Зближення юпітера та сатурна. Сатурн та Земля: порівняльний аналіз цих двох планет

Загальні відомості про Сатурн

© Володимир Каланов,
сайт"Знання-сила".

Сатурн - шоста на відстані від Сонця і друга після Юпітера за розміром планета Сонячної системи. Сатурн – найдальша планета, яку ще можна побачити неозброєним оком. Планета відома з доісторичних часів.

Вид Сатурна
у натуральних кольорах

Вид Сатурна
в умовних кольорах

Середня віддаленість Сатурна від Сонця становить 1427 млн. км (мінімальна – 1347, максимальна – 1507). У телескоп або навіть у хороший бінокль колір диска планети здається яскравим жовтуватим. Особливу красу та ефектність видовища створюють кольця Сатурна. Але милуватися красою кілець можна не щодня з причин, про які ми розповімо нижче. Характерною рисою Сатурна є дуже низька середня густина його речовини. Це й не дивно: більшу частину обсягу планети становить газ, точніше – суміш газів.

Сатурн схожий на Юпітер, як кажуть, і формою, і змістом. Сатурн помітно сплющений по осі полюсів: діаметр екватора (120000 км) на 10% більше діаметра у полюсів (108000 км). У Юпітера цей показник дорівнює 6%.

Період обертання екваторіальної області навколо осі планети становить 10 год. 13 хв. 23 с. Хоча Сатурн обертається навколо своєї осі повільніше за Юпітера, він сплюснуть сильніше. Пояснюється це тим, що маса та щільність у Сатурна менша, ніж у Юпітера.

Цікаво, що період обертання навколо своєї осі Сатурна - планети, відомої з давніх-давен, був обчислений лише наприкінці 1800 року. Зробив це великий англійський вчений німецького походження Вільям Гершель (Фрідріх Вільгельм Гершель). За його розрахунками період обертання Сатурна становить 10 год. 16 хв. Як бачимо, Гершель помилився зовсім не набагато.

Порівняно із Землею Сатурн, звичайно, виглядає гігантом: діаметр його екватора майже в 10 разів більший за земний. Маса Сатурна в 95 разів більша за масу Землі, але оскільки середня щільність Сатурна незначна (близько 0,7 г/см³), то сила тяжіння на ньому майже така ж, як і на Землі.

Середня швидкість руху Сатурна по орбіті навколо Сонця становить 9,6 км/с, що значно нижче за швидкість орбітального руху Юпітера. Це і зрозуміло: що далі планета перебуває від Сонця, то нижча її швидкість. А Сатурн віддалений від Сонця на відстань, в середньому дорівнює 1427 мільйонів кілометрів, що майже вдвічі перевищує віддаленість Юпітера від Сонця (778,3 млн км).

Внутрішня будова Сатурна

Астрономи вважають, що внутрішня будова Сатурна майже не відрізняється від такої на Юпітері. У центрі Сатурна знаходиться величезне силікатно-металеве ядро, радіус якого становить близько 0,25 радіусу планети. На глибині приблизно ½ радіуса Сатурна, тобто. близько 30 000 км. температура підвищується до 10000 ° C, а тиск досягає 3 млн. атмосфер. У ядрі діє ще більший тиск, а температура може становити 20000°C. Саме в ядрі є джерело тепла, яке зігріває всю планету. Сатурн, за розрахунками, виділяє тепла вдвічі більше, ніж отримує від Сонця.

Ядро Сатурна оточене воднем, що у так званому металевому стані, тобто. у рідкому агрегатному стані, але з металевими властивостями. У цьому стані водень має високу електропровідність, т.к. електрони втрачають зв'язок з атомами і вільно переміщуються в навколишньому об'ємі речовини. Значення термінологічної ясності у будь-якій науці дуже високо. Нехай читачі оцінюють, наскільки вдалою виявилася наша спроба розкрити тут зміст терміну «металевий водень», який часто зустрічається в літературі.

Однак продовжимо розповідь про будову Сатурна. Над металевим воднем, ближче до поверхні, знаходиться шар рідкого молекулярного водню, що переходить у газову фазу, що примикає до атмосфери. Склад атмосфери такий: водень (94%), гелій (3%), метан (0,4%), у незначній кількості присутні аміак, ацетилен та етан. Вважається, що в цілому Сатурн майже на 90% складається з водню та гелію з величезною перевагою першого.

© Володимир Каланов,
"Знання-сила"

Шановні відвідувачі!

Сатурн - шоста від Сонця планета Сонячної системи, одна з планет-гігантів. Характерна риса Сатурна, його прикраса, - система кілець, що складаються в основному з льоду та пилу. Має безліч супутників. Сатурн був названий стародавніми римлянами на честь особливо шанованого ними бога землеробства.

