SATURNS: RAKSTUROJUMS, SASTĀVS, ORBĪTA, STRUKTŪRA - ARTE - 2025

Saturns ir otrā lielākā planēta Saules sistēmā pēc Jupitera. Pazīstama ar savu gredzenu sistēmu, tā pieder planētām, kuras sauc par Jovians, kuras atrodas aiz asteroīda jostas, kas tos atdala no klinšainajām planētām.

Kopš seniem laikiem zināms, ka tā ir viena no 5 ar neapbruņotu aci redzamām planētām un vistālāk no tām, Galileo bija pirmā, kas to novēroja ar teleskopu 1610. gadā. Lai arī viņš pamanīja gredzenu radītās deformācijas, instrumenta izšķirtspējas trūkums ļāva viņam atšķirt tās formu.

Gāzveida planēta Saturns, salīdzinot ar Zemi, ir 95 reizes mazāka. Avots: Saturna attēls: NASA / JPL / Kosmosa zinātnes institūta Zemes attēls: NASA / Apollo 17 apkalpe / Publiskais īpašums.

Gadus vēlāk, 1659. gadā, Kristians Hjūgens trāpīgi aprakstīja slavenos gredzenus. Pēc neilga laika itāļu astronoms Giovanni Cassini saprata, ka gredzeniem ir sadalījums, ko tagad sauc par Cassini nodaļu.

Kaut arī senatnes astronomi nevarēja detalizēt gredzenu sistēmu, jau tā krāšņajam planētas skatam viņiem bija jābūt pietiekami iespaidīgam, lai kaldiešiem nosauktu, piemēram, “Alap Sahmas” (Saules zvaigzne), “Phaenon” (spilgti kā Saule) grieķiem vai "Khima" (atbild par vispārējiem plūdiem) ebrejiem.

Senie romieši saistīja planētu ar grieķu dievu Kronosu, Zeva tēvu, kuru viņi sauca par Saturnu. Par godu šai dievībai decembrī tika svinēti svētki ar nosaukumu Saturnalia, kurus senie kristieši vēlāk saistīja ar Ziemassvētkiem.

Arī citās senās kultūrās, piemēram, hinduisti, ķīnieši un maiji, savos ierakstos ir planētas novērojumi. Maijiem svētki bija tie datumi, kuros notika Saturna, Jupitera un Marsa savienošanās.

Saturna vispārīgās īpašības

Saturns nav tik liels kā Jupiters, tas ir tikai trešdaļa no tā masas, bet tā rādiuss ir par 16% mazāks.

Tas ir vismazāk blīvs no planētām; ar ātrumu 687 kg / m ^{3 tas} varētu peldēt uz ūdens, ja būtu okeāns, kas ir pietiekami liels, lai to saturētu. Tas sastāv galvenokārt no ūdeņraža un hēlija, kas ir visvieglāk zināmie elementi, lai gan tajā ir daudz mazākas sastāvdaļas.

Saturnam ir savs magnētiskais lauks, mazāk intensīvs nekā Jupitera, bet daudz vairāk nekā Zemes, ar magnētisko asi paralēli rotācijas asij. Tāpēc auroras ir raksturīgas koncentrisku apļu formā, tieši katrā polārajā reģionā. Tos veido elektriski lādētu daļiņu kustība planētas intensīvā magnētiskā lauka vidū.

Vēl viena atšķirīga Saturna iezīme ir siltums, ko tas izstaro kosmosā, gandrīz divreiz izstarojot enerģiju, ko tas saņem no Saules. Saturna interjers ir ļoti karsts, un zinātnieki uzskata, ka tas ir saistīts ar šķidrā ūdeņraža kondensāciju augstā spiedienā. .

Spiediens Saturna iekšpusē ir miljons reizes lielāks nekā Zemes atmosfēras spiediens. Šķidrie ūdeņraža pilieni uzņem ātrumu, virzoties uz planētas centru, radot siltumu.

Šķidrais ūdeņradis uzvedas kā metāls un ir atbildīgs ne tikai par izstaroto siltumu, bet arī par dinamo efektu, kas rada magnētisko lauku.

Saturna atmosfēra atgādina Jupitera atmosfēru ar līdzīgu gaismas un tumšās joslas modeli. Mākoņi sastāv no amonjaka, ūdens un amonija hidrosulfīda kristāliem.

Uz Zemes ir stiprs vējš un neregulāras vētras, kas vairākus mēnešus ilgst. Ekvatoriālais vējš Saturnā var sasniegt 500 m / s.

