Астраномія. планети

Сатурн

• Сатурн (газовий гігант) - шоста планета Сонячної системи. • Екваторіальний радіус: 60268 ± 4 км, полярний радіус: 54364 ± 10 км (з усіх планет Сонячної системи Сатурн володіє найбільшим стисненням). • Маса: 5.6846 × тисячі двадцять шість кг або 95.152 маси Землі. • Середня щільність: 0.687 г / см ³.

Сатурн

Середня відстань Сатурна від Сонця дорівнює 1433,44 млн. Км (9.582 а.о.), ексцентриситет e = 0,056. Період обертання навколо Сонця дорівнює 29.66 року. Нахил орбіти до площини екліптики - 2.48 °, нахил осі обертання - 26.73 °, період обертання - 10h32m - 10h47m. Сферичне альбедо - 0,54.

Сатурн в ІК діапазоні

Нестійкість Кельвіна - Гельмгольца в атмосфері Сатурна

За хімічним складом і структурі атмосфери Сатурн в цілому схожий на Юпітер. Верхні шари атмосфери Сатурна на 96,3% складаються з водню і на 3,25% - з гелію. Є домішки метану, аміаку, фосфіну, етану і деяких інших газів. Аміачні хмари у верхній частині атмосфери більш потужні, ніж на Юпітері. В атмосфері Сатурна дмуть сильні вітри; швидкості повітряних потоків досягають 500 м / с. Вітри в південному і північному півкулях симетричні щодо екватора і дмуть у напрямку осьового обертання. Між поздовжніми смугами атмосфери Сатурна добре спостерігається ефект нестійкості Кельвіна - Гельмгольца, що виникає в разі різних швидкостей двох контактуючих середовищ.

Велике Біле Пляма

Гексагон Сатурна в ІК діапазоні

В атмосфері Сатурна іноді з'являються стійкі освіти - надпотужні урагани, аналогічні Велика червона пляма на Юпітері (див. Розділ 4.14.3 ) Або Великому Темному При погляді на знімки (див. Розділ 4.17.3 ). Гігантська Велике Біле Пляма (ББП) з'являється на Сатурні з періодичністю в 28,5 років, коли північна півкуля Сатурна найсильніше нахиляється до Сонця. Протяжність ББП може досягати декількох тисяч км. Серед особливостей атмосфери Сатурна слід також виділити стійкий гігантський хмарний гексагон (шестикутник) навколишній північний полюс Сатурна. Діаметр гексагона, який спостерігається в ІК-діапазоні, становить близько 25 тис. Км. У центрі гексагона знаходиться полярний вихор діаметром близько 2 тис. Км. Your browser does not support the video tag.

Гексагон Сатурна

Вихор в центрі гексагона

Південне полярне ураган з «оком» в центрі

Навколо південного полюса Сатурна також обертається вихор, в центрі якого спостерігається т.зв. «Око урагану» - область прояснення і щодо тихої погоди в центрі циклону. Подібні явища раніше спостерігалися лише в земній атмосфері. Діаметр південного полярного циклона з опоставім з розмірами Землі.

Внутрішня будова Сатурна, як газового гіганта, також подібно будові Юпітера. Передбачається, що в центрі Сатурна знаходиться тверде ядро, маса якого на підставі вимірів гравітаційних моментів в поле Сатурна, а також вимог сценарію формування газових гігантів на ранніх стадіях, оцінюється в 9-22 мас Землі, а радіус - 25 тис. Км. Температура в центрі ядра, імовірно, сягає 12000 К. Ядро оточене шаром рідкого металевого водню. Потім йде шар газорідку суміші молекулярного водню і гелію. Товщина верхнього шару - атмосфери - оцінюється в 1000 км.

Your browser does not support the video tag.