коротка характеристика

Сатурн – друга планета у Сонячній системі за величиною після Юпітера, його маса становить приблизно 95 мас Землі. Сатурн обертається довкола Сонця на середній відстані близько 1430 мільйонів кілометрів. Відстань до Землі становить 1280 млн км. Період його звернення – 29,5 років, а доба на планеті триває десять із половиною годин. Склад Сатурна практично не відрізняється від сонячного: основні елементи – водень та гелій, а також численні домішки аміаку, метану, етану, ацетилену та води. За внутрішнім складом він більше нагадує Юпітер: ядро ​​із заліза, води і нікелю, вкрите тонкою оболонкою з металевого водню. Атмосфера з величезної кількості газоподібного гелію та водню товстим шаром обволікає ядро. Оскільки планета складається з газу, а тверда поверхня відсутня, Сатурн зараховують до газових гігантів. З тієї ж причини його середня щільність неймовірно мала – 0,687 г/см 3 що менше щільності води. Це робить його найменш щільною планетою у системі. Однак ступінь стиснення у Сатурна, навпаки, найвища. Це означає, що його екваторіальний та полярний радіуси сильно різняться за величиною – 60 300 км та 54 400 км відповідно. З цього також випливає велика різниця в швидкостях для різних частин атмосфери залежно від широти. Середня швидкість обертання навколо осі – 9,87 км/сек, а орбітальна швидкість – 9,69 км/сек.

Величне видовище є система кілець Сатурна. Вони складаються з уламків льоду та каміння, пилу, залишків колишніх супутників, зруйнованих його гравітаційним.
полем. Вони розташовані дуже високо над екватором планети, приблизно за 6 – 120 тисяч кілометрів. Однак самі кільця дуже тонкі: кожен із них завтовшки близько кілометра. Усю систему ділять на чотири кільця – три основні та одне більш тонке. Перші три прийнято позначати латинськими літерами. Середнє кільце В, найяскравіший і широке, відокремлено від кільця А простором, званим щілиною Кассіні, в якому розташувалися найтонші і практично прозорі кільця. Маловідомо, що насправді обручки є у всіх чотирьох планет-гігантів, але у всіх, крім Сатурна, вони майже не помітні.

В даний час відомо 62 супутники Сатурна. Найбільші з них – Титан, Енцелад, Мімас, Тефія, Діона, Япет та Рея. Титан – найбільший із супутників – багато в чому схожий на Землю. Він має атмосферу, розділену на шари, і навіть рідина лежить на поверхні, що вже зараз є доведеним фактом. Більш дрібні об'єкти, ймовірно, є уламками астероїдів, і їх розмір може становити менше кілометра.

Освіта планети

Існує дві гіпотези походження Сатурна:

Перша – гіпотеза «контракції» – свідчить, що Сонце і планети сформувалися однаково. На початкових етапах свого розвитку Сонячна система являла собою диск з газу і пилу, в якому поступово утворювалися окремі ділянки, щільніші і масивніші, ніж речовина, що їх оточувала. В результаті ці «згущення» дали початок Сонцю та відомим нам планетам. Цим пояснюється схожість складу у Сатурна та Сонця та його мала щільність.

Згідно з другою гіпотезою «акреції», утворення Сатурна йшло у два етапи. Перший – формування у газопиловому диску щільних тіл на кшталт твердих планет земної групи. У цей час частина газів в області Юпітера та Сатурна розвіялася у космічний простір, чим пояснюється невелика різниця у складі цих планет із Сонцем. На другому етапі більші тіла притягували на себе газ з навколишньої хмари.

Внутрішня будова

Внутрішня область Сатурна поділяється на три шари. У центрі знаходиться невелике порівняно із загальним обсягом, але масивне ядро ​​із силікатів, металів та льоду. Його радіус становить приблизно чверть радіусу планети, а маса – від 9 до 22 земних мас. Температура у ядрі – близько 12 000 °C. Енергія, випромінювана газовим гігантом, у 2,5 рази перевищує енергію, яку вона отримує від Сонця. Причин тому кілька. По-перше, джерелом внутрішнього тепла можуть бути запаси енергії, накопичені при гравітаційному стиску Сатурна: при формуванні планети з протопланетного диска гравітаційна енергія пилу та газу переходила в кінетичну, а потім теплову. По-друге, частина тепла створюється за рахунок механізму Кельвіна-Гельмгольца: при падінні температури падає і тиск, через що речовина планети стискається, і потенційна енергія перетворюється на тепло. По-третє, в результаті конденсації крапель гелію та їхнього подальшого падіння крізь шар водню всередину ядра також може відбуватися генерація теплоти.

