Сатурн - Журнал "Все про Космос"

  1. Сатурн серед планет Сонячної системи
  2. Орбітальні характеристики і обертання
  3. походження
  4. Атмосфера і будова
  5. Шестикутне освіту на північному полюсі
  6. внутрішня будова
  7. Магнітне поле
  8. дослідження Сатурна
  9. Дослідження за допомогою космічних апаратів
  10. супутники
  11. кільця
  12. Слух в 1921 році

Знімок Сатурна зі станції Кассіні

Сатурн - шоста планета від сонця і друга за розмірами планета в сонячній системі після Юпітера . Сатурн, а також Юпітер, уран і Нептун , Класифікуються як газові гіганти. Сатурн названий на честь римського бога землеробства. Символ Сатурна - серп (Юнікод: ♄).

В основному Сатурн складається з водню, з домішками гелію і слідами води, метану, аміаку і важких елементів. Внутрішня область представляє собою невелике ядро ​​із заліза, нікелю і льоду, покрите тонким шаром металевого водню і газоподібним зовнішнім шаром. Зовнішня атмосфера планети здається з космосу спокійною і однорідною, хоча іноді на ній з'являються довготривалі освіти. Швидкість вітру на Сатурні може досягати місцями 1800 км / год, що значно більше, ніж на Юпітері. У Сатурна є планетарне магнітне поле, що займає проміжне положення по напруженості між магнітним полем землі і потужним полем Юпітера. Магнітне поле Сатурна простягається на 1 000 000 кілометрів у напрямку Сонця. Ударна хвиля була зафіксована АМС «Вояджер-1» на відстані в 26,2 радіуса Сатурна від самої планети, магнітопауза розташована на відстані в 22,9 радіуса.

Сатурн володіє помітною системою кілець , Що складається головним чином з частинок льоду, меншої кількості важких елементів і пилу. Навколо планети звертається 62 відомих на даний момент супутника . Титан - найбільший з них, а також другий за розмірами супутник в Сонячній системі (після супутника Юпітера, Ганімеда ), Який перевершує за своїми розмірами Меркурій і володіє єдиною серед супутників Сонячної системи щільною атмосферою.

В даний час на орбіті Сатурна перебуває автоматична міжпланетна станція «Кассіні» , Запущена в 1997 році і досягла системи Сатурна в 2004 році, в завдання якої входить вивчення структури кілець, а також динаміки атмосфери і магнітосфери Сатурна.

Сатурн серед планет Сонячної системи

Сатурн відноситься до типу газових планет: він складається в основному з газів і не має твердої поверхні. Екваторіальний радіус планети дорівнює 60 300 км, полярний радіус - 54 400 км; з усіх планет Сонячної системи Сатурн володіє найбільшим стисненням. Маса планети в 95,2 рази перевищує масу Землі, проте середня щільність Сатурна складає всього 0,687 г / см3, що робить його єдиною планетою Сонячної системи, чия середня щільність менше щільності води. Тому, хоча маси Юпітера і Сатурна відрізняються більш ніж в 3 рази, їх екваторіальний діаметр розрізняється тільки на 19%. Щільність інших газових гігантів значно більше (1,27-1,64 г / см3). Прискорення вільного падіння на екваторі становить 10,44 м / с?, Що можна порівняти зі значеннями Землі і Нептуна, але набагато менше, ніж у Юпітера.

Орбітальні характеристики і обертання

Середня відстань між Сатурном і Сонцем становить 1430 млн км (9,58 а. Е.). Рухаючись із середньою швидкістю 9,69 км / с, Сатурн обертається навколо Сонця за 10 759 діб (приблизно 29,5 року). Відстань від Сатурна до Землі змінюється в межах від тисячі сто дев'яносто п'ять (8,0 а. Е.) До 1660 (11,1 а. Е.) Млн км, середня відстань під час їх протистояння близько 1280 млн км. Сатурн і Юпітер знаходяться майже в точній резонансі 2: 5. Оскільки ексцентриситет орбіти Сатурна 0,056, то різниця відстані до Сонця в перигелії і афелії становить 162 млн км.