Внутрішня будова Сатурна

магнітосфера Сатурна

Виверження кріовулкани на Енцеладі

Магнітне поле Сатурна, так само як і Юпітера, створюється за рахунок динамо-ефекту при циркуляції металевого водню в зовнішньому ядрі. Магнітне поле можна уявити дипольним, квадрупольним і октупольного складовими, причому останнім значно менше, ніж для Землі і Юпітера. Напруженість магнітного поля на екваторі Сатурна дорівнює 0.2 Е, що менше, ніж у Землі. Проте, дипольний магнітний момент Сатурна приблизно в 580 разів більше, ніж у Землі. Ось магнітного моменту збігається з віссю обертання планети.

Полярні сяйва на Сатурні (комбінація зображень в УФ та видимому діапазонах)

Магнітосфера Сатурна за розмірами поступається тільки магнітосфері Юпітера. З соняшникової боку магнітопауза розташована на відстані близько 20 радіусів Сатурна від його центру, а хвіст магнітосфери простягається на кілька сотень радіусів Сатурна. Багато в чому магнітосфера поповнюється плазмою за рахунок супутників, і в першу чергу - Енцелада, який знаходиться на відстані всього 2.95RS від «поверхні» Сатурна. Гейзери Енцелада викидають водяна пара, частина якого іонізується магнітним полем Сатурна.

Маси супутників Сатурна

Швидке обертання Сатурна і наявність магнитосферной плазми призводить до утворення щодо сильного кільцевого струму - зменшеного аналога магнітодіска Юпітера. Повний кільцевої струм магнітосфери Сатурна оцінюється в 10 млн. Ампер. Взаємодія між магнітосферою Сатурна і сонячним вітром генерує яскраві овали полярного сяйва навколо полюсів планети в УФ, видимому та ІЧ діапазонах.

За сучасними даними Сатурн має 62 супутниками і розвиненою системою кілець. Тільки 13 супутників мають діаметр більше 50 км: Титан (5150 км), Рея (тисяча п'ятсот двадцять вісім км), Япет (1 436 км), Діона (+1118 км), Тефия (+1060 км), Енцелад (499 км), Мимас (397 км) , Гіперіон (266 км), Феба (240 км), Янус (178 км), Епіметей (119 км), Прометей (100 км) і Пандора (84 км). Велика частина супутників складається з гірських порід і льоду.

Your browser does not support the video tag.

Сатурн і його супутники

Титан

Поверхня Титана за даними "Гюйгенса"

Супутники Сатурна (так само, як і Юпітера) прийнято поділяти на регулярні та нерегулярні, супутники-пастухи і т.д. 24 супутника Сатурна - регулярні, інші 38 - нерегулярні. Місяця-пастухи кілець Сатурна: Пан, Дафніс, Атлас, Прометей і Пандора. Нерегулярні супутники поділені за характеристиками своїх орбіт на три групи: інуїтських (5 супутників), норвезьку (29 супутників) і галльську (4 супутника). Супутники, кільця і ​​простір близько Сатурна з 2004 року досліджуються місією «Кассіні - Гюйгенс» (Cassini - Huygens) - спільним проектом NASA, ESA і ASI. КА «Кассіні» знаходиться на орбіті близько Сатурна, зонд "Гюйгенс» 14 сiчня 2005 року здійснив посадку на поверхню Титана. Відомості про найцікавіші супутниках Сатурна наведені далі. Титан - найбільший супутник Сатурна і другий за величиною в Сонячній системі. Середній радіус - 2576 ± 2 км, маса - 0.0225 маси Землі. Титан - єдиний супутник у Сонячній системі, що володіє щільною атмосферою, і єдиний супутник, поверхню якого неможливо спостерігати у видимому діапазоні через хмарного покриву. Тиск у поверхні приблизно в 1,6 рази перевищує тиск земної атмосфери. На Титані є моря, озера і річки з метану і етану, а також гори, що складаються з льоду і діючі кріовулкани. Атмосфера на 98,6% складається з азоту. В атмосфері також виявлена ​​синильна кислота HCN - одне з найважливіших сполук (ймовірно) предбиологического синтезу, проте життя на поверхні Титана неможлива, тому що середня температура поверхні близько 92 К. Your browser does not support the video tag.