Ядро Сатурна оточує шар водню в металевому стані: він знаходиться в рідкій фазі, але має властивості металу. Такий водень має дуже високу електропровідність, отже, циркуляція струмів у ньому створює потужне магнітне поле. Тут, на глибині близько 30 тис. км., тиск досягає 3 мільйонів атмосфер. Вище цього рівня знаходиться шар рідкого молекулярного водню, який з висотою поступово стає газом, стикаючись з атмосферою.

Атмосфера

Оскільки газові планети немає твердої поверхні, складно визначити точно, де саме починається атмосфера. Для Сатурна за такий нульовий рівень прийнята висота, де відбувається кипіння метану. Основні компоненти атмосфери – водень (96,3%) та гелій (3,25%). Також спектроскопічні дослідження виявили у її складі воду, метан, ацетилен, етан, фосфін, аміак. Тиск у верхній межі атмосфери становить близько 0,5 атм. На цьому рівні конденсується аміак та утворюються хмари білого кольору. У нижній частині хмари складаються з кристалів льоду та крапель води.

Гази в атмосфері постійно рухаються, внаслідок чого вони набувають вигляду смуг, паралельних діаметру планети. Такі ж смуги є і на Юпітері, проте на Сатурні вони набагато тьмяніші. Через конвекцію та швидке обертання утворюються неймовірно сильні вітри, найпотужніші в Сонячній системі. Вітру в основному дмуть у напрямку обертання, на схід. На екваторі повітряні потоки найсильніші, їхня швидкість може досягати 1800 км/год. З віддаленням від екватора вітру слабшають, з'являються західні потоки. Рух газів відбувається у всіх шарах атмосфери.

Великі циклони можуть бути дуже стійкими і тривати роками. Раз на 30 років на Сатурні виникає «Великий білий овал» – надпотужний ураган, розміри якого щоразу стають більшими. Під час останнього спостереження у 2010 році він становив четверту частину всього диска планети. Також міжпланетними станціями було виявлено незвичайне утворення у вигляді правильного шестикутника на північному полюсі. Його форма стабільна вже протягом 20 років після першого спостереження. Кожна його сторона становить 13800 км - більше діаметра Землі. Для астрономів досі залишається загадкою причина утворення саме такої форми хмар.

Камери «Вояджерів» і «Кассіні» зафіксували області, що світяться на Сатурні. Ними виявились полярні сяйва. Вони розташовуються на широті 70-80 ° і мають вигляд дуже яскравих кілець овальної (рідше спіральної) форми. Вважається, що сяйва на Сатурні утворюються внаслідок перебудови силових ліній магнітного поля. В результаті магнітна енергія нагріває навколишні області атмосфери та розганяє заряджені частинки до високих швидкостей. З іншого боку, під час сильних бур спостерігаються розряди блискавок.

Кільця

Коли ми говоримо про Сатурна, перше, що спадає на думку, – це його дивовижні кільця. Спостереження космічних апаратів показали, що це газові планети мають кільця, але в Сатурна вони чітко видно і яскраво виражені. Кільця складаються з дрібних частинок льоду, каміння, пилу, уламків метеоритів, втягнутих гравітацією системи з космічного простору. Вони мають більшу відбивну здатність, ніж диск самого Сатурна. Система кілець складається з трьох основних і тоншого четвертого. Їхній діаметр – приблизно 250 000 км, а товщина – менше 1 км. Кільця названі літерами латинського алфавіту по порядку від периферії до центру. Кільця А і між собою розділяються простором шириною в 4000 км, званим щілиною Кассіні. А також є щілина - розділова смуга Енке. Кільце В - найяскравіше і широке, а практично прозоро. Більш тьмяні та найближчі до зовнішньої частини атмосфери Сатурна кільця D, E, F, G були відкриті пізніше. Після того, як космічними станціями були отримані знімки планети, стало зрозуміло, що насправді всі великі кільця складаються з більш тонких кілець.

Існує кілька теорій походження та утворення кілець Сатурна. Згідно з однією з них, кільця утворилися в результаті захоплення планетою деяких своїх супутників. Вони руйнувалися, які осколки поступово розподілялися по орбіті. Друга говорить, що кільця сформувалися разом із самою планетою з первісної хмари пилу та газу. Частинки, з яких складаються кільця, не можуть утворити більші об'єкти на кшталт супутників через занадто малі розміри, безладний рух і зіткнення між собою. Варто зауважити, що система кілець Сатурна не вважається абсолютно стабільною: частина речовини втрачається, поглинаючись планетою або розсіюючись у навколопланетний простір, а частина навпаки відшкодовується при взаємодії комет і астероїдів з гравітаційним полем.

