Сатурн – планета, расстояние до Солнца и краткая характеристика, спутники и кольца, радиус и масса, температура поверхности и особенности движения

Планета Сатурн

Общие сведения о Сатурне

Сатурн – это шестая по удаленности от Солнца планета (шестая планета Солнечной системы).

Сатурн относится к газовым гигантам и назван в честь древнеримского бога земледелия.

Сатурн известен людям с древних времен.

Соседями Сатурна являются Юпитер и Уран. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун обитают во внешней области Солнечной системы.

Считается, что в центре газового гиганта находится массивное ядро из твердых и тяжелых материалов (силикатов, металлов) и водяного льда.

Магнитное поле Сатурна создается за счет эффекта динамо при циркуляции металлического водорода во внешнем ядре и является почти дипольным с северным и южным магнитными полюсами.

Сатурн обладает самой выраженной системой планетарных колец в Солнечной системе.

У Сатурна на данный моменты обнаружены 82 естественных спутника.

Орбита Сатурна

Среднее расстояние от Сатурна до Солнца 1430 миллионов километров (9,58 астрономической единицы).

Перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты): 1353,573 миллиона километров (9,048 астрономической единицы).

Афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты): 1513,326 миллиона километров (10,116 астрономической единицы).

Средняя скорость движения Сатурна по орбите составляет около 9,69 километра в секунду.

Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 29,46 земных лет.

Год на планете составляет 378,09 сатурнианских суток.

Расстояние от Сатурна до Земли варьируется в пределах от 1195 до 1660 миллионов километров.

Направление вращения Сатурна соответствует направлению вращения всех (кроме Венеры и Урана) планет Солнечной системы.

Физические характеристики Сатурна

Сатурн – вторая по размеру планета в Солнечной системе.

Средний радиус Сатурна составляет 58 232 &plusmn 6 километров, то есть около 9 радиусов Земли.

Площадь поверхности Сатурна составляет 42,72 миллиарда квадратных километров.

Средняя плотность Сатурна составляет 0,687 грамм на кубический сантиметр.

Ускорение свободного падения на Сатурне равно 10,44 метра на секунду в квадрате (1,067 g).

Масса Сатурна равна 5,6846 х 10 26 килограмм, что составляет около 95 масс Земли.

Атмосфера Сатурна

Двумя основными компонентами атмосферы Сатурна являются водород (около 96%) и гелий (около 3%).

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, а водород переходит в жидкое состояние, однако этот переход является постепенным. На глубине 30 000 километров водород становится металлическим, и давление там достигает 3 миллионов атмосфер.

В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые сверхмощные ураганы.

Во время бурь и штормов на планете наблюдаются мощные разряды молний.

Полярные сияния на Сатурне представляют собой яркие непрерывные кольца овальной формы, окружающие полюса планеты.

Кольца Сатурна

Диаметр колец оценивается в 250 000 километров, а их толщина не превышает 1 километра.

Ученые условно делят кольцевую систему Сатурна на три основных кольца и четвертое – более тонкое, при этом на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями.

Система колец состоит главным образом из частичек льда (около 93%), меньшего количества тяжелых элементов и пыли.

Частички, из которых состоят кольца Сатурна, имеют размер от 1 сантиметра до 10 метров.

Кольца расположены под углом около 28 градусов к плоскости эклиптики, поэтому в зависимости от взаимного расположения планет с Земли они выглядят по-разному: и в виде колец, и с ребра.

Исследование Сатурна

Впервые наблюдая Сатурн в телескоп в 1609 – 1610 годах, Галилео Галилей заметил, что планета выглядит как три тела, почти касающиеся друг друга, и предположил, что это два крупных «компаньона» Сатурна, однако 2 года спустя не нашел тому подтверждение.

В 1659 году Христиан Гюйгенс с помощью более мощного телескопа выяснил, что «компаньоны» – это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся ее.

В 1979 году автоматическая межпланетная станция «Pioneer 11» впервые в истории пролетела вблизи Сатурна, получив изображения планеты и некоторых ее спутников и открыв кольцо F.

В 1980 – 1981 годах систему Сатурна также посетили «Voyager-1» и «Voyager-2». Во время сближения с планетой был сделан ряд фотографий в высоком разрешении и получены данные о температуре и плотности атмосферы Сатурна, а также физических характеристиках его спутников, в том числе Титана.

С 1990-х Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом «Hubble».

В 1997 году к Сатурну была запущена миссия «Cassini-Huygens», которая после 7 лет полета 1 июля 2004 года достигла системы Сатурна и вышла на орбиту вокруг планеты. Зонд «Huygens» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана, отобрав пробы атмосферы. За 13 лет научной деятельности космический аппарат «Cassini» перевернул представление ученых о системе газового гиганта. Миссия «Cassini» завершена 15 сентября 2017 года путем погружения космического аппарата в атмосферу Сатурна.

