планета і існують протягом принаймні 4 мільярдів років. У ранній історії гіганта, 300 км супутник надто близько підійшов до нього і був розірваний на шматки. Також існує ймовірність, що два супутники зіткнулися разом, або у супутник потрапила досить велика комета чи астероїд, і він просто розвалився прямо на орбіті.

Альтернативна гіпотеза утворення кілець

Інша гіпотеза у тому, що було ніякого руйнації супутника. Натомість кільця, як і сама планета утворилися із сонячної туманності.

Але ось у чому проблема: лід у кільцях надто чистий. Якщо кільця утворилися разом із Сатурном, мільярди років тому, варто очікувати, що вони були б повністю покриті брудом від впливів мікрометеоритів. Але на сьогодні ми бачимо, що вони такі чисті, начебто утворилися менше ніж 100 мільйонів років тому.

Цілком можливо, що кільця постійно оновлюють свій матеріал шляхом злипання та зіткнення один з одним, що ускладнює визначення їхнього віку. Це одна із загадок, які ще належить вирішити.

Атмосфера

Як і в інших планет-гігантів, атмосфера Сатурна складається з 75% водню та 25% гелію, зі слідовими кількостями інших речовин, таких як вода та метан.

Особливості атмосфери

Зовнішній вигляд планети, у видимому світлі, виглядає спокійнішим, ніж у Юпітера. Планета має смуги хмар в атмосфері, але вони блідо-жовтогарячі і слабо помітні. Помаранчевий колір обумовлений сполуками сірки у його атмосфері. Крім сірки, у верхніх шарах атмосфери, є невеликі кількості азоту і кисню. Ці атоми входять у реакції друг з одним і під впливом Сонячного світла утворюють складні молекули, які нагадують «смог». На різних довжинах хвиль світла, а також на покращених зображеннях Кассіні, атмосфера виглядає набагато вражаючою та бурхливою.

Вітри в атмосфері

Атмосфера планети формує одні з найшвидших вітрів у Сонячній системі (швидше лише на Нептуні). Космічний корабель НАСА Вояджер, який здійснив проліт Сатурна, виміряв швидкість вітрів, вона опинилася в районі 1800 км/год на екваторі планети. Великі білі бурі формуються в межах смуг, що обертаються навколо планети, але на відміну від Юпітера ці бурі існують лише кілька місяців і поглинаються атмосферою.

Хмари видимої частини атмосфери складаються з аміаку, і розташовуються на 100 км нижче за верхню частину тропосфери (тропопаузи), де температура опускається до -250 °С. Нижче цієї межі хмари складаються з гідросульфіду амонію і знаходяться, приблизно, на 170 км нижче. У цьому шарі температура складає всього -70 градусів С. Найглибші хмари складаються з води і розташовані приблизно в 130 км нижче тропопаузи. Температура тут складає 0 градусів.

Чим нижче, тим більше тиск і температура зростає, і газоподібний водень повільно переходить у рідину.

Шестикутник

Одне з найдивніших погодних явищ колись виявлене це так званий північний шестикутний шторм.

Шестикутні хмари у планети Сатурн були вперше знайдені Вояджерами 1 і 2 після того, як вони відвідали планету більше трьох десятиліть тому. Зовсім недавно, шестикутник Сатурна вдалося сфотографувати в найдрібніших подробицях за допомогою космічного корабля НАСА Кассіні, який зараз перебуває на орбіті навколо Сатурна. Шестикутник (або гексагональний вихор) має розмір близько 25 000 км у діаметрі. У ньому можна вмістити 4 таких планети, як Земля.

Шестикутник обертається з такою ж швидкістю, як і сама планета. Однак Північний полюс планети відрізняється від Південного полюса, в центрі якого є величезний ураган із гігантською лійкою. Кожна сторона шестикутника має розмір близько 13 800 км, а вся конструкція здійснює один оберт навколо осі за 10 годин і 39 хвилин, так само, як і сама планета.

Причина утворення шестикутника

То чому ж вихор на Північному полюсі має форму шестикутника? Астрономам важко відповісти на це питання, однак один з експертів і членів команди, який відповідає за візуальний та інфрачервоний спектрометр Кассіні сказав: «Це дуже дивна буря, яка має точні геометричні форми з шістьма майже однаковими сторонами. Ми ніколи не бачили нічого подібного на інших планетах».

Галерея знімків атмосфери планети

Сатурн - планета бур

Юпітер відомий своїми лютими бурями, які добре видно через верхні шари атмосфери, особливо велику червону пляму. Але на Сатурні теж є бурі, щоправда, вони не такі великі та інтенсивні, але порівняно із Земними вони просто величезні.

Одним із найбільших штормів була Велика біла пляма, також відома як Великий білий овал, яку спостерігали за допомогою космічного телескопа Хаббла у 1990 році. Такі бурі, мабуть, виникають щорічно на Сатурні (один раз на 30 земних років).

Атмосфера та поверхня

Планета дуже нагадує м'яч, зроблений майже повністю із водню та гелію. Щільність і температура його змінюються у міру поступу вглиб планети.

Склад атмосфери

Зовнішня атмосфера планети складається з 93% молекулярного водню, решта гелій та слідові кількості аміаку, ацетилену, етану, фосфіну та метану. Саме ці слідові елементи створюють видимі смуги та хмари, які ми бачимо на знімках.

Ядро

Загальна схема схема будови Сатурна

Відповідно до теорії акреції ядро ​​планети кам'яне з великою масою, достатньою для того, щоб захопити велику кількість газів у ранній сонячній туманності. Його ядро, як і в інших газових гігантів, мало б сформуватися, і стати масивним набагато швидше, ніж в інших планет, щоб встигнути обрости первинними газами.

Газовий гігант, швидше за все, сформувався зі скелястих або крижаних компонентів, а низька щільність вказує на домішки рідкого металу та каменю в ядрі. Він є єдиною планетою, яка має щільність нижче, ніж у води. У всякому разі, внутрішня будова планети Сатурн більше нагадує кулю із густого сиропу з домішками кам'яних фрагментів.

Металевий водень

Металевий водень у ядрі генерує магнітне поле. Магнітне поле, створене таким чином, трохи слабше, що у Землі і поширюється лише до орбіти його найбільшого супутника Титану. Титан сприяє появі іонізованих частинок у магнітосфері планети, що створюють в атмосфері полярні сяйва. Вояджер 2 виявив високий тиск сонячного вітру на магнітосферу планети. За даними вимірів, зроблених під час тієї ж місії, магнітне поле поширюється лише на 1,1 млн км.

Розмір планети

Планета має екваторіальний діаметр 120536 км, що в 9,44 разів більше, ніж у Землі. Радіус дорівнює 60268 км, що робить його другою за величиною планетою в нашій Сонячній системі, поступаючись лише Юпітеру. Він, як і всі інші планети, є сплюснутим сфероїдом. Це означає, що його екваторіальний діаметр більший, ніж діаметр, виміряний через полюси. У випадку Сатурна ця відстань є досить значною, через високу швидкість обертання планети. Полярний діаметр - 108728 км, що менше екваторіального на 9,796%, тому форма Сатурна - овальна.

Навколо Сатурна

Тривалість дня

Швидкість обертання атмосфери і самої планети можна виміряти трьома різними методами. Перший це завмер швидкості обертання планети по хмарному шару в екваторіальній частині планети. Він має період обертання 10 годин та 14 хвилин. Якщо вимірювання проводити в інших областях Сатурна, то швидкість обертання становитиме 10 годин 38 хвилин та 25,4 секунд. На сьогоднішній день найбільш точний метод вимірювання тривалості дня базується на вимірі радіовипромінювання. Цей метод дає швидкість обертання планети рівну 10 годин 39 хвилин і 22,4 секунд. Незважаючи на ці цифри, швидкість обертання надр планети нині неможливо точно виміряти.

