Помимо Земли, Сатурн является самым узнаваемым объектом в Солнечной системе. У него самые большие и красивые кольца. Многие другие планеты имеют кольцевые пояса, но ни один из них не может сравниться с этим зрелищем.
Сатурн
Сатурн — шестая планета по расстоянию от Солнца и вторая по размеру. Это газовый гигант, в 95 раз массивнее Земли. Она имеет самую низкую плотность среди всех планет и даже меньше, чем вода. Планета Сатурн, пожалуй, одна из самых красивых и загадочных. Его внешность поражает и завораживает. Его удивительные кольца делают его похожим на аномалию. Его нельзя путать с другими планетами. Он уникален в своем роде.
Что означает имя Сатурн? Известно, что оно произошло от имени бога Сатурна, который управлял могущественными титанами в греческой мифологии. Планета получила свое название благодаря огромным размерам и необычному внешнему виду.
Параметры планеты
Атмосфера
В атмосфере Сатурна бушуют сильные ветры. Их скорость очень высока, около 500 км/ч, иногда достигает 1500 км/ч. Согласен, это довольно неприятное явление, но с Земли (если смотреть в телескоп) они выглядят очень красиво. Над Землей бушуют настоящие циклоны, самый большой из которых представляет собой большой белый овал. Он назван так за свой внешний вид и является мощным антициклоном, который систематически появляется на поверхности примерно раз в 30 лет. Его размер просто огромен — около 17 000 километров.
Атмосфера планеты состоит в основном из водорода и солнечного, с небольшим количеством азота. В верхних слоях присутствуют аммиачные облака.
Есть заплатки и другие образования. На Юпитере, например, некоторые из них достаточно велики и достигают примерно 11 000 км. Это очень впечатляет. Есть также коричневые пятна, которые гораздо меньше, всего около 3 000 километров в поперечнике и 10 000 километров в размере.
Существуют также зоны, которые, как предполагают ученые, вызваны разницей температур. Их много, и самые мощные ветры дуют в середине пояса. В верхних слоях атмосферы очень холодно. Температурный диапазон от -180°C до -150°C. Это ужасно холодно, но если планета не нагревается, а Солнце находится слишком далеко, то температура атмосферы будет гораздо ниже.
Поверхность
У Сатурна нет твердой поверхности, и единственное, что мы можем видеть, — это верхушки облаков. Верхний слой состоит из замороженного аммиака, а нижний — из аммония. Чем ближе к планете, тем плотнее и теплее становится водородная атмосфера.
Внутреннее строение
Его внутренняя структура очень похожа на структуру Зевса. По оценкам ученых, в центре планеты находится большое силикатное ядро. Его глубина составляет около 30 000 километров, температура — около 10 °C, а давление атмосферы — около 3 млн. В ядре давление еще выше, как и температура. Он является источником тепла, которое согревает всю планету. Сатурн излучает больше тепла, чем получает от Солнца.
Ядро окружено водородом в металлическом состоянии, над которым вблизи поверхности находится слой жидкого молекулярного водорода, переходящего в газовую фазу вблизи атмосферы. Магнитное поле планеты имеет уникальные особенности, которые совпадают с осью вращения планеты. Магнитосфера Сатурна симметрична, но радиальные полюса имеют нормальную форму и зазор.
Кольца
Впервые кольца были замечены великим Галилео Галилеем в 1610 году. Позже, используя более мощный телескоп, голландский астроном Гюйгенс предположил, что у Сатурна есть два кольца, одно тонкое, а другое плоское. На самом деле, существует множество других, состоящих из множества льдов, камней всех размеров, которые сметают все на своем пути. Кольца огромные. Самый большой из них в 200 раз превышает размер планеты. По сути, это обломки, оставшиеся от поврежденных комет, спутников и другого космического мусора.
Интересно, что у колец также есть имена. Они расположены в алфавитном порядке. То есть, кольцо A, B, C и т.д.
