МКС Онлайн

17 Сен 2021 07:55

Фото Сатурна, сделанное космическим аппаратом «Кассини»

Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы согласно параметрам диаметра и массы. Зачастую, Сатурн и Юпитер называют братскими планетами. При сравнении, становится понятно, почему Сатурн и Юпитер были обозначены в качестве родственников. От состава атмосферы до особенностей вращения эти две планеты очень похожи. Именно в честь такой схожести, в римской мифологии Сатурн был назван в честь отца бога Юпитера.

Не считая Землю, Сатурн является самой узнаваемой планета в Солнечной системе. Причина этого очевидна – кольца. Не смотря на то, что другие газовые гиганты также обладают планетарной кольцевой системой, ни одна из них никоим образом не может по своему размеру и красоте даже близко напоминать окружение Сатурна.

Сатурн является последней из планет, которую для себя открыли древние цивилизации. Более того, на сегодняшний день это самая малоизученная планета. Однако в настоящее время данные ученых о Сатурне постоянно пополняются, и происходит это благодаря планетарной миссии «Кассини». Космический аппарат ведет постоянное наблюдение не только за самим газовым гигантом, за его кольцевой системой, но и за спутниками планеты.

История открытия и исследования

Наблюдали за этим небесным телом еще астрономы Вавилона и Ассирии. За медленное передвижение по небосводу наблюдатели назвали его «старейшим из старейших». Свое современное название планета получила от древних римлян. В их мифологии это титан и покровитель земледельцев и садоводов.

Первым, кто увидел Сатурн в телескоп, стал Галилео Галилей. Он обратил внимание, что он не выглядит единым телом и предположил, что рядом с ним есть два крупных спутника. Ошибочность утверждений Галилея доказал в конце XVII века Гюйгенс. Проведя множество наблюдений, он открыл, что Сатурн опоясан тонкими кольцами. Ему также принадлежит открытие самого крупного сатурнианского спутника – Титана. В последующем с 1659 по 1899 были открыты другие значимые спутники: Япет, Тифия, Диона, Рея, Мимас, Энцелад, Гиперион и Фебу.

Первые снимки объекта были получены орбитальным телескопом Хаббл. Благодаря его наблюдениям были детально изучены кольцевая система и спутники планеты, а также динамика изменений в ее атмосфере.

Первой межпланетной станцией, пролетевшей рядом с гигантом, стал американский Пионер-11. Однако передаваемые им на Землю фотографии были слишком тусклые и темные, что не позволило изучить поверхность планеты. Аппараты серии Вояджер, запущенные в 1980-1981 гг., детально изучили сатурнианскую атмосферу и магнитосферу, а также его крупнейшие спутники.

Первым орбитальным спутником газового гиганта стал космический аппарат «Кассини». Он посылал на Землю качественные снимки самой планеты, а также ее спутников – Титана и Фебы. В дальнейшем «Кассини» спустился на поверхность Титана для изучения плотности и состава его атмосферы. Находясь на спутнике, зонд регулярно передает на Землю новую уникальную информацию о пространстве вблизи одного из крупнейших объектов Солнечной системы. В 2020 году планируется запуск нового космического зонда для изучения Титана и Энцелада.

Титан

Сатурн так же известен своими спутниками. На сегодняшний день известно 53 спутника, и еще 9 ожидает подтверждения.

Самый большой и известный спутник планеты, Титан, превосходит по размеру Меркурий и является вторым по величине спутником в солнечной системе после Ганимеда Юпитера.

Титан — единственный спутник в нашей солнечной системе, имеющий облака и плотную атмосферу, которая состоит преимущественно из азота и метана. Вследствие относительно небольшой массы гравитация Титана не может плотно удерживать атмосферу, поэтому она простирается на 600 километров от поверхности. Это так же единственное известное место в солнечной системе, где существует круговорот жидкости, подобный земному. На поверхности спутника текут метановые реки и проходят метановые дожди. Температура на Титане составляет около –179 ºC, поэтому вода здесь играет роль скал и лавы, вырывающейся из океана жидкой воды, скрытого под твердой поверхностью.

Физические параметры планеты

Внутреннее строение похоже на остальные газовые планеты. Плотность атмосферы и мантии схожа, поэтому нет четкой границы перехода. Отличие состоит главным образом в составе.

ядро состоит из водяного льда, металлов и кремниевых хлоридов;

верхний слой – мантия, состоит из водородного металла;

диаметр экватора – 120 540 км, превышает земной в 10 раз;

радиус – 58232 ± 6 км;

сплющивается у полюсов сферы;

средняя температура колеблется в районе -170 градусов, причем чем ниже слой, тем ниже температура;

масса – 5,68×10 26 кг, в 95 раз больше Земли;

ускорение свободного падения на экваторе составляет 10,44 м/с 2 – не намного выше, чем земная;

плотность – 0,687 г/м 3 .

