Сатурн – шестая от Солнца планета Солнечной системы, одна из планет-гигантов. Характерная особенность Сатурна, его украшение, – система колец, состоящих в основном изо льда и пыли. Обладает множеством спутников. Сатурн был назван древними римлянами в честь особо почитаемого ими бога земледелия.
Краткая характеристика
Сатурн – вторая планета в Солнечной системе по величине после Юпитера, его масса составляет примерно 95 масс Земли. Сатурн вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 1430 миллионов километров. Расстояние до Земли составляет 1280 млн. км. Период его обращения – 29,5 лет, а сутки на планете длятся десять с половиной часов. Состав Сатурна практически не отличается от солнечного: основные элементы – водород и гелий, а также многочисленные примеси аммиака, метана, этана, ацетилена и воды. По внутреннему же составу он больше напоминает Юпитер: ядро из железа, воды и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Атмосфера из огромного количества газообразного гелия и водорода толстым слоем обволакивает ядро. Поскольку планета состоит главным образом из газа, а твердая поверхность отсутствует, Сатурн причисляют к газовым гигантам. По той же причине его средняя плотность невероятно мала – 0,687 г/см 3 , что меньше плотности воды. Это делает его наименее плотной планетой в системе. Однако степень сжатия у Сатурна наоборот самая высокая. Это означает, что его экваториальный и полярный радиусы сильно различаются по величине – 60 300 км и 54 400 км соответственно. Из этого также следует большая разница в скоростях для различных частей атмосферы в зависимости от широты. Средняя скорость вращения вокруг оси – 9,87 км/с, а орбитальная скорость – 9,69 км/с.
Величественное зрелище представляет собой система колец Сатурна. Они состоят из обломков льда и камней, пыли, остатков бывших спутников, разрушенных его гравитационным
полем. Они расположены очень высоко над экватором планеты, примерно в 6 – 120 тысячах километров. Однако сами кольца очень тонкие: каждый из них толщиной порядка километра. Всю систему делят на четыре кольца – три основных и одно более тонкое. Первые три принято обозначать латинскими буквами. Среднее кольцо В, самое яркое и широкое, отделено от кольца А пространством, называемым щелью Кассини, в котором расположились самые тонкие и практически прозрачные кольца. Малоизвестно, что на самом деле кольца имеются у всех четырех планет-гигантов, но у всех, кроме Сатурна, они почти не заметны.
В настоящее время известно 62 спутника Сатурна. Крупнейшие из них – Титан, Энцелад, Мимас, Тефия, Диона, Япет и Рея. Титан – самый крупный из спутников – во многом похож на Землю. Он имеет атмосферу, разделенную на слои, а также жидкость на поверхности, что уже сейчас является доказанным фактом. Более мелкие объекты предположительно являются обломками астероидов, и их размер может составлять менее километра.
Образование планеты
Существует две гипотезы происхождения Сатурна:
Первая – гипотеза «контракции» – гласит, что Солнце и планеты сформировались одинаково. На начальных этапах своего развития Солнечная система представляла собой диск из газа и пыли, в котором постепенно образовывались отдельные участки, более плотные и массивные, чем окружавшее их вещество. В результате эти «сгущения» дали начало Солнцу и известным нам планетам. Этим объясняется схожесть состава у Сатурна и Солнца и его малая плотность.
Согласно второй гипотезе «аккреции», образование Сатурна шло в два этапа. Первый – формирование в газопылевом диске плотных тел наподобие твердых планет земной группы. В это время часть газов в области Юпитера и Сатурна рассеялась в космическое пространство, чем объясняется небольшая разница в составе у этих планет с Солнцем. На втором этапе более крупные тела притягивали на себя газ из окружавшего их облака.
Внутреннее строение
Внутренняя область Сатурна разделяется на три слоя. В центре находится небольшое по сравнению с общим объемом, но массивное ядро из силикатов, металлов и льда. Его радиус составляет примерно четверть радиуса планеты, а масса – от 9 до 22 земных масс. Температура в ядре – около 12 000 °C. Энергия, излучаемая газовым гигантом, в 2,5 раза превышает энергию, получаемую ей от Солнца. Причин этому несколько. Во-первых, источником внутреннего тепла могут быть запасы энергии, накопленные при гравитационном сжатии Сатурна: при формировании планеты из протопланетного диска гравитационная энергия пыли и газа переходила в кинетическую, а затем в тепловую. Во-вторых, часть тепла создается за счет механизма Кельвина-Гельмгольца: при падении температуры падает и давление, из-за чего вещество планеты сжимается, и потенциальная энергия переходит в тепло. В-третьих, в результате конденсации капель гелия и их последующего падения сквозь слой водорода внутрь ядра также может происходить генерация теплоты.
Ядро Сатурна окружает слой водорода в металлическом состоянии: он находится в жидкой фазе, но обладает свойствами металла. Такой водород обладает очень высокой электропроводностью, следовательно, циркуляция токов в нем создает мощное магнитное поле. Здесь, на глубине около 30 тыс. км, давление достигает 3 миллионов атмосфер. Выше этого уровня находится слой жидкого молекулярного водорода, который с высотой постепенно становится газом, соприкасаясь с атмосферой.
Атмосфера
Поскольку газовые планеты не имеют твердой поверхности, сложно определить точно, где именно начинается атмосфера. Для Сатурна за такой нулевой уровень принята высота, на которой происходит кипение метана. Основные компоненты атмосферы – водород (96,3 %) и гелий (3,25 %). Также спектроскопические исследования обнаружили в ее составе воду, метан, ацетилен, этан, фосфин, аммиак. Давление у верхней границы атмосферы составляет около 0,5 атм. На этом уровне конденсируется аммиак и образуются облака белого цвета. В нижней части облака состоят из кристаллов льда и капелек воды.
