Saturn - v objemu prstanov

Premer: 120.540 km;

Površina: 42.700.000.000 km²;

Leta 1610 je Galileo Galilei ob opazovanju Jupitra svoj teleskop odnesel nekoliko vstran in na nočnem nebu opazil tri nebesna telesa, ki so se skoraj dotaknila. Menil je, da gre za nov planet, nekoliko manjši od Jupitra, a večji od Zemlje in preostalih planetov. Opazil je, da sta na obeh straneh planeta na isti liniji ležali še dve majhni telesi. Galileo je predlagal, da gre za dva spremljevalca (satelita). Vendar je dve leti kasneje znanstvenik ponovil opazovanje in na svoje začudenje teh satelitov ni našel. Že pol stoletja pozneje, leta 1659, so Nizozemci astronom Christian Huygens s pomočjo močnejšega teleskopa je ugotovil, da so »tovariši« pravzaprav tanek ploski obroč, ki obdaja planet in se ga ne dotika. Huygens je odkril tudi največji satelit planeta - Titan... Sam planet je dobil ime Saturn... V starodavni rimski mitologiji je Saturn ustrezal bogu zemlje in pridelkov. Pod njegovim pokroviteljstvom so v Italiji sadili drevesa, gojili vinograde, sejali pšenico in druge pridelke. Veljalo je, da bo tisti, ki bo molil in plačeval poklon Saturnu, imel bogato in bogato letino. Po legendi je Saturn veljal za prazgodovinskega kralja države, ki se je iz Grčije preselil v Italijo.

Na levi je pogled na Saturn skozi sodoben teleskop, na desni pa skozi teleskop iz časa Galileja (1610).

Zato znanstvenik zaradi šibke optike ni opazil dolgega obroča okoli planeta,

in se namesto tega odločil, da gre za dva Saturnova satelita

Saturn je vrsta orjaških planetov ali planetov Skupina Jupiter... Je pa 1,7 -krat manjši od svojega najljubšega Jupitra. . Če pogojno zmanjšamo plinskega velikana na velikost krogle s premerom 10 cm, bo premer Saturnove krogle približno 8,5 cm, Zemlja bo videti kot majhna krogla s polmerom 0,5 cm, sonce se bo pojavilo kot velika krogla s premerom v preseku. Saturn se, tako kot vsi planeti, vrti okoli osrednje zvezde - Sonca, v rahlo podolgovati elipsoidni orbiti. Za en obrat okoli Sonca (satursko leto) mora Saturn skozi svojo orbito prehoditi približno 6 milijard 219 milijonov km s hitrostjo 9,69 km / s (3 -krat počasneje od Zemljine orbitalne hitrosti). Tako kot Jupiter se tudi "planet prstanov" premika glede na osno središče z veliko hitrostjo (21 -krat hitreje kot vrtenje Zemlje okoli svoje osi). Zato ima Saturn velike razlike med ekvatorialnim in polarnim polmerom. Kot veste, oblika našega planeta ni povsem okrogla, pravilneje bi bilo reči, da je Zemlja elipsa ali ploski elipsoid. Zaradi vrtenja je Zemlja rahlo deformirana in njen polmer na ekvatorju je 21 km večji od polarnega polmera. To je tako majhna razlika, da je skoraj nemogoče vizualno ločiti kroglo od prave oblike planeta. Če pa Zemljo pogledate iz vesolja, ko se njena ekvatorialna hitrost vrtenja več desetkrat poveča, bo mogoče že s prostim očesom videti, da se je planet na zgornji in spodnji točki (na polih) sploščil in opazno raztegnil. vzdolž ekvatorja. Prav to se dogaja s Saturnom. Njegova ekvatorialna hitrost je približno 35.530 km / h (9.87 km / s). Zaradi hitrega vrtenja je planet močno sploščen vzdolž ekvatorja, razlika med polmeri je skoraj 6000 km. To pomeni, da je polmer ekvatorja 60.268 km, polarni polmer pa 54.364 km.

Saturn je šesti planet od Sonca. Njegova orbita je od zvezde na povprečni razdalji 1.430.000.000 km (9,58 AU). Saturn kroži okoli Sonca v 10.759 dneh (približno 29,46 let). Razdalja od Saturna do Zemlje se giblje od 1.195 (8,0 AU) do 1.660 (11,1 AU) milijonov km. Posebnost Saturna od drugih planetov sončnega sistema je, da ima planet ogromen obroč, ki ga sestavljajo milijarde drobnih delcev v skoraj planetarni orbiti. Takšni delci so lahko iz majhnih zrnc prahu do velikosti 10-nadstropne zgradbe. Vendar Saturn ni edini "obročasti planet" v osončju. Obročaste sisteme so videli tudi na Jupitru, Uranu in Neptunu, vendar je Saturn najpomembnejši.