Видимі при спостереженнях характерні об'єкти атмосфери Сатурна обертаються з різною швидкістю в залежності від широти. Як і в випадку Юпітера, є кілька груп таких об'єктів. Так звана «Зона 1» має період обертання 10 год 14 хв 00 с (тобто кутова швидкість становить 844,3 ° / добу, або 2,345 обороту / добу). Вона простягається від північного краю південного екваторіального поясу до південного краю північного екваторіального поясу. На всіх інших широтах Сатурна, складових «Зону 2», період обертання спочатку був оцінений в 10 ч 39 хв 24 с (швидкість 810,76 ° / добу або 2,2521 обороту / добу). Згодом дані були переглянуті: була дана нова оцінка - 10 год, 34 хв і 13 с. «Зона 3», наявність якої передбачається на основі спостережень радіовипромінювання планети в період польоту "Вояджера-1», має період обертання 10 год 39 хв 22,5 с (швидкість 810,8 ° / добу або 2,2522 обороту / добу).

Як тривалості обороту Сатурна навколо осі прийнята величина 10 годин, 34 хвилини і 13 секунд. Сатурн - єдина планета, у якій осьова швидкість обертання на екваторі більше орбітальної швидкості обертання (9,87 км / с і 9,69 км / с відповідно). Точна величина періоду обертання внутрішніх частин планети залишається трудноізмерімой. коли космічний апарат «Кассіні» досяг Сатурна в 2004 році, було виявлено, що згідно зі спостереженнями радіовипромінювання тривалість обороту внутрішніх частин помітно перевищує період обертання в «Зоні 1» і «Зоні 2» і становить приблизно 10 год 45 хв 45 с (± 36 с).

Диференціальне обертання атмосфери Сатурна подібно обертанню атмосфер Юпітера і Венери , А також Сонця. Швидкість обертання Сатурна змінна не тільки по широті і глибині, а й у часі. Вперше це виявив А. Вілльямс. Аналіз змінності періоду обертання екваторіальної зони Сатурна за 200 років показав, що основний внесок в цю змінність вносить піврічний і річний цикли.

У березні 2007 року було виявлено, що обертання діаграми спрямованості радіовипромінювання Сатурна породжене конвекційними потоками в плазмовому диску, які залежать не тільки від обертання планети, а й від інших чинників. Було також повідомлено, що коливання періоду обертання діаграми спрямованості пов'язано з активністю гейзера на супутнику Сатурна - Енцеладі . Заряджені частинки водяної пари на орбіті планети призводять до спотворення магнітного поля і, як наслідок, картини радіовипромінювання. Виявлена ​​картина породила думку, що на сьогоднішній день взагалі не існує коректного методу визначення швидкості обертання ядра планети.

походження

Походження Сатурна (так само як і Юпітера) пояснюють дві основні гіпотези. Відповідно до гіпотези «контракції», схожість складу Сатурна з Сонцем в тому, що в обох небесних тіл є велика частка водню, і, як наслідок, малу щільність можна пояснити тим, що в процесі формування планет на ранніх стадіях розвитку Сонячної системи в газопиловій диску утворилися масивні «згущення», що дали початок планетам, тобто Сонце і планети формувалися схожим чином. Проте, ця гіпотеза не може пояснити відмінності складу Сатурна і Сонця.

Гіпотеза «акреції» говорить, що процес утворення Сатурна відбувався в два етапи. Спочатку протягом 200 мільйонів років йшов процес формування твердих щільних тіл, на зразок планет земної групи. Під час цього етапу з області Юпітера і Сатурна диссипировать частина газу, що потім вплинуло на різницю в хімічному складі Сатурна і Сонця. Потім почався другий етап, коли найбільші тіла досягли подвоєною маси Землі. Протягом декількох сотень тисяч років тривав процес акреції газу на ці тіла з первинного протопланетного хмари. На другому етапі температура зовнішніх шарів Сатурна сягає 2000 ° C.

Атмосфера і будова

Полярне сяйво над північним полюсом Сатурна. Сяйва пофарбовані в блакитний колір, а лежать внизу хмари - в червоний. Прямо під сяйвом видно виявлене раніше шестикутне хмара

Верхні шари атмосфери Сатурна складаються на 96,3% з водню (за обсягом) і на 3,25% - з гелію (в порівнянні з 10% в атмосфері Юпітера). Є домішки метану, аміаку, фосфіну, етану і деяких інших газів. Аміачні хмари у верхній частині атмосфери могутніше юпитерианских. Хмари нижній частині атмосфери складаються з гидросульфида амонію (NH4SH) або води.