За своєю структурою та складом Сатурн із усіх газових гігантів найбільше подібностей має з Юпітером. Значну частину обох планет становить атмосфера із суміші водню та гелію, а також деяких інших домішок. Такий елементний склад практично не відрізняється від сонячного. Під товстим шаром газів знаходиться ядро ​​з льоду, заліза та нікелю, вкрите тонкою оболонкою із металевого водню. Сатурн і Юпітер виділяють більшу кількість теплоти, ніж отримують від Сонця, оскільки близько половини енергії, що випромінюється ними, зумовлено внутрішніми тепловими потоками. Таким чином Сатурн міг стати другою зіркою, але йому не вистачило речовини для створення достатньої гравітаційної сили, що сприяє термоядерному синтезу.

Сучасні космічні спостереження показали, що хмари на північному полюсі Сатурна утворюють гігантський правильний шестикутник, довжина кожної із сторін якого 12,5 тисячі кілометрів. Структура обертається разом із планетою і втрачає своєї форми протягом 20 років із часу її першого виявлення. Подібне явище не спостерігається більше ніде в Сонячній системі, і вченим досі не вдалося його пояснити.

Космічні апарати "Вояджер" виявили сильні вітри на Сатурні. Швидкості повітряних потоків сягають 500 м/с. Вітру дме в основному в східному напрямку, хоча при віддаленні від екватора їх сила слабшає і з'являються потоки, спрямовані на захід. Деякі дані свідчать, що циркуляція газів відбувається у верхніх шарах атмосфери, а й у глибині. Також у атмосфері Сатурне періодично з'являються урагани колосальної потужності. Найбільший з них - "Великий білий овал" - з'являється раз на 30 років.

Зараз на орбіті Сатурна знаходиться міжпланетна станція "Кассіні", керована із Землі. Вона була запущена у 1997 році і досягла планети у 2004 році. Її мета – вивчення кілець, атмосфери та магнітного поля Сатурна та його супутників. Завдяки «Кассіні» отримано безліч високоякісних знімків, виявлено полярні сяйва, згаданий вище шестикутник, гори та острови на Титані, сліди води на Енцеладі, раніше невідомі кільця, які неможливо було розглянути за допомогою наземних інструментів.

Кільця Сатурна як відростків з боків можна розглянути навіть у невеликий бінокль з діаметром об'єктивів від 15 мм. У телескоп діаметром 60-70 мм вже видно невеликий диск планети без деталей, оточений кільцями. У великі інструменти (100-150 мм) видно хмарні пояси Сатурна, шапки полюсів, тінь від кілець і деякі інші деталі. У телескопи розміром більше 200 мм можна чудово розглянути темні та світлі плями на поверхні, пояси, зони, деталі будови кілець.

Сатурн має помітну кільцеву систему, що складається головним чином з частинок льоду, меншої кількості гірських порід і пилу. Навколо планети звертається 62 відомих на даний момент супутника. Титан - найбільший з них, а також другий за розмірами супутник у Сонячній системі (після супутника Юпітера, Ганімеда), який перевершує за своїми розмірами планету Меркурій і має єдину серед безлічі супутників Сонячної системи щільну атмосферу.

Фізичні характеристики

Орбітальні характеристики

Середня відстань між Сатурном і Сонцем становить 1433531000 кілометрів (9,58 а.е). Рухаючись із середньою швидкістю 9,69 км/с, Сатурн звертається навколо Сонця за 10759 днів (приблизно 29,5 років). Сатурн та Юпітер перебувають майже в точному резонансі 2:5. Оскільки ексцентриситет орбіти Сатурна 0,056, то різниця відстані до Сонця в перигелії та афелії становить 162 мільйони кілометрів.

Загальні відомості

Атмосфера

Верхні шари атмосфери Сатурна складаються на 93% водню (за обсягом) і на 7% - з гелію (порівняно з 18% в атмосфері Юпітера). Є домішки метану, водяної пари, аміаку та деяких інших газів. Аміачні хмари у верхній частині атмосфери потужніші за юпітеріанські.

Дослідження Сатурна

Сатурн - одна з п'яти планет Сонячної системи, що легко видно неозброєним оком із Землі. У максимумі блиск Сатурна перевищує першу зоряну величину.

Вид Сатурна в сучасний телескоп (ліворуч) і телескоп часів Галілея (праворуч)

Вперше спостерігаючи Сатурн через телескоп у -1610 роках, Галілео Галілей зауважив, що Сатурн виглядає не як єдине небесне тіло, а як три тіла, що майже стосуються одне одного, і висловив припущення, що це два великі

Порівняння Сатурна та Землі

«компаньйона» (супутника) Сатурна. Через два роки Галілей повторив спостереження і, на свій подив, не виявив супутників.