Знову ж таки, екваторіальний діаметр планети дорівнює - 120 536 км, а полярний - 108 728 км. Це важливо знати, чому ця різниця в цих цифрах впливає на швидкість обертання планети. Така сама ситуація і інших планетах гігантах, особливо різниця у обертанні різних частин планети виражена в Юпітера.

Тривалість дня з радіовипромінювання планети

За допомогою радіовипромінювання, яке надходить із внутрішніх областей Сатурна, вчені змогли визначити його період обертання. Заряджені частинки, захоплені магнітним полем, випромінюють радіохвилі, коли вони взаємодіють з магнітним полем Сатурна, приблизно на частоті 100 кілогерц.

Зонд Voyager вимірював радіовипромінювання планети протягом дев'яти місяців, коли пролітав повз, у 1980-х роках і обертання було визначено як 10 годин 39 хвилин 24 секунд, з похибкою 7 секунд. Космічний апарат Улісс також провів вимірювання через 15 років, і видав результат 10 годин 45 хвилин 45 секунд, з 36 секундною похибкою.

Виходить цілих 6 хвилин різниці! Або обертання планети сповільнилося ці роки, чи щось ми пропустили. Міжпланетним зондом Кассіні були виміряні ці ж радіовипромінювання плазмовим спектрометром, і вчені, що на додаток до 6-хвилинної різниці в 30-ти річних вимірах виявили, що обертання також змінюється на один відсоток на тиждень.

Вчені вважають, що це може бути пов'язано з двома речами: сонячний вітер, що приходить від Сонця, заважає вимірюванням, і частки гейзерів Енцеладу впливають на магнітне поле. Обидва ці фактори призводять до того, що радіовипромінювання змінюється, і вони можуть бути причиною різних результатів одночасно.

Нові дані

2007 року було встановлено, що деякі точкові джерела радіовипромінювання планети не відповідають швидкості обертання Сатурна. Деякі вчені вважають, що різниця обумовлена ​​впливом супутника Енцелад. Водяні пари цих гейзерів потрапляють на орбіту планети та іонізуються, впливаючи цим на магнітне поле планети. Це уповільнює обертання магнітного поля, але трохи, порівняно з обертанням самої планети. За поточними оцінками, обертання Сатурна, на основі різних вимірювань від космічних апаратів Cassini, Voyager та Pioneer складає 10 годин 32 хвилини та 35 секунд станом на вересень 2007 року.

Основні характеристики планети, передані Кассіні, наводять на думку, що сонячний вітер є найбільш імовірною причиною різниці в даних. Відмінності у вимірах обертання магнітного поля відбуваються кожні 25 днів, що відповідає періоду обертання Сонця. Швидкість сонячного вітру теж змінюється, що має враховуватися. Енцелад може вносити довгострокові зміни.

Гравітація

Сатурн - планета гігант і не має твердої поверхні, і те, що неможливо побачити, то це його поверхня (ми бачимо лише верхній хмарний шар) і відчути силу тяжкості. Але давайте уявімо, що існує певна умовна межа, яка буде відповідати його уявній поверхні. Якою була б сила тяжіння на планеті, якби ви змогли стояти на поверхні?

Хоча Сатурн має більшу масу, ніж Земля, (друге місце в Сонячній системі за масою, після Юпітера), він до того ж найлегший з усіх планет Сонячної системи. Фактична сила тяжкості у будь-якій точці його уявної поверхні становитиме 91% від аналогічного показника Землі. Іншими словами, якщо ваші ваги показують вашу вагу рівну 100 кг на Землі (о, жах!), На «поверхні» Сатурна ви б важили 92 кг (трохи краще, але все ж таки).

Для порівняння, на «поверхні» Юпітера сила тяжкості в 2,5 більша за Земну. На Марсі всього лише 1/3, а на Місяці 1/6.

Що робить силу гравітації такою слабкою? Планета-гігант в основному складається з водню та гелію, які він акумулював на самому початку утворення Сонячної системи. Ці елементи були сформовані на початку Всесвіту внаслідок Великого Вибуху. Все через те, що планета має надзвичайно низьку щільність.

Температура планети

Знімок Вояджера 2

Найвищий шар атмосфери, який знаходиться на кордоні з космосом, має температуру -150 С. Але, у міру занурення в атмосферу, тиск підвищується і відповідно підвищується температура. У ядрі планети температура може досягати 11 700 С. Але звідки така висока температура? Вона формується через величезну кількість водню та гелію, який у міру занурення у надра планети стискається та розігріває ядро.

Завдяки гравітаційному стиску, планета фактично породжує тепло, виділяючи в 2,5 рази більше енергії, ніж отримує від Сонця.

У нижній частині хмарного шару, що складається з водяного льоду, середня температура становить -23 градуси за Цельсієм. Над цим шаром льоду знаходиться гідросульфід амонію, із середньою температурою -93 С. Вище за нього лежать хмари з аміачного льоду, які забарвлюють атмосферу в помаранчевий і жовтий колір.

Як виглядає Сатурн і якого він кольору

Навіть дивлячись через маленький телескоп, колір планети видно як блідо-жовтий із помаранчевим відтінками. Більш потужні телескопи, наприклад, такі як Хаббл або дивлячись на знімки, зроблені апаратом НАСА Кассіні, можна побачити тонкі шари хмар і бурі, що складаються з суміші білого і помаранчевого кольорів. Але що надає Сатурну такого кольору?

Як і Юпітер, планета складається майже повністю з водню, з невеликою кількістю гелію, а також незначними кількостями інших сполук, таких як аміак, водяна пара і різні найпростіші вуглеводні.

За колір планети відповідальний тільки верхній шар хмар, який в основному складається з кристалів аміаку, а нижній рівень хмар або гідросульфіду амонію або води.

Сатурн має смугастий візерунок атмосфери, приблизно як у Юпітера, але ці смуги набагато слабші і ширші в районі екватора. Він також не має довгоживучих бур, - нічого схожого на Велику Червону Пляму - які часто виникають, коли на Юпітері наближається час літнього сонцестояння в Північній півкулі.

Деякі фотографії, передані Кассіні, виглядають синіми, як Уран. Але це, мабуть, тому, що ми бачимо розсіювання світла з погляду Кассіні.

склад

Сатурн на нічному небі

Кільця навколо планети захоплювали уяву людей упродовж сотень років. Природним було бажання знати, із чого складається планета. За допомогою різних методів, вчені дізналися, що хімічний склад Сатурна такий: 96% водню, 3% гелію та 1% різних елементів, які включають метан, аміак, етан, водень та дейтерій. Деякі з цих газів можна знайти в його атмосфері, рідкому та розплавленому станах.

Стан газів змінюється зі зростанням тиску та температури. На верхній межі хмар ви зіткнетеся з кристалами аміаку, в нижній частині хмар з гідросульфідом амонію та/або водою. Під хмарами, атмосферний тиск збільшується, що викликає підвищення температури і водень перетворюється на рідкий стан. У міру просування в глиб планети тиск і температура продовжує збільшуватися. В результаті чого в ядрі водень стає металевим, переходячи в цей особливий агрегатний стан. Планета, як вважають, мають пухке ядро, яке, крім водню, складається з скельних порід і деяких металів.

Сучасні космічні дослідження привели до багатьох відкриттів у системі Сатурна. Дослідження почалися з прольоту космічного апарату Pioneer 11 у 1979 році. Ця місія виявила кільце F. Наступного року пролетів Вояджер-1, посилаючи на Землю деталі поверхні деяких із супутників. Він також довів, що атмосфера на Титані не є прозорою для видимого світла. У 1981 році Вояджер-2 відвідав Сатурн і виявив зміни в атмосфері, а також підтвердив наявність щілини Максвелла та Кілера, які вперше побачив Вояджер-1.

Після Вояджера-2, у систему прибув космічний апарат Кассіні-Гюйгенс, який вийшов на орбіту навколо планети в 2004 році, докладніше про його місію можна почитати у цій статті.