Среди интерьеров — Mima, Egerados, Tephia и Dioni. Они представлены водяным льдом и могут иметь каменное ядро, ледяную мантию и кору. Самый маленький — Мимас, диаметр которого составляет З96 км, а масса — 0,4 х1020 кг. Он имеет яйцевидную форму, находится на расстоянии 185,5Z9 км от планеты и проходит по ее орбите за 0. 9 дней.
Краткая характеристика
Сатурн — вторая по величине планета Солнечной системы после Юпитера, с массой около 95 масс Земли. Сатурн вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 1,43 миллиарда километров. Его расстояние от Земли составляет 128 миллионов километров. Его орбитальный период составляет 29,5 лет, а планетарные сутки длятся 2,5 часа. Состав Сатурна почти идентичен составу Солнца. Водород и гелий — основные элементы, наряду с аммиаком, метаном, этаном, ацетиленом и многими примесями воды. Его внутренняя часть похожа на Юпитер. Она имеет ядро из железа, воды и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Атмосфера, состоящая из большого количества гелия и водорода, окружает ядро толстым слоем. Поскольку планета состоит в основном из газа и не имеет твердой поверхности, Сатурн характеризуется как газовый гигант. По этой же причине его средняя плотность невероятно мала — 0,687 г/см3, то есть ниже плотности воды. Это делает ее наименее плотной планетой в системе. Напротив, Сатурн имеет самое высокое сжатие. Это означает, что экваториальный и полярный радиусы сильно отличаются по величине. 60 300 км и 54 400 км соответственно. Это также означает, что существуют значительные различия в скоростях различных частей атмосферы в зависимости от широты. Средняя скорость вращения вокруг оси составляет 9,87 км/с, а орбитальная скорость — 9,69 км/с.
Кольцевые системы Сатурна — это волшебное зрелище. Они состоят из обломков льда и скал, пыли и остатков предыдущих спутников, разрушенных гравитационным полем. Они находятся очень высоко над экватором планеты, примерно 6 000-120 000 км/с. Однако сами кольца очень тонкие, толщина каждого из них составляет около 1 км. Вся система разделена на четыре кольца: три основных и одно тонкое. Первые три обычно представлены латинскими буквами. Самое яркое и широкое центральное кольцо, B, отделено от кольца A пространством, называемым щелью Кассини. В этом пространстве находится самое тонкое и прозрачное кольцо. О кольцах на всех четырех планетах-гигантах известно немного, за исключением Сатурна, на котором кольца едва видны.
Сегодня у Сатурна 62 известных спутника. Самые старые — Титан, Эгерадос, Мимас, Тефия, Диона, Иапетус и Рея. Самый большой спутник, Титан, очень похож на Землю. У него есть атмосфера, разделенная на слои, а также жидкая поверхность, что уже доказано. Считается, что более мелкие объекты — это фрагменты астероидов, размер которых может быть менее километра.
Образование планеты
Существует две гипотезы о происхождении Сатурна.
Первая гипотеза «сжатия» утверждает, что Солнце и планеты сформировались одинаково. Ранняя Солнечная система представляла собой диск из газа и пыли, в котором постепенно образовались отдельные регионы, более плотные и компактные, чем окружающий материал. В результате этих «плотностей» возникли известные нам Солнце и планеты. Это объясняет сходство состава Сатурна и Солнца и их низкую плотность.
Согласно второй гипотезе «увеличения», формирование Сатурна происходило в два этапа. Первый — это образование объектов высокой плотности в газообразном пылевом диске, таких как планета, подобная Земле. В этот период часть газа в областях Иова и Сатурна была рассеяна в космосе. Это объясняет небольшую разницу в составе между этими планетами и Солнцем. Во время второй фазы более крупные объекты притягивали газ из окружающих облаков.