Интересные факты о Сатурне

Средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 грамма на кубический сантиметр, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность ниже плотности воды.

За счет горячего ядра, температура которого достигает 11 700 градусов Цельсия, Сатурн излучает в космос в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский шестиугольник, и каждая его сторона составляет приблизительно 13 800 километров.

Некоторые спутники Сатурна, например Пан и Мимас, являются «пастухами колец»: их гравитация играет роль в удержании колец на их местах за счет резонанса с определенными участками кольцевой системы.

Считается, что Сатурн поглотит свои кольца через 100 миллионов лет.

В 1921 году пронесся слух, что кольца Сатурна исчезли. Это было связано с тем, что в момент наблюдений кольцевая система была обращена к Земле ребром и не могла быть рассмотрена с оборудованием того времени.

Планета Сатурн — еще один полигон для спасения человечества

Одним из прекрасных астрономических объектов для наблюдения бесспорно считается планета с кольцами – Сатурн. С этим утверждением трудно не согласиться, если хотя бы раз на окольцованного гиганта удалось взглянуть через объектив телескопа. Однако этот объект Солнечной системы интересен не только с точки зрения эстетики.

Почему шестая планета от Солнца имеет систему колец, и почему такой яркий атрибут достался именно ей? На эти и многие вопросы ученые-астрофизики и астрономы до сих пор пытаются получить ответ.

Краткая характеристика планеты Сатурн

Как и другие газовые гиганты нашего ближнего космоса, Сатурн представляет интерес для научного сообщества. Расстояние от Земли до него варьируется в диапазоне 1,20-1,66 млрд. километров. Для того чтобы преодолеть этот огромный и длинный путь космическим аппаратам, стартовавшим с нашей планеты, потребуется чуть более двух лет. Новейший автоматический зонд «Новые горизонты» добирался до шестой планеты два года и четыре месяца. При этом следует учитывать, что движение планеты вокруг Солнца подобно орбитальному движению Земли. Другим словами, орбита Сатурна имеет форму идеального эллипса. У него третий по величине эксцентриситет орбиты, после Меркурия и Марса. Расстояние от Солнца в перигелии составляет 1 353 572 956 км, тогда как в афелии газовый гигант немного отдаляется, находясь на расстоянии 1 513 325 783 км.

Даже на таком значительном удалении от центральной звезды шестая по счету планета ведет себя довольно резво, вращаясь вокруг собственной оси с громадной скоростью 9,69 км/с. Период вращения Сатурна составляет 10 часов и 39 минут. По этому показателю он уступает только Юпитеру. Столь высокая скорость вращения приводит к тому, что планета выглядит приплюснутой с полюсов. Визуально Сатурн напоминает волчок, вращающийся с ошеломляющей скоростью, который несется в просторах космоса со скоростью 9,89 км/с, совершая полный оборот вокруг Солнца почти за 30 земных лет. С того момента как Сатурн в 1610 году был открыт Галилеем, небесное тело только 13 раз обернулось вокруг главной звезды Солнечной системы.

Выглядит планета на ночном небосклоне, как достаточно яркая точка, видимая звездная величина которой варьируется в диапазоне от +1,47 до −0,24. Особенно хорошо видны кольца Сатурна, которые обладают высоким альбедо.

Любопытно и расположение Сатурна в космосе. Ось вращения этой планеты имеет почти такое же наклонение к оси эклиптике, как и у Земли. В связи с этим на газовом гиганте присутствуют времена года.

Сатурн — это не самая большая планета Солнечной системы,а всего лишь второй по величине небесный объект в нашем ближайшем космосе после Юпитера Средний радиус планеты составляет 58,232 км., против 69 911 км. у Юпитера. При этом полярный диаметр планеты меньше экваториального значения. Масса планеты составляет 5,6846·10²⁶ кг, что в 96 раз больше массы Земли.

Ближайшие планеты к Сатурну – это его братья по планетарной группе — Юпитер и Уран. Первый относится к газовым гигантам, тогда как Уран причислен к ледяным гигантам. Для двух газовых гигантов Юпитера и Сатурна характерна огромная масса в сочетании с невысокой плотностью. Это связано с тем, что обе планеты представляют собой гигантские шарообразные сгустки сжиженного газа. Плотность Сатурна составляет 0,687 г/см³, уступая по этому показателю всем планетам Солнечной системы.

Для сравнения плотность у планет земной группы Марса, Земли, Венеры и у Меркурия составляет 3.94 г/см³, 5.515 г/см³, 5.25 г/см³ и 5.42 г/см³ соответственно.

Описание и состав атмосферы Сатурна

Поверхность планеты — понятие условное, у шестой планеты нет земной тверди. Вероятно, что поверхность — это дно водородно-гелиевого океана, где под воздействием чудовищного давления газовая смесь переходит в полужидкое и жидкое состояние. На сегодняшний момент нет технических средств, позволяющих исследовать поверхность планеты, поэтому все предположения о строении газового гиганта выглядят чисто теоретическими. Объектом изучения является атмосфера Сатурна, которая плотным одеялом окутывает планету.