Радіація

Коли апарат НАСА Кассіні вперше прибув до планети, він виявив грози та радіаційні пояси навколо планети. Він навіть знайшов новий радіаційний пояс, розташований усередині кільця планети. Новий радіаційний пояс віддалений на 139 000 км від центру Сатурна і простягається до 362 000 км.

Північне сяйво на Сатурні

Відео, що показує північне, створене зі знімків телескопа Хабл і космічного апарату Кассіні.

Завдяки наявності магнітного поля, заряджені частинки Сонця захоплюються магнітосферою та формують радіаційні пояси. Ці заряджені частинки рухаються вздовж ліній магнітного силового поля та стикаються з атмосферою планети. Механізм виникнення полярного сяйва аналогічний Земному, але через різного складу атмосфери полярні сяйва на гіганті фіолетового кольору, на відміну зелених Землі.

Полярне сяйво Сатурна в телескоп Хаббл

Галерея знімків полярного сяйва

Найближчі сусіди

Яка найближча планета до Сатурна? Це залежить від того, в якій точці орбіти він знаходиться зараз, а також становище інших планет.

Для більшої частини орбіти найближчою планетою є . Коли Сатурн та Юпітер знаходяться на мінімальній відстані один від одного, їх поділяє всього 655 мільйонів км.

Коли вони розташовані на протилежних сторонах одна від одної, то планети Сатурн і іноді підходять одна до одної дуже близько і в цей момент їх розділяє 1,43 млрд км один від одного.

Загальні відомості

Наступні факти про планету базуються на планетарних бюлетенях НАСА.

Вага - 568,46 х 10*24 кг

Об'єм: 82 713 х 10*10 км3

Середній радіус: 58232 км.

Середній діаметр: 116464 км

Щільність: 0,687 г/см3

Перша космічна швидкість: 35,5 км/с

Прискорення вільного падіння: 10,44 м/с2

Природних супутників: 62

Відстань від Сонця (велика піввісь орбіти): 1,43353 млрд км

Орбітальний період: 10 759.22 днів

Перигелій: 1,35255 млрд км

Афелій: 1, 5145 млрд км

Швидкість руху орбітою: 9.69 км/с

Нахилення орбіти: 2,485 градусів

Ексцентриситет орбіти: 0,0565

Зоряний період обертання: 10,656 годин

Період обертання навколо осі: 10,656 годин

Осьовий нахил: 26,73 °

Хто відкрив: вона відома з доісторичних часів

Мінімальна відстань від Землі: 1,1955 млрд км

Максимальна відстань від Землі: 1,6585 млрд км

Максимальний видимий діаметр із Землі: 20,1 кутових секунд

Мінімальний видимий діаметр із Землі: 14,5 кутових секунд

Видимий блиск (максимальний): 0.43 зіркові величини

Історія

Космічний знімок виконаний телескопом Хаббл

Планета неозброєним оком видно добре, тому важко сказати, коли планета була вперше виявлена. Чому планета називається Сатурном? Вона названа на честь римського бога врожаю - цей бог відповідає грецькому богу Кроносу. Ось тому походження назви – римське.

Галілей

Сатурн та його кільця були загадкою, доки Галілей вперше не змайстрував свій примітивний, але робочий телескоп і подивився на планету в 1610 році. Звичайно, Галілей не розумів, що він бачить, і думав, що обручки були великими супутниками по обидва боки від планети. Так було до того, як Християн Гюйгенс не використав кращого телескопа, щоб побачити, що насправді це не супутники, а каблучки. Гюйгенс був першим, хто відкрив найбільший супутник Титан. Незважаючи на те, що видимість планети дозволяє її спостерігати практично звідусіль, її супутники, як і кільця, видно тільки через телескоп.

Жан Домінік Кассіні

Він виявив щілину в кільцях, пізніше названу Кассіні, і був першим, хто відкрив 4 супутники планети: Япет, Рею, Тетіс і Діону.

Вільям Гершель

У 1789 році астроном Вільям Гершель відкрив ще два місяці - Мімас та Енцелад. А 1848 року британські вчені виявили супутник названий Гіперіон.

До польоту космічних апаратів до планети ми знали про неї не так багато, незважаючи на те, що побачити планету можна навіть неозброєним оком. У 70-х та 80-х роках НАСА запустило космічний апарат Піонер 11, який став першим космічним кораблем, який відвідав Сатурн, пройшовши за 20 000 км від хмарного шару планети. За ним були запуски Вояджера-1 в 1980 році, і Вояджера-2 у серпні 1981 року.

У липні 2004 року апарат НАСА Кассіні прибув до системи Сатурна і склав за результатами спостережень найдокладніший опис планети Сатурн та його системи. Кассіні виконав майже 100 обльотів навколо супутника Титану, кілька обльотів безлічі інших місяців, і відправили нам тисячі зображень планети та її супутників. Кассіні відкрив 4 нових місяця, нове кільце, і виявив моря з рідких вуглеводнів на Титані.

Розширена анімація польоту Кассіні у системі Сатурна

Кільця

Вони складаються з крижаних частинок, що обертаються навколо планети. Існують кілька основних кілець, які добре видно з Землі та астрономи використовують спеціальні позначення для кожного з кілець Сатурна. Але скільки кілець у планети Сатурн насправді?

Кільця: вид з Кассіні

Постараємось відповісти на це запитання. Самі кільця поділяються на такі частини. Дві найбільш щільні частини кільця позначаються як А і В, вони розділені щілиною Кассіні, за ними слідує кільце C. Після 3-х основних кілець, йдуть менші, пилові кільця: D, G, Е, а також кільце F, яке є самим зовнішнім . То скільки основних кілець? Правильно – 8!

Ці три основні кільця та 5 пилових кілець і становлять основну масу. Але є ще кілька кілець, наприклад, Януса, Метона, Паллена, а також дуги кільця Анфа.

Є і дрібніші кільця, і прогалини в різних кільцях, які важко порахувати (наприклад, щілина Енке, розрив Гюйгенс, розрив Дауеса та багато інших). Подальше спостереження кілець дозволить уточнити їх параметри та кількість.

Зникнення кілець

Через нахилу орбіти планети, кільця кожні 14-15 років, стають видимими з ребра, а через те, що вони дуже тонкі, фактично зникають з поля зору Земних спостерігачів. 1612 року Галілей зауважив, що відкриті їм супутники кудись зникли. Ситуація була настільки дивною, що Галілей навіть залишив спостереження планети (швидше за все, внаслідок аварії надій!). Він виявив обручки (і прийняв їх за супутники) за два роки до цього і був миттєво зачарований ними.

Параметри кілець

Планету іноді називають "перлиною Сонячної системи", оскільки його кільцева система виглядає як корона. Ці кільця складаються з пилу, каменю та льоду. Саме тому розпадаються кільця, т.к. воно не цілісне, а складається з мільярдів частинок. Частина матеріалу в кільцевій системі має розмір піщин, а деякі об'єкти більше, ніж висотні будівлі, досягаючи кілометра в поперечнику. З чого складаються кільця? В основному з частинок льоду, хоч є і пилові кільця. Вражаючим є те, що кожне кільце обертається з різною швидкістю по відношенню до планети. Середня щільність кілець планети настільки низька, що крізь них просвічуються зірки.

Сатурн не єдина планета із кільцевою системою. Усі газові гіганти мають кільця. Кільця Сатурна виділяються, тому що вони є найбільшими та найяскравішими. Кільця мають товщину приблизно один кілометр, і вони охоплюють простір до 482 000 км. від центру планети.

Назва кілець Сатурна йде в алфавітному порядку згідно з порядком їх виявлення. Це робить обручки трохи заплутаними, перераховуючи їх не в порядку розташування від планети. Нижче наведено перелік основних кілець та проміжків між ними, а також відстань від центру планети та їх ширина.

Звуки кілець

На цьому чудовому відео ви чуєте звуки планети Сатурн, які є радіовипромінюванням планети, перекладеним у звук. Радіовипромінювання кілометрового діапазону, що генеруються разом з полярними сяйвами на планеті.

