Сатурн - повелитель кілець

СатурнСатурн. Знімок "Вояджера-1". 1980 рiк.Сатурн – це шоста за вiддаленнiстю вiд Сонця планета в нашiй системi, вiн був відомий людям ще з глибокої давнини.

Разом з Юпітером, Ураном і Нептуном він входить до групи так званих планет-гігантів Сонячної системи.

Сатурн знаходиться від Сонця на відстанi в 1,43 мільярда кiлометрiв, що в 9,5 разів перевищує відстань від Сонця до Землі, і робить один оборот навколо нашого свiтила за 29,4 року.

Сатурн – багато в чому унікальна планета. Його маса приблизно в 95 разів перевершує масу Землі, а діаметр приблизно в 9 разів більше земного діаметра.

Це призводить до дивно низької середньої щільності – 0,69 г/см3, що менше щільності води.

Порівняльні розміри Землі і Сатурна.Порівняльні розміри Землі і Сатурна.Якби в космосі був би гігантський океан, Сатурн міг би в ньому плавати! Щільності всіх інших планет Сонячної системи значно або трохи, але більше щільності води.

Низька середня щільність і дуже висока швидкість обертання (Сатурн робить один оборот за 10 годин 47 хвилин) призводять до найвищого в Сонячній системі стиску планети: 0,1076.

Його екваторіальний радіус майже на 11% більше полярного радіусу! Це стиснення робить диск планети не круглим, а сплюсненим, що добре помітно в телескоп.

На відміну від Землі і інших планет земної групи, у Сатурна немає твердої поверхні. Те, що ми бачимо як "поверхню", є верхівками хмар. Верхній шар хмар на Сатурні складається із замерзлого аміаку, нижче розташовані хмари з гiдросульфiду амонію. У міру занурення в глибину воднева атмосфера Сатурна стає все щільнішою і гарячiшою, поки, нарешті, на відстані близько половини радіусу і тиску близько 3-х млн. атмосфер молекулярний водень не переходить в металеву форму.

Внутрішня будова Сатурна.Внутрішня будова Сатурна.Найбiльш вiдомою прикрасою Сатурна, звичайно, є його кільця. Кільця Сатурна утворені безліччю крижаних валунів, каменів і сніжинок, що обертаються навколо планети. Товщина кілець становить всього кілька сотень метрів, а ширина – десятки тисяч кілометрів.

Кільця Сатурна, як і кільця інших планет-гігантів, розташовані в площині екватора планети. Оскільки вісь обертання Сатурна на 26,7 градусів нахилена до площини його орбіти, з Землі ми бачимо кільця то широко розкритими, і тоді їх добре видно, то з ребра, і тоді їх не вдається розгледіти навіть в найкращі телескопи.

Атмосфера Сатурна.

Атмосфера планети Сатурн складається з водню (96,3% за кількістю частинок), гелію (3%) і метану (0,004%), тобто гелію там (по масі) всього близько 6%. Сатурн має найбільш чисту водневу атмосферу серед усіх планет Сонячної системи. Крім водню, гелію і метану, в атмосфері присутні етан, ацетилен, аміак, фосфін, а також такі екзотичні на Землі речовини, як арсин AsH3 і герман GeH4. Однак кількість домішок дуже невелика, на рівні десятимільйонної частки від числа частинок і нижче. Середня молекулярна маса атмосфери Сатурна складає всього 2,135 г/моль.

Полярне сяйво навколо одного з полюсів СатурнаПолярне сяйво навколо одного з полюсів Сатурна, виявлене космічним телескопом "Хаббл".Тропопауза (температурний мінімум) розташована на рівні тиску близько 0,1 атм. при температурі 82К. Вище тропопаузи лежить стратосфера – область атмосфери, де температура зростає з висотою. Вище лежить мезопауза – область атмосфери з постійною температурою (~ 140K). Починаючи з рівня тисків 10 – 7 атм. температура атмосфери починає швидко підвищуватися і до термосфери досягає 800К.