За даними "Вояджер", на Сатурні дмуть сильні вітри, апарати зареєстрували швидкості повітряних потоків 500 м / с. Вітри дмуть в основному в східному напрямку (у напрямку осьового обертання). Їх сила слабшає при видаленні від екватора; при видаленні від екватора з'являються також і західні атмосферні течії. Ряд даних вказують, що циркуляція атмосфери відбувається не тільки в шарі верхніх хмар, але і на глибині, по крайней мере, до 2 тис. Км. Крім того, вимірювання "Вояджера-2» показали, що вітри в південній і північній півкулях симетричні щодо екватора. Є припущення, що симетричні потоки якось пов'язані під шаром видимої атмосфери.

В атмосфері Сатурна іноді з'являються стійкі освіти, що представляють собою надпотужні урагани. Аналогічні об'єкти спостерігаються і на інших газових планетах Сонячної системи (Велика червона пляма на Юпітері, Велика темна пляма на Нептуні). Гігантський «Великий білий овал» з'являється на Сатурні приблизно один раз в 30 років, в останній раз він спостерігався в 2010 році (менші урагани утворюються частіше).

Британські астрономи виявили в атмосфері Сатурна новий тип полярного сяйва, яке утворює кільце навколо одного з полюсів планети

12 листопада 2008 року камери станції «Кассіні» отримали зображення північного полюса Сатурна в інфрачервоному діапазоні. На них дослідники виявили полярні сяйва, подібні яким не спостерігалися ще жодного разу в Сонячній системі. Також дані сяйва спостерігалися в ультрафіолетовому та видимому діапазонах. Полярні сяйва є яскраві безперервні кільця овальної форми, що оточують полюс планети. Кільця розташовуються на широті, як правило, в 70-80 °. Південні кільця розташовуються на широті в середньому 75 ± 1 °, а північні - ближче до полюса приблизно на 1,5 °, що пов'язано з тим, що в північній півкулі магнітне поле кілька сильніше. Іноді кільця стають спіральної форми замість овальної.

На відміну від Юпітера полярні сяйва Сатурна не пов'язані з нерівномірністю обертання плазмового шару в зовнішніх частинах магнітосфери планети. Імовірно, вони виникають через магнітного перез'єднання під дією сонячного вітру. Форма і вид полярних сяйв Сатурна сильно змінюються з плином часу. Їх розташування і яскравість сильно пов'язані з тиском сонячного вітру: чим воно більше, тим сяйва яскравіше і ближче до полюса. Середнє значення потужності полярного сяйва становить 50 ГВт в діапазоні 80-170 нм (ультрафіолет) і 150-300 ГВт в діапазоні 3-4 мкм (інфрачервоний).

Під час бур і штормів на Сатурні спостерігаються потужні розряди блискавки. Електромагнітна активність Сатурна, викликана ними коливається з роками від майже повної відсутності до дуже сильних електричних бур.

28 грудня 2010 «Кассіні» сфотографував шторм, що нагадує сигаретний дим. Ще один, особливо потужний шторм, був зафіксований 20 травня 2011 року.

Шестикутне освіту на північному полюсі

Гексагональних атмосферний освіту на північному полюсі Сатурна

Хмари на північному полюсі Сатурна утворюють гігантський шестикутник. Вперше це виявлено під час прольотів «Вояджера» близько Сатурна в 1980-х роках, подібне явище ніколи не спостерігалося ні в жодному іншому місці Сонячної системи. Шестикутник розташовується на широті 78 °, і кожна його сторона складає приблизно 13 800 км, тобто більше діаметра Землі. Період його обертання - 10 годин 39 хвилин. Цей період збігається з періодом зміни інтенсивності радіовипромінювання, який, в свою чергу, прийнятий рівним періоду обертання внутрішньої частини Сатурна.

Дивна структура хмар показана на інфрачервоному зображенні, отриманому звертаються навколо Сатурна космічним апаратом «Кассіні» в жовтні 2006 року. Зображення показують, що шестикутник залишався стабільним всі 20 років після польоту "Вояджера", причому шестикутна структура хмар зберігається під час їх обертання. Окремі хмари на Землі можуть мати форму шестикутника, але, на відміну від них, шестикутник на Сатурні близька до правильного. Усередині нього можуть поміститися чотири Землі. Передбачається, що в районі гексагона є значна нерівномірність хмарності. Області, в яких хмарність практично відсутня, мають висоту до 75 км.