Плазмовий спектрометр Кассіні виконав вимірювання з високою роздільною здатністю, що дозволило вченим перетворити радіохвилі в аудіо шляхом зсуву частоти.

Виникнення кілець

Як з'явилися кільця? Найпростіша відповідь, чому планета має кільця і ​​з чого вони зроблені, полягає в тому, що планета накопичила багато пилу і льоду на різній відстані від себе. Ці елементи, швидше за все, були захоплені під дією сили тяжіння. Хоча деякі вважають, що вони утворилися в результаті руйнування невеликого супутника, який надто близько підійшов до планети і потрапив у межу Роша, внаслідок чого був розірваний самою планетою на шматки.

Деякі вчені припускають, що весь матеріал у кільцях є продуктами зіткнення супутників з астероїдами або кометами. Після зіткнення залишки астероїдів змогли уникнути гравітаційного тяжіння планети та утворили кільця.

Незалежно від того, яка з цих версій вірна, кільця дуже вражають. Фактично Сатурн - володар кілець. Після дослідження кілець необхідно вивчити кільцеві системи інших планет: Нептуна, Урана та Юпітера. Кожна з цих систем слабша, але все одно цікава по-своєму.

Галерея знімків кілець

Життя на Сатурні

Важко уявити менш гостинну планету для життя, ніж Сатурн. Планета практично повністю складається з водню та гелію, зі слідовими кількостями водяного льоду в нижньому ярусі хмар. Температура у верхній частині хмар може опускатися до -150°С.

У міру того, як ви спускаєтеся в атмосферу, тиск та температура збільшиться. Якщо температура досить тепла, щоб вода не замерзала, то тиск атмосфери на цьому рівні такий самий, як за кілька кілометрів під океаном Землі.

Життя на супутниках планети

Щоб знайти життя, вчені пропонують глянути на супутники планети. Вони складаються із значної кількості водяного льоду, і їх гравітаційна взаємодія з Сатурном, ймовірно, тримає їх нутрощі теплими. Супутник Енцелад, як відомо, має на поверхні гейзери води, які вивергаються практично безперервно. Цілком можливо, що він має величезні запаси теплої води під крижаною корою (майже як у Європи).

Інший супутник Титан має озера та моря рідких вуглеводнів і вважається місцем, яке в перспективі може створити життя. Астрономи вважають, що Титан дуже схожий за складом Землю, у її ранній історії. Після того, як Сонце перетвориться на червоного карлика (через 4-5 млрд. років), температура на супутнику стане сприятливою для зародження та підтримки життя, а велика кількість вуглеводнів, у тому числі складних, буде первинним "бульйоном".

Положення на небі

Сатурн та шість його супутників, аматорський знімок

Сатурн на небі видно як досить яскрава зірка. Поточні координати планети найкраще уточнювати в спеціалізованих програмах-планетаріях, наприклад Stellarium, а події пов'язані з його покриттям або проходження над тим чи іншим регіоном, а також все про планету Сатурн можна побачити у статті 100 астрономічних подій року. Протистояння планети завжди надає шанс подивитися на неї у максимальних подробицях.

Найближчі протистояння

Знаючи ефемериди планети та її зоряну величину знайти Сатурн на зоряному небі не складе труднощів. Однак, якщо у вас мало досвіду, то її пошук може затягнутися, тому ми радимо використовувати аматорські телескопи з монтуванням Go-To. Використовуйте телескоп із монтуванням Go-To, і вам не знадобиться знати координати планети і де її зараз можна побачити.

Політ до планети

Скільки часу займе космічна подорож до Сатурна? Залежно від того, який маршрут ви оберете, політ може тривати різну кількість часу.

Наприклад: Піонеру-11 знадобилося шість із половиною років, щоб долетіти до планети. Вояджер-1 дістався за три роки і два місяці, Вояджеру-2 знадобилося чотири роки, а космічному апарату Кассіні — шість років та дев'ять місяців! Космічний апарат Нові Горизонти, використовував Сатурн як гравітаційний трамплін на шляху до Плутона, і прибув до нього через два роки і чотири місяці після запуску. Чому така велика різниця в часі польоту?

Перший фактор визначальний час польоту

Давайте розглянемо, чи космічний апарат запускається безпосередньо до Сатурна чи він попутно використовує інші небесні тіла як рогатку?

Другий фактор визначальний час польоту

Це тип двигуна космічного корабля, і третій фактор, полягає в тому, чи збираємося ми пролетіти планету або вийти на її орбіту.

З урахуванням цих факторів, давайте подивимося на місії згадані вище. Піонер 11 і Кассіні використовували гравітаційний вплив інших планет, перш ніж попрямували до Сатурна. Ці облети інших тіл додали зайві роки до, і так тривалої поїздці. Вояджер 1 і 2 використовували лише Юпітер на шляху до Сатурна і прибули до нього набагато швидше. Корабль Нових Горизонтів мав кілька явних переваг над усіма іншими зондами. Дві основні переваги полягають у тому, що він має найшвидший і передовий двигун і був запущений за короткою траєкторією до Сатурна на своєму шляху до Плутона.

Етапи дослідження

Панорамна фотографія Сатурна, отримана 19 липня 2013 апаратом Кассіні. У розрядженому кільці зліва – біла точка це Енцелад. Земля видно нижче і правіше центру знімка.

У 1979 році перший космічний апарат досяг планети-гіганта.

Піонер-11

Створений у 1973 році, Піонер-11 здійснив обліт Юпітера, і використав силу тяжіння планети, щоб змінити свою траєкторію та попрямувати до Сатурна. Він прибув до нього 1 вересня 1979 року, пройшовши за 22 000 км над хмарним шаром планети. Він вперше в історії провів дослідження Сатурна з близької відстані і передав крупним планом фотографії планети, виявивши раніше невідоме кільце.

Вояджер-1

Зонд НАСА Вояджер 1 був наступним кораблем, який відвідав планету 12 листопада 1980 року. Він пролетів за 124 000 км від хмарного шару планети, і відправив на Землю потік воістину безцінних фотографій. Вояджер-1 вирішили направити на обліт супутника Титана, а його побратима-близнюка Вояджера-2 відправити до інших планет-гігантів. У результаті виявилося, що апарат хоч і передав багато наукової інформації, але поверхню Титану не побачив, оскільки вона є непрозорою для видимого світла. Тому фактично кораблем пожертвували для найбільшого супутника, на який вчені покладали великі надії, а в результаті побачили помаранчеву кулю, без будь-яких подробиць.

Вояджер-2

Незабаром після прольоту Вояджера-1, Вояджер-2 прилетів до системи Сатурна та виконав майже ідентичну програму. Він досяг планети 26 серпня 1981 року. Крім того, що він облетів планету на відстані 100 800 км, він близько підлетів до Енцеладу, Тетіса, Гіперіона, Япета, Фебаї та ряду інших місяців. Вояджер-2, отримавши гравітаційне прискорення від планети, попрямував до Урану (успішний проліт у 1986 році) та Нептуна (успішний проліт у 1989 році), після чого він продовжив мандрівку до кордонів Сонячної системи.

Кассіні-Гюйгенс

Види Сатурну з апарату Кассіні

По-справжньому вивчити планету з постійної орбіти зміг зонд НАСА Кассіні-Гюйгенс, який прибув до планети у 2004 році. У рамках своєї місії космічний корабель доставив зонд Гюйгенс на поверхню Титану.

ТОП 10 зображень Кассіні

Кассіні в даний час завершив свою головну місію і продовжує вивчати систему Сатурна та його супутників ось уже багато років. Серед його відкриттів варто відзначити виявлення гейзерів на Енцеладі, морів та озер з вуглеводнів на Титані, нові кільця та супутники, а також дані та фотографії з поверхні Титану. Вчені планують закінчити місію Кассіні в 2017 році через скорочення бюджету НАСА, що виділяється на планетарні дослідження.