Нижче – тропопауза (на рівнях тиску 0,1 – 0,4 атм.), шар оптично товстої димки, що нівелює малюнок нижчих хмар. Цей шар найбільш щільний в області екватора і стає тоншим до полюсів. Найвищі хмари в атмосфері Сатурна спостерігаються саме над екватором на рівні тиску 0,07 атмосфери і висоті близько 100 кiлометрiв над основним рівнем хмар. На широтах 20 – 30 градусів шар опускається на 15 км нижче, в область тиску 0,13 атм.

Недавні спостереження Сатурна за допомогою АМС Кассіні на хвилі 5 мкм (ІЧ-діапазон) дозволили також побачити і глибокі хмари, розташовані значно нижче основного хмарного шару, на рівні тиску близько 2-х атм. Ці хмари виявилися складені досить великими частками (радіус > 5 мкм), що складаються з гiдросульфiду амонію або водяного льоду. Порівняння швидкості руху "глибоких хмар" зі звичайними показало збільшення швидкості вітру з глибиною приблизно на 1,8 м/сек на кiлометр.

Швидкості вітру на Сатурні досягають 400 – 500 м/сек. Вітри дмуть паралельно екватору в прямому напрямку. Швидкості вітру значно розрізняються на різних широтах. У зонах взаємодії вітрових течій утворюються штормові системи і вихори аналогічнi «Великiй червонiй плямi» на Юпітері.

Ще однією цікавою особливістю атмосферної циркуляції на Сатурні є постійний вихор циклонічного типу біля південного полюса, з максимальною швидкістю вітру близько 160-ти м/сек на 87-му градусі південної широти. Цей вихор був виявлений на знімках, отриманих Кассіні в липні і серпні 2004-го року. Закручуючись у величезній воронці, повітря опускається вниз і нагрівається, що призводить до підвищення вимірюваних температур в цій області. Температура тропосфери підвищується від 88К на широті 70 градусів південної широти до 91К на полюсі.

Магнітне поле Сатурна.

Магнітне поле Сатурна цікаве тим, що вісь магнітного диполя з точністю до 1 градуса збігається з віссю обертання планети, а центр диполя збігається з центром мас Сатурна з точністю до 0,01 радіуса. Напруженість магнітного поля на екваторі на рівні верхівок хмар становить 0,2 Гаусс (57% від земного).

Кільця Сатурна.

Кільця СатурнаКільця Сатурна.Як і всі газові гіганти в Сонячній системі, Сатурн має систему кілець. Однак на відміну від кілець Юпітера, Урана і Нептуна кільця Сатурна розкішні, широкі і яскраві, що робить цю планету улюбленим об'єктом для художників, які малюють на космічну тему. Кільця складені безліччю крижаних часток розміром від багатоповерхового будинку до сніжинки, що обертаються навколо Сатурна. Ширина кілець становить кілька сотень тисяч кілометрів, тоді як їх товщина – всього кілька сотень метрів. Кожне з кілець складається з безлічі (декількох сотень) вузьких індивідуальних "кілець". Всього відомо 7 кілець Сатурна.

Кільце D дуже слабке і найближче до Сатурна. За ним розташоване кільце С, ще зване "креповим". Кільця А і В – найяскравіші, масивні і непрозорі, вони складені з відносно великих (метрових) брил і вiдбрасують на поверхню Сатурна глибокі чорні тіні. Кільця А і В розділяє щiлина Кассіні. Усередині щiлини Кассіні (як і всередині інших щiлин) простір не порожнiй: там теж є крижані частки, просто їх набагато менше. Кільце F – вузьке колечко за зовнішнім краєм кільця А, його "пасуть" 2 супутника: Прометей і Пандора. Кільця G і E – дуже слабкі. Можна вже вважати доведеним, що частинки, що складають кільце Е, були викинуті гейзерами супутника Енцелада.