Газы в атмосфере постоянно движутся, вследствие чего они принимают вид полос, параллельных диаметру планеты. Такие же полосы есть и на Юпитере, однако на Сатурне они гораздо более тусклые. Из-за конвекции и быстрого вращения образуются невероятно сильные ветра, самые мощные в Солнечной системе. Ветра в основном дуют по направлению вращения, на восток. На экваторе воздушные потоки самые сильные, их скорость может достигать 1800 км/ч. С удалением от экватора ветра ослабевают, появляются западные потоки. Движение газов происходит во всех слоях атмосферы.
Крупные циклоны могут быть очень устойчивы и длиться годами. Раз в 30 лет на Сатурне возникает «Большой белый овал» – сверхмощный ураган, размеры которого каждый раз становятся больше. Во время последнего наблюдения в 2010 году он составлял четвертую часть от всего диска планеты. Также межпланетными станциями было обнаружено необычное образование в виде правильного шестиугольника на северном полюсе. Его форма стабильна вот уже в течение 20 лет после первого наблюдения. Каждая его сторона составляет 13 800 км – больше диаметра Земли. Для астрономов до сих пор остается загадкой причина образования именно такой формы облаков.
Камеры «Вояджеров» и «Кассини» зафиксировали светящиеся области на Сатурне. Ими оказались полярные сияния. Они располагаются на широте 70-80° и имеют вид очень ярких колец овальной (реже спиральной) формы. Считается, что сияния на Сатурне образуются в результате перестраивания силовых линий магнитного поля. В результате магнитная энергия нагревает окружающие области атмосферы и разгоняет заряженные частицы до высоких скоростей. Кроме того, во время сильных бурь наблюдаются разряды молний.
Кольца
Когда мы говорим о Сатурне, первое, что приходит на ум, – это его удивительные кольца. Наблюдения космических аппаратов показали, что все газовые планеты имеют кольца, но только у Сатурна они отчетливо видны и ярко выражены. Кольца состоят из мельчайших частиц льда, камней, пыли, обломков метеоритов, втянутых гравитацией системы из космического пространства. Они обладают большей отражательной способностью, чем диск самого Сатурна. Система колец состоит из трех основных и более тонкого четвертого. Их диаметр – примерно 250 000 км, а толщина – менее 1 км. Кольца названы буквами латинского алфавита по порядку, от периферии к центру. Кольца А и В между собой разделяются пространством шириной в 4000 км, называемым щелью Кассини. Внутри внешнего кольца А также есть щель – разделительная полоса Энке. Кольцо В – самое яркое и широкое, а С практически прозрачно. Более тусклые и самые близкие к внешней части атмосферы Сатурна кольца D, E, F, G были открыты позже. После того, как космическими станциями были получены снимки планеты, стало ясно, что на самом деле все крупные кольца состоят из множества более тонких колец.
Существует несколько теорий происхождения и образования колец Сатурна. Согласно одной из них, кольца образовались в результате «захвата» планетой некоторых своих спутников. Они разрушались, а их осколки равномерно распределялись по орбите. Вторая гласит, что кольца сформировались вместе с самой планетой из первоначального облака пыли и газа. Частицы, из которых состоят кольца, не могут образовать более крупные объекты наподобие спутников из-за слишком малых размеров, беспорядочного движения и соударений между собой. Стоит заметить, что система колец Сатурна не считается абсолютно стабильной: часть вещества утрачивается, поглощаясь планетой или рассеиваясь в околопланетное пространство, а часть, наоборот, возмещается при взаимодействии комет и астероидов с гравитационным полем.
По своей структуре и составу Сатурн из всех газовых гигантов больше всего сходств имеет с Юпитером. Значительную часть обеих планет составляет атмосфера из смеси водорода и гелия, а также некоторых других примесей. Такой элементный состав практически не отличается от солнечного. Под толстым слоем газов находится ядро изо льда, железа и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Сатурн и Юпитер выделяют большее количество теплоты, чем получают от Солнца, поскольку около половины излучаемой ими энергии обусловлено внутренними тепловыми потоками. Таким образом, Сатурн мог стать второй звездой, но ему не хватило вещества для создания достаточной гравитационной силы, способствующей термоядерному синтезу.
Современные космические наблюдения показали, что облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский правильный шестиугольник, длина каждой из сторон которого 12,5 тысяч км. Структура вращается вместе с планетой и не теряет своей формы уже в течение 20 лет со времени её первого обнаружения. Подобное явление не наблюдается больше нигде в Солнечной системе, и ученым до сих пор так и не удалось его объяснить.
Космические аппараты «Вояджер» обнаружили сильные ветра на Сатурне. Скорости воздушных потоков достигают 500 м/с. Ветра дуют в основном в восточном направлении, хотя при удалении от экватора их сила ослабевает и появляются потоки, направленные на запад. Некоторые данные говорят о том, что циркуляция газов происходит не только в верхних слоях атмосферы, но и на глубине. Также в атмосфере Сатурне периодически появляются ураганы колоссальной мощности. Крупнейший из них – «Большой белый овал» – появляется раз в 30 лет.
Сейчас на орбите Сатурна находится межпланетная станция «Кассини», управляемая с Земли. Она была запущена в 1997 году и достигла планеты в 2004 году. Ее цель – изучение колец, атмосферы и магнитного поля Сатурна и его спутников. Благодаря «Кассини» получено множество высококачественных снимков, обнаружены полярные сияния, упомянутый выше шестиугольник, горы и острова на Титане, следы воды на Энцеладе, ранее неизвестные кольца, которые невозможно было разглядеть с помощью наземных инструментов.