Майбутні місії

Чекати наступної місії Titan Saturn System Mission (TSSM) слід не раніше 2020 року, а швидше набагато пізніше. Використовуючи гравітаційні маневри у Землі та Венери, цей апарат зможе досягти Сатурна орієнтовно у 2029 році.

Передбачено чотирирічний план польоту, в якому 2 роки відведено на дослідження самої планети, 2 місяці на дослідження поверхні Титану, в якому буде задіяно посадковий модуль та 20 місяців вивчення супутника з орбіти. У цьому грандіозному проекті, можливо, візьме участь і Росія. Майбутня участь федеральної агенції Роскосмосу вже обговорюється. Поки до реалізації цієї місії далеко, ми маємо можливість насолоджуватися фантастичними знімками Кассіні, які він передає регулярно і до яких є доступ у всіх бажаючих вже через кілька днів після їх передачі на Землю. Вдалого вам дослідження Сатурна!

Відповіді на найпоширеніші питання

1. На честь кого назвали планету Сатурн? На честь римського бога родючості.
2. Коли було відкрито Сатурн? Він відомий з найдавніших часів, і неможливо встановити хто першим визначив, що це планета.
3. На якій відстані від Сонця розташовано Сатурн? Середня відстань від Сонця дорівнює 1,43 млрд км, або 9,58 а.
4. Як його знайти на небі? Найкраще використовуйте пошукові карти та спеціалізоване програмне забезпечення, наприклад, програму Stellarium.
5. Які координати плаенти? Так як це планета, то координати її змінюються, дізнатися про ефемеріди Сатурна можна на спеціалізованих астрономічних ресурсах.

Планета Сатурн — один із найяскравіших об'єктів на нашому зоряному небі. Відмінною її особливістю є наявність кілець. Вперше їх побачив у 1610 р. Г. Галілей, але зрозумів, що таке, записавши, що Сатурн складається з частин.

Через півстоліття голландський математик, фізик і астроном Християн Гюйгенс(1629-1695) повідомив про наявність у Сатурна кільця, а 1675 р. відомий італійський та французький астроном Жан Домінік Кассіні(1625-1712) виявив між кільцями щілину.

Ці кільця видно із Землі навіть у невеликий телескоп. Вони складаються з тисяч і тисяч невеликих твердих уламків каміння та льоду, які обертаються навколо планети. Один раз на 14-15 років кілець Сатурна із Землі не видно, оскільки вони повертаються рубом.

Загальні характеристики планети Сатурн

Тому Сатурн - не тверда куля, а складається з газу і рідини, екваторіальні його частини швидше обертаються, ніж приполярні області: на полюсах один оберт відбувається приблизно на 26 хв повільніше.

Одна з особливостей Сатурна полягає в тому, що це єдина планета в Сонячній системі, чия щільність менша за щільність води. Атмосфера Сатурна дуже щільна, вона складається на 94% водню і на 6% гелію. Температура лежить на поверхні планети 150 °З.

Швидкість вітрів на Сатурні залежить від широти місця, досягаючи 500 м/с, що втричі більше, ніж Юпітері. У атмосфері Сатурна часто спостерігаються шторми, хоча й такі потужні, як знамените Червоне Пляма Юпітера. Зокрема, на Сатурні виявлено Велику Коричневу Пляму.

Планета має вісім великих головних та безліч малих супутників.

Більшість супутників складається з льоду: їх щільність вбирається у 1400 кг/м 3 У найбільших супутників формується кам'янисте ядро. Багато супутників завжди повернені до планети однією стороною.

Найбільший супутник Сатурна - Титан. За своєю величиною він перевершує планету Меркурій. Його діаметр 5150 км. Він був відкритий в 1655 Християном Гюйгенсом. На Титані є океани, моря, континенти. Температура становить 180 °. Цей супутник оповитий оранжевою атмосферою з метану та етану.

Супутник Енцелад - найсвітліше тіло Сонячної системи, яке, мабуть, вкрите тонким шаром інею. Два найбільші кратери на цьому супутнику Сатурна носять імена Алі-Баби і Аладдіна.

Гіперіон — темний супутник неправильної форми з власним хаотичним обертанням. Він не має постійної швидкості обертання навколо осі: вона змінюється протягом місяця на десятки відсотків.

Супутник Сатурна Феба звертається навколо планети у зворотний бік.

За величиною вона друга після Юпітера, має величезну масу і щільний шар кілець, які її оточують. Атмосфера Сатурна - явище, яке довгі роки було предметом суперечок вчених. Але сьогодні достовірно встановлено, що саме гази становлять основу повітряного тіла, яке не має твердої поверхні.

Історія великого відкриття

Довгий час вчені вважали, що наша система замикається саме цією величезною планетою, і за її орбітою нічого немає. Її вивченням займалися з далекого 1610, після того як Галілей розглянув Сатурн в телескоп, а також виділив у своїх записах наявність у нього кілець. У ті роки ніхто й подумати не міг, що це небесне тіло настільки відрізняється від Землі, Венери чи Марса: навіть не має поверхні і складається повністю з газів, розігрітих до неймовірних температур. Наявність атмосфери Сатурна підтвердилося лише у ХХ столітті. Більше того, лише сучасні вчені змогли зробити висновок, що планета – газова куля.

Її дослідив супутник «Вояджер-1», який зміг випустити зонд у зовнішні. Були отримані знімки, які вказали на вміст переважно водню у складі хмар Сатурна, а також багатьох інших газів. З того часу дослідження ведуться лише на основі теорій та розрахунків. І тут справедливо буде відзначити, що однією з найзагадковіших і незвіданих планет аж до теперішнього часу є Сатурн.

Наявність атмосфери, її склад

Ми знаємо, що планети земної групи, які знаходяться у безпосередній близькості до Сонця, не мають атмосфери. Але це тверді тіла, які складаються з каменю та металу, мають певну масу та відповідні їй параметри. З газовими кулями справи зовсім інакше. Атмосфера Сатурна – це основа його самого. Нескінченні газові пари, тумани та хмари збираються у неймовірній кількості та утворюють форму кулі завдяки магнітному полю ядра.

Основу атмосфери планети становить водень: понад 96 відсотків. Як домішки є інші гази, пропорції яких залежать від глибини. Варто зазначити, що кристалів води, різних модифікацій льоду та інших органічних речовин на Сатурні немає.

Два шари атмосфери та їх склад

Отже, атмосфера Сатурна поділяється на дві частини: зовнішній шар та внутрішній. Перший складається на 96,3 відсотка із молекулярного водню, на 3 відсотки – з гелію. До цих основних газів долучені такі компоненти, як фосфін, аміак, метан та етан. Тут трапляються сильні поверхневі яких досягає 500 м/с. Щодо нижнього шару атмосфери, то тут переважає металевий водень - близько 91 відсотка, а також гелій. У цьому середовищі є хмари з гідросульфіду амонію. Нижній атмосферний шар завжди нагрітий до краю. У міру наближення до ядра температура сягає тисячі Кельвінів, бо поки що досліджувати планету за допомогою зондів, виготовлених у земних умовах, неможливо.

Атмосферні явища

Найпоширенішими явищами на цій планеті є вітри та урагани. Більшість потоків дмуть із заходу на схід щодо осьового обертання. У районі екватора спостерігається невелике затишшя, а в міру віддалення від нього виникають західні потоки. Існують на Сатурні і місця, де з постійною періодичністю трапляються певні приклади. Великий білий овал виникає в південній півкулі раз на тридцять років. Під час подібних «негода» атмосфера Сатурна, склад якої ще більше сприяє цьому явищу, вся буквально пронизана блискавками. Розряди виникають переважно у серединних широтах, між екватором та полюсами. Що стосується останніх, то тут головним явищем вважається сильніші спалахи трапляються на півночі, тому що там магнітне поле сильніше, ніж на півдні. Сяйво проступає у вигляді овальних кілець або спіралей.