Якщо зібрати разом всю речовину кілець Сатурна, то вийде супутник діаметром близько 400 км (тобто розміром з Мiмас).

Супутники Сатурна.

Супутники Сатурна, як і супутники інших планет-гігантів, можна розділити на три яскраво виражені групи. До першої групи належать внутрішні супутники: Пан, Дафнія, Атлас, Прометей, Пандора, Епіметей і Янус. Всі вони є крижаними брилами неправильної форми, розміри будь-якого з них не перевищують 200 км. Вони обертаються навколо Сатурна по кругових орбітах практично в площині екватора планети і роблять один оборот всього за кілька годин.

Великі супутники Сатурна.Великі супутники Сатурна.Всі внутрішні супутники тісно пов'язані з кільцями і знаходяться в динамічній взаємодії з ними. Пан, Дафнія і Атлас є частиною кільця А, Прометей і Пандора "пасуть" кільце F. Супутники Епіметей і Янус знаходяться в унікальному гравітаційному "танці" один з одним. Орбіта одного з них всього на 100 км ближче до Сатурна, ніж орбіта іншого. Ближчий супутник рухається трохи швидше, і раз в 4 роки наздоганяє більш далекий. Під час зближення вони гравітаційно взаємодіють один з одним і міняються орбітами: ближчий супутник переходить на трохи більш віддалену орбіту, а більш далекий – на трохи ближчу. Через 4 роки все повторюється знову. Останній раз такий "обмін орбітами" стався в 2010 році.

До другої групи супутників відносяться великі супутники Сатурна: Мімас, Енцелад, Тефія, Діона, Рея, Титан і Япет. Кожен з них є самостійним світом з неповторними особливостями і унікальною історією, а Титан за своїми розмірами, масою та наявнiстю щільної атмосфери гідний називатися планетою.

Крім уже згаданих великих супутників, на відстані від 3-х до 60-ти радіусів Сатурна літає ще кілька великих і дрібних крижаних брил. Між орбітами Мимаса і Енцелада проходять орбіти Метона і Паллени, розміри яких не перевищують 3 – 4 км. За орбітою Тефiї, випереджаючи її та відстаючи на 60 градусів (інакше кажучи, в лагранжевих точках орбіти Тефії, де становище невеликих супутників стійко), рухаються Телесто і Каліпсо, дві крижані брили розміром 24 і 19 км відповідно. За орбітою Діони знаходяться Олена і Полідевк, розмірами 32 і 4 км.

По всій видимості (але це не загальноприйнята думка), порівняно недавно (наприклад, протягом останніх півмільярда років) в системі Сатурна сталася катастрофічна подія: супутникове розсіювання або зближення планети з великим об'єктом з пояса Койпера, в результаті якого один із супутників зіштовхнувся з іншим і (або) занурився глибоко в область Роша Сатурна і зруйнувався. Система Сатурна наповнилася величезною кількістю великих і дрібних крижаних брил, що літають по самих різних орбітах. За минулий час переважна частина їх впала на планету або на поверхні супутників, частина утворила знамениті кільця Сатурна, а частина (дуже невелика, чиї орбіти випадково виявилися стійкими) утворила невеликі супутники на кшталт Метона, Паллени, Телесто, Каліпсо, Олени, Полідевка і Гіперіона.

Нарешті, третю групу супутників Сатурна утворюють невеликі тіла, захоплені Сатурном за весь час його існування. Це Ківіок, Іджірак, Феба, Паліак, Скаді, Альбіорікс, Ерріпо, Сіарнак, Тарвос, Мунділфарі, Нарви, Суттунг і ще бiльше 20-ти супутників, відкритих за останні рік-два, і бiльшiсть з них ще навiть не отримали власні імена. З них тільки Феба досягає розміру 240 км, розміри інших складають всього кілька (у деяких – кілька десятків) кiлометрiв. Ці супутники літають по самих околицях системи Сатурна, рухаючись по нерегулярних орбітах з великими ексцентриситетами і нахилами до площини екватора планети. Багато з них мають зворотний рух. Найвіддаленіший з них обходить Сатурн за 3,4 року.