Вид на Сатурн з Титана

Стіна Япета

Супутник Япет цікавий кільцевим гірським хребтом (стіна Япета), оперізувальний супутник по екватору. Стіна Япета має висоту до 13 км, ширину - до 20 км і довжину - 1,3 тис. Км. Передбачається, що цей гірський хребет міг утворитися в результаті випадання на поверхню супутника частинок його кільця, або в результаті стиснення порід або прориву матеріалу з глибини супутника.

Мимас

Енцелад

- одне з трьох небесних тіл в Сонячній системі (поряд з іншим супутником Сатурна Титаном і супутником Нептуна Тритоном), на яких спостерігається кріовулканізм (див. Розділ 4.15.5).

Епіметей і Янус

Особливістю Мимаса є величезний ударний кратер Гершель діаметром 130 км, що становить майже третину діаметра самого Мимаса. Висота стін кратера досягає майже 5 км, найбільша глибина - 10 км. Ймовірно, в далекому минулому з Мімасом зіткнувся великий астероїд. Удар, від якого утворився кратер Гершель, ледь не розколов Мимас. Тріщини, помітні на протилежному боці супутника, ймовірно, утворені ударними хвилями, які пройшли крізь його тіло. Середній радіус Мимаса дорівнює 198 км, і цей супутник є найменшим відомим астрономічним тілом, яке має округлу форму через власної гравітації. Передбачається, що щілина Кассіні (проміжок між двома найширшими кільцями Сатурна) утворилася через гравітаційного впливу Мимаса. Your browser does not support the video tag.

Крижані вулкани Енцелада

Супутник-пастух Пан рухається усередині розподілу Енке

кільця Сатурна

Супутники Епіметей і Янус є унікальний приклад зі-орбітальних небесних тіл. Середній радіус орбіти Януса за даними на 2006 рік був всього на 50 км менше, ніж Епіметея. Лінійні розміри Епіметея - 130 × 114 × 106 км, а Януса - 203 × 185 × 153 км. Період обертання по орбіті меншого радіусу менше, а в даному випадку всього на 30 секунд. Щодня внутрішній супутник обертається навколо Сатурна на 0.25º більше, ніж зовнішній. В результаті цього внутрішній супутник наздоганяє зовнішній. Коли внутрішній супутник наздожене зовнішній, взаємне гравітаційна взаємодія збільшить момент імпульсу внутрішнього супутника і зменшить зовнішнього. В результаті цього орбітальний період внутрішнього супутника збільшується, і він переходить на більш високу орбіту, а зовнішнього - зменшується, і він переходить на внутрішню. При «обміні» супутники ніколи не наближаються на відстань, меншу 10000 км. Такий «обмін» відбувається кожні 4 роки (земних), останній раз - в 2010 році. Супутники Телесто і Каліпсо, а також Олена і Полідевк є троянськими супутниками в системах Сатурн - Тефия і Сатурн - Діона відповідно. Your browser does not support the video tag.

Супутник-пастух Прометей стикається з кільцем F

Система кілець і супутників Сатурна

Сатурн володіє розвиненою системою кілець. Прийнято виділяти три основних кільця і ​​четверте - більш тонка. Всі разом вони відображають більше світла, ніж диск самого Сатурна.

Пилове кільце Сатурна

Кільця прийнято позначати першими літерами латинського алфавіту. Кільце В - центральне, найширше і яскраве, воно відділяється від більшого 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. Кільця Сатурна дуже тонкі. При діаметрі близько 250000 км їх товщина складає менше кілометра. Кількість речовини, що становить кільця, вкрай незначно. Якщо його зібрати в один моноліт, його діаметр не перевищив би 100 км. Частинки, з яких складаються кільця, в більшості своїй мають розмір в кілька сантиметрів, але зрідка трапляються тіла в кілька метрів, і зовсім рідко - до 1-2 км. По всій видимості, частинки кілець майже повністю складаються з льоду або кам'янистого речовини, покритого льодом. Your browser does not support the video tag.

кільця Сатурна