Тиск та температура

Як з'ясувалося, атмосфера Сатурна робить цю планету досить прохолодною порівняно з Юпітером, але, звичайно ж, не такою крижаною, як Уран та Нептун. У верхніх шарах температура становить близько -178 градусів за Цельсієм з урахуванням постійних вітрів та ураганів. Чим ближче ми просуваємось до ядра, тим більше посилюється тиск, отже піднімається і температура. У середніх прошарках вона становить -88 градусів, а тиск - близько тисячі атмосфер. Крайньою точкою, якою досяг зонд, була температурна зона -3. За розрахунками у районі ядра планети тиск сягає 3 мільйонів атмосфер. При цьому температура дорівнює 11 700

Післямова

Стисло ми розглянули, яка за своєю структурою атмосфера Сатурна. Склад її можна порівняти з юпітеріанською, також є подібності з крижаними гігантами – Ураном та Нептуном. Але, як і кожна газова куля, Сатурн унікальний за своєю будовою. Тут дме дуже сильні вітри, тиск досягає неймовірних показників, а температура при цьому залишається прохолодною (за астрономічними мірками).

Одним із чудових астрономічних об'єктів для спостереження безперечно вважається планета з кільцями – Сатурн. З цим твердженням важко не погодитись, якщо хоча б раз на окільцьованого гіганта вдалося поглянути через об'єктив телескопа. Однак цей об'єкт Сонячної системи цікавий не лише з погляду естетики.

Чому шоста планета від Сонця має систему кілець і чому такий яскравий атрибут дістався саме їй? На ці та багато питань вчені-астрофізики та астрономи досі намагаються отримати відповідь.

Коротка характеристика планети Сатурн

Як і інші газові гіганти нашого ближнього космосу, Сатурн є цікавим для наукової спільноти. Відстань від Землі до нього варіюється в діапазоні 1,20-1,66 млрд кілометрів. Для того, щоб подолати цей величезний і довгий шлях космічним апаратам, що стартували з нашої планети, потрібно трохи більше двох років. Новий автоматичний зонд «Нові горизонти» діставався шостої планети два роки і чотири місяці. При цьому слід враховувати, що рух планети навколо Сонця подібний до орбітального руху Землі. Інакше кажучи, орбіта Сатурна має форму ідеального еліпса. Він має третій за величиною ексцентриситет орбіти, після Меркурія і Марса. Відстань від Сонця в перигелії становить 1353572956 км, тоді як в афелії газовий гігант трохи віддаляється, перебуваючи на відстані 1513325783 км.

Навіть на такому значному віддаленні від центральної зірки шоста планета поводиться досить жваво, обертаючись навколо своєї осі з величезною швидкістю 9,69 км/с. Період обертання Сатурна становить 10 годин та 39 хвилин. За цим показником він поступається лише Юпітеру. Така висока швидкість обертання призводить до того, що планета виглядає плескатою з полюсів. Візуально Сатурн нагадує дзигу, що обертається з приголомшливою швидкістю, що мчить у просторах космосу зі швидкістю 9,89 км/с, здійснюючи повний оберт навколо Сонця майже за 30 земних років. З того моменту, як Сатурн у 1610 році був відкритий Галілеєм, небесне тіло лише 13 разів обернулося навколо головної зірки Сонячної системи.

Виглядає планета на нічному небосхилі як досить яскрава точка, видима зіркова величина якої варіюється в діапазоні від +1,47 до -0,24. Особливо добре видно кільця Сатурна, які мають високий альбедо.

Цікаво й розташування Сатурна у космосі. Вісь обертання цієї планети має майже такий же спосіб осі екліптики, як і у Землі. У зв'язку з цим на газовому гіганті присутні пори року.

Сатурн - це не найбільша планета Сонячної системи, а лише другий за величиною небесний об'єкт у нашому найближчому космосі після Юпітера Середній радіус планети становить 58,232 км., проти 69 911 км. у Юпітера. При цьому полярний діаметр планети менший за екваторіальне значення. Маса планети становить 5,6846·10²⁶ кг, що у 96 разів більше за масу Землі.

Найближчі планети до Сатурна – це його брати планетарною групою — Юпітер і Уран. Перший відноситься до газових гігантів, тоді як Уран зарахований до крижаних гігантів. Для двох газових гігантів Юпітера та Сатурна характерна величезна маса у поєднанні з невисокою щільністю. Це з тим, що обидві планети є гігантські кулясті згустки зрідженого газу. Щільність Сатурна становить 0,687 г/см³, поступаючись цим показником всім планетам Сонячної системи.

Для порівняння щільність у планет земної групи Марса, Землі, Венери та у Меркурія становить 3.94 г/см³, 5.515 г/см³, 5.25 г/см³ та 5.42 г/см³ відповідно.

Опис та склад атмосфери Сатурна

Поверхня планети — поняття умовне, шоста планета не має земної тверді. Ймовірно, що поверхня — це дно воднево-гелієвого океану, де під впливом жахливого тиску газова суміш переходить у рідкий та рідкий стан. На сьогоднішній момент немає технічних засобів, які дають змогу досліджувати поверхню планети, тому всі припущення про будову газового гіганта виглядають суто теоретичними. Об'єктом вивчення є атмосфера Сатурна, яка щільною ковдрою огортає планету.

Повітряна оболонка планети переважно складається з водню. Саме водень та гелій є тими хімічними елементами, завдяки яким атмосфера перебуває у постійному русі. Про це свідчать значні за площею хмарні утворення, що складаються з аміаку. Зважаючи на те, що у складі повітряно-газової суміші присутні найдрібніші частинки сірки, Сатурн з боку має помаранчеве забарвлення. Зона суцільної хмарності починається на нижній межі тропосфери – на висоті 100 км. від уявної поверхні планети. Температура в цій галузі варіюється в діапазоні 200-250⁰ Цельсія нижче нуля.

Точніші дані про склад атмосфери виглядають так:

• водень 96%;
• гелій 3%;
• метан становить лише 0,4%;
• на аміак припадає 0,01%;
• молекулярний водень 0,01%;
• 0,0007% посідає етан.

За своєю щільністю та масивністю хмарність на Сатурні виглядає потужнішою, ніж на Юпітері. У нижній частині атмосфери основними компонентами сатурніанської хмарності є гідросульфіт амонію або вода у різних варіаціях. Наявність водяної пари в нижніх частинах атмосфери Сатурна, на висотах менше 100 км, допускає і температура, яка в цій галузі знаходиться в межах абсолютного нуля. Атмосферний тиск у нижніх частинах атмосфери становить 140 КПа. У міру наближення до поверхні небесного тіла температура та тиск починають зростати. Газоподібні сполуки трансформуються, утворюючи нові форми. Через високий тиск водень приймає напіврідкий стан. Орієнтовно середня температура поверхні воднево-гелиевого океану становить 143К.

Такий стан повітряно-газової оболонки став причиною того, що Сатурн є єдиною із планет Сонячної системи, яка віддає в навколишній космічний простір більше тепла, ніж отримує його від нашого Світила.

Сатурн, перебуваючи від Сонця на відстані півтора мільярда кілометрів, отримує у 100 разів менше сонячного тепла, ніж Земля.

Піч Сатурна пояснюється роботою механізму Кельвіна-Гельмгольця. При падінні температури знижується і тиск у шарах атмосфери планети. Небесне тіло мимоволі починає стискатися, перетворюючи потенційну енергію стискування на тепло. Інше припущення, що пояснює інтенсивне виділення Сатурном тепла, полягає у хімічній реакції. В результаті конвекції в шарах атмосфери відбувається конденсація молекул гелію в шарах водню, що супроводжується виділенням тепла.