Сатурн – одна из самых больших планет системы и должна иметь сильную гравитацию. Однако она практически такая же, как на Земле.

Орбита и вращение

За время полного оборота вокруг Солнца планета находится от него на среднем расстоянии, равном 1,43 млрд км. Для сравнения, Земля располагается в 9,5 раз ближе к звезде. Из-за такой внушительной дистанции планета совершает полный оборот за 10 756 дней.

Газовый гигант обладает третьим по величине эксцентриситетом в Солнечной системе, уступая лишь Марсу и Меркурию. Этот параметр показывает, как сильно орбита отклоняется от формы окружности. Фактически, это разница между максимальным и минимальным расстоянием до Солнца. У Сатурна эксцентриситет равен примерно 154 000 000 км, что в 400 раз больше расстояния между Землей и Луной.

Ось вращения планеты находится под наклоном на 26,73 градуса. Благодаря этому на планете возможна смена сезонов. Однако поскольку Сатурн находится на большом расстоянии от Солнца, разница между временами года здесь не так заметна.

Планета вращается вокруг оси довольно быстро, уступая по скорости лишь Юпитеру. Сутки на Сатурне длятся 10 ч 45 мин. Из-за высокой скорости форма планеты является не круглой, а сферической, с заметным утолщением на экваторе.

Атмосфера и поверхность планеты разбиты на видимые широты, которые тоже вращаются, но с разными скоростями. Это объясняется тем, что верхний слой Сатурна состоит из газов, а не из твердых веществ.

Как найти планету в небе

Чтобы найти Сатурн в небе, нужно изучить карту звездного неба: он находится в постоянном движении и не всегда бывает виден ночью. Далее нужно найти место, где свет огней города не будет мешать задуманному.

С помощью карты нужно определить нахождение экликтика – воображаемой линии, проходящей через зодиакальные созвездия и помогающей определить расположение планет. На участке неба, где должен быть Сатурн, нужно искать звезду (а планеты похожи на звезды, если смотреть невооруженным глазом), что светит ярко и не мигает – это и будет искомая планета.

Минимальное расстояние до Сатурна от Земли в 2019 году будет 9 июля – эта фаза называется противостоянием и именно в этот период планету можно рассмотреть наиболее четко. Кольца планеты обладают высокой отражательной способностью, а сама планета находится в постоянном движении, поэтому его звездная величина – блеск — колеблется в течение года.

Сатурн: факты о планете с кольцами

Сатурн – шестая от Солнца планета и вторая по величине планета в Солнечной системе. Это самая удалённая от Земли планета, видимая невооружённым глазом, но наиболее выдающиеся особенности планеты – её кольца – лучше наблюдать в телескоп. Хотя у других газовых гигантов Солнечной системы – Юпитера, Урана и Нептуна – также есть кольца, кольца Сатурна особенно заметны, что дало ему прозвище “окольцованная планета”.

Физические характеристики Сатурна

Сатурн – газовый гигант, состоящий в основном из водорода и гелия. Объём Сатурна в 760 раз, а масса в 95 раз больше аналогичных земных параметров. Планета с кольцами – наименее плотная из всех планет и единственная менее плотная, чем вода. Если бы существовала достаточно большая ванна, чтобы вместить Сатурн, то планета плавала бы на поверхности.

Жёлтые и золотые полосы, наблюдаемые в атмосфере Сатурна, объясняются наличием сверхбыстрых ветров в верхних слоях атмосферы, которые могут достигать скоростей до 1800 км/ч в районе экватора. Сатурн совершает один оборот вокруг своей оси примерно за 10,5 часов. Из-за такого быстрого вращения Сатурн имеет немного сплюснутую форму (планета более вытянута на экваторе). Диаметр вдоль экватора равен 120 000 километров, а от полюса до полюса – 109 000 километров.

Кольца Сатурна

Галилео Галилей первым увидел кольца Сатурна в 1610 году. Сорок пять лет спустя, в 1655 году, голландский астроном Христиан Гюйгенс, у которого был более мощный телескоп, предположил, что у Сатурна имеется тонкое плоское кольцо.

По мере того, как учёные применяли более совершенные инструменты, они продолжали узнавать больше о структуре и составе колец. На самом деле Сатурн имеет множество колец, состоящих из миллиардов частиц льда и камня, размером от крупинки сахара до целого дома. Считается, что частицы являются обломками комет, астероидов или разрушенных спутников. Исследование 2016 года также показало, что в прошлом кольца могли быть карликовыми планетами.

По ширине кольца превышают 7000 диаметров планеты. Главные кольца обычно имеют толщину всего около 9 метров, но космический зонд “Кассини-Гюйгенс” обнаружил вертикальные образования в некоторых из колец с частицами, скапливающимися в неровностях и гребнях высотой более 3 километров.

