Главная            О проекте            Карта сайта            Обновления            Ссылки

Планета Сатурн

Сатурн является шестой планетой Солнечной системы и относится к группе планет, которых называют газовыми гигантами (Юпитер, Уран, Нептун). По своим размерам он в три раза меньше Юпитера, но больше Урана и Нептуна. Его экваториальный радиус равен 60 100 км, а полярный составляет 54 600 км (точность ок. 1%). Средняя плотность планеты 0,68 г/см³, что в 8 раз меньше чем у Земли и в два с небольшим раза меньше чем у Солнца. Такое состояние Сатурну обеспечивает водород, из которого на 93% он и состоит.

Изображение планеты Сатурн

Этот газовый гигант несётся по своей орбите вокруг Солнца со скоростью 9,64 км/с. Полный оборот он делает за 29,458 лет. Среднее расстояние до сияющего светила составляет 9,54 астрономических единицы (одна а. е. равна 149,6 млн. км) или 1,43 млрд. км. Землю отделяет от этой бледно-жёлтой звезды 1,6 млрд. км при наибольшем удалении. Минимальное расстояние составляет 1,2 млрд. км.

Планета Сатурн превышает объём Земли в 770 раз, а её масса в 95,28 раз больше массы голубой планеты. По отношению к Солнцу газовый гигант теряет своё величие: здесь его масса в 3499 раз меньше.

Вокруг своей оси планета Сатурн оборачивается по экватору за 10 часов 14 минут, а вот на полюсах она затрачивает больше времени – 10 часов 40 минут. Это типично для всех газовых планет, так как они живут по своим законам, отличным от законов, свойственных твёрдым телам.

Из-за высокой скорости вращения планета сплюснута у полюсов, чем и объясняется различие в длине между экваториальным и полярным радиусами на почти что шесть тысяч километров.

В верхних слоях атмосферы температурный режим планеты Сатурн оставляет желать лучшего. Здесь правит бал страшный холод. Температура держится на отметках от минус 180 до минус 150 градусов по Цельсию. Это наводит на определённые размышления. Дело в том, что если бы газовый гигант получал тепло только от Солнца, то его равновесная температура соответствовала бы минус 193 градусам по Цельсию. Однако, как видно на практике, это далеко не так. Стало быть планета имеет своё глубинное тепло, которое влияет на общий температурный баланс.

В атмосфере планеты Сатурн, как уже было отмечено, доминирующее положение занимает водород, гелию отведено всего ничего – семь процентов. Примеси метана, аммиака, водяного пара тоже присутствуют, но их ничтожно мало, и никакого решающего значения они естественно не имеют.

На планете дуют сильнейшие ветры: их скорость достигает 500 м/с. Частенько, вконец распоясавшаяся стихия переходит в устойчивые образования. Самым большим из них является гигантских размеров Большой белый овал. Он представляет из себя мощнейший антициклон и систематически появляется на поверхности Сатурна один раз в тридцать лет. Его размеры колеблются в пределах 8×17 тыс. км.

Огромный интерес вызывает Гигантский гексагон. Это атмосферный феномен, который пока никто не может объяснить. Располагается он на северном полюсе планеты Сатурн, а представляет из себя правильную шестиугольную форму тёмного цвета. Скорее всего это головная часть какого-то вихря, основная масса которого находится в глубинах водородной атмосферы. Размеры этого шестиугольника в поперечнике огромны – 25 тысяч километров. Велика вероятность того, что гексагон является солитоном: структурно устойчивой уединённой волной, которая распространяется в нелинейной среде.

С глубиной водород начинает изменять свою структуру с газообразной на жидкую. Это является следствием роста давления и температуры. На глубине свыше тридцати тысяч километров от поверхности, жидкий водород переходит в металлический. Этот процесс начинается при давлении в 3 млн. атмосфер (1 физ. атмосфера = 760 мм рт. столба). Ну а в самом центре находится ядро, диаметр которого приближается к 30 000 тыс. км. Состав его представляет из себя железокремниевое соединение с примесью льдов из аммиака, метана и воды. Температура ядра 20 000К (1К=-272,15С), а давление составляет 25 млн. атмосфер.