Повного пояснення цього явища поки немає, проте вченим вдалося провести експеримент, який досить точно змоделював цю атмосферну структуру. 30-літровий балон з водою поставили на обертову установку, причому всередині були розміщені маленькі кільця, що обертаються швидше ємності. Чим більше була швидкість кільця, тим більше форма вихору, який утворювався при сукупному обертанні елементів установки, відрізнялася від кругової. В цьому експерименті було отримано, в тому числі, і 6-вугільний вихор.

внутрішня будова

Внутрішня будова Сатурна

У глибині атмосфери Сатурна ростуть тиск і температура, а водень переходить в рідкий стан, однак цей перехід є поступовим. На глибині близько 30 тис. Км водень стає металевим (тиск там сягає близько 3 мільйонів атмосфер). Циркуляція електричних струмів в металевому водні створює магнітне поле (набагато менш потужне, ніж у Юпітера). У центрі планети знаходиться масивне ядро ​​з твердих і важких матеріалів - силікатів, металів і, імовірно, льоду. Його маса становить приблизно від 9 до 22 мас Землі. Температура ядра досягає 11 700 ° C, а енергія, яку Сатурн випромінює в космос, в 2,5 рази більше енергії, яку планета отримує від Сонця. Значна частина цієї енергії генерується за рахунок механізму Кельвіна - Гельмгольца (коли температура планети падає, то падає і тиск в ній, в результаті вона стискається, а потенційна енергія її речовини переходить в тепло). При цьому, однак, було показано, що цей механізм не може бути єдиним джерелом енергії планети. Передбачається, що додаткова частина тепла створюється за рахунок конденсації і подальшого падіння крапель гелію через шар водню (менш щільний, ніж краплі) вглиб ядра. Результатом є перехід потенційної енергії цих крапель в теплову. За оцінками, область ядра має діаметр приблизно 25 000 км.

Магнітне поле

Структура магнітосфери Сатурна

Магнітосфера Сатурна відкрита космічним апаратом «Піонер-11» в 1979 році. За розмірами поступається тільки магнітосфері Юпітера. Магнітопауза, межа між магнітосферою Сатурна і сонячним вітром, розташована на відстані близько 20 радіусів Сатурна від його центру, а хвіст магнітосфери простягається на сотні радіусів. Магнітосфера Сатурна наповнена плазмою, що продукується планетою і її супутниками. Серед супутників найбільшу роль відіграє Енцелад, гейзери якого викидають водяна пара, частина якого іонізується магнітним полем Сатурна.

Взаємодія між магнітосферою Сатурна і сонячним вітром генерує яскраві овали полярного сяйва навколо полюсів планети, які спостерігаються у видимому, ультрафіолетовому та інфрачервоному світлі.

Магнітне поле Сатурна, так само як і Юпітера, створюється за рахунок ефекту динамо при циркуляції металевого водню в зовнішньому ядрі. Магнітне поле є майже дипольним, так само як і у Землі, з північним і південним магнітними полюсами. Північний магнітний полюс знаходиться в північній півкулі, а південний - в південному, на відміну від Землі, де розташування географічних полюсів протилежне розташуванню магнітних. Величина магнітного поля на екваторі Сатурна 21 мкTл (0,21 Гс), що відповідає дипольному магнітному моменту приблизно в 4,6 × 1018 Tл · м3. Магнітний диполь Сатурна жорстко пов'язаний з його віссю обертання, тому магнітне поле дуже асиметрично. Диполь кілька зміщений вздовж осі обертання Сатурна до північного полюса.

Внутрішнє магнітне поле Сатурна відхиляє сонячний вітер від поверхні планети, запобігаючи його взаємодія з атмосферою, і створює область, звану магнітосферою і наповнену плазмою зовсім іншого вигляду, ніж плазма сонячного вітру. Магнітосфера Сатурна - друга за величиною магнітосфера в Сонячній системі, найбільша - магнітосфера Юпітера. Як і в магнітосфері Землі, межа між сонячним вітром і магнітосферою називається магнітопауза. Відстань від магнітопаузи до центру планети (по прямій Сонце - Сатурн) варіюється від 16 до 27 R♄ (R♄ = 60 330 км - екваторіальний радіус Сатурна). Відстань залежить від тиску сонячного вітру, який залежить від сонячної активності. Середня відстань до магнітопаузи становить 22 R♄. З іншого боку планети сонячний вітер розтягує магнітне поле Сатурна в довгий магнітний хвіст.