Навколо Сатурна, напевно, обертається ще кілька не відкритих супутників діаметром бiльше кілометра.

Мімас.

МімасМімас.Мімас – це великий супутник, який знаходиться найближче до Сатурна. Він рухається навколо планети-гiганта на відстані 185 600 кiлометрiв (що дорiвнює приблизно 3-м радіусам Сатурна) і робить повне коло за 0,942 дня.

Форма Мимаса – це тривісний еліпсоїд з розмiрама 418 на 392 на 383 кiлометрiв, причому найдовша вісь повернута до Сатурна, а найкоротша з'єднує північний полюс з південним. Середня щільність Мимаса складає 1,137 г/см3, альбедо – 60%. Цiлком ймовiрно, він майже повнiстю складається з водяного льоду.

На поверхні цого супутника не виявлено жодних слідів внутрішньої активності, він рясно покритий кратерами, найбільший з яких отримав назву «Гершель», його діаметр – близько 130-ти кiлометрiв.

Енцелад.

ЕнцеладЕнцелад.Енцелад – це другий з когорти великих супутникiв Сатурна. Він рухається навколо планети-гiганта на відстані 238 100 кiлометрiв (що дорiвнює майже 4-м радіусам Сатурна) і робить один оберт за 1,37 дня. Форма Енцелада – це також тривісний еліпсоїд з розмiрами 513 на 495 на 489 кiлометрiв, причому найдовша вісь повернута в сторону Сатурна, а найкоротша поєднує північний і південний полюси.

Середня щільність Енцелада становить 1,12 г/см3, альбедо – 90%. Це самий яскравий супутник в нашiй Сонячній системі. Його поверхня дуже молода, на ній порівняно небагато кратерів (а є області, де вони взагалі взагалi). Спектр поверхні такий же, як у чистого водяного льоду.

Цей супутник i досi залишається геологічно активним. У районі його південного полюса виявлена система тріщин, з яких в космiчний простiр б'ють гейзери з дрібного крижаного пилу. Згодом цей пил розсіюється уздовж всієї орбіти Енцелада, формуючи саме віддалене і розріджене кільце Е Сатурна.

Недивлячись на свої скромні розміри, Енцелад володiє розрідженою атмосферою, яка на 65% складається з водяної пари i на 20% – з молекулярного водню, також є невелика кiлькiсть азоту, вуглекислого i чадного газу.

Тефія.

ТефіяТефія.Тефія – третій з великих супутникiв Сатурна. Вона кружляє навколо планети на відстані 294 700 км (це майже 5 радіусів Сатурна) і робить одне коло за 1,888 дня.

Форма Тефії – також тривісний еліпсоїд з розмiрами 1071 на 1056 на 1052 км. Найдовша вісь також "дивиться" на Сатурн, а сама коротка з'єднує північний полюс з південним. Середня щільність Тефії – 1,00 г/см3, альбедо – 80%.

Скорiше всього, супутник майже цілком складається з водяного льоду. Давню поверхню Тефії «прикрашають» численi кратери. Однак на ній можна помітити і сліди геологічних явищ, наприклад, дуже великий розлом, що простягнувся на декілька сотень кілометрів і отримав назву Ітака.

Діона.

ДіонаДіона.Діона – четвертий з групи великих супутникiв Сатурна. Вона вiддалена вiд планети-гiганта на відстань в 377 400 кiлометрiв (що більше 6-ти радіусів Сатурна) і витрачає на один оборот 2,737 дня.