Воздушная оболочка планеты в основном состоит из водорода. Именно водород и гелий являются теми химическими элементами, благодаря которым атмосфера находится в постоянном движении. Об этом свидетельствуют значительные по площади облачные образования, состоящие из аммиака. Ввиду того, что в составе воздушно-газовой смеси присутствует мельчайшие частицы серы, Сатурн со стороны имеет оранжевый окрас. Зона сплошной облачности начинается на нижней границе тропосферы — на высоте 100 км. от мнимой поверхности планеты. Температура в этой области варьируется в диапазоне 200-250⁰ Цельсия ниже нуля.

Более точные данные о составе атмосферы выглядят следующим образом:

• водород 96%;
• гелий 3%;
• метан составляет всего 0,4%;
• на аммиак приходится 0,01%;
• молекулярный водород 0,01%;
• 0,0007% приходится на этан.

По своей плотности и массивности облачность на Сатурне выглядит мощнее, чем на Юпитере. В нижней части атмосферы основными компонентами сатурнианской облачности являются гидросульфит аммония или вода, в различных вариациях. Наличие водяных паров в нижних частях атмосферы Сатурна, на высотах менее 100 км, допускает и температура, которая в данной области находится в пределах абсолютного нуля. Атмосферное давление в нижних частях атмосферы составляет 140 Кпа. По мере приближения к поверхности небесного тела температура и давление начинают расти. Газообразные соединения трансформируются, образуя новые формы. Из-за высокого давления водород принимает полужидкое состояние. Ориентировочно средняя температура на поверхности водородно-гелиевого океана составляет 143К.

Такое состояние воздушно-газовой оболочки стало причиной того, что Сатурн является единственной из планет Солнечной системы, которая отдает в окружающее космическое пространство больше тепла, чем получает его от нашего Светила.

Сатурн, находясь от Солнца на расстоянии в полтора миллиарда километров, получает в 100 раз меньше солнечного тепла, чем Земля.

Печка Сатурна объясняется работой механизма Кельвина-Гельмгольца. При падении температуры, снижается и давление в слоях атмосферы планеты. Небесное тело непроизвольно начинает сжиматься, превращая потенциальную энергию сжатия в тепло. Другое предположение, объясняющее интенсивное выделение Сатурном тепла, заключается в химической реакции. В результате конвекции в слоях атмосферы, происходит конденсация молекул гелия в слоях водорода, сопровождаемая выделением тепла.

Плотные облачные массы, разница температур в слоях атмосферы, способствуют тому, что Сатурн является одним из самых ветреных районов Солнечной системы. Бури и ураганы здесь на порядок сильнее и мощнее чем на Юпитере. Скорость воздушного потока в некоторых случаях достигает колоссальных значений 1800 км/ч. Тем более, сатурнианские штормы формируются стремительно. Зарождение урагана на поверхности планеты можно проследить визуально, в течение нескольких часов наблюдая за Сатурном в телескоп. Однако, вслед за быстрым зарождением, начинается длительный период буйства космической стихии.

Строение планеты и описание ядра

С ростом температуры и давления водород постепенно трансформируется в жидкое состояние. Примерно на глубине 20-30 тыс. км давление составляет 300ГПа. В таких условиях водород начинается металлизироваться. По мере углубления в недра планеты начинает увеличиваться доля соединений оксидов с водородом. Металлический водород составляет внешнюю оболочку ядра. Такое состояние водорода способствует возникновению электрических токов высокой интенсивности, образуя сильнейшее магнитное поле.

В отличие от внешних слоев Сатурна, внутренняя часть ядра представляет собой массивное образование диаметром 25 тыс. километров, состоящее из соединений кремния и металлов. Предположительно в этой области температуры достигают отметки в 11 тыс. градусов Цельсия. Масса ядра варьируется в диапазоне 9-22 масс нашей планеты.

Система спутников и кольца Сатурна

У Сатурна 62 спутника, причем большая часть из них имеет твердую поверхность и даже обладает собственной атмосферой. По своим размерам некоторые из них могут претендовать на звание планеты. Чего только стоят размеры Титана, который является одним из самых крупных спутников Солнечной системы и больше чем планета Меркурий. Это небесное тело, вращающееся вокруг Сатурна, имеет диаметр 5150 км. Спутник обладает собственной атмосферой, которая по своему составу сильно напоминает воздушную оболочку нашей планеты на ранней стадии формирования.