дослідження Сатурна

Сатурн - одна з п'яти планет Сонячної системи, легко видимих ​​неозброєним оком із Землі. У максимумі блиск Сатурна перевищує першу зоряну величину. Щоб спостерігати кільця Сатурна, необхідний телескоп діаметром не менше 15 мм. При апертурі інструменту в 100 мм видно більш темна полярна шапка, темна смуга у тропіка і тінь кілець на планеті. А при 150-200 мм стануть помітні чотири-п'ять смуг хмар в атмосфері і неоднорідності в них, але їх контраст буде помітно менше, ніж у юпитерианских.

Вид Сатурна в сучасний телескоп (ліворуч) і в телескоп часів Галілея (праворуч)

Вперше спостерігаючі Сатурн через телескоп в 1609-1610 роках, Галілео Галілей помітив, что Сатурн Виглядає НЕ як єдине небесне Тіло, а як три тела, почти стосують один одного, и вислову припущені, что це два великих «компаньйона» (супутник) Сатурна. Два роки по тому Галілей повторив спостереження І, на свой подивуватися, что НЕ виявило супутніків.

У 1659 році Гюйгенс за допомогою більш потужного телескопа з'ясував, що «компаньйони» - це насправді тонке плоске кільце, яка оперізує планету і не стосується її. Гюйгенс також відкрив найбільший супутник Сатурна - Титан. Починаючи з 1675 року вивченням планети займався Кассіні. Він зауважив, що кільце складається з двох кілець, розділених чітко видимим зазором - щілиною Кассіні, і відкрив ще кілька великих супутників Сатурна: Япет , Тефию , Диону и Рею .

Надалі значних відкриттів не було до 1789 року, коли У. Гершель відкрив ще два супутники - Мимас і Енцелад. Потім групою британських астрономів був відкритий супутник Гіперіон , З формою, сильно відрізняється від сферичної, що знаходиться в орбітальному резонансі з Титаном. У 1899 році Вільям Пікерінг відкрив Фебу , Яка відноситься до класу нерегулярних супутників і не обертається синхронно з Сатурном як більшість супутників. Період її обертання навколо планети - більше 500 днів, при цьому звернення йде в зворотному напрямку. У 1944 році Джерардом Койпером було відкрито наявність потужної атмосфери на іншому супутнику - Титані. Дане явище для супутника унікально в Сонячній системі.

У 1990-х Сатурн, його супутники і кільця неодноразово досліджувалися космічнім телескопом «Хаббл» . Довготривалі спостереження дали чимало нової інформації, яка була недоступна для «Піонера-11» і «Вояджер» при їх одноразовому прольоті повз планету. Також було відкрито кілька супутників Сатурна, і визначена максимальна товщина його кілець. При вимірах, проведених 20-21 листопада 1995 року, було визначено їх детальна структура. У період максимального нахилу кілець в 2003 році були отримані 30 зображень планети в різних діапазонах довжин хвиль, що на той момент дало найкращий охоплення по спектру випромінювань за всю історію спостережень. Ці зображення дозволили вченим краще вивчити динамічні процеси, що відбуваються в атмосфері, і створювати моделі сезонного поведінки атмосфери. Також широкомасштабні спостереження Сатурна велися Південної Європейської обсерваторії в період з 2000 по 2003 рік. Було виявлено кілька маленьких супутників неправильної форми.

Дослідження за допомогою космічних апаратів

Затемнення Сонця Сатурном 15 вересня 2006 року Фото міжпланетної станції Кассіні з відстані 2,2 млн км. На фотографії зліва, над самим яскравим кільцем видно маленька блакитна точка - Земля

У 1979 р автоматична міжпланетна станція (АМС) США «Піонер-11» вперше в історії пролетіла поблизу Сатурна. Вивчення планети почалося 2 серпня 1979 року. Остаточне зближення з Сатурном відбулося 1 вересня 1979 року. Під час польоту апарат наблизився до шару максимальної хмарності планети на відстань 21 400 км. Були отримані зображення планети і деяких її супутників, проте їх дозвіл було недостатньо для того, щоб розгледіти деталі поверхні. Також, зважаючи на малу освітленості Сатурна Сонцем, зображення були занадто тьмяні. Апарат також пролетів під площиною кілець для їх вивчення. У числі відкриттів було виявлення тонкого F кільця. Крім того, було виявлено, що багато ділянок, видимі з Землі як світлі, було видно з «Піонера-11» як темні, і навпаки. Також апаратом була виміряна температура Титана. Дослідження планети тривали до 15 вересня, після чого апарат став віддалятися від Сатурна і Сонця.