Діаметр Діони дорiвнює 1120 км, а її середня щільність становить 1,49 г/см3, альбедо – 60%. Більш висока середня щільність вказує на те, що в складі Діони присутнiй значний вiдсоток скельних порід. Її поверхня старша, нiж поверхня Енцелада, але значно молодша поверхні Тефії або Реї.

Крижана кора супутника порізана численими розломами і каньйонами, що вказує на порівняно недавнi (десятки і сотні мільйонів років) геологічнi процеси на Діонi.

Рея.

РеяРея.Рея – це п'ятий за вiдстанню супутник Сатурна. Вона вiддалена вiд планети на 527 100 км (що трiшки менше 9-ти радіусів Сатурна) і робить один оберт за 4,518 дня.

Діаметр Реї дорiвнює 1528 км, це другий (після Титана) найбільший супутник Сатурна. Середня щільність Реї дорiвнює 1,24 г/см3, альбедо – 60%.

Недивлячись на те, що Рея бiльша за Діону, її поверхня набагато старша. Фактично вся вона всіяна кратерами, на ній немає, так би мовити, живого мiсця. Яскрава пляма майже в центрі знімка – це великий молодий кратер, який оголив чистий лід супутникових глибин.

Титан.

ТитанТитан.Титан – самий великий супутник Сатурна і другий за величиною супутник у нашiй Сонячній системі (більший за його тільки супутник Юпітера Ганiмед).

Його розміри навіть трохи більшi, нiж у Меркурія, хоча Титан і програє йому в масі (маса Титана дорiвнює приблизно 40% від маси Меркурія і в 1,83 рази бiльше маси нашого Місяця).

Титан рухається навколо Сатурна по правильній круговій орбіті, яка знаходиться на відстані 1,22 млн.кiлометрiв (в 3 рази далі, ніж орбiта Місяця від Землі).

Він повнiстю обходить планету-гiганта приблизно за 16 днів. Видимий кутовий розмір Титана з Сатурна в два рази менше видимого розміру Місяця на нiчному небі Землi.

Титан є єдиним супутником у нашiй Сонячній системі, який володiє щільною атмосферою (тиск бiля самої поверхні супутника становить 1,45 атмосфери). Поверхня Титана ховається за щільним шаром жовто-оранжевого смогу.

Япет.

ЯпетЯпет.Япет – сьомий супутник Сатурна. Він кружляє навколо планети на відстані в 3 560 800 кiлометрiв (це близько 59-ти радіусів Сатурна) і робить одие коло за 79,33 дня. На відміну від більш близьких супутників, що обертаються майже в площині екватора Сатурна, орбіта Япета нахилена приблизно на 7,57 градуса до цієї площини.

Діаметр Япета дорiвнює 1436 км, він зовсім не на багато менше Реї. Його середня щільність становить 1,253 г/см3.

Однією з цiкавих особливостей Япета є те, що одна з його півкуль відображає прблизно в 6 разів менше світла в порiвняннi з іншою! Ще однією інтригуючою особливiстю поверхні Япета можна назвати 10-кілометровий гірський хребет, що тягнеться паралельно екватору майже на половину діаметра супутника.

Феба.

ФебаФеба.Феба – це єдиний з нерегулярних супутників Сатурна, поряд з яким пролітав космічний зонд із Землі. Цей знімок був отриманий апаратом «Кассіні» 11 червня 2004-го року з відстані в 32500 кiлометрiв.

Феба обертається навколо Сатурна на дуже великiй відстані – 12 944 300 кiлометрiв (близько 215-ти радіусів Сатурна) по зворотній (тобто - ретрограднiй) орбіті з ексцентриситетом 0,1644 і кутом нахилу до екватора планети, що дорівнює 174,75 градуса.

Щоб облетiти Сатурн, цьому супутнику необхiдно 548,2 діб. Середня щільність Феби становить приблизно 1,3 г/см3, альбедо всього близько 8-ми вiдсоткiв.

 

Переглядів: 181 | | Теги: планети
Всього коментарів: 0
avatar