Ученые считают, что во всей Солнечной системе у Сатурна самая развитая система спутников. По информации, полученной с борта автоматической межпланетной станции «Кассини», Сатурн представляет собой едва ли не единственное в Солнечной системе место, где на его спутниках может быть существовать вода в жидком состоянии. На сегодняшний день исследованы только некоторые из спутников окольцованного гиганта, однако даже та информация, которая имеется, дает все основания считать эту наиболее отдаленную часть ближнего космоса пригодной для существования определенных форм жизни. В этом плане очень большой интерес для ученых-астрофизиков представляет пятый спутник — Энцелад

Главным украшением планеты, безусловно, являются его кольца. В системе принято выделять четыре главных кольца, имеющие соответствующие названия А, В, С и D. Ширина самого большого кольца В составляет 25500 км. Кольца разделяются щелями, среди которых самая большая — это деление Кассини, разграничивающая кольца А и В. По своему составу сатурнианские кольца представляют собой скопления мелких и крупных частиц водяного льда. Благодаря ледяной структуре нимбы Сатурна имеют высокое альбедо, и поэтому хорошо видны в телескоп.

В заключение

Достижения науки и техники в последние 30 лет позволили ученым более интенсивно проводить исследования далекой планеты с помощью технических средств. Вслед за первой информацией, полученной в результате полета американского космического аппарата «Pioneer 11», впервые пролетевшего вблизи газового гиганта в 1979 году, Сатурном занялись вплотную.

Миссию «Пионера» в начале 80-х годов продолжили два «Вояджера», первый и второй. Акцент в исследованиях был сделан на спутники Сатурна. В 1997 году земляне впервые получили достаточный объем информации о Сатурне и системе этой планеты благодаря миссии АМС «Кассини-Гюйгенс». В программе полета была запланирована посадка зонда «Гюйгенс» на поверхность Титана, которая была успешно осуществлена 14 января 2005 года.

Полет зонда «Кассини» можно считать самым значительным этапом в изучении шестой планеты Солнечной системы.

Сатурн

Сатурн – шестая от Солнца планета Солнечной системы, одна из планет-гигантов. Характерная особенность Сатурна, его украшение, – система колец, состоящих в основном изо льда и пыли. Обладает множеством спутников. Сатурн был назван древними римлянами в честь особо почитаемого ими бога земледелия.

Краткая характеристика

Сатурн – вторая планета в Солнечной системе по величине после Юпитера, его масса составляет примерно 95 масс Земли. Сатурн вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 1430 миллионов километров. Расстояние до Земли составляет 1280 млн. км. Период его обращения – 29,5 лет, а сутки на планете длятся десять с половиной часов. Состав Сатурна практически не отличается от солнечного: основные элементы – водород и гелий, а также многочисленные примеси аммиака, метана, этана, ацетилена и воды. По внутреннему же составу он больше напоминает Юпитер: ядро из железа, воды и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Атмосфера из огромного количества газообразного гелия и водорода толстым слоем обволакивает ядро. Поскольку планета состоит главным образом из газа, а твердая поверхность отсутствует, Сатурн причисляют к газовым гигантам. По той же причине его средняя плотность невероятно мала – 0,687 г/см 3 , что меньше плотности воды. Это делает его наименее плотной планетой в системе. Однако степень сжатия у Сатурна наоборот самая высокая. Это означает, что его экваториальный и полярный радиусы сильно различаются по величине – 60 300 км и 54 400 км соответственно. Из этого также следует большая разница в скоростях для различных частей атмосферы в зависимости от широты. Средняя скорость вращения вокруг оси – 9,87 км/с, а орбитальная скорость – 9,69 км/с.

Величественное зрелище представляет собой система колец Сатурна. Они состоят из обломков льда и камней, пыли, остатков бывших спутников, разрушенных его гравитационным
полем. Они расположены очень высоко над экватором планеты, примерно в 6 – 120 тысячах километров. Однако сами кольца очень тонкие: каждый из них толщиной порядка километра. Всю систему делят на четыре кольца – три основных и одно более тонкое. Первые три принято обозначать латинскими буквами. Среднее кольцо В, самое яркое и широкое, отделено от кольца А пространством, называемым щелью Кассини, в котором расположились самые тонкие и практически прозрачные кольца. Малоизвестно, что на самом деле кольца имеются у всех четырех планет-гигантов, но у всех, кроме Сатурна, они почти не заметны.

В настоящее время известно 62 спутника Сатурна. Крупнейшие из них – Титан, Энцелад, Мимас, Тефия, Диона, Япет и Рея. Титан – самый крупный из спутников – во многом похож на Землю. Он имеет атмосферу, разделенную на слои, а также жидкость на поверхности, что уже сейчас является доказанным фактом. Более мелкие объекты предположительно являются обломками астероидов, и их размер может составлять менее километра.

Образование планеты

Существует две гипотезы происхождения Сатурна:

Первая – гипотеза «контракции» – гласит, что Солнце и планеты сформировались одинаково. На начальных этапах своего развития Солнечная система представляла собой диск из газа и пыли, в котором постепенно образовывались отдельные участки, более плотные и массивные, чем окружавшее их вещество. В результате эти «сгущения» дали начало Солнцу и известным нам планетам. Этим объясняется схожесть состава у Сатурна и Солнца и его малая плотность.