Кольца Сатурна в виде отростков по бокам можно разглядеть даже в небольшой бинокль с диаметром объективов от 15 мм. В телескоп диаметром 60-70 мм уже видно небольшой диск планеты без деталей, окруженный кольцами. В более крупные инструменты (100-150 мм) видны облачные пояса Сатурна, шапки полюсов, тень от колец и некоторые другие детали. В телескопы размером более 200 мм можно прекрасно рассмотреть темные и светлые пятна на поверхности, пояса, зоны, детали строения колец.
Одним из самых ярчайших объектов на звездном ночном небе является – планета Сатурн. Краткое описание, которое мы для вас сделаем ниже, поможет вам понять всю красоту и необычность этой малоизученной планеты Солнечной системы.
История ее обнаружения в пространстве космоса
Впервые эту планета была замечена в 17 веке астрономом и физиком Христианом Гюгнейсом, а о существовании колец Сатурна узнал другой известный астроном Жан Доминик Кассини. Кольца можно заметить даже с нашей родной Земли, если наблюдать планету в телескоп, но один раз в период 14-15 лет, их нельзя увидеть, так как кольца Сатурна расположены ребром к Земле.
Эта планета является последней, которую обнаружили и на сегодняшний день она является самым малоизученным небесным телом во всей Солнечной системе. Но ученых это обстоятельство не совсем устраивает, чтобы собрать побольше данных и информации о космическом объекте и его спутниках в космос постоянно отправляются исследовательские аппараты, которые передают собранные данные в научно-исследовательские центры. Эта информация помогает понять, чем так необычен Сатурн. Планета, краткое описание для детей, которое мы делаем в познавательной и увлекательной форме, была названа в честь римского бога, который, согласно мифам, является предводителем всех титанов.
Версии происхождения Сатурна
Сатурн и наша центральная звезда Солнце по своему составу подобны друг другу, а именно тем, что у них водород преобладает в составе и, поэтому, некоторые ученые утверждают, что они образовались в одно и то же время. Но противники этой теории аргументируют свои возражения тем, что в одном случае образовалась звезда, а в другом – планета.
Вторая гипотеза гласит, что формирование Сатурна длилось несколько сотен миллионов лет. Вначале образовались твердые частицы, и их масса была равной нашей родной Земле, но по какой-то причине Сатурн потерял в те времена большое количество газов, и чтобы компенсировать это, он начал из космического пространства гравитацией их активно приращивать к своему объему.
Физические характеристики
Сатурн является шестой планетой, расположенной от Солнца, и по величине уступает только гигантскому Юпитеру. Но если не брать в расчет ее более крупного собрата, то эта планета является самой быстрой в своем орбитальном вращении. Она его совершает за 10,5 часов. И поэтому его полюса, из-за оказываемого избыточного давления сплющиваются и увеличивают экватор планеты, придавая ей параметры сфероида. Так как планета Сатурн – газовый гигант, и может вместить в себя 760 Земель, то он имеет разную скорость вращения между видимыми широтами. Он состоит в основном из таких газов, как водород и гелий, поэтому он обладает плотностью, которая меньше воды. В небольших пропорциях в атмосфере имеются также и другие газы, а именно: ацетилен, аммиак, этан, метан и др.
Магнитное поле этой красивейшей планеты сильнее аналогичного поля на Земле в 578 раз. Внутреннее раскаленное ядро Сатурна в своем составе содержит железо и каменистые породы, которые расположены во внешнем слое, далее расположен металлический водород в его жидкой форме, затем – гелий и жидкий водород, которые смешиваются уже с атмосферой.
Сатурн расположен от Солнца на расстоянии, которое превышает удаленность Земли от Солнца в 9,5 раз. Из-за этих параметров солнечному свету необходимо больше времени на 1 час 20 мин, чтобы достичь Сатурна. А продолжительность года планеты-гиганта составляет 10,756 суток на Земле, что эквивалентно 29,5 земным годам.
Сатурн обладает третьим по величине эксцентриситетом, уступая только Марсу и Меркурию. Расстояние между его афелием и перигелием весьма существенное и составляет приблизительно 1,54 х 108 км. Наклон оси Сатурна похож на наклон оси Земли, и это объясняет наличие тех же времен года, что и на нашей планете, но они проходят более смазано, так как из-за своей удаленности он получает от Солнца гораздо меньше солнечного света.
Свойства атмосферы
На всех газовых планетах ученым очень сложно определить, где же начинаются их атмосферы. На планете Сатурн за точку отсчета приняли, высоту на которой происходит процесс кипения метана. Давление у верхнего предела атмосферного слоя составляет приблизительно 0,5 атм. Здесь происходит конденсация аммиака с образованием облаков белого цвета, а в нижней части атмосферы в их составе имеется кристаллы льда и капли воды.
Газы планеты находятся в постоянном движении и принимают подобие полос, параллельных ее диаметру. По причине сильного вращения и конвекции образуются мощнейшие ветра, которые дуют чаще всего в восточном направлении. В районе экватора скорость воздушного потока составляет 1800 км/ч, чем дальше расстояние от него, тем слабее становится ветер.
Периодически раз в 30 лет на планете возникает ураган, невероятно мощнейший силы, по прозвищу «Большой белый обвал» и его размеры постоянно увеличиваются. Во время наблюдений в 2010 году заметили, что он составлял ¼ часть планетарного диска. А также исследовательские корабли заметили, так называемую загадку Сатурна – правильный шестиугольник, располагающийся на северном полюсе планеты. И каждая его сторона имеет 12550 км в длине, а это больше диаметра нашей Земли. И за двадцать лет последних наблюдений прямоугольник не изменил своей первоначальной формы.
На планете Сатурн также происходят атмосферное явление, такое как полярные сияние на широте 70-80°. Они подобны кольцам овальной формы, иногда встречаются и спиралевидные. Полярные сияния на планете происходят по причине того, что ее силовые линии магнитного поля перестраиваются. Образовавшаяся за счет этого процесса магнитная энергия нагревает атмосферные слои, тем самым разгоняя до больших скоростей заряженные частицы. Также во время бурь на Сатурне наблюдаются молнии.