Магнитное поле Сатурна значительно уступает магнитному полю Юпитера, но зато имеет свою уникальную особенность: магнитная ось совпадает с осью вращения планеты. Магнитосфера Сатурна простирается на 1 млн. км в сторону Солнца и в три раза меньше чем у Юпитера. У неё симметричный вид, а радиационные пояса правильной формы, да к тому же обладают пустотами, благодаря активному взаимодействию со спутниками и кольцами. Последние просто разрывают радиационные пояса, выметая из них заряженные частицы.

Спутники планеты Сатурн

Газовый гигант активно влияет на космические тела, которые находятся в пределах его гравитационных сил. У планеты Сатурн 61 спутник (информация на декабрь 2009 года). Причём большинство из них имеет собственное синхронное вращение: они повёрнуты к планете всегда одной и той же стороной.

Эта многочисленная космическая братия почти вся обладает небольшими размерами. Что же касается внешнего вида, то спутники покрупнее имеют правильную геометрическую форму или по крайней мере стремятся к ней. Исключение пожалуй составляет только спутник Гиперион: бедняге не повезло, когда-то он столкнулся с массивным космическим телом и растерял свои строгие и изящные пропорции.

Спутники планеты Сатурн образованы в основном изо льда. Только некоторые имеют в своём составе примеси горных пород. Чем меньше примесей в ледяной массе, тем лучше отражается солнечный свет. Этим может похвастаться спутник Энцелад: он самый яркий среди своих многочисленных коллег. Зато спутник Феба наоборот самый тёмный. Он практически не отражает солнечный свет, имеет противоположное Юпитеру направление вращению и считается самым тёмным спутником Солнечной системы.


Спутник Титан

Огромный интерес для исследователей представляет спутник Сатурна Титан. Он занимает второе место по величине среди спутников Солнечной системы (больше него только спутник Юпитера Ганимед). Его диаметр составляет 5150 км, а объём превосходит объём планеты Меркурий. Титан вобрал в себя более девяноста процентов всей массы спутников Сатурна и состоит из водяного льда и каменистых материалов в пропорции пятьдесят на пятьдесят.

Атмосфера у спутника Титан очень плотная и представляет из себя непроницаемый облачный покров красно-оранжевого цвета. Его толщина 400 км, а атмосферное давление на поверхности больше земного в полтора раза. Атмосфера спутника на 85% состоит из газообразного азота, а потому наиболее близка по своему составу к атмосфере Земли, в сравнении с другими космическими телами, обитающими в Солнечной системе. Другие составляющие: это аргон, метан, этан, пропан и ацетилен.

Поверхность спутника Титан покрыта ледяными горами высотой не более двух километров, между которыми плещутся моря и текут реки из метана и этана. Здесь очень холодно: температура колеблется в пределах минус 170-180 градусов Цельсия, а окружающий мир погружён в тёмные, лишённые радостных оттенков цвета.

Многие исследователи полагают, что спутник Титан представляет из себя точную копию Земли 4,6 млрд. лет тому назад. В такое трудно поверить, глядя на яркий и сияющий всеми оттенками радуги мир голубой планеты. Но если уж быть совсем объективным, то можно согласиться, что условия на этом спутнике Сатурна более менее божеские. Вполне вероятно, что какие-то простейшие микроорганизмы нашли здесь благоприятную среду для своего обитания. Подтвердить или опровергнуть эту смелую гипотезу смогут только кропотливые исследования ближайшего, а может быть и далёкого будущего.

Кольца планеты Сатурн

Ну и наконец нужно коснуться самой главной отличительной черты планеты Сатурн, которая выделяет её из общего ряда и делает непохожей на все другие планеты Солнечной системы. Это конечно наличие колец. Правда кольца есть и у других трёх газовых гигантов. Но по сравнению с тем, что мы наблюдаем у шестой планеты, это просто убогое подобие на ту красоту и величие, которое поражает и восхищает исследователей уже без малого четыреста лет.