Согласно второй гипотезе «аккреции», образование Сатурна шло в два этапа. Первый – формирование в газопылевом диске плотных тел наподобие твердых планет земной группы. В это время часть газов в области Юпитера и Сатурна рассеялась в космическое пространство, чем объясняется небольшая разница в составе у этих планет с Солнцем. На втором этапе более крупные тела притягивали на себя газ из окружавшего их облака.

Внутреннее строение

Внутренняя область Сатурна разделяется на три слоя. В центре находится небольшое по сравнению с общим объемом, но массивное ядро из силикатов, металлов и льда. Его радиус составляет примерно четверть радиуса планеты, а масса – от 9 до 22 земных масс. Температура в ядре – около 12 000 °C. Энергия, излучаемая газовым гигантом, в 2,5 раза превышает энергию, получаемую ей от Солнца. Причин этому несколько. Во-первых, источником внутреннего тепла могут быть запасы энергии, накопленные при гравитационном сжатии Сатурна: при формировании планеты из протопланетного диска гравитационная энергия пыли и газа переходила в кинетическую, а затем в тепловую. Во-вторых, часть тепла создается за счет механизма Кельвина-Гельмгольца: при падении температуры падает и давление, из-за чего вещество планеты сжимается, и потенциальная энергия переходит в тепло. В-третьих, в результате конденсации капель гелия и их последующего падения сквозь слой водорода внутрь ядра также может происходить генерация теплоты.

Ядро Сатурна окружает слой водорода в металлическом состоянии: он находится в жидкой фазе, но обладает свойствами металла. Такой водород обладает очень высокой электропроводностью, следовательно, циркуляция токов в нем создает мощное магнитное поле. Здесь, на глубине около 30 тыс. км, давление достигает 3 миллионов атмосфер. Выше этого уровня находится слой жидкого молекулярного водорода, который с высотой постепенно становится газом, соприкасаясь с атмосферой.

Атмосфера

Поскольку газовые планеты не имеют твердой поверхности, сложно определить точно, где именно начинается атмосфера. Для Сатурна за такой нулевой уровень принята высота, на которой происходит кипение метана. Основные компоненты атмосферы – водород (96,3 %) и гелий (3,25 %). Также спектроскопические исследования обнаружили в ее составе воду, метан, ацетилен, этан, фосфин, аммиак. Давление у верхней границы атмосферы составляет около 0,5 атм. На этом уровне конденсируется аммиак и образуются облака белого цвета. В нижней части облака состоят из кристаллов льда и капелек воды.

Газы в атмосфере постоянно движутся, вследствие чего они принимают вид полос, параллельных диаметру планеты. Такие же полосы есть и на Юпитере, однако на Сатурне они гораздо более тусклые. Из-за конвекции и быстрого вращения образуются невероятно сильные ветра, самые мощные в Солнечной системе. Ветра в основном дуют по направлению вращения, на восток. На экваторе воздушные потоки самые сильные, их скорость может достигать 1800 км/ч. С удалением от экватора ветра ослабевают, появляются западные потоки. Движение газов происходит во всех слоях атмосферы.

Крупные циклоны могут быть очень устойчивы и длиться годами. Раз в 30 лет на Сатурне возникает «Большой белый овал» – сверхмощный ураган, размеры которого каждый раз становятся больше. Во время последнего наблюдения в 2010 году он составлял четвертую часть от всего диска планеты. Также межпланетными станциями было обнаружено необычное образование в виде правильного шестиугольника на северном полюсе. Его форма стабильна вот уже в течение 20 лет после первого наблюдения. Каждая его сторона составляет 13 800 км – больше диаметра Земли. Для астрономов до сих пор остается загадкой причина образования именно такой формы облаков.

Камеры «Вояджеров» и «Кассини» зафиксировали светящиеся области на Сатурне. Ими оказались полярные сияния. Они располагаются на широте 70-80° и имеют вид очень ярких колец овальной (реже спиральной) формы. Считается, что сияния на Сатурне образуются в результате перестраивания силовых линий магнитного поля. В результате магнитная энергия нагревает окружающие области атмосферы и разгоняет заряженные частицы до высоких скоростей. Кроме того, во время сильных бурь наблюдаются разряды молний.

Кольца

Когда мы говорим о Сатурне, первое, что приходит на ум, – это его удивительные кольца. Наблюдения космических аппаратов показали, что все газовые планеты имеют кольца, но только у Сатурна они отчетливо видны и ярко выражены. Кольца состоят из мельчайших частиц льда, камней, пыли, обломков метеоритов, втянутых гравитацией системы из космического пространства. Они обладают большей отражательной способностью, чем диск самого Сатурна. Система колец состоит из трех основных и более тонкого четвертого. Их диаметр – примерно 250 000 км, а толщина – менее 1 км. Кольца названы буквами латинского алфавита по порядку, от периферии к центру. Кольца А и В между собой разделяются пространством шириной в 4000 км, называемым щелью Кассини. Внутри внешнего кольца А также есть щель – разделительная полоса Энке. Кольцо В – самое яркое и широкое, а С практически прозрачно. Более тусклые и самые близкие к внешней части атмосферы Сатурна кольца D, E, F, G были открыты позже. После того, как космическими станциями были получены снимки планеты, стало ясно, что на самом деле все крупные кольца состоят из множества более тонких колец.