Кольца Сатурна
В этом пункте мы более подробно уделим внимание и расскажем, чем же так красив Сатурн. Его система колец самая знаменитая и красивая во всей Солнечной системе. Они состоят в основном изо льда, пыли и кусочков космического мусора. И именно из-за высокой отражательной способности льда, мы можем наблюдать их в телескоп. Система колец Сатурна находится от экватора планеты на довольно далеком расстоянии, а именно 6-120 км.
Сатурн имеет 7 колец: А B C D E F G, названы они по первым буквам английского алфавита по порядку их обнаружения. Из Земли можно увидеть только кольца А, В, С. Между ними имеются пробелы. Пробел в расстоянии между двумя первыми кольцами составляет где-то 4700 км. И это пространство называется – «Щель Кассини». На самом деле, каждое огромное основное кольцо состоит из более мелких составляющих, подобных ему. Самая распространенная теория образования этой особенности Сатурна гласит, что они появились в результате распада спутников планеты, которые в свое время подошли слишком близко к ее орбите.
Спутники Сатурна
Спутники Сатурна, список названий, которых мы приведем ниже, были названы по именам героев известных мифов на Земле. Самый большой из них носит имя – Титан, который занимает второе место в Солнечной системе, по своим параметрам. Уступает он лишь луне Юпитера – Ганимед. Остальные небесные объекты известны как: Рея, Япет, Диона, Тефия, Енцлад, . Но это далеко не полный их перечень, так Сатурн располагает более 63 спутников на своей орбите. Самую первую луну обнаружили в далеком 1665 году, потом в течение 7 лет узнали о еще 7 подобных объектах. До 1997 году ученные обнаружили еще 18 небесных спутников планеты, а благодаря исследовательской миссии, под названием «Кассини» узнали об остальных.
Титан обладает густой атмосферой, богатой на азот. Такой же самый состав был и на Земле в те времена, когда только жизнь начинала зарождаться. Также в атмосферных слоях имеется много углеводородов и химических веществ, которые на нашей планете называются полезные ископаемые. На Титане идут метановые дожди, проходящие через ледяную корку.
Каждый из спутников этой необычной и красивой планеты по-своему уникален. Например, у Япета одна сторона – темная, другая – светлая, на Энцепаде насчитывается 101 ледяной гейзер, Пан и Атлас имеют вид тарелок, а луны Пандора и Прометей удерживают систему колец на орбите Сатурна. Рея удивила ученных тем, что она, как и Сатурн, обладает несколькими тонкими кольцами. Это открытие ошеломило исследователей, ведь до сих пор не было замечено и даже не предполагалось, что луна, как и основная планета, может иметь кольцевую систему.
Исследовательские миссии
К планете Сатурн ученые неоднократно отправляли космические аппараты Pioneer 11, Voyager первый, второй, а также «Кассини», он прибыл к орбите планете в 2004 году и на протяжении долгих 13 лет находился на ней, высылая на Землю собранную информацию о Сатурне и его спутниках. Ближайшая миссия отправится к планете в 2020 году. Космическому аппарату необходимо будет целых 9 лет, чтобы достичь орбиты планеты, и еще четыре, чтобы вести наблюдения.
Данная статья представляет собой сообщение или доклад о Сатурне, где изложена характеристика этой планеты Солнечной системы: основные астрономические данные, строение атмосферы и ядра, описание колец и спутников.
Астрономические данные Сатурна
Максимальное расстояние от Солнца (афелий)
1,513 млрд. км (10,116 а.е.)
Минимальное расстояние от Солнца (перигелий)
1,354 млрд. км (9,048 а.е.)
Диаметр по экватору
120 540 км
Средняя температура верхних слоёв атмосферы
-180º С
Период обращения вокруг Солнца
29,458 земного года
Период обращения вокруг оси
10 ч 34 мин 13 с
Количество колец
8
Количество спутников
62
Описание планеты
Эта планета - бледно-золотой шар, окружённый тончайшим кольцом - получила своё название от имени древнеримского бога посевов, отца Юпитера. Шестой по счёту в Солнечной системе и второй по величине, Сатурн обращается вокруг нашего светила на среднем расстоянии в 1,4 млрд. км, отстоя от звезды вдвое дальше, чем Юпитер. Вещество этого небесного тела так же, как Юпитера, Урана и Нептуна, имеет небольшую среднюю плотность (0,69 г/см 3) , поскольку состоит в основном из газов; тем не менее относящийся к планетам-гигантам Сатурн примерно в 95 раз массивнее Земли.
В силу большого отстояния от центра Солнечной системы его орбитальный период (т. е. сатурнианский год) весьма продолжителен и составляет около 29,5 земного. При этом обращение Сатурна вокруг своей оси происходит значительно быстрее, нежели у Земли: один день здесь длится всего 10 ч 34 мин. Скорость движения облаков над экваториальной зоной планеты такова, что полный оборот они совершают на 26 минут быстрее, чем облака в более высоких широтах; причина тому - огромной силы (около 500 м/с) ветры, дующие в верхних слоях атмосферы.
Атмосфера и ядро
Сатурн окутан плотным, заполненным облаками слоем газов. Основу его атмосферы составляют гелий и водород; облака состоят главным образом из кристаллов воды и аммиака. Так же, как и у ближайшего соседа по Солнечной системе - Юпитера, в видимых атмосферных слоях этой планеты присутствуют определённые участки, окрашенные как в более тёмные, так и в более светлые тона (так называемые пояса и зоны соответственно); они вполне чётко различимы, хотя и менее контрастны, чем у Юпитера. Кроме того, здесь также наблюдаются относительно стабильные атмосферные возмущения - например, Большое белое пятно, которое существовало в течение нескольких месяцев, а затем возродилось примерно три десятилетия спустя; гигантское овальное образование размером с Землю, расположенное недалеко от северного полюса, было названо Большим коричневым пятном.