Кольца Сатурна. Авторы и права: NASA / Cassini.

Кольца названы в алфавитном порядке в порядке их обнаружения. Главные кольца, известны как C, B и A. Самым внутренним является чрезвычайно слабое кольцо D, а самое внешнее на сегодняшний день, обнаруженное в 2009 году, настолько велико, что в него может поместиться миллиард Земель. Разрыв шириной около 4700 километров, разделяет кольца B и A.

В кольцах Сатурна были замечены таинственные спицы , которые, кажется, формируются и пропадают всего за несколько часов. Учёные предположили, что эти спицы могут состоять из электрически заряженных слоёв частиц размером с пылинку, созданных небольшими метеорами, ударяющими по кольцам.

Кольцо F также имеет любопытный плетёный вид. Кольцо состоит из нескольких более узких колец, и изгибы в них могут создавать иллюзию того, что они заплетены. Удары астероидов и комет также изменили внешний вид колец.

В конце своей миссии зонд “Кассини” подошёл к кольцам ближе, чем любой другой космический аппарат. Зонд собрал данные, которые всё ещё анализируются, но он уже дал представление о цветах некоторых спутников Сатурна. В промежутках между кольцами зонд обнаружил необычно сложные химические вещества и провёл новые измерения магнитного поля планеты.

Спутники Сатурна

У Сатурна не менее 62 спутников. Самый большой, Титан, немного больше Меркурия и является вторым по величине спутником в Солнечной системе после спутника Юпитера Ганимеда (наша Луна – пятая по величине).

Некоторые луны имеют экстремальные черты. Пан и Атлас имеют форму летающих тарелок; У Япета одна сторона яркая, как снег, а другая тёмная, как уголь. Энцелад демонстрирует свидетельства “ледяного вулканизма”: скрытый океан извергает воду и другие химические вещества из 101 гейзера, обнаруженного на южном полюсе этого спутника. Некоторые из этих спутников, такие как Прометей и Пандора, называются спутниками-пастухами, потому что они взаимодействуя с материалом колец, удерживая сами кольца на своих орбитах.

Атлас – малый, внутренний спутник Сатурна. Авторы и права: Carolyn Porco / NASA.

Хотя учёные обнаружили много спутников, у Сатурна имеются и другие небольшие спутники, которые постоянно создаются и разрушаются.

Влияние Сатурна на Солнечную систему

Как самая массивная планета в Солнечной системе после Юпитера, притяжение Сатурна повлияло на судьбу нашей Солнечной системы. Возможно, это помогло выбросить Нептун и Уран наружу. Наряду с Юпитером он мог также бросить шквал обломков на внутренние планеты в начале истории системы.

Учёные всё ещё изучают, как формируются газовые гиганты, и запускают модели раннего формирования Солнечной системы, чтобы понять роль, которую Юпитер, Сатурн и другие планеты играют в нашей Солнечной системе. Исследование 2017 года предполагает, что Сатурн в большей степени, чем Юпитер, уводит опасные астероиды от Земли.

Исследование и разведка

Первым космическим аппаратом, достигшим Сатурна, был “Пионер 11” в 1979 году, который пролетел в пределах 22 000 километров от окольцованной планеты. Изображения с космического зонда позволили астрономам обнаружить два внешних кольца планеты, а также присутствие сильного магнитного поля. Космический зонд “Вояджер” помог астрономам обнаружить, что кольца планеты состоят из более тонких структур. Аппарат также отправил обратно данные, которые позволили открыть ещё три спутника Сатурна.

Космический зонд “Кассини”, орбитальный аппарат Сатурна, был самым большим межпланетным космическим кораблём из когда-либо построенных. Двухэтажный зонд весил 6 тонн (5,4 метрических тонны). Он помог идентифицировать гейзеры на ледяном спутнике Энцеладе и нёс зонд Гюйгенс, который прошёл через атмосферу Титана и успешно достиг его поверхности.

Космический корабль “Кассини” впервые пролетел через гейзеры спутника Сатурна Энцелада в ноябре 2009 года. Авторы и права: NASA / JPL / Space Science Institute.

После десяти лет наблюдений “Кассини” обеспечил учёных невероятными данными о планете с кольцами и её спутниках, а также фотографию, воссоздающую исходное изображение “Бледно-голубая точка”, на котором Земля запечатлена с орбиты Сатурна. Миссия завершилась в сентябре 2017 год, когда “Кассини” сгорел в атмосфере Сатурна, чтобы избежать небольшого шанса столкновения зонда со спутником и заражения последнего земными бактериями.

Хотя на данный момент никаких миссий к Сатурну не запланировано, учёные предложили миссии по исследованию ледяных спутников Энцелада или Титана. В этих исследованиях могут участвовать подводные лодки или модифицированные вездеходы.