Существует несколько теорий происхождения и образования колец Сатурна. Согласно одной из них, кольца образовались в результате «захвата» планетой некоторых своих спутников. Они разрушались, а их осколки равномерно распределялись по орбите. Вторая гласит, что кольца сформировались вместе с самой планетой из первоначального облака пыли и газа. Частицы, из которых состоят кольца, не могут образовать более крупные объекты наподобие спутников из-за слишком малых размеров, беспорядочного движения и соударений между собой. Стоит заметить, что система колец Сатурна не считается абсолютно стабильной: часть вещества утрачивается, поглощаясь планетой или рассеиваясь в околопланетное пространство, а часть, наоборот, возмещается при взаимодействии комет и астероидов с гравитационным полем.

Интересные факты

По своей структуре и составу Сатурн из всех газовых гигантов больше всего сходств имеет с Юпитером. Значительную часть обеих планет составляет атмосфера из смеси водорода и гелия, а также некоторых других примесей. Такой элементный состав практически не отличается от солнечного. Под толстым слоем газов находится ядро изо льда, железа и никеля, покрытое тонкой оболочкой из металлического водорода. Сатурн и Юпитер выделяют большее количество теплоты, чем получают от Солнца, поскольку около половины излучаемой ими энергии обусловлено внутренними тепловыми потоками. Таким образом, Сатурн мог стать второй звездой, но ему не хватило вещества для создания достаточной гравитационной силы, способствующей термоядерному синтезу.

Современные космические наблюдения показали, что облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский правильный шестиугольник, длина каждой из сторон которого 12,5 тысяч км. Структура вращается вместе с планетой и не теряет своей формы уже в течение 20 лет со времени её первого обнаружения. Подобное явление не наблюдается больше нигде в Солнечной системе, и ученым до сих пор так и не удалось его объяснить.

Космические аппараты «Вояджер» обнаружили сильные ветра на Сатурне. Скорости воздушных потоков достигают 500 м/с. Ветра дуют в основном в восточном направлении, хотя при удалении от экватора их сила ослабевает и появляются потоки, направленные на запад. Некоторые данные говорят о том, что циркуляция газов происходит не только в верхних слоях атмосферы, но и на глубине. Также в атмосфере Сатурне периодически появляются ураганы колоссальной мощности. Крупнейший из них – «Большой белый овал» – появляется раз в 30 лет.

Сейчас на орбите Сатурна находится межпланетная станция «Кассини», управляемая с Земли. Она была запущена в 1997 году и достигла планеты в 2004 году. Ее цель – изучение колец, атмосферы и магнитного поля Сатурна и его спутников. Благодаря «Кассини» получено множество высококачественных снимков, обнаружены полярные сияния, упомянутый выше шестиугольник, горы и острова на Титане, следы воды на Энцеладе, ранее неизвестные кольца, которые невозможно было разглядеть с помощью наземных инструментов.

Кольца Сатурна в виде отростков по бокам можно разглядеть даже в небольшой бинокль с диаметром объективов от 15 мм. В телескоп диаметром 60-70 мм уже видно небольшой диск планеты без деталей, окруженный кольцами. В более крупные инструменты (100-150 мм) видны облачные пояса Сатурна, шапки полюсов, тень от колец и некоторые другие детали. В телескопы размером более 200 мм можно прекрасно рассмотреть темные и светлые пятна на поверхности, пояса, зоны, детали строения колец.

Сатурн: история окольцованной планеты

В нашей Солнечной системе имеется масса удивительных космических объектов, интерес к которым не ослабевает. Одним из таких объектов является Сатурн — шестая планета Солнечной системы, самое удивительное и необычное небесное тело, расположенное в ближайшем к нам космическом пространстве. Огромные размеры, наличие чудесных колец, другие интересные факты и особенности, которыми располагает шестая планета, делают ее объектом пристального внимания ученых-астрофизиков.

Открытие окольцованной планеты

Сатурн, как и его сосед, огромный Юпитер, относится к числу самых крупных объектов Солнечной системы. Первые сведения о красивой планете человек стал собирать еще в эпоху древних цивилизаций. Египтяне, персы и древние греки олицетворяли Сатурн с верховным божеством, наделяя желтоватую звездочку на ночном небосклоне мистической силой. Древние народы придавали этой планете большое значение, создавая и формируя по ней первые календари.

В эпоху Древнего Рима поклонение Сатурну достигло своего апогея, положив начало Сатурналиям — праздникам земледелия. Со временем поклонение Сатурну стало целым направлением в культуре древних римлян.