А всё началось в 1610 году, когда планету Сатурн впервые наблюдал Галилео Галилей (1564-1642). Созданный его руками телескопов обладал только 32-кратным увеличением, поэтому великий итальянский учёный принял видимые по краям планеты части кольца за два спутника. Какова же была его растерянность, когда через несколько лет он обнаружил, что они пропали.

Ситуация прояснилась только через пятьдесят лет. Уже другой исследователь Х. Гюйгенс дал правильное объяснение кольцу Сатурна, а Дж. Кассини пошёл ещё дальше и показал, что это не одно кольцо, а целых два, а между собой они разделены тёмным промежутком (щель Кассини). Кольца обозначили латинскими буквами A и B. Причём первой буквой назвали внешнее кольцо, а более близкое к Сатурну и более яркое второй буквой.

Только через двести долгих лет американский астроном У. Бонд открыл ещё более близкое к Сатурну кольцо. Оно было почти не различимо. Ему присвоили третью букву латинского алфавита – С и назвали «креповым» из-за слабого свечения.

В конце концов сформировалась теория, по которой кольца охарактеризовали как сгустки ледяных и силикатных частиц. Это были и мелкие песчинки и более крупные фрагменты в несколько метров. Толщина колец была определена от одного до четырёх километров, а ширина колебалась в пределах от 12 до 26 км. Причём кольцо А отстояло от Сатурна на 120 тыс. км, кольцо В на 90 тыс. км, а самое ближнее к планете кольцо С на 76 тыс. км.

Сто десять лет жил газовый гигант с тремя кольцами. Наконец в 1969 году было обнаружено кольцо D. Оно почти касалось Сатурна, а его свет был практически неразличим.

Но этим всё отнюдь не закончилось. Практически в это же время было открыто кольцо Е. Оно лежало вне зоны уже хорошо известных колец, было совсем неяркое и отстояло от планеты на огромном расстоянии равном почти полумиллиону километров. Таким образом, диаметр кольца Е составил один миллион километров.

До конца 1979 года было обнаружено ещё два кольца G и F. Они расположились между кольцом Е и кольцом А, причём F узкое и яркое, а у G всё наоборот: оно широкое и неяркое.


Кольца
планеты Сатурн

В наши дни существует уже чёткое и ясное представление о кольцах Сатурна. Этому здорово поспособствовали беспилотные космические корабли «Пионер 11» и «Вояджеры», а также запущенная значительно позже станция «Кассини – Гюйгенс». Скромные трудяги, выброшенные волей человеческого разума с Земли в безвоздушную бездну, ответили на большинство вопросов, которые мучили исследователей на протяжении веков.

По данным радиолокации были уточнены размеры частиц, из которых состоят кольца. Они лежат в вилке от 1см до 10м. Изучение спектральных свойств колец Сатурна показало, что частицы состоят либо из чистого льда, либо из каменистого вещества покрытого слоем льда или инея.

Толщина колец различна. Например толщина кольца А составляет всего 50м, а соответственно кольца С – 10м. Причём в этих кольцах преобладают частицы с диаметром всего в несколько сантиметров.

В целом же кольца планеты Сатурн представляют собой следующую картину. Существует три основных кольца А, В, С и четвёртое, более тонкое и расположенное совсем близко к атмосфере Сатурна – кольцо D. Каждое из них не единое целое, а состоит из множества тонких колец, которые чередуются с просветами.

В кольце А есть очень большой просвет (щель Энке), в нём движутся по своим орбитам три спутника: Пан, Атлас и Новая Луна. Просвет между кольцами А и В (щель Кассини) очень широкий – 4000км. Здесь находится не менее ста очень тонких, почти прозрачных колец. За «щелью Кассини» тянется самое широкое и самое яркое кольцо В, а кольцо С плохо различимо, потому что очень прозрачно.

Наружный диаметр кольца А равен 275 000 км, а внутренний диаметр кольца С соответственно 149 000 км. Следовательно ширина основных колец планеты Сатурн, без учёта D, F, G и Е составляет примерно 75 000 км. А вот толщина всех колец колеблется в пределах от 10м до 60м.