Щільні хмарні маси, різниця температур у шарах атмосфери, сприяють тому, що Сатурн є одним із найвітряніших районів Сонячної системи. Бурі та урагани тут на порядок сильніші та потужніші ніж на Юпітері. Швидкість повітряного потоку у деяких випадках досягає колосальних значень 1800 км/год. Тим більше, що сатурніанські шторми формуються стрімко. Зародження урагану поверхні планети можна простежити візуально, протягом кількох годин спостерігаючи за Сатурном в телескоп. Проте, за швидким зародженням, починається тривалий період буйства космічної стихії.

Будова планети та опис ядра

Зі зростанням температури та тиску водень поступово трансформується у рідкий стан. Приблизно на глибині 20-30 тис. км. тиск становить 300ГПа. У таких умовах водень починає металізуватися. У міру поглиблення надра планети починає збільшуватися частка сполук оксидів з воднем. Металевий водень становить зовнішню оболонку ядра. Такий стан водню сприяє виникненню електричних струмів високої інтенсивності, утворюючи сильне магнітне поле.

На відміну від зовнішніх шарів Сатурна, внутрішня частина ядра є масивним утворенням діаметром 25 тис. кілометрів, що складається з сполук кремнію і металів. Імовірно, у цій галузі температури досягають позначки в 11 тис. градусів Цельсія. Маса ядра варіюється в діапазоні 9-22 маси нашої планети.

Система супутників та кільця Сатурна

У Сатурна 62 супутника, причому більша частина з них має тверду поверхню і навіть має власну атмосферу. За своїми розмірами деякі можуть претендувати на звання планети. Чого тільки варті розміри Титану, який є одним із найбільших супутників Сонячної системи і більш ніж планета Меркурій. Це небесне тіло, яке обертається навколо Сатурна, має діаметр 5150 км. Супутник має власну атмосферу, яка за своїм складом сильно нагадує повітряну оболонку нашої планети на ранній стадії формування.

Вчені вважають, що у всій Сонячній системі Сатурн має найрозвинутішу систему супутників. За інформацією, отриманою з борту автоматичної міжпланетної станції «Кассіні», Сатурн є чи не єдиним у Сонячній системі місцем, де на його супутниках може існувати вода в рідкому стані. На сьогоднішній день досліджено лише деякі із супутників окільцьованого гіганта, проте навіть та інформація, яка є, дає всі підстави вважати цю найбільш віддалену частину ближнього космосу придатною для існування певних форм життя. У цьому плані дуже великий інтерес для вчених-астрофізиків має п'ятий супутник — Енцелад

Головною окрасою планети, безумовно, є його обручки. У системі прийнято виділяти чотири головні кільця, що мають відповідні назви А, В, С і D. Ширина найбільшого кільця становить 25500 км. Кільця поділяються щілинами, серед яких найбільша - це розподіл Кассіні, що розмежовує кільця А і В. За своїм складом сатурніанські кільця є скупченнями дрібних і великих частинок водяного льоду. Завдяки крижаній структурі німби Сатурна мають високе альбедо, тому добре видно в телескоп.

На закінчення

Досягнення науки та техніки в останні 30 років дозволили вченим інтенсивніше проводити дослідження далекої планети за допомогою технічних засобів. Слідом за першою інформацією, отриманою в результаті польоту американського космічного апарату «Pioneer 11», що вперше пролетів поблизу газового гіганта 1979 року, Сатурном зайнялися впритул.

Місію «Піонера» на початку 80-х років продовжили два «Вояджери», перший та другий. Акцент у дослідженнях було зроблено на супутники Сатурна. У 1997 році земляни вперше отримали достатній обсяг інформації про Сатурн та систему цієї планети завдяки місії АМС «Кассіні-Гюйгенс». У програмі польоту було заплановано посадку зонда «Гюйгенс» на поверхню Титану, яка була успішно здійснена 14 січня 2005 року.

Сатурн - шоста від Сонця планета Сонячної системи, одна з планет-гігантів. Характерна риса Сатурна, його прикраса, - система кілець, що складаються в основному з льоду та пилу. Має безліч супутників. Сатурн був названий стародавніми римлянами на честь особливо шанованого ними бога землеробства.

коротка характеристика

Сатурн – друга планета у Сонячній системі за величиною після Юпітера, його маса становить приблизно 95 мас Землі. Сатурн обертається довкола Сонця на середній відстані близько 1430 мільйонів кілометрів. Відстань до Землі становить 1280 млн км. Період його звернення – 29,5 років, а доба на планеті триває десять із половиною годин. Склад Сатурна практично не відрізняється від сонячного: основні елементи – водень та гелій, а також численні домішки аміаку, метану, етану, ацетилену та води. За внутрішнім складом він більше нагадує Юпітер: ядро ​​із заліза, води і нікелю, вкрите тонкою оболонкою з металевого водню. Атмосфера з величезної кількості газоподібного гелію та водню товстим шаром обволікає ядро. Оскільки планета складається з газу, а тверда поверхня відсутня, Сатурн зараховують до газових гігантів. З тієї ж причини його середня щільність неймовірно мала – 0,687 г/см 3 що менше щільності води. Це робить його найменш щільною планетою у системі. Однак ступінь стиснення у Сатурна навпаки найвища. Це означає, що його екваторіальний та полярний радіуси сильно різняться за величиною – 60 300 км та 54 400 км відповідно. З цього також випливає велика різниця в швидкостях для різних частин атмосфери в залежності від широти. Середня швидкість обертання навколо осі – 9,87 км/сек, а орбітальна швидкість – 9,69 км/сек.

Величне видовище є система кілець Сатурна. Вони складаються з уламків льоду та каміння, пилу, залишків колишніх супутників, зруйнованих його гравітаційним.
полем. Вони розташовані дуже високо над екватором планети, приблизно за 6 – 120 тисяч кілометрів. Однак самі кільця дуже тонкі: кожен із них завтовшки близько кілометра. Усю систему ділять на чотири кільця – три основні та одне більш тонке. Перші три прийнято позначати латинськими літерами. Середнє кільце В, найяскравіший і широке, відокремлено від кільця А простором, званим щілиною Кассіні, в якому розташувалися найтонші і практично прозорі кільця. Невідомо, що насправді кільця є у всіх чотирьох планет-гігантів, але у всіх, крім Сатурна, вони майже непомітні.

В даний час відомо 62 супутники Сатурна. Найбільші з них – Титан, Енцелад, Мімас, Тефія, Діона, Япет та Рея. Титан – найбільший із супутників – багато в чому схожий на Землю. Він має атмосферу, розділену на шари, і навіть рідина лежить на поверхні, що вже зараз є доведеним фактом. Більш дрібні об'єкти, ймовірно, є уламками астероїдів, і їх розмір може становити менше кілометра.

Освіта планети

Існує дві гіпотези походження Сатурна:

Перша – гіпотеза «контракції» – свідчить, що Сонце і планети сформувалися однаково. На початкових етапах свого розвитку Сонячна система являла собою диск з газу і пилу, в якому поступово утворювалися окремі ділянки, щільніші і масивніші, ніж речовина, що їх оточувала. В результаті ці згущення дали початок Сонцю і відомим нам планетам. Цим пояснюється схожість складу у Сатурна та Сонця та його мала щільність.

Згідно з другою гіпотезою «акреції», утворення Сатурна йшло у два етапи. Перший – формування у газопиловому диску щільних тіл на кшталт твердих планет земної групи. У цей час частина газів в області Юпітера та Сатурна розвіялася у космічний простір, чим пояснюється невелика різниця у складі цих планет із Сонцем. На другому етапі більші тіла притягували на себе газ з навколишньої хмари.