Planētas galveno fizisko īpašību kopsavilkums

-Mass: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

- ekvatora rādiuss: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polārais rādiuss : 5,4 x 10 ⁴ km

-Forma: saplacināta.

-Vidējais attālums līdz saulei: 1,4 x 10 ⁹ km

- Orbītas slīpums : 2,5 ° attiecībā pret ekliptiku.

-Temperatūra: no -139 līdz -189 ºC.

-Gravitācija: 10,4 m / s ²

-Par magnētisko lauku: Jā.

-Atmosfēra: Jā, galvenokārt ūdeņradis.

-Blīvums: 687 kg / m ³

-Satellīti: oficiāli norīkoti 82, daudzi citi sīki pavadoņi, nav norādes.

-Gredzeni: Jā, sarežģīta sistēma.

Saturna gredzeni

Saturna gredzenu sistēma ir unikāla Saules sistēmā ar tās ārkārtējo skaistumu. Avots: Pixabay.

Gredzeni ir Saturna pazīme, jo, kaut arī tiem pieder arī citi gāzes giganti, bez šaubām šīs planētas pārstāvji ir visievērojamākie.

Gredzeni galvenokārt sastāv no ledus un klintīm, un tie tiek uzturēti formā, pateicoties dažu specializētu satelītu: ganu satelītu gravitācijas iedarbībai.

Saturna gredzenu ilustrācija

Sākumā to teleskopu izšķirtspējas trūkuma dēļ astronomi domāja, ka gredzeni veido nepārtrauktu matērijas disku ap planētu. Jebkurā gadījumā sistēmas biezums ir niecīgs, nepārsniedzot tikai kilometru, un dažos reģionos tas var būt metri.

Itāļu astronoms Džovanni Cassini bija pirmais, kurš ap 1675. gadu pamanīja atšķirīgas līnijas esamību starp tām.

Gadu vēlāk franču matemātiķis Pjērs de Laplass norādīja, ka patiesībā ir daudz plānu gredzenu. Visbeidzot, Džeimss Klerks Maksvels uzcēla modeli, kurā viņš ierosināja, ka gredzeni sastāv no daudzām daļiņām, katra no tām sekojot neatkarīgai orbītā.

Astronomi izšķir gredzenus ar alfabēta burtiem. 7 galvenie un spilgtākie gredzeni ir A, B, C un D, ​​savukārt E, F un G ir bālāki.

Ir arī tūkstošiem vājāku gredzenu. Palest un visattālākais tika atklāts ar infrasarkano teleskopu, un to sauc par Fēbes gredzenu.

Mākslinieka izstādīšana, kurā parādīti Saturna gredzeni un lielāki satelīti. Avots: fotojournal.jpl.nasa.gov.

Cassini dalījums atdala gredzenu A no gredzena B, bet tajā pašā gredzenā A ir tumšs reģions, ko sauc par Encke dalījumu, ko uztur viens no Saturna pavadoņiem: Pan. Reģiona iekšpusē ir arī ārkārtīgi plāns gredzens.

Pastāv dažāda platuma sadalījumi, kas nosaukti arī slavenu astronomu vārdā: Kolombo, Hjūgens, Maksvels un Kīlers.

Gredzenu izcelsme

Gredzenus veido daļiņas, kuru lielums ir no smilšu graudiem (mikroniem) līdz desmitiem metru gariem milzīgiem iežiem, taču astronomi ir vienisprātis, ka tie nav cēlušies vienlaikus ar planētu, bet pavisam nesen.

Tiek lēsts, ka galvenie gredzeni A, B un C, iespējams, ir dažus simtus miljonu gadu veci, un tas ir ļoti maz astronomiskā izteiksmē. Zinātnieki ir pārliecināti, ka visas Saules sistēmas planētas izveidojās vienlaikus, apmēram pirms 4,6 miljardiem gadu.

Materiāls, kas veido gredzenus, varētu būt nācis no komētas, meteora vai mēness, kas ir sadrumstalots planētas gravitācijas dēļ. Jebkurā gadījumā tas nav planētas veidošanās paliekas.

Protams, gredzenu izcelsme šobrīd nav skaidra, taču vispārējā vienprātība ir tāda, ka tie ir diezgan nestabili, tāpēc dažu miljonu gadu laikā tie var pazust, tiklīdz izveidojušies.

Tulkošanas kustība

Saturna orbīta. Vidējais attālums starp Saturnu un Sauli ir vairāk nekā 1 400 000 000 km (9 AU). Ar vidējo orbitālo ātrumu 9,69 km / s Saturnam ir nepieciešamas 10 759 Zemes dienas, lai dotos ap Sauli. Avots: Todd K. Timberlake, Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA autors (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturns pavada 29 gadus un 167 dienas, lai ceļotu savu orbītu ap Sauli. Interesanti, ka Saturns un Jupiters atrodas orbitālajā rezonansē, jo starp tiem notiek gravitācijas mijiedarbība. Protams, Saules pievilcība ir daudz lielāka, taču to ietekmē arī Jupitera pievilcība.