Достигающий в диаметре примерно 120,5 тыс. км неправильный шар (атмосфера планеты сильно подвержена сплющиванию на полюсах, поскольку быстрое вращение способствует «выдавливанию» её в экваториальные области) состоит из нескольких слоёв. Предполагается, что в её глубинах скрываются минимум два слоя жидкого водорода, причём один из них, состоящий из так называемого металлического водорода, может проводить электричество.
Ядро Сатурна представляет собой огромную сферу, слагаемую, видимо, камнями и льдом. По предположениям учёных, своими размерами она превышает ядро Юпитера (около 30 тыс. км): косвенным свидетельством этого является более активное перемещение атмосферных масс от полюсов к экватору.
Кольца
Поскольку ось планеты очень сильно - более чем на 63º - наклонена к плоскости орбиты, земные астрономы имеют прекрасную возможность наблюдать эти удивительные образования в плане. Считается, что впервые увидел их Галилео Галилей (1564-1642) в 1610 году, но из-за несовершенства телескопа они были сочтены цепью спутников; только полвека спустя голландскому учёному Гюйгенсу удолось выяснить, что это кольцо, окружающее планету и нигде с ней не соприкасающееся.
Из-за движения Сатурна по орбите кольца медленно поворачиваются к нам то одной, то другой стороной; каждые 15 лет они располагаются к нам ребром, и тогда их нельзя разглядеть даже в самые мощные телескопы. Первое время считалось, что это огромный монолит, но более поздние исследования опровергли эту теорию. В частности, информация, полученная от космических аппаратов серий «Пионер» и «Вояджер» в 1970-1980 годах, свидетельствовала: Сатурн окружает ни много ни мало семь колец, причём структура каждого весьма сложна. Восьмое кольцо - кольцо Феба - диаметром более 13 млн. км, было открыто в 2009 году. Существует также предположение о наличии системы колец у одного из спутников Сатурна - Реи.
Судя по всему, кольца являются остатками того допланетного облака, которое породило все тела Солнечной системы, и состоят из небольших - от 1 мм до нескольких метров - пылевых частиц, покрытых льдом. При средней толщине от 10 м до 10 км их диаметр составляет 270 тыс. км. Три самые яркие названы A, B и C; в отличие от колец D, E, F и G, более узких и тусклых, они неплохо различимы с Земли даже в слабый телескоп. Кольца A и B разделяет так называемая щель Кассини (по имени итальянского астронома, жившего в XVII-XVIII ст.); подобная же «прореха» в теле кольца A называется щелью Энке. Кроме того, автоматическая станция «Кассини» в начале 2004 года обнаружила наличие у Сатурна радиационного пояса внутри колец, что стало для учёных полной неожиданностью.
Спутники
Кроме миллиардов крохотных лун, составляющих его кольца, Сатурн обладает и большим количеством спутников - 62. Их размер и форма очень различны: есть объекты, подобные Япету и Рее (средние диаметры 1 436 и 1 528 км соответственно), а есть - небольшие сателлиты, такие как Атлас (около 32 км) и Телесто (24 км). Благодаря современному оборудованию в последние годы стало возможным открытие множества мельчайших по космическим меркам спутников, диаметр которых составляет менее 10 км.
Самый большой спутник Сатурна - Титан, его диаметр равен 5 150 км и во всей Солнечной системе он уступает лишь спутнику Юпитера Ганимеду. Титан - один из наиболее интересных спутников Сатурна: считается, что процессы, происходящие в его атмосфере (85 % азота, около 12 % аргона и 3 % метана), схожи с теми, что миллиарды лет назад можно было бы обнаружить на юной Земле. 14 января 2005 года на эту планету был спущен зонд «Гюйгенс», передавший немало ценной научной информации.
Периоды обращения и радиусы орбит в каждой из трёх групп спутников Сатурна - Тефии, Телесто и Калипсо, Дионы и Елены, Януса и Эпиметия - одинаковы. Есть и другие интересные факты: например, щель Энке внутри кольца A возникла благодаря спутнику Пану, орбита которого лежит в той же плоскости, а спутники Атлас и Прометей, между орбитами которых расположилось кольцо F, не дают составляющим его частицам разлететься в пространстве (за это они получили прозвище «луны-пастухи»).
Помимо Сатурна, кольцами также обладают и другие планеты Солнечной системы: Юпитер, Уран и Нептун.
- Сатурн – шестая от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера .
- Сатурн удален от Солнца на 1,4 млрд км (9,5 а.е.)
- Газовый гигант Сатурн , состоит из водорода с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака, тяжелых элементов.
- Сутки (полный оборот вокруг своей оси) на Сатурне длятся 10,7 часов. Год (полный оборот вокруг Солнца) составляет 29 земных лет .
- Вокруг Сатурна обращается 62 спутника . Титан - самый крупный из них, его размеры немного уступают спутнику Юпитера Ганимеду. Титан превышает по своим размерам Меркурий и обладает единственной среди спутников Солнечной системы плотной атмосферой.
- Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно больше, чем на Юпитере.
- Сатурн – обладатель самых заметных и захватывающих колец среди планет газовых гигантов . Семь тонких колец имеют разделительные полосы. Диаметр колец 250 000 км, а толщина не превышает 1 км. По составу кольца Сатурна на 93 % состоят изо льда с незначительными примесями, которые могут включать в себя сополимеры, образующихся под действием солнечного излучения и силикаты и на 7 % из углерода.
- Пять миссий было отправлено к Сатурну. С 2004 года Сатурн, его спутники и кольца изучает автоматическая межпланетная станция Кассини. «Кассини» нёс на борту европейский зонд «Гюйгенс», который 14 января 2005 года впервые опустился на Титан.