Супутники

Станом на лютий 2010 р. відомо 62 супутники Сатурна. 12 з них відкрито за допомогою космічних апаратів: Вояджер-1 (1980), Вояджер-2 (1981), Кассіні (2004-2007). Більшість супутників, крім Гіперіона та Феби, мають синхронне власне обертання – вони повернуті до Сатурна завжди однією стороною. Інформації про обертання найдрібніших супутників немає.

Протягом 2006 року команда вчених під керівництвом Девіда Джуітта з Гавайського університету, що працюють на японському телескопі Субару на Гаваях, оголошувала про відкриття 9 супутників Сатурна.

Всі вони належать до так званих нерегулярних супутників, які відрізняються витягнутими еліптичними орбітами, і, як вважають, сформувалися не разом із планетами, а захоплені їх гравітаційним полем.

Усього з 2004 року команда Джуїтта виявила 21 супутник Сатурна.

Найбільший із супутників - Титан. Вчені припускають, що умови на цьому супутнику схожі на ті, які існували на нашій планеті 4 мільярди років тому, коли на Землі тільки зароджувалося життя.

Кільця

Сьогодні відомо, що у всіх чотирьох газоподібних гігантів є кільця, але Сатурн має найкрасивіші і найпомітніші. Кільця розташовані під кутом приблизно 28 ° до площини екліптики. Тому із Землі залежно від взаємного розташування планет вони виглядають по-різному: їх можна побачити і у вигляді кілець, і з ребра.

Як припускав ще Гюйгенс, кільця не є суцільним твердим тілом, а складаються з мільярдів найдрібніших частинок, що знаходяться на навколопланетній орбіті.

Існує три основні кільця та четверте – більш тонке. Всі разом вони відбивають більше світла, ніж диск Сатурна. Три основні кільця прийнято позначати першими літерами латинського алфавіту. Кільце В - центральне, найширше і яскраве, воно відокремлюється 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 250 000 км їхня товщина не досягає і кілометра (хоча існують на поверхні кілець і своєрідні гори). Незважаючи на свій значний вигляд, кількість речовини, що становить кільця, вкрай незначна. Якщо його зібрати в один моноліт, його діаметр не перевищив би 100 км.

На зображеннях, отриманих зондами, видно, що насправді кільця утворені з тисяч кілець, що чергуються з щілинами; картина нагадує доріжки грамплатівок. Частинки, з яких складаються кільця, здебільшого мають розмір у кілька сантиметрів, але зрідка трапляються тіла у кілька метрів. Дуже рідко – до 1-2 км. Схоже, що частинки майже повністю складаються з льоду або кам'янистої речовини, покритої льодом.

Існує повна узгодженість між кільцями та супутниками планети. І дійсно, деякі з них, так звані супутники-пастухи, відіграють роль у утриманні кілець на їхніх місцях. Мімас, наприклад, «відповідає» через відсутність речовини в щілини Кассіні, а Пан знаходиться всередині розділової смуги Енке.

Походження кілець Сатурна ще зовсім ясно. Можливо, вони сформувалися одночасно із планетою. Проте це нестабільна система, а матеріал, з якого вони складаються, періодично заміщається, ймовірно, через руйнування деяких дрібних супутників.

• На Сатурні немає твердої поверхні. Середня щільність планети – найнижча у Сонячній системі. Планета складається, в основному, з водню та гелію, 2-х найлегших елементів у світовому просторі. Щільність планети становить лише 0,69 щільності води. Це означає, що якби існував океан відповідних розмірів, Сатурн би плив його поверхнею.
• Автоматичний космічний апарат Кассіні, який нині (жовтень 2008 р.) обертається навколо Сатурна, передав зображення північної півкулі планети. З 2004 року, коли Кассіні підлетів до неї, відбулися помітні зміни, і тепер вона забарвлена ​​в незвичайні кольори. Причини цього поки що незрозумілі. Хоча поки невідомо, чому виникло забарвлення Сатурна, передбачається, що недавня зміна кольорів пов'язана зі зміною пір року.

Гексагональна атмосферна освіта на північному полюсі Сатурна

• Хмари на Сатурні утворюють шестикутник - гігантський гексагон. Вперше це виявлено під час прольотів Вояджера біля Сатурна у 1980-х роках, подібне явище ніколи не спостерігалося в жодному іншому місці Сонячної системи. Якщо південний полюс Сатурна з його ураганом, що обертається, не здається дивним, то північний полюс можна вважати набагато незвичайнішим. Дивна структура хмар показана на інфрачервоному зображенні, отриманому космічним апаратом Кассіні, що обертається навколо Сатурна в жовтні 2006 року. Зображення показують, що шестикутник залишався стабільним через 20 років після польоту Вояджера. Фільми, що показують північний полюс Сатурна, демонструють збереження шестикутної структури хмар під час їхнього обертання. Окремі хмари на Землі можуть мати форму шестикутника, але, на відміну від них, хмарна система на Сатурні має шість добре виражених сторін майже рівної довжини. Усередині цього шестикутника можуть розміститися чотири Землі. Повного пояснення цього явища поки що немає.