Первые научные факты о планете Сатурн приходятся на конец XVI века. В том огромная заслуга Галилео Галилея. Именно он впервые с помощью своего несовершенного телескопа поместил Сатурн в число объектов нашей Солнечной системы. Единственное, что не удалось прославленному астроному, так это обнаружить очаровательные кольца планеты. Украшение планеты в виде огромных колец, диаметрами в три, в четыре раза превышающими диаметр самой планеты, обнаружил в 1610 году голландский астрофизик Христиан Гюйгенс.

Только в современную эпоху, когда появились более мощные наземные телескопы, ученое сообщество сумело до конца рассмотреть чудесные кольца и обнаружить другие интересные факты о планете Сатурн.

Краткий экскурс в историю планеты

Шестая по счету планета Солнечной системы входит в число таких же газовых гигантов, как Юпитер, Уран и Нептун. В отличие от планет земной группы Меркурия, Венеры, Земли и Марса, это настоящие гиганты, небесные тела огромных размеров газообразной структуры. Недаром ученые считают Сатурн и Юпитер родственными планетами, со схожей по составу атмосферой и астрофизическими параметрами.

Благодаря своему окружению, представленным целой когортой больших и малых спутников, огромным и ярким кольцам, планета считается самой узнаваемой в Солнечной системе. Однако, несмотря на это, именно эта планета изучена меньше всего. Описание планеты сегодня сводится к обычным и скупым статическим данным, включающим размеры, массу, плотность небесного тела. Не менее скудная информация о составе атмосферы планеты и ее геомагнитном поле. Поверхность Сатурна, скрытая плотными газовыми облаками, вообще считается для астрофизиков темными пятном в науке.

Что мы знаем о Сатурне на сегодняшний день? В ночном небе эта планета появляется достаточно часто и представляет собой яркую звезду бледно-желтого цвета. Во время противостояний это небесное тело выглядит как звезда яркостью 0,2-0,3м звездной величины.

Относительно высокая яркость планеты объясняется скорее большим размером планеты. Сатурн имеет диаметр 116 464 тыс. км, что в 9,5 раз больше параметров Земли. Окольцованный гигант с виду напоминает яйцо, вытянутый на полюсах и приплюснутый в экваториальной области. Средний радиус планеты составляет чуть более 58 тыс. км. Вместе с кольцами диаметр Сатурна составляет 270 тыс. км. Масса равняется 568 360 000 триллионам триллионов кг.

Сатурн в 95 раз тяжелее Земли и является вторым по величине космическим объектом в Солнечной системе после Юпитера. В то же время плотность этого монстра составляет всего 0.687 г/см3. Для сравнения, плотность нашей голубой планеты составляет 5,51 г/см³. Другими словами, огромная газовая планета легче воды, и если поместить Сатурн в огромный бассейн с водой, то он бы остался на поверхности.

Сатурн имеет площадь свыше 42 млрд. кв. километров, превышая площадь земной поверхности в 87 раз. Объем газового гиганта составляет 827,13 трлн. кубических километров.

Любопытны данные орбитального положения планеты. Сатурн находится в 10 раз дальше от Солнца, чем наша планета. Солнечный свет достигает поверхности окольцованной планеты за 1 ч 20 минут. Орбита имеет третий по величине эксцентриситет, уступая по этому показателю только Меркурию и Марсу. Орбиту планеты отличает небольшая разница между афелием и перигелием, которая составляет 1,54х108 км. Максимально Сатурн удаляется от Солнца на расстояние 1513 783 км. Минимальное расстояние Сатурна от Солнца — 1353600 км.

Астрофизические характеристики планеты в сравнении с другими небесными объектами Солнечной системы достаточно интересны. Орбитальная скорость движения планеты составляет 9,6 км/с. Полный оборот вокруг нашего центрального светила занимает у Сатурна неполные 30 лет. При этом скорость вращения планеты вокруг собственной оси значительно выше, чем у Земли. Оборот Сатурна вокруг собственной оси может составлять 10 часов и 33 минуты, против 24 часов для нашего мира. Другими словами, сатурнианский день значительно короче земного, а вот год на окольцованной планете будет длиться целых 24491 земных дня. Ближайшие планеты к Сатурну — Юпитер и Уран — вращаются вокруг собственной оси значительно медленнее.

Характерной особенностью положения планеты и скорости вращения вокруг собственной оси является наличие смен времен года. Ось вращения окольцованного гиганта наклонена к орбитальной плоскости под тем же углом, что и Земля. На Сатурне также присутствуют времена года, только длятся они значительно дольше: весна, лето, осень и зима тянутся на Сатурне почти 7 лет.

Гигант находится от Земли на расстоянии в среднем 1,28 млрд. километров. В периоды противостояния Сатурн находится ближе всего к нашему миру на расстоянии 1,20 млрд. километров.