- На Сатурне нет жизни, какой мы ее знаем. Однако некоторые из спутников Сатурна есть условия, которые могут поддерживать жизнь .
- Как планета Солнечной системы Сатурн известен с 1600-х. Сатурн - одна из пяти планет Солнечной системы, легко видимых невооружённым глазом с Земли. Чтобы наблюдать кольца Сатурна, необходим телескоп диаметром не менее 15 мм.
Звездное небо всегда привлекало своей красотой романтиков, поэтов, художников и влюбленных. С незапамятных времен люди восхищались россыпью звезд и приписывали им особые магические свойства.
Древние астрологи, например, сумели провести параллель между датой рождения человека и звездой, ярко светившей в этот момент. Считалось, что она может влиять не только на совокупность черт характера новорожденного, но и на всю его дальнейшую судьбу. Наблюдение за звездами помогало земледельцам определять лучшую дату для посева и сбора урожая. Можно сказать, что многое в жизни древних людей было подчинено влиянию звезд и планет, поэтому неудивительно, что человечество уже не одно столетие пытается изучить ближайшие к Земле планеты.
Многие из них на сегодняшний момент довольно неплохо изучены, однако некоторые могут преподнести ученым немало сюрпризов. К таким планетам астрономы, в первую очередь, относят Сатурн. Описание этого газового гиганта можно найти в любом учебнике по астрономии. Однако сами ученые считают, что это одна из самых малоизученных планет, все загадки и тайны которой человечество еще даже не в состоянии перечислить.
Сегодня вы получите самую развернутую информацию о Сатурне. Масса газового гиганта, его размер, описание и сравнительная характеристика с Землей - все это вы сможете узнать из данной статьи. Возможно, некоторые факты вы услышите впервые, а что-то покажется вам просто невероятным.
Представления древних о Сатурне
Наши предки не могли точно вычислить массу Сатурна и дать ему характеристику, но они определенно понимали, насколько величественна данная планета и даже поклонялись ей. Историки считают, что Сатурн, который относится к одной из пяти планет, отлично различимых с Земли невооруженным взглядом, был известен людям очень давно. Свое название он получил в честь бога плодородия и земледелия. Это божество было весьма почитаемо среди греков и римлян, однако в дальнейшем отношение к нему слегка видоизменилось.
Дело в том, что греки начали ассоциировать Сатурн с Кроносом. Этот титан был весьма кровожаден и даже пожирал своих собственных детей. Поэтому к нему относились без должного уважения и с некоторым опасением. А вот римляне очень почитали Сатурн и даже считали его богом, который дал человечеству многие необходимые для жизни знания. Именно бог земледелия научил невежественных людей строить жилые помещения и сохранять выращенный урожай до следующего года. В благодарность к Сатурну римляне устраивали настоящие праздники, длящиеся несколько дней. В этот период даже рабы могли забыть о своем ничтожном положении и в полной мере ощутить себя свободными людьми.
Примечательно, что во многих древних культурах Сатурн, характеристику которого ученые смогли дать только спустя тысячелетия, ассоциировался с сильными божествами, которые уверенно управляют судьбами людей во многих мирах. Современные историки часто задумываются о том, что древние цивилизации могли знать об этой гигантской планете гораздо больше, чем мы сегодня. Возможно, им были доступны иные знания и нам только предстоит, откинув сухие статистические данные, проникнуть в тайны Сатурна.
Краткое описание планеты
В нескольких словах рассказать, какая планета Сатурн на самом деле, довольно сложно. Поэтому в текущем разделе мы приведем читателю всем известные данные, которые помогут составить некоторое представление об этом удивительном небесном теле.
Сатурн является шестой планетой нашей родной Солнечной системы. Так как он в основном состоит из газов, то его относят к газовым гигантам. Самым ближайшим «родственником» Сатурна принято называть Юпитер, но кроме него в эту группу можно внести еще Уран и Нептун. Примечательно, что все газовые планеты могут гордиться своими кольцами, но только Сатурн имеет их в таком количестве, что позволяет разглядеть его величественный «пояс» даже с Земли. Современные астрономы по праву считают его самой красивой и завораживающей планетой. Ведь кольца Сатурна (из чего состоит это великолепие, мы расскажем в одном из следующих разделов статьи) практически постоянно меняют свой цвет и каждый раз их фото удивляет новыми оттенками. Поэтому газовый гигант является одним из самых узнаваемых среди остальных планет
Масса Сатурна (5.68×10 26 кг) по сравнению с Землей крайне велика, об этом мы поговорим немного позже. А вот диаметр планеты, составляющий, по последним данным, более ста двадцати тысяч километров, уверенно выводит ее на второе место в Солнечной системе. Поспорить с Сатурном может только Юпитер, лидирующий в данном списке.
Газовый гигант имеет свою атмосферу, магнитные поля и огромное количество спутников, которые постепенно открывались астрономами. Интересно, что плотность планеты заметно меньше плотности воды. Поэтому, если ваше воображение позволит вам представить огромный бассейн, наполненный водой, то будьте уверены, Сатурн в нем не утонет. Как огромный надувной мяч, он будет медленно скользить по поверхности.
Происхождение газового гиганта
Несмотря на то, что исследования Сатурна космическими аппаратами активно ведутся на протяжении последних десятилетий, ученые до сих пор не могут уверенно сказать, как именно образовалась планета. На сегодняшний день выдвинуто две основных гипотезы, у которых есть свои последователи и противники.
Солнце и Сатурн часто сравнивают по составу. И действительно, в них находится большая концентрация водорода, что позволило некоторым ученым выдвинуть гипотезу о том, что наша звезда и планеты Солнечной системы формировались практически в одно и то же время. Массивные газовые скопления стали родоначальниками Сатурна и Солнца. Однако никто из сторонников этой теории не может объяснить, почему из исходного материала, если так можно сказать, в одном случае образовалась планета, а в другом - звезда. Различиям в их составе тоже никто пока не может дать достойного объяснения.