Внутрішня будова

Внутрішня область Сатурна поділяється на три шари. У центрі знаходиться невелике порівняно із загальним обсягом, але масивне ядро ​​із силікатів, металів та льоду. Його радіус становить приблизно чверть радіусу планети, а маса – від 9 до 22 земних мас. Температура у ядрі – близько 12 000 °C. Енергія, випромінювана газовим гігантом, у 2,5 рази перевищує енергію, яку вона отримує від Сонця. Причин тому кілька. По-перше, джерелом внутрішнього тепла можуть бути запаси енергії, накопичені при гравітаційному стиску Сатурна: при формуванні планети з протопланетного диска гравітаційна енергія пилу і газу переходила в кінетичну, а потім теплову. По-друге, частина тепла створюється за рахунок механізму Кельвіна-Гельмгольца: при падінні температури падає і тиск, через що речовина планети стискається, і потенційна енергія перетворюється на тепло. По-третє, в результаті конденсації крапель гелію та їхнього подальшого падіння крізь шар водню всередину ядра також може відбуватися генерація теплоти.

Ядро Сатурна оточує шар водню в металевому стані: він знаходиться в рідкій фазі, але має властивості металу. Такий водень має дуже високу електропровідність, отже, циркуляція струмів у ньому створює потужне магнітне поле. Тут, на глибині близько 30 тис. км., тиск досягає 3 мільйонів атмосфер. Вище цього рівня знаходиться шар рідкого молекулярного водню, який з висотою поступово стає газом, стикаючись з атмосферою.

Атмосфера

Оскільки газові планети немає твердої поверхні, складно визначити точно, де саме починається атмосфера. Для Сатурна за такий нульовий рівень прийнята висота, де відбувається кипіння метану. Основні компоненти атмосфери – водень (96,3%) та гелій (3,25%). Також спектроскопічні дослідження виявили у її складі воду, метан, ацетилен, етан, фосфін, аміак. Тиск у верхній межі атмосфери становить близько 0,5 атм. На цьому рівні конденсується аміак та утворюються хмари білого кольору. У нижній частині хмари складаються з кристалів льоду та крапельок води.

Гази в атмосфері постійно рухаються, внаслідок чого вони набувають вигляду смуг, паралельних діаметру планети. Такі ж смуги є і на Юпітері, проте на Сатурні вони набагато тьмяніші. Через конвекцію та швидке обертання утворюються неймовірно сильні вітри, найпотужніші в Сонячній системі. Вітру в основному дмуть у напрямку обертання, на схід. На екваторі повітряні потоки найсильніші, їхня швидкість може досягати 1800 км/год. З віддаленням від екватора вітру слабшають, з'являються західні потоки. Рух газів відбувається у всіх шарах атмосфери.

Великі циклони можуть бути дуже стійкими і тривати роками. Раз на 30 років на Сатурні виникає «Великий білий овал» – надпотужний ураган, розміри якого щоразу стають більшими. Під час останнього спостереження у 2010 році він становив четверту частину всього диска планети. Також міжпланетними станціями було виявлено незвичайну освіту у вигляді правильного шестикутника на північному полюсі. Його форма стабільна вже протягом 20 років після першого спостереження. Кожна його сторона становить 13800 км - більше діаметра Землі. Для астрономів досі залишається загадкою причина утворення саме такої форми хмар.

Камери «Вояджерів» і «Кассіні» зафіксували області, що світяться на Сатурні. Ними виявились полярні сяйва. Вони розташовуються на широті 70-80 ° і мають вигляд дуже яскравих кілець овальної (рідше спіральної) форми. Вважається, що сяйва на Сатурні утворюються внаслідок перебудови силових ліній магнітного поля. В результаті магнітна енергія нагріває навколишні області атмосфери та розганяє заряджені частинки до високих швидкостей. З іншого боку, під час сильних бур спостерігаються розряди блискавок.

Кільця

Коли ми говоримо про Сатурна, перше, що спадає на думку, – це його дивовижні кільця. Спостереження космічних апаратів показали, що це газові планети мають кільця, але в Сатурна вони чітко видно і яскраво виражені. Кільця складаються з дрібних частинок льоду, каміння, пилу, уламків метеоритів, втягнутих гравітацією системи з космічного простору. Вони мають більшу відбивну здатність, ніж диск самого Сатурна. Система кілець складається з трьох основних і тоншого четвертого. Їхній діаметр – приблизно 250 000 км, а товщина – менше 1 км. Кільця названі літерами латинського алфавіту по порядку від периферії до центру. Кільця А і між собою розділяються простором шириною в 4000 км, званим щілиною Кассіні. А також є щілина - розділова смуга Енке. Кільце В - найяскравіше і широке, а практично прозоро. Більш тьмяні та найближчі до зовнішньої частини атмосфери Сатурна кільця D, E, F, G були відкриті пізніше. Після того, як космічними станціями були отримані знімки планети, стало зрозуміло, що насправді всі великі кільця складаються з більш тонких кілець.

Існує кілька теорій походження та утворення кілець Сатурна. Згідно з однією з них, кільця утворилися в результаті захоплення планетою деяких своїх супутників. Вони руйнувалися, які осколки поступово розподілялися по орбіті. Друга говорить, що кільця сформувалися разом із самою планетою з первісної хмари пилу та газу. Частинки, з яких складаються кільця, не можуть утворити більші об'єкти на кшталт супутників через занадто малі розміри, безладний рух і зіткнення між собою. Варто зауважити, що система кілець Сатурна не вважається абсолютно стабільною: частина речовини втрачається, поглинаючись планетою або розсіюючись у навколопланетний простір, а частина навпаки відшкодовується при взаємодії комет і астероїдів з гравітаційним полем.

За своєю структурою та складом Сатурн із усіх газових гігантів найбільше подібностей має з Юпітером. Значну частину обох планет становить атмосфера із суміші водню та гелію, а також деяких інших домішок. Такий елементний склад практично не відрізняється від сонячного. Під товстим шаром газів знаходиться ядро ​​з льоду, заліза та нікелю, вкрите тонкою оболонкою із металевого водню. Сатурн і Юпітер виділяють більшу кількість теплоти, ніж отримують від Сонця, оскільки близько половини енергії, що випромінюється ними, зумовлено внутрішніми тепловими потоками. Таким чином Сатурн міг стати другою зіркою, але йому не вистачило речовини для створення достатньої гравітаційної сили, що сприяє термоядерному синтезу.

Сучасні космічні спостереження показали, що хмари на північному полюсі Сатурна утворюють гігантський правильний шестикутник, довжина кожної із сторін якого 12,5 тисячі кілометрів. Структура обертається разом із планетою і втрачає своєї форми протягом 20 років із часу її першого виявлення. Подібне явище не спостерігається більше ніде в Сонячній системі, і вченим досі так і не вдалося пояснити його.

Космічні апарати "Вояджер" виявили сильні вітри на Сатурні. Швидкості повітряних потоків сягають 500 м/с. Вітру дме в основному в східному напрямку, хоча при віддаленні від екватора їх сила слабшає і з'являються потоки, спрямовані на захід. Деякі дані свідчать, що циркуляція газів відбувається у верхніх шарах атмосфери, а й у глибині. Також у атмосфері Сатурне періодично з'являються урагани колосальної потужності. Найбільший з них - "Великий білий овал" - з'являється раз на 30 років.

Зараз на орбіті Сатурна знаходиться міжпланетна станція "Кассіні", керована із Землі. Вона була запущена у 1997 році і досягла планети у 2004 році. Її мета – вивчення кілець, атмосфери та магнітного поля Сатурна та його супутників. Завдяки «Кассіні» отримано безліч високоякісних знімків, виявлено полярні сяйва, згаданий вище шестикутник, гори та острови на Титані, сліди води на Енцеладі, раніше невідомі кільця, які неможливо було розглянути за допомогою наземних інструментів.

Кільця Сатурна як відростків з боків можна розглянути навіть у невеликий бінокль з діаметром об'єктивів від 15 мм. У телескоп діаметром 60-70 мм вже видно невеликий диск планети без деталей, оточений кільцями. У великі інструменти (100-150 мм) видно хмарні пояси Сатурна, шапки полюсів, тінь від кілець і деякі інші деталі. У телескопи розміром більше 200 мм можна чудово розглянути темні та світлі плями на поверхні, пояси, зони, деталі будови кілець.