При таких огромных расстояниях лететь к окольцованному газовому гиганту с нынешними техническими возможностями придется долго. Первый автоматический зонд «Пионер-11» летел к Сатурну больше 6 лет. Другой космический скиталец, зонд «Вояджер-1» добирался до газового гиганта более 3 лет. Самый известный космический аппарат «Кассини» летел к Сатурну 7 лет. Последним достижением человечества в области изучения и освоения космического пространства в районе Сатурна стал полет автоматического зонда «Новые горизонты». Этот аппарат достиг области колец через 2 года и 4 месяца со дня старта на космодроме мыса Канаверал.

Характеристики и состав атмосферы планеты

По своему строению вторая по величине планета Солнечной системы очень напоминает Юпитер. Газовый гигант состоит из трех слоев. Первый, самый внутренний слой представляет собой плотное массивное ядро, состоящее из силикатов и металла. По своей массе ядро Сатурна в 20 раз тяжелее нашей планеты. Температура в центре ядра достигает значения в 10-11 тыс. градусов Цельсия. Это объясняется колоссальным давлением во внутренних областях планеты, которое достигает 3 млн. атмосфер. Сочетание высокой температуры и огромного давления приводят к тому, что сама планета способна излучать в окружающий космос энергию. Сатурн отдает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от нашей звезды.

Ученые считают, что диаметр ядра составляет 25 тыс. километров. Если подниматься выше, вслед за ядром начинается слой металлического водорода. Его толщина варьируется в пределах 30 -40 тыс. км. За слоем металлического водорода начинается самый верхний слой, так называемая поверхность планеты, наполненная водородом и гелием в полужидком состоянии. Слой молекулярного водорода на Сатурне составляет всего 12 тыс. км. Как и другие газовые планеты Солнечной системы, Сатурн не имеет четкой границы между атмосферой и поверхностью планеты. Огромное количество водорода создает интенсивную циркуляцию электрических токов, которые вместе с магнитной осью планеты формируют магнитное поле Сатурна. Следует отметить, что магнитная оболочка Сатурна уступает по своей силе магнитному полю Юпитера.

По составу атмосферы шестая планета Солнечной системы на 96% состоит из водорода. Только 4% приходится на гелий. Толщина атмосферного слоя на Сатурне составляет всего 60 км, однако главная особенность сатурнианской атмосферы заключается в другом. Высокая скорость вращения планеты вокруг собственной оси и наличие в составе атмосферы огромного количества водорода вызывает расслоение газовой оболочки на полосы. Облака также в основном состоят из молекулярного водорода, разведенного метаном и гелием. Высокая скорость вращения планеты способствует образованию полос, которые выглядят тоньше в полярных областях и значительно расширяются, приближаясь к экватору планеты.

Ученые считают, что наличие полос в сатурнианской атмосфере свидетельствует о высокой скорости движения газовых масс. На этой планете дуют самые сильные ветры во всей Солнечной системы. По данным, полученным с борта «Кассини», скорость ветра в атмосфере Сатурна достигает значений 1800 км/ч.

Кольца Сатурна и его спутники

Самым примечательным объектом в плане изучения шестой планеты Солнечной системы являются ее кольца. Спутники Сатурна представляют не меньший интерес ввиду своих огромных размеров и наличия твердой поверхности.

Кольца газового гиганта представляют собой огромное скопление космического мусора, скопившегося в областях Сатурна за многие миллиарды лет. Лед и каменные фрагменты космического вещества образуют 7 крупных колец различной ширины, разделенные 4 щелями. Все кольца Сатурна получили обозначения латинскими буквами: А, В, С, D, E, F и G. Щели имеют следующие названия:

• щель Максвелла;
• шель Кассини;
• щель Энкеа;
• щель Киллера.

Благодаря наличию в структуре колец огромного количества космического льда, эти образования хорошо видны в мощный телескоп. Вооружившись телеcкопами с монтировкой Go-To с Земли можно наблюдать всего два самых крупных кольца Сатурна.

Что касается спутников Сатурна, то у этого газового гиганта нет конкурентов среди известных на сегодняшний день небесных тел. Официально планета имеет 62 спутника, среди которых особо выделяются наиболее крупные объекты. Второй по величине естественный спутник в Солнечной системе Титан, который превышает своими размерами планету Меркурий, имеет диаметр 5150 км. и превышает своими размерами Меркурий. В отличие от своего хозяина на Титане имеется плотная атмосфера, состоящая из азота.

Однако не Титан сегодня интересует ученых. Шестой по размерам спутник Сатурна Энцелад оказался небесным телом, на поверхности которого обнаружены следы воды. Этот факт был впервые открыт благодаря снимкам телескопа Хаббл и подтвердился в результате полета космического зонда «Кассини». На Энцеладе были обнаружены фонтанирующие гейзеры, обширные массивы поверхности, покрытые слоем льда. Присутствие воды в геологической структуре этого спутника наталкивает ученых на мысль, что Солнечная система может иметь другие формы жизни.