Внутреннее строение
Внутренние области Сатурна делятся на три слоя. В центре находится небольшое, но массивное по сравнению с общим объемом ядро, состоящее из силикатов, металлов и льда. Его радиус составляет около четверти радиуса планеты, а масса — от 9 до 22 масс Земли. Температура ядра составляет около 12 000°C. Энергия, выделяемая газовым гигантом, в 2,5 раза превышает энергию, получаемую от Солнца. На это есть несколько причин. Во-первых, источником внутреннего тепла может быть энергия, накопленная во время гравитационного сжатия Сатурна. Во время формирования планеты из протопланетного диска гравитационная энергия пыли и газа была преобразована в кинетическую энергию, а затем в тепло. Во-вторых, часть тепла выделяется по механизму Кельвина-Гельмгольца. По мере снижения температуры падает и давление, материал планеты сжимается, и потенциальная энергия преобразуется в тепло. В-третьих, конденсация капель гелия и их последующее падение через слой водорода в ядро также может генерировать тепло.
Ядро Сатурна окружено слоем водорода в металлическом состоянии. Он находится в жидкой фазе, но обладает металлическими свойствами. Этот водород обладает очень высокой электропроводностью, поэтому циркулирующие по нему токи создают сильное магнитное поле. Здесь, на глубине около 30 000 километров, давление достигает 300 ГПа. Над этим уровнем находится слой жидкого молекулярного водорода, который, поднимаясь, постепенно превращается в газ в контакте с атмосферой.
Размеры Сатурна впечатляют: экваториальный диаметр составляет 120 536 км, а полярный — 108 728 км. Его площадь составляет 4,27*10’10 квадратных километров, а объем — 8,27*10’14 кубических километров.
Температура
Атмосферные облака состоят из аммиака. Они расположены в области на 100 км ниже вершины тропосферы, где температура достигает -250°C. Далее облака состоят из сероводорода аммония. Температура здесь часто колеблется, достигая -70 градусов по Цельсию.
Глубокие облака находятся на 130 км ниже тропиков и состоят из воды. Температура выше 0 градусов Цельсия.
Схема образования облаков выглядит следующим образом. Чем ниже тропос, тем выше температура и тем больше газообразного водорода.
Шестиугольник
Уникальное явление, которое исследователи наблюдали в атмосфере Сатурна, — это сильно мозолистые шестиугольные облака. Это явление представляет собой шестиугольное облако с вращающимся внутри него ураганом. Диаметр шестиугольника составляет 25 000 километров, то есть в четыре раза больше диаметра Земли.
Скорость вращения шестиугольника равна скорости вращения планеты. Внутри находится уникальный ураган с огромным вихрем. Его вращение вокруг своей оси занимает 639 минут.
Поверхность
Как и другие планеты-гиганты Солнечной системы, Сатурн представляет собой газовую сферу, состоящую из Солнца и водорода. Согласно логике, планета не может претендовать на то, чтобы иметь поверхность.
Например, единственное, что падает на планету, — это бесконечный газ, давление и температура которого постоянно меняются. Проще говоря, все, что имеет смысл на планете, измельчается и превращается в бесчисленные газы.
Когда вы находитесь на Земле, кажется, что другие планеты имеют твердую поверхность. Даже если вы наблюдаете за планетой издалека, она может выглядеть как планета, подобная нашей. Однако все, что может выглядеть как планета, на самом деле является газонаполненной сферой с постоянно колеблющимися температурами и давлением.
Следует отметить, что 91% гравитации функционирует на поверхности. Это означает, что 100 кг веса Сатурна равны 91 кг веса Земли.
Кольца Сатурна разделены на семь групп, которые называются в соответствии с английским алфавитом в порядке их раскрытия (D, C, B, A, F, G и E). Кольцо F удерживается двумя спутниками Сатурна, Прометеем и Пандорой, называемыми спутниками-пастухами.