У 1980-1981 роках за «Піонером-11» пішли також американські АМС «Вояджер-1» і «Вояджер-2». «Вояджер-1» зблизився з планетою 13 листопада 1980 року, але його дослідження Сатурна почалося на три місяці раніше. Під час проходження був зроблений ряд фотографій у високій роздільній здатності. Вдалося отримати зображення супутників: Титана, Мимаса, Енцелада, Тефии, Діони, Реї. При цьому апарат пролетів близько Титана на відстані всього 6500 км, що дозволило зібрати дані про його атмосфері і температурі. Було встановлено, що атмосфера Титана настільки щільна, що не пропускає достатньої кількості світла у видимому діапазоні, тому фотографій деталей його поверхні отримати не вдалося. Після цього апарат покинув площину екліптики Сонячної системи, щоб зняти Сатурн з полюса.

Сатурн і його супутники - Титан, Янус, Мимас і Прометей - на тлі кілець Сатурна, видимих ​​з ребра і диска планети-гіганта

Роком пізніше, 25 серпня 1981 року до Сатурну наблизився «Вояджер-2». За час свого прольоту апарат справив дослідження атмосфери планети за допомогою радара. Були отримані дані про температуру і щільності атмосфери. На Землю було відправлено близько 16 000 фотографій зі спостереженнями. На жаль, під час польотів система повороту камери заклинилася на кілька діб, і частина необхідних зображень отримати не вдалося. Потім апарат, використовуючи силу тяжіння Сатурна, розвернувся і полетів у напрямку до Урану. Також ці апарати вперше виявили магнітне поле Сатурна і досліджували його магнітосферу, спостерігали шторми в атмосфері Сатурна, отримали детальні знімки структури кілець і з'ясували їх склад. Були відкриті щілину Максвелла і щілину Кілер в кільцях. Крім того, близько кілець було відкрито кілька нових супутників планети.

У 1997 р до Сатурну була запущена АМС «Кассіні-Гюйгенс», яка після 7 років польоту 1 липня 2004 р досягла системи Сатурна і вийшла на орбіту навколо планети. Основними завданнями цієї місії, розрахованої спочатку на 4 роки, було вивчення структури і динаміки кілець і супутників, а також вивчення динаміки атмосфери і магнітосфери Сатурна і детальне вивчення найбільшого супутника планети - Титана.

До виходу на орбіту в червні 2004 року АМС пройшла повз Феби і послала на Землю її знімки з високою роздільною здатністю і інші дані. Крім того, американський орбітальний апарат «Кассіні» неодноразово пролітав у Титана. Були отримані зображення великих озер і їх берегової лінії зі значною кількістю гір і островів. Потім спеціальний європейський зонд "Гюйгенс" відділився від апарату і на парашуті 14 січня 2005 року спустився на поверхню Титана. Спуск посів 2 годині 28 хвилин. Під час спуску "Гюйгенс" відбирав проби атмосфери. Відповідно до інтерпретації даних із зонда "Гюйгенс", верхня частина хмар складається з метанового льоду, а нижня - з рідких метану та азоту.

З початку 2005 року вчені спостерігали за випромінюванням, що йде з Сатурна. 23 січня 2006 року в Сатурні стався шторм, який дав спалах, в 1000 разів перевищує за потужністю звичайне випромінювання в діапазоні радіочастот. У 2006 році НА СА доповіло про виявлення апаратом очевидних слідів води, які вивергаються гейзерами Енцелада. У травні 2011 року вчені НАСА заявили, що Енцелад «виявився найбільш пристосованим для життя місцем у Сонячній системі після Землі».

Сатурн і його супутники: в центрі знімка - Енцелад, праворуч, крупним планом, видно половинка Реї, через яку визирає Мімас. Фотографія зроблена зондом «Кассіні», липень 2011

Фотографії, зроблені «Кассіні», дозволили зробити інші значні відкриття. За ним були виявлені раніше невідкриті кільця планети поза головною яскравою області кілець і всередині кілець G і Е. Дані кільця отримали назви R / 2004 S1 і R / 2004 S2. Передбачається, що матеріал для цих кілець міг утворитися внаслідок удару об Янус або Епіметей метеорита або комети .

У липні 2006 року знімки «Кассіні» дозволили встановити наявність вуглеводневої озера недалеко від північного полюса Титана. Остаточно цей факт був підтверджений додатковими знімками в березні 2007 року. У жовтні 2006 року на південному полюсі Сатурна був виявлений ураган діаметром 8000 км.