Согласно второй гипотезе, процесс формирования Сатурна длился сотни миллионов лет. Изначально происходило образование твердых частиц, которые постепенно достигали массы нашей Земли. Однако в какой-то момент планета потеряла большое количества газа и на втором этапе она активно приращивала его из космического пространства путем гравитации.
Ученые надеются, что в дальнейшем им удастся открыть секрет образования Сатурна, но до этого у них еще долгие десятилетия ожидания. Ведь максимально близко к планете удалось подобраться только аппарату «Кассини», работавшему на ее орбите на протяжении долгих тринадцати лет. Осенью этого года он закончил свою миссию, собрав для наблюдателей огромное количество данных, которые еще только предстоит обработать.
Орбита планеты
Сатурн и Солнце разделяют практически полтора миллиарда километров, поэтому от нашего главного светила планете достается не так уж много света и тепла. Примечательно, что вращается газовый гигант вокруг Солнца по немного вытянутой орбите. Впрочем, в последние годы ученые утверждают, что так поступают практически все планеты. Полный оборот Сатурн делает практически за тридцать лет.
Вокруг своей оси планета крутится крайне быстро, на оборот требуется около десяти земных часов. Если бы мы жили на Сатурне, то именно столько длились бы сутки. Интересно, что полный оборот планеты вокруг своей оси ученые пытались вычислить несколько раз. За это время возникла погрешность приблизительно в шесть минут, в рамках науки она считается довольно внушительной. Некоторые ученые связывают ее с неточностью приборов, а вот другие утверждают, что за долгие годы наша родная Земля стала вращаться медленнее, что и позволило образоваться погрешности.
Структура планеты
Так как размер Сатурна часто сопоставляют с Юпитером, то неудивительно, что и структуры этих планет очень похожи между собой. Ученые условно делят газовый гигант на три слоя, центром которых является скалистое ядро. Оно имеет высокую плотность и, как минимум, в десять раз массивнее земного ядра. Вторым слоем, где оно находится, считается жидкий металлический водород. Его толщина составляет приблизительно четырнадцать с половиной тысяч километров. Внешний слой планеты составляет молекулярный водород, толщина данного слоя измеряется в восемнадцати с половиной тысячах километров.
Ученые, изучая планету, выяснили один интересный факт - она излучает в космическое пространство в два с половиной раза больше радиации, чем получает от светила. Этому феномену пытались найти определенное объяснение, проводя параллель с Юпитером. Однако до сих пор это остается очередной загадкой планеты, ведь размер Сатурна меньше своего «собрата», излучающего в окружающий мир гораздо более скромные объемы радиации. Поэтому на сегодняшний день подобную активность планеты объясняют трением гелиевых потоков. Но насколько жизнеспособна данная теория, ученые сказать не могут.
Планета Сатурн: состав атмосферы
Если наблюдать планету в телескоп, то становится заметно, что цвет Сатурна имеет несколько приглушенные бледно-оранжевые оттенки. На его поверхности можно отметить полосообразные образования, которые часто формируются в причудливые формы. Впрочем, они не статичны и быстро трансформируются.
Когда мы говорим о газообразных планетах, то читателю довольно сложно понять, как именно можно определить разницу между условной поверхностью и атмосферой. Ученые тоже сталкивались с подобной проблемой, потому было принято решение определять некую точку отсчета. Именно в ней температура начинает понижаться, здесь астрономы и проводят невидимую границу.
Атмосфера Сатурна практически на девяносто шесть процентов состоит из водорода. Из составляющих газов хочется еще назвать гелий, он присутствует в количестве трех процентов. Оставшийся один процент делят между собой аммиак, метан и другие вещества. Для всех известных нам живых организмов атмосфера планеты является губительной.
Толщина атмосферного слоя приближена к шестидесяти километрам. Удивительно, но Сатурн, как и Юпитер, часто именуют не иначе как «планета бурь». Конечно, по меркам Юпитера они незначительны. Но вот для землян ветер практически в две тысячи километров в час покажется настоящим концом света. Подобные бури происходят на Сатурне довольно часто, иногда ученые замечают в атмосфере формирования, напоминающие наши ураганы. В телескоп они выглядят как обширные белые пятна, причем ураганы формируются крайне редко. Поэтому наблюдение за ними считается большой удачей для астрономов.
Кольца Сатурна
Цвет Сатурна и его колец приблизительно одинаков, хотя ученым этот «пояс» задает огромное количество задачек, которые они пока не в состоянии решить. Особенно сложно ответить на вопросы о происхождении и возрасте этого великолепия. На сегодняшний день по данной теме научное сообщество выдвинуло несколько гипотез, доказать или опровергнуть которые пока никто не может.
В первую очередь, многих юных астрономов интересует, из чего состоят кольца Сатурна. На этот вопрос ученые могут ответить достаточно точно. Структура колец очень неоднородна, она представляет собой миллиарды частиц, которые движутся с огромной скоростью. Диаметр этих частиц колеблется от одного сантиметра до десяти метров. Состоят они на девяносто восемь процентов изо льда. Остальные два процента представлены различными примесями.
Несмотря на внушительную картину, которую представляют собой кольца Сатурна, они очень тонкие. Их толщина в среднем не достигает даже километра, тогда как диаметр доходит до двухсот пятидесяти тысяч километров.
Для простоты кольца планеты принято называть одной из букв латинского алфавита, самыми заметными считаются три кольца. А вот наиболее ярким и красивым принято считать второе.