Полярне сяйво над північним полюсом Сатурна

• 12 листопада 2008 року камери автоматичного корабля Кассіні отримали зображення північного полюса Сатурна в інфрачервоному діапазоні. На цих кадрах дослідники виявили полярні сяйва, яких не спостерігали ще жодного разу у Сонячній системі. На зображенні ці унікальні сяйва пофарбовані в блакитний колір, а хмари, що лежать внизу, - у червоний. На зображенні прямо під сяйвами видно раніше виявлену шестикутну хмару. Полярні сяйва на Сатурні можуть покривати весь полюс, тоді як Землі і Юпітері кільця полярних сяйв, будучи керованими магнітним полем , лише оточують магнітні полюса. На Сатурні спостерігали і звичні кільцеві полярні сяйва. Нещодавно зняті незвичайні полярні сяйва над північним полюсом Сатурна значно видозмінювалися кілька хвилин. Мінлива сутність цих сяйв свідчить у тому, що змінний потік заряджених частинок від Сонця відчуває собі дію якихось магнітних сил, про які раніше і підозрювали.

Примітки

Див. також

Посилання

• У супутників Сатурна виявлені кільця - так само, як і сама планета
• Фотографії Сатурна, зроблені зондом «Кассіні» з 2004 по 2009 р.р.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Відомий з давніх-давен - Сатурн - є шостою планетою нашої сонячної системи, знаменитої своїми кільцями. Вона входить до складу чотирьох газових планет-гігантів, таких як Юпітер, Уран та Нептун. Своїми розмірами (діаметр = 120536 км), вона поступається тільки Юпітеру і є другою за величиною у всій сонячній системі. Її назвали на честь давньоримського бога Сатурна, який у греків, іменувався Кронос (титан та батько самого Зевса).

Саму планету, разом із кільцями, можна розглянути із Землі, навіть у звичайний невеликий телескоп. Доба на Сатурні становить 10 годин 15 хвилин, а період обертання навколо Сонця становить майже 30 років!
Сатурн – унікальна планета, т.к. його щільність 0,69 г/см³, а це менше за щільність води 0,99 г/см³. Звідси випливає цікава закономірність: якби була можливість занурити планету у величезний океан або басейн, то Сатурн зміг би втриматися на воді і плавати в ній.

Будова Сатурна

Будова Сатурна та Юпітера мають безліч загальних рис, як у складі, так і в основних характеристиках, але їхній зовнішній вигляд досить помітно відрізняється. У Юпітера виділяються яскраві тони, тоді як у Сатурна вони помітно приглушені. Через меншу кількість у нижніх шарах хмара образних утворень смуги на Сатурні менш помітні. Ще одна подібність із п'ятою планетою: Сатурн виділяє більшу кількість тепла, ніж отримує від Сонця.
Атмосфера Сатурна практично повністю складається з водню 96% (H2), на 3% з гелію (Не). Менше 1% становлять метан, аміак етан та інші елементи. Відсоток метану хоч і незначний в атмосфері Сатурна, це не заважає йому брати активну участь у поглинанні сонячної радіації.
У верхніх шарах зафіксована мінімальна температура –189 °C, але при зануренні в атмосферу вона значно збільшується. На глибині близько 30 тис. км. водень змінюється і стає металевим. Саме рідкий металевий водень створює магнітне поле величезної потужності. Ядро в центрі планети виходить кам'яно-залізним.
При вивченні газоподібних планет вчені зіткнулися з проблемою. Адже там немає чіткої межі між атмосферою і поверхнею. Проблема була вирішена наступним чином: вони беруть за якусь нульову висоту «зеро» точку, на якій температура починає відраховуватись у зворотному напрямку. Власне, так відбувається і на Землі.

Представляючи Сатурн, у будь-якої людини відразу виникають в уяві його унікальні та дивовижні кільця. Проведені за допомогою АМС (автоматичні міжпланетні станції) дослідження показали, що 4 газоподібні планети-гіганти мають свої кільця, але тільки у Сатурна вони мають настільки хорошу видимість і ефектність. Основних кілець Сатурна налічується три, названих, досить нехитро: А, В, С. Четверте кільце набагато тонше і менш помітно. Як з'ясувалося, кільця Сатурна – це не одне тверде тіло, а мільярди маленьких небесних тіл (шматочків льоду), розміром від порошинки до кількох метрів. Вони рухаються приблизно з однією швидкістю (близько 10 км/с) навколо екваторіальної частини планети, іноді стикаючись один з одним.