Как это не парадоксально звучит, но свет, исходящий от газового гиганта, выглядит блеклым и тусклым по сравнению с ярким сиянием опоясывающих планету колец. Несмотря на эффектный внешний вид, масса этих изящных творений космоса очень незначительна. Если всё вещество, из которого состоят кольца, собрать в один большой ледяной ком, то его диаметр не превысит и ста метров.

Все, кто любит прекрасное и с благоговением любуется кольцами планеты Сатурн, знают, что с течением времени, картина, сияющего великолепия возле бледно-жёлтой звезды, меняется. Кольца то развёртываются во всю свою ширь, то сужаются до узкой полоски, а то и вообще исчезают из видимости.


Вид колец Сатурна
с Земли

Это объясняется тем, что кольца лежат в одной плоскости с экватором Сатурна и под углом 28 градусов к плоскости эклиптики (сечение небесной сферы, совпадающее с плоскостью орбиты Земли). Поэтому в зависимости от расположения Земли и Сатурна относительно друг друга в разные периоды времени, изменяется угол зрения, и кольца видятся по разному. Они «становятся на ребро» и пропадают из поля зрения примерно один раз в пятнадцать лет.

Примерно в то же время, когда были открыты кольца, стали возникать гипотезы об их образовании. Одна из основных версий обвиняла во всём гигантский астероид, который прилетел к планете, разрушился по неизвестным причинам, а из его обломков и возникли эти красивые, плоские, радующие человеческий глаз, космические шедевры.

На вскидку их возраст определяли в сто миллионов лет. Правда потом его стали уменьшать, пока он не упёрся в отметку 30 миллионов лет. Это мотивировалось тем, что если бы кольца были старше, то давно бы исчерпали себя и исчезли.

Сторонники более серьёзной и правдоподобной теории доказывали, что кольца – это образования, возникшие из частиц протопланетного облака (газ и космическая пыль, из которых образовалась Солнечная система). Утверждалось, что мощные приливные силы (возникают в космических телах, движущихся в силовом поле, имеющем гравитационную природу ) Сатурна воспрепятствовали объединению этих малых частиц в большие космические тела – спутники.

Частицы так и остались частицами, вращающимися вокруг газового гиганта. Они то слипались, то разрушались, а плоскую форму им придало взаимодействие и противоборство гравитационных и центробежных сил. Гравитация стремилась сжать кольца со всех сторон, а центробежное вращение препятствовало сжатию перпендикулярно оси вращения. В результате и возникла целая система колец, которая к тому же вполне дружелюбно взаимодействует со спутниками планеты Сатурн.

В наши дни появилась ещё одна, очень интересная и серьёзная гипотеза, которая основана на сверхпроводимости. Представим следующее: в атмосфере Сатурна, температура которой составляет минус 180 градусов Цельсия, летает множество ледяных частиц. Летают все они по своим орбитам, а сила гравитации уравновешивается центробежной.

В какой-то момент возникает магнитное поле планеты. Тут же начинает работать сверхпроводимость ледяных частиц: они приобретают дополнительное движение и стремятся занять положение с меньшей энергией. Такое комфортное для себя состояние они могут получить только в плоскости магнитного экватора, который у Сатурна совпадает с географическим. Распределившись в этой плоскости, ледяные частички попадают под действие магнитного давления, направленного к магнитной оси и удерживающего частицы от распыления.


Планета Сатурн и Земля

Результатом и становится образование колец Сатурна, которые отличаются высокой устойчивостью, идеальными геометрическими формами, а их плоскость вращения совпадает с плоскостью экватора газового гиганта.

За последние десятилетия планета Сатурн немного приоткрыл свои тайны. Но становиться открытой книгой для исследователей она пока не собирается. Под непроницаемой завесой облаков газового гиганта сокрыто много непонятного, неизведанного и безумно интересного. Главные открытия ещё впереди, и безусловно это будут открытия века, которые заставят человеческую цивилизацию посмотреть на Космос другими глазами.

Статью написал ridar-shakin

Источники: Издание «Планеты Солнечной системы»