Образование колец: теории и гипотезы
С древних времен люди ломали голову над тем, как именно были сформированы кольца Сатурна. Изначально выдвигалась теория об одновременном формировании планеты и ее колец. Однако позже эта версия была опровергнута, ведь ученых поразила чистота льда, из которых и состоит «пояс» Сатурна. Если бы кольца имели с планетой один возраст, то их частички покрылись бы слоем, который можно сравнить с грязью. Так как этого не произошло, то научному сообществу пришлось искать другие объяснения.
Традиционной считается теория о взорвавшемся спутнике Сатурна. Согласно этому утверждению, приблизительно четыре миллиарда лет назад один из спутников планеты подошел к ней слишком близко. По подсчетам ученых, его диаметр мог доходить до трехсот километров. Под воздействием приливной силы он был разорван на миллиарды частиц, образовавших кольца Сатурна. Также рассматривается версия и о столкновении двух спутников. Подобная теория кажется максимально правдоподобной, однако последние данные дают возможность определить возраст колец как сто миллионов лет.
Удивительно, но частички колец постоянно сталкиваются между собой, формируются в новые образования и тем самым затрудняют их изучение. Современные ученые пока не могут раскрыть тайну образования «пояса» Сатурна, которая пополнила список загадок этой планеты.
Луны Сатурна
Газовый гигант имеет огромное количество спутников. Вокруг него вращается сорок процентов всех известных системы. На сегодняшний день открыто шестьдесят три луны Сатурна, при этом многие из них преподносят не меньше сюрпризов, чем сама планета.
Размер спутников колеблется от трехсот километров до пяти с лишним тысяч километров в диаметре. Проще всего астрономам было открыть крупные луны, большую часть из них смогли описать в конце восьмидесятых годов восемнадцатого века. Именно тогда были открыты Титан, Рея, Энцелад и Япет. Эти луны до сих пор очень интересуют ученых и пристально изучаются ими.
Интересно, что все спутники Сатурна очень отличаются от друг друга. Объединяет их тот факт, что они повернуты к планете всегда только одной стороной и вращаются практически синхронно. Наибольший интерес для астрономов представляют три луны:
- Титан.
- Энцелад.
Титан занимает второе место по величине в Солнечной системе. Неудивительно, что первенство он уступает только одному из спутников Титана на половину больше, чем у Луны, а размер сопоставим с Меркурием и даже превышает его. Интересно, что состав этого гигантского спутника Сатурна поспособствовал формированию атмосферы. К тому же, на нем существует жидкость, что ставит Титан в один ряд с Землей. Некоторые ученые даже предполагают, что на поверхности спутника может быть какая-то форма жизни. Конечно, она будет существенно отличаться от земной, ведь атмосфера Титана состоит из азота, метана и этана, а на его поверхности можно разглядеть озера из метана и острова с причудливым рельефом, сформированным жидким азотом.
Энцелад является не менее удивительным спутником Сатурна. Ученые называют его самым светлым небесным телом в Солнечной системе из-за его поверхности, полностью покрытой ледяной коркой. Ученые уверены, что под этой толщей льда скрывается настоящий океан, в котором вполне могут существовать живые организмы.
Рея не так давно удивила астрономов. После многочисленных снимков они сумели разглядеть вокруг нее несколько тонких колец. Об их составе и размере говорить пока рано, но это открытие стало шокирующим, ведь ранее даже не предполагалось, что вокруг спутника могут вращаться кольца.
Сатурн и Земля: сравнительный анализ этих двух планет
Сравнение Сатурна и Земли ученые проводят нечасто. Уж слишком различны эти небесные тела, чтобы сопоставлять их друг с другом. Но сегодня мы решили немного расширить кругозор читателя и все же взглянуть на эти планеты свежим взглядом. Есть ли между ними что-то общее?
В первую очередь, приходит в голову сопоставить массу Сатурна и Земли, это различие будет невероятным: газовый гигант больше нашей планеты в девяносто пять раз. По размеру он превышает Землю в девять с половиной раз. Поэтому в его объеме наша планета может поместиться более семисот раз.
Интересно, что гравитация на Сатурне составит девяносто два процента от земного притяжения. Если предположить, что человека весом в сто килограммов перенесут на Сатурн, то его вес уменьшится до девяноста двух килограммов.
Каждый школьник знает, что земная ось имеет определенный угол наклона относительно Солнца. Это позволяет сезонам сменять друг друга, а людям наслаждаться всеми красотами природы. Удивительно, но ось Сатурна имеет схожий наклон. Поэтому на планете тоже можно наблюдать смену сезонов. Однако они не имеют ярко выраженный характер и проследить их довольно сложно.
Как и Земля, Сатурн имеет собственное магнитное поле, а недавно ученые стали свидетелями настоящего полярного сияния, разлившегося над условной поверхностью планеты. Оно порадовало длительностью свечения и яркими фиолетовыми оттенками.
Даже из нашего небольшого сравнительного анализа видно, что обе планеты, несмотря на неимоверные различия, имеют и нечто объединяющее их. Возможно, это заставляет ученых постоянно обращать свой взор в сторону Сатурна. Однако некоторые из них со смехом говорят, что если бы существовала возможность посмотреть на обе планеты рядом, то Земля была похожа бы на монетку, а Сатурн - на надутый баскетбольный мяч.
Изучение газового гиганта, коим является Сатурн, - это процесс, которым озадачены ученые со всего мира. Не единожды они посылали к нему зонды и различные аппараты. Так как последняя миссия была закончена в текущем году, то ближайшая запланирована только на 2020 год. Однако сейчас никто не может сказать, состоится ли она. Уже несколько лет ведутся переговоры об участии России в этом масштабном проекте. По предварительным расчетам новому аппарату понадобится около девяти лет, чтобы попасть на орбиту Сатурна, и еще четыре года, чтобы изучить планету и ее самый большой спутник. Исходя из всего вышесказанного, можно быть уверенными, что раскрытие всех тайн планеты бурь - это дело будущего. Возможно, в этом примите участие и вы, наши сегодняшние читатели.