Фото з АМС показали, що всі видимі кільця складаються з тисяч маленьких кілець, що чергуються з порожнім незаповненим простором. Для наочності можна уявити собі звичайну платівку, радянських часів.
Унікальна форма кілець за всіх часів не давала спокою ні вченим, ні пересічним спостерігачам. Всі вони намагалися дізнатися про їх будову і зрозуміти, як і внаслідок чого вони сформувалися. У різні часи висувалися різні гіпотези та припущення, наприклад, що вони сформувалися разом із планетою. Нині вчені схиляються до метеоритного походження кілець. Ця теорія отримала і наглядове підтвердження, оскільки кільця Сатурна періодично оновлюються і не є чимось стабільним.

Супутники Сатурна

Зараз у Сатурна відкрито близько 63 супутників. Переважна більшість супутників повернуті до планети однією і тією ж стороною і обертаються синхронно.

Християн Гюйгенс удостоївся честі відкрити другий за величиною супутник, після Ганімера, у всій сонячній системі. За своїми розмірами він більший за Меркурія, а його діаметр становить 5155 км. Атмосфера Титану червоно-жовтогаряча: 87% займає азот, 11% – аргон, 2% – метан. Природно, що там проходять метанові дощі, а на поверхні мають бути моря, до складу яких входить метан. Втім, апарат «Вояджер-1», який досліджував Титан, не зміг розглянути його поверхню через таку щільну атмосферу.
Супутник Енцелад – це найсвітліше сонячне тіло у всій сонячній системі. Він відображає понад 99% сонячного світла, через свою, майже, білу поверхню, що складається з водяного льоду. Його альбедо (характеристика відбивної поверхні) більше 1.
Так само з найбільш відомих і найбільш досліджених супутників, варто відзначити "Мімас", "Тефею" та "Діон".

Характеристики Сатурна

Маса: 5,69*1026 кг (у 95 разів більша за Землю)
Діаметр на екваторі: 120536 км (в 9,5 разів більше за Землю)
Діаметр на полюсі: 108728 км
Нахил осі: 26,7 °
Щільність: 0,69 г/см³
Температура верхніх шарів: -189 °C
Період обігу навколо власної осі (довжина доби): 10 годин 15 хвилин
Відстань від Сонця (середня): 9,5 а. е. або 1430 млн. км
Період звернення навколо Сонця по орбіті (рік): 29,5 років
Швидкість обертання орбітою: 9,7 км/с
Ексцентриситет орбіти: e = 0,055
Нахил орбіти до екліптики: i = 2,5 °
Прискорення вільного падіння: 10,5 м/с²
Супутники: є 63 шт.

Сатурн - шоста планета від Сонця і друга за величиною планета Сонячної системи згідно з параметрами діаметра та маси. Найчастіше Сатурн і називають братськими планетами. При порівнянні стає зрозуміло, чому Сатурн і Юпітер були позначені як родичі. Від складу атмосфери до особливостей обертання дві планети дуже схожі. Саме на честь такої схожості, у римській міфології Сатурнбув названий на честь отця бога Юпітера.

Унікальною особливістю Сатурна є той факт, що дана планета є найменш щільною у Сонячній системі. Незважаючи на наявність у Сатурна щільного, твердого серцевини, великий газоподібний зовнішній шар планети доводить середній показник щільності планети лише до 687 кг/м3. В результаті виходить, що щільність Сатурна менше, ніж у води і якби він був розміром з сірникову коробку, то легко поплив би за течією весняного струмка.

Орбіта та обертання Сатурна

Середня орбітальна відстань Сатурна становить 1,43 х 109 км. Це означає, що Сатурн знаходиться в 9,5 разів далі від Сонця, ніж відстань від Землі до Сонця. Як результат сонячному світлу потрібно приблизно годину і двадцять хвилин, щоб дістатися планети. Крім того, з огляду на відстань Сатурна від Сонця, тривалість року на планеті становить 10,756 земної доби; тобто близько 29,5 земних років.

Ексцентриситет орбіти Сатурна є третім за величиною після і. Внаслідок наявності такого великого ексцентриситету, відстань між перигелієм планети (1,35 х 109 км) та афелієм (1,50 х 109 км) є дуже суттєвою — близько 1,54 X 108 км.

Нахил осі Сатурна, який становить 26.73 градуси, дуже схожий на земний, і це пояснює наявність на планеті таких самих сезонів, як і на Землі. Однак через віддаленість Сатурна від Сонця, він отримує значно менше сонячного світла протягом року і тому сезони на Сатурні є набагато більш «змазаними», ніж на Землі.