У жовтні 2008 року «Кассіні» передав зображення північної півкулі планети. З 2004 року, коли «Кассіні» підлетів до неї, відбулися помітні зміни, і тепер вона пофарбована в незвичайні кольори. Причини цього поки незрозумілі. Передбачається, що нещодавня зміна кольорів пов'язано зі зміною пір року. C 2004 року по 2 листопада 2009 року зі допомогою апарату були відкриті 8 нових супутників. Основна місія «Кассіні» закінчилася в 2008 році, коли апарат здійснив 74 витка навколо планети. Потім завдання зонда були продовжені до вересня 2010 року, а потім до 2017 року для вивчення повного циклу сезонів Сатурна.

У 2009 році з'явився спільний американсько-європейський проект НАСА і ЕКА по запуску АМС «Titan Saturn System Mission» для вивчення Сатурна і його супутників Титану і Енцелада. В ході нього станція 7-8 років буде летіти до системи Сатурна, а потім стане супутником Титана на два роки. Також з неї будуть спущені повітряна куля-зонд в атмосферу Титана і посадковий модуль (можливо, плаваючий).

супутники

Найбільші супутники - Мімас, Енцелад, Тефія, Діона, Рея, Титан і Япет - були відкриті 1789 року, однак і по сьогоднішній день залишаються основними об'єктами досліджень. Діаметри цих супутників варіюються в межах від 397 (Мимас) до 5150 км (Титан), велика піввісь орбіти від 186 тис. Км (Мимас) до 3561 тис. Км (Япет). Розподіл по масам відповідає розподілу за діаметрами. Найбільшим ексцентриситетом орбіти володіє Титан, найменшим - Діона і Тефія. Всі супутники c відомими параметрами знаходяться вище синхронної орбіти, що призводить до їх поступового видалення.

супутники Сатурна

Найбільший із супутників - Титан. Також він є другим за величиною в Сонячній системі в цілому, після супутника Юпітера Ганімеда. Титан складається приблизно наполовину з водяного льоду і наполовину - з скельних порід. Такий склад схожий з деякими іншими великими супутниками газових планет, але Титан сильно відрізняється від них складом і структурою своєї атмосфери, яка переважно складається з азоту, також є невелика кількість метану і етану, які утворюють хмари. Також Титан є єдиним, крім Землі, тілом в Сонячній системі, для якого доведено існування рідини на поверхні. Можливість виникнення найпростіших організмів не виключається вченими. Діаметр Титана на 50% більше, ніж у місяця . Також він перевершує розмірами планету Меркурій, хоча і поступається їй за масою.

Інші основні супутники також мають характерні особливості. Так, Япет має дві півкулі з різним альбедо (0,03-0,05 і 0,5 відповідно). Тому, коли Джованні Кассіні відкрив даний супутник, то виявив, що його видно тільки тоді, коли він знаходиться за певну сторону від Сатурна. Провідне і заднє півкулі Діони і Реї також мають свої відмінності. Провідне півкуля Діони сильно кратерірованних і однорідно по яскравості. Заднє півкуля містить темні ділянки, а також павутину тонких світлих смужок, які є крижаними хребтами і обривами. Відмінною особливістю Мимаса є величезний ударний кратер Гершель діаметром 130 км. Аналогічно Тефия має кратер Одіссей діаметром 400 км. Енцелад згідно зображенням «Вояджер-2» має поверхню з ділянками різного геологічного віку, масивними кратерами в середніх і високих північних широтах і незначними кратерами ближче до екватора.

Станом на лютий 2010 р відомо 62 супутника Сатурна. 12 з них відкриті за допомогою космічних апаратів: «Вояджер-1» (1980), «Вояджер-2» (1981), «Кассіні» (2004-2007). Більшість супутніків, кроме Гіперіона и ФЕБІ, має синхронно власне Обертаном - смороду повернені до Сатурну всегда однією стороною. Інформації про обертання найдрібніших супутників немає. Тефии і Дионе супроводжують по два супутники в точках Лагранжа L4 і L5.

Протягом 2006 року команда вчених під керівництвом Девіда Джуіттом з Гавайського університету, які працюють на японському телескопі Субару на Гаваях, оголошувала про відкриття 9 супутників Сатурна. Всі вони відносяться до так званим нерегулярним супутникам, які відрізняються ретроградної орбітою. Період їх обертання навколо планети становить від 862 до 1300 днів.