Dimenzije Saturna in Zemlje v kilometrih. V vodoravnem položaju

ravnina - ekvatorialni premer, v navpični - polarna

Notranja struktura

Saturn, tako kot njegov sosed Jupiter, je sestavljen iz vodika (96,3%), z nečistočami helija in sledi vode, metana, amoniaka in težkih elementov. Zunanje ozračje planeta se iz vesolja zdi mirno in enotno, čeprav včasih v njegovih plasteh nastanejo super močni vetrovi in ​​orkani, ki so videti kot velika vrteča se mesta, kot je Velika rdeča pega na Jupitru. Hitrost takšnega orkani lahko mestoma doseže do 1800 km / h, kar je veliko več kot pri orjaškem Jupitru. Vetrovi in ​​orkani večinoma divjajo proti vzhodu (v smeri aksialnega vrtenja). Ko se odmikajo od ekvatorja, njihova moč postopoma slabi. Saturn, tako kot vsi velikanski planeti, je skoraj v celoti sestavljen iz vodik, ki pod vplivom visokih tlakov in temperatur najprej preide v bolj tekočo fazo, nato pa v kovinsko stanje. Zato se trdna površina začne šele na zgornji meji jedra planeta - približno na razdalji 47.800 km od začetka vidne lupine Saturna. Če želite priti do jedra, morate premagati pot skozi celotno lupino plin-tekočina-kovina planeta. Sebe jedro je sestavljen iz težkih elementov - kamna, železa in po možnosti ledu. Po prvih izračunih ima Saturnovo jedro polmer 12.500 km, njegova masa pa je desetkrat večja od mase Zemlje. Temperatura v središču planeta doseže 11.700 ° C, energija, ki se pojavi v njegovi notranjosti, pa je 2,5 -krat večja od energije, ki jo Saturn prejme od Sonca. Jedro obdaja debela plast t.i kovinski vodik- približno 18.000 km, katerih tlak niha okoli 3 milijone atmosfer. S to tlačno silo se molekule vodika razpadejo na atome, elektroni se odcepijo in molekularna tekočina sama postane električno prevodna. Težko je natančno reči, kako izgleda vodik v fazi tekoče kovine. Dejansko ga v laboratorijskih razmerah ni mogoče pridobiti, za to je treba ustvariti tlak v območju 300-900 GPa in nobeno vesoljsko plovilo še ni moglo videti vodika v takem agregatnem stanju na Jupitru in Saturnu. Ko se odmikate od osrednjega dela planeta, tlak pade in kovinski vodik postopoma preide v tekoče stanje.
Za razliko od zemeljskih planetov, kjer magnetno polje nastane v globinah tekočega jedra, se na plinskih planetih, kot so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun, zaradi kroženja električnih tokov v plasti oblikuje lastna magnetosfera okoli planeta. tekočega kovinskega vodika. Magnetno polje Saturn velja za drugega najmočnejšega (po Jupitru) v sončnem sistemu. Najprej ga je odkrila vesoljska postaja "Pioneer-11" leta 1979, ko se je sonda približala planetu na razdalji 20.000 km. Magnetosfera Saturn se razteza skoraj 1,5 milijona km od središča planeta (Zemljino magnetno polje je le 25.000 km). V zgornjih plasteh Saturnove atmosfere je zaradi interakcije magnetnega polja z nabitimi delci sončnega vetra najsvetlejša polarne luči v sončnem sistemu.

Struktura notranje strukture Saturna

Vodikovo-helijeva atmosfera-3000-4000 km;

Tekoči vodik - 26.000 km;

Kovinski vodik - 18.000 km;

Trdno jedro - 12.500 km

Aurora nad Saturnovim severnim polom. Luči so obarvane modro

in oblaki spodaj so rdeči. Takšni pojavi se pojavljajo z interakcijo

delci sončnega vetra z magnetnim poljem planeta

Saturn v prstanih

V 17. stoletju je Saturn veljal za skrivnostni planet. Galileo je pri opazovanju Saturna v bližini planeta opazil dve sumljivi telesi, ki ju je zamenjal za dva satelita, ki sta tako blizu planeta, da se ga skoraj dotakneta. Čez nekaj časa z večkratnim opazovanjem teh teles ni več videl, zdelo se je, da so preprosto izginila. Pol stoletja kasneje, zahvaljujoč Christian Huygens postalo je že znano, da to sploh niso sateliti, ampak ogromen obroč, ki obdaja planet okoli ekvatorja. Huygens je tudi domneval, da sam obroč ni ena sama celota, ampak je sestavljen iz milijard drobnih trdih delcev. Trenutno posnetki, ki so jih posnele sonde, kažejo, da so obroči dejansko oblikovani iz tisočev obročev, ki se izmenjujejo z režami. Vključujejo delce ledu in kamnitega prahu velikosti od milimetrov do nekaj deset metrov. Vsi se zaradi gravitacije Saturna vrtijo z neverjetno hitrostjo (30-60 tisoč km / h) in tvorijo en neprekinjen obroč. To je kot vrtenje vrtinca, ki se vrti z veliko silo. Če to ustavite velikanski vrtinec, nato si lahko podrobno ogledate strukturo obroča. Nekateri delci bodo videti kot majhna zrna peska, drugi pa bodo velikosti 10-nadstropne stavbe. Sam obroč je zelo tanek. S svojo skupno širino (približno 60-80 tisoč km) je njegova debelina le nekaj 10-20 metrov. Zato je že stoletja veljalo, da je Saturnov obroč popolnoma raven.