Говорити про обертання Сатурна так само цікаво як про обертання Юпітера. Володіючи швидкістю обертання приблизно 10 годин 45 хвилин, Сатурн у цьому показнику поступається тільки Юпітеру, який є планетою, що найбільш швидко обертається в Сонячній системі. Такі екстремальні темпи обертання впливають на форму планети, надаючи їй форму сфероїда, тобто сферу, яка дещо випирає в районі екватора.

Другий дивовижною особливістю обертання Сатурна є різні швидкості обертання між різними видимими широтами. Дане явище утворюється внаслідок того, що переважною речовиною у складі Сатурна є газ, а не тверде тіло.

Кільцева система Сатурна є найвідомішою у Сонячній системі. Самі кільця складаються в основному з мільярдів крихітних частинок льоду, а також пилу та іншого комічного сміття. Такий склад пояснює, чому кільця видно з Землі в телескопи – лід має дуже високий показник відбиття сонячного світла.

Існує сім широких класифікацій серед кілець: А, В, С, D, Е, F, G. Кожне кільце отримало свою назву згідно з англійським алфавітом у порядку періодичності виявлення. Найбільш видимими із Землі кільцями є A, B і C. Насправді кожне кільце – це тисячі дрібніших кілець, що буквально притискаються один до одного. Але між основними кільцями є прогалини. Пробіл між кільцями А і В є найбільшим із цих прогалин і становить 4700 км.

Основні кільця починаються з відривом приблизно 7000 км над екватором Сатурна і сягають ще 73000 км. Цікаво відзначити, що, незважаючи на те, що це дуже суттєвий радіус, фактична товщина кілець не більше одного кілометра.

Найбільш поширеною теорією пояснення освіти кілець є теорія у тому, що у орбіті Сатурна, під впливом приливних сил, розпався середнього розміру супутник, а сталося це у той час, що його орбіта стала занадто близька Сатурну.

• Сатурн шоста планета від Сонця та остання з планет, відомих давнім цивілізаціям. Вважається, що її вперше спостерігали жителі Вавилону.
  Сатурн є однією із п'яти планет, які можна побачити неозброєним оком. Також він є п'ятим за яскравістю об'єктом у Сонячній системі.
  У римській міфології Сатурн був батьком Юпітера, царя богів. Подібне співвідношення має в ракурсі схожості планет з однойменною назвою, зокрема за розміром та складом.
  Сатурн виділяє більше енергії, ніж отримує від Сонця. Вважається, що така особливість обумовлена ​​гравітаційним стиском планети і тертям великої кількості гелію, що знаходиться в її атмосфері.
  Сатурну потрібно 29,4 земних років для повного обороту орбітою навколо Сонця. Такий повільний рух щодо зірок став приводом для давніх ассирійців позначити планету як «Lubadsagush», що означає «найстаріший із старих».
  На Сатурні дмуть найшвидші вітри в нашій Сонячній системі. Швидкість цих вітрів було виміряно, максимальний показник — близько 1800 кілометрів на годину.
  Сатурн є найменш щільною планетою у Сонячній системі. Планета в основному складається з водню і має щільність менше, ніж у води, що технічно означає, що Сатурн плаватиме.
  У Сатурна понад 150 супутників. Всі ці супутники мають крижану поверхню. Найбільшими є Титан і Рея. Дуже цікавим супутником є ​​Енцелад, оскільки вчені впевнені, що під крижаною корою його ховається водяний океан.

• Супутник Сатурна Титан є другим за величиною супутником у Сонячній системі після супутника Юпітера під назвою Ганімед. Титан має складну та щільну атмосферу, що складається в основному з азоту, водяного льоду та каменю. Заморожена поверхня Титану має рідкі озера з метану та рельєф, покритий рідким азотом. Через це дослідники вважають, що якщо Титан і є гаванню для життя, то це життя докорінно відрізнятиметься від земного.
  Сатурн є найбільш плоскою із восьми планет. Його полярний діаметр становить 90% його екваторіального діаметра. Це відбувається через те, що планета з низькою щільністю має високу швидкість обертання - оберт навколо своєї осі займає у Сатурна 10 годин і 34 хвилини.
  На Сатурні виникають бурі овальної форми, які за своєю структурою подібні до тих, що відбуваються на Юпітері. Вчені вважають, що такий малюнок хмар навколо північного полюса Сатурна може бути справжнім зразком існування атмосферних хвиль у верхніх хмарах. Також над південним полюсом Сатурна існує вихор, який за своєю формою дуже нагадує ураганні бурі, що відбуваються на Землі.
  В об'єктивах телескопів Сатурн, як правило, видно у блідо-жовтому кольорі. Це тому, що його верхні шари атмосфери містить кристали аміаку. Нижче цього верхнього шару є хмари, які в основному складаються з водяного льоду. Ще нижче, шари крижаної сірки та холодні суміші водню.