У 2015 році вперше були отримані якісні знімки із зображенням одного з супутників Тефии з добре освітленим гігантським ударним кратером, названим Одиссеем.

кільця

Порівняння Сатурна і Землі (Фотомонтаж)

Сьогодні відомо, що у всіх чотирьох газоподібних гігантів є кільця, але у Сатурна вони найпомітніші. Кільця розташовані під кутом приблизно 28 ° до площини екліптики. Тому з Землі в залежності від взаємного розташування планет вони виглядають по-різному: їх можна побачити і у вигляді кілець, і «з ребра». Як припускав ще Гюйгенс, кільця не є суцільним твердим тілом, а складаються з мільярдів дрібних частинок, що знаходяться на околопланетной орбіті. Це було доведено спектрометричними спостереженнями А. А. Білопільського в Пулковської обсерваторії і двома іншими вченими в 1895-1896 рр.

Існує три основних кільця і ​​четверте - більш тонка. Всі разом вони відображають більше світла, ніж диск самого Сатурна. Три основних кільця прийнято позначати першими літерами латинського алфавіту. Кільце В - центральне, найширше і яскраве, воно відділяється від зовнішнього кільця А щілиною Кассіні шириною майже 4000 км, в якій знаходяться найтонші, майже прозорі кільця. Усередині кільця А є тонка щілина, яка називається розділовою смугою Енке. Кільце С, що знаходиться ще ближче до планети, ніж В, майже прозоро.

Знімок Землі, зроблений міжпланетної станцією Кассіні близько Сатурна (19 липня 2013).

Кільця Сатурна дуже тонкі. При діаметрі близько 250 000 км їх товщина не досягає і кілометри (хоча існують на поверхні кілець і своєрідні гори). Незважаючи на поважний вигляд, кількість речовини, що становить кільця, вкрай незначно. Якщо його зібрати в один моноліт, його діаметр не перевищив би 100 км. На зображеннях, отриманих зондами, видно, що насправді кільця утворені з тисяч кілець, що чергуються зі щілинами; картина нагадує доріжки грамплатівок. Частинки, з яких складаються кільця, мають розмір від 1 сантиметра до 10 метрів. За складом вони на 93% складаються з льоду з незначними домішками (які можуть включати в себе сополімери, що утворюються під дією сонячного випромінювання, і силікати) і на 7% з вуглецю.

Існує узгодженість руху частинок в кільцях і супутників планети. Деякі з них, так звані «супутники-пастухи», грають роль в утриманні кілець на їх місцях. Мімас, наприклад, знаходиться в резонансі 2: 1 c щілиною Кассіні і під впливом його тяжіння речовина видаляється з неї, а Пан знаходиться всередині розділової смуги Енке. У 2010 році були отримані дані від зонда "Кассіні", які говорять про те, що кільця Сатурна коливаються. Коливання складаються з постійних збурень, які вносить Мимас і мимовільних збурень, що виникають через взаємодію летять в кільці частинок. Походження кілець Сатурна ще не зовсім ясно. За однією з теорій, висунутої в 1849 році Едуардом Рошем, кільця утворилися внаслідок розпаду рідкого супутника під дією приливних сил. За іншою - супутник розпався через удар комети або астероїда .

Існує гіпотеза, згідно з якою кільця також можуть бути у одного з супутників Сатурна - Реї.

Рік Розкриття кілець Сатурна (градуси) 1965 0 1972 26,73 1980 0 1987 -26,73 1994 0 2002 26,73 2009 0 2016 -26,73

Спостерігати кільця Сатурна найзручніше, коли їх розкриття максимально. В цей час на Сатурні або зима, або літо.

Слух в 1921 році

У 1921 році рознеслася чутка про те, що Сатурн позбувся своїх кілець, а їх частинки летять в тому числі і на Землю. Очікувана подія настільки розбурхало розуми людей, що публікувалися розрахунки, коли на Землю впадуть частки кілець. Слух з'явився через те, що кільця просто повернулися ребром до земних спостерігачів, а так як вони дуже тонкі, то в прилади того часу їх було неможливо розгледіти. Люди зрозуміли «зникнення кілець» в прямому сенсі, що і породило слух.

Прискорення вільного падіння на екваторі становить 10,44 м / с?
Навигация сайта
Новости
Реклама
Панель управления
Информация