Notranja meja obroča se začne na 13.000 km od zunanjih oblakov Saturna in se konča na razdalji 77.000 km od planeta. Sam obroč ni gost. Razdalja med delci je lahko do nekaj kilometrov. Zato, ko ste leteli skozi obroč, morda ne boste naleteli na en njegov delček. Če vse sestavne dele obroča zberete v eno celo telo, potem njegov premer ne bo večji od 100 km, njegova masa pa 3x10 19 kilogramov.

Obstajajo trije glavni obroči, četrti pa je bolj subtilen. Običajno jih označujejo prve črke latinske abecede. Prstan B- osrednji, najširši in najsvetlejši, ločen je od zunaj obroči A reža Cassini, široka skoraj 4000 km, v kateri so najtanjši, skoraj prozorni obroči. Znotraj obroča A je tanka reža, imenovana Enckejev ločilni trak. Obroč C, ki je planetu še bližje kot B, je skoraj prozoren.

Trenutno je preučevanje strukture prstanov dodeljeno medplanetarni postaji "Cassini", ki se je začela leta 1997 in je v sistem Saturn prišla leta 2004. Veliko posnetkov je bilo posnetih z njene plošče, velikosti in debeline obročev, njihove natančneje določili notranjo sestavo itd.

Dimenzije Saturnove obroče

Raziskovanje in preučevanje planeta

Prvič v zgodovini je medplanetarno vesoljsko plovilo NASA letelo okoli Saturna "Pioneer-11" 2. avgust 1979 Največji pristop je 20.000 km nad največjo višino oblakov planeta. S tako bližnje razdalje so bili Saturnovi obroči najprej podrobneje preučeni in odkrit je bil nov - F obroč... Posnete so bile slike planeta in njegovih satelitov, vendar njihova ločljivost ni zadostovala za razkrivanje podrobnosti o površini. V zgodnjih 80. letih, po preučevanju Jupitra, sta dve vesoljski postaji odšli na Saturn. Voyager 1 in Voyager 2... Med orbito so bile posnete številne fotografije visoke ločljivosti. Uspelo mi je dobiti podobo satelitov: Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea. Hkrati je eno od vozil letelo v bližini Titana na razdalji le 6500 km, kar je omogočilo zbiranje podatkov o njegovi atmosferi in temperaturi. S pomočjo Voyagerja 2 so pridobili podatke o temperaturi in gostoti atmosfere, odkrili pa so tudi močno magnetno polje okoli Saturna. V zgornjih plasteh ozračja so opazili različne naravne pojave - nevihte, vrtine, orkane in celo strele. Leta 1982 Voyager 2, ko je opravil gravitacijski manever okoli Saturna, se je odpravil na nadaljnje potovanje po osončju - zlasti do Urana in Neptuna.

Leta 1997 je bila na Saturn izstreljena medplanetarna postaja Cassini-Huygens, ki je po 7 letih letenja 1. julija 2004 dosegla sistem Saturn in vstopila v orbito okoli planeta. Glavni cilji te misije, prvotno zasnovane za 4 leta, so bili preučevanje strukture in dinamike obročev in satelitov, pa tudi dinamika atmosfere in magnetosfere Saturna ter podrobna študija največjega satelita na planetu - Titan. Po številnih raziskavah planeta in satelitov se je posebna evropska sonda "Huygens" ločila od vesoljskega plovila in 14. januarja 2005 s padalom pristala na površini Titana. Sestop je trajal 2 uri 28 minut. V tem času je naprava ugotovila prisotnost goste atmosfere Titana, katere debelina je približno 400 km. Atmosfera satelita je sestavljena iz dušika in metana, na površini pa se "zemeljski plin" zaradi visokega tlaka spremeni v utekočinjeno stanje, ki tvori celoten sistem metan ocean-reka. Od leta 2004 do 2. novembra 2009 je bilo s pomočjo glavnega aparata Cassini odkritih 8 novih satelitov. Trenutno je naprava umetni satelit Saturna in še naprej raziskuje planet, ena od njegovih nalog vključuje preučevanje celotnega cikla Saturnovih letnih časov.

medplanetarna postaja "Cassini" z razdalje 2,2 milijona km