Структура Сатурна
Сатурн по своей структуре похож на Юпитер и разделен на три слоя. Внутренний слой — это каменистое ядро, которое в 10-20 раз более каменистое, чем планета Земля. Считается, что ядро «встроено» в слой жидкого металлического водорода. Внешний слой состоит из молекулярного водорода (H2). Единственное важное различие между структурой Сатурна и Юпитера — это толщина двух внешних слоев. У Зевса толщина слоя молекулярного водорода составляет 46 000 км и 12 200 км, в то время как у Сатурна — 14 500 км и 18 500 км соответственно.
Подобно Зевсу, Сатурн излучает примерно в 2,5 раза больше радиации, чем получает от Солнца. Это происходит благодаря так называемому механизму Кельвина-Гельмгольца, за счет энергии, выделяемой гравитационным сжатием планеты и ее огромной массы. Однако, в отличие от Юпитера, общее количество переданной энергии не может быть объяснено этим процессом. Напротив, ученые предполагают, что планета генерирует дополнительное тепло за счет солнечного трения.
Уникальная особенность Сатурна заключается в том, что он является самой плотной планетой Солнечной системы. Хотя Сатурн имеет плотное твердое ядро, большой внешний слой газа повышает среднюю плотность планеты всего до 687 кг/м3. В результате плотность Сатурна меньше плотности воды, и при размере спичечного коробка он легко плавает в потоке.
Орбита и вращение Сатурна
Среднее орбитальное расстояние Сатурна составляет 1,43 x 109 км. Это означает, что Сатурн находится в 9,5 раз дальше Солнца от общего расстояния Земли от Солнца. В результате солнечному свету требуется около 20 минут, чтобы достичь планеты. Кроме того, учитывая расстояние Сатурна от Солнца, планета имеет 10 756 земных дней, или около 29,5 земных лет.
Эксцентриситет пути Сатурна — третий по величине после Гермеса и Марса. В результате такого высокого эксцентриситета расстояние между периферией планеты (1,35 х 109 км) и Афели (1,50 х 109 км) очень значительно — около 1,54 х 108 км.
Тенденция оси Сатурна в 26,73 градуса очень похожа на земную, что объясняет существование того же периода, что и у Земли. Однако из-за своей удаленности от Солнца Сатурн получает значительно меньше солнечного света в течение года, и поэтому времена года на Сатурне гораздо более «размыты», чем на Земле.
Вращение Сатурна не менее интересно, чем вращение Юпитера. Со скоростью около 10 ч 45 мин Сатурн занимает второе место после Юпитера, являясь самой быстро вращающейся планетой Солнечной системы. Такие экстремальные скорости вращения, несомненно, влияют на форму планеты, придавая ей сферическую форму, т.е. немного ближе к экватору.
Второй примечательной особенностью вращения Сатурна являются различные скорости вращения с разной ошеломляющей географической шириной. Это явление объясняется тем, что преобладающим материалом Сатурна является газ, а не твердое вещество.
Формирование колец
Главной особенностью Сатурна являются его кольца. Как образовались кольца? Существуют различные теории. Традиционные теории утверждают, что кольца почти такие же старые, как и сама планета, и существуют не менее четырех миллиардов лет. Во время ранней истории Титана спутник, находящийся в 300 км от него, очень близко превратился в обломки. Возможно также, что два спутника столкнулись друг с другом. В качестве альтернативы, комета или астероид достаточного размера могли врезаться в спутник и вплавиться точно в его орбиту.
Альтернативная гипотеза образования колец
Другая гипотеза заключается в том, что спутники не были уничтожены. Напротив, кольца и сами планеты были сформированы солнечной туманностью.
Но вот в чем проблема. Лед в кольцах очень чистый. Если кольца образовались на Сатурне миллиарды лет назад, то следует ожидать, что они будут полностью покрыты почвой от воздействия микроколебаний. Однако сегодня мы видим, что они очень отчетливы, как будто сформировались 100 миллионов лет назад.
Кольца прилипают и сталкиваются друг с другом, постоянно обновляя материал и потенциально затрудняя определение их возраста. Это одна из загадок, которую еще предстоит разгадать.