Ja starp astronomiskajiem objektiem ir orbitāla rezonanse, to orbitāli periodi uztur noteiktu proporciju, vienmēr ar nelielu skaitu. Saturna-Jupitera gadījumā pēdējais rotē 5 pagriezienus uz katriem 2 Saturna pagriezieniem, un tiek uzskatīts, ka šai rezonansei ir stabilizējoša iedarbība uz abu planētu orbītām.

Orbītas rezonanse, kas notiek starp daļiņām, kas veido Saturna gredzenus, un satelītiem, kas riņķo starp tām, spēcīgi ietekmē gredzenu struktūru, piemēram, Cassini sadalījuma esamība.

Saturns ir planēta Saules sistēmā ar lielāko satelītu skaitu, 6 no tiem ir saistīti ar orbītas periodiem, redzēsim:

-Mimas un Tethys, attiecībās 1: 2. Par 1 Mimas pagriezienu Tethys pagriežas 2 reizes.

-Encélado un Dione attiecībā 1: 2.

-Hyperion un Titan, attiecībās 4: 3.

Visbeidzot, ir ievērojams, ka 85% no Saules sistēmas leņķiskā impulsa ir koncentrēti Jupiterā un Saturnā - divās lielākajās planētās, pretēji Saulei, kurai, neraugoties uz visaugstāko masas procentu, ir mazs leņķiskais impulss.

Sistēmas leņķiskais impulss ir interesants fiziskais lielums, jo tas tiek saglabāts, ja nav ārējas mijiedarbības. Lai notiktu izmaiņas, ir nepieciešams tīrais griezes moments no iekšpuses.

Saturna kustības dati

Šie dati īsi raksturo Saturna kustību:

-Mēriskais orbītas rādiuss: 1,43 x 109 km

- Orbītas slīpums : 2,5 ° attiecībā pret ekliptikas plakni

-Ekscentriskums: 0,056

- Vidējais orbītas ātrums : 9,6 km / s

- Pārcelšanas periods: 29,46 gadi

- Rotācijas periods: 10.66 stundas

Kad un kā novērot Saturnu

Planēta Saturns tiek uzskatīta par augstāku planētu, jo tās orbīta atrodas ārpus Zemes orbītas. Augstākās planētas ir Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns. Gluži pretēji, planētas, kuru orbīta ir vistuvāk Saulei, sauc par zemākām planētām: Merkuru un Venēru.

Labākais laiks, lai novērotu augstāku planētu, ir tad, kad Zeme atrodas starp to un Sauli. No otras puses, grūtāk ir redzēt, kad tā atrodas savienojumā, atrodoties tālāk no Zemes un tuvu Saulei, kas padara to necaurspīdīgu. Situācija ir grafiski aprakstīta šādā attēlā:

Ārējās planētas opozīcija un savienošanās. Avots: Marāns, S. Manekenu astronomija.

Protams, viens no debesu novērotāju galvenajiem mērķiem ir apskatīt gredzenus, kuriem pietiek ar nelielu teleskopu. Bet ir jāņem vērā, ka dažreiz gredzeni ir malā attiecībā pret Zemi un tāpēc ir neredzami.

Gredzenu leņķis mainās 30 gadu laikā, tas ir laiks, kad Saturns riņķo ap Sauli.

Nākamās Saturna pretrunas ir:

-2020 : 20. jūlijs

-2021 : 2. augusts

-2022 : 14. augusts

-2023 : 27. augusts

-2024 : 08 septembris

-2025 : 21. septembris

Rotējoša kustība

Saturns vidēji prasa 10,66 stundas, lai pabeigtu vienu apgriezienu pa savu griešanās asi, lai gan ne visas tā zonas rotē ar vienādu ātrumu. Piemēram, pie ekvatora rotācijas ātrums ir 10,25 stundas, bet planētas iekšpusē tas ir aptuveni 10,65 stundas.

Šī parādība ir pazīstama kā diferenciālā rotācija, un tas ir saistīts ar faktu, ka planēta nav cieta, kā mēs teicām. Arī šķidrās-gāzveida rakstura dēļ planēta rotācijas kustības dēļ piedzīvo deformācijas, saplacinot pie poliem.

Sastāvs

Saturna sastāvs būtībā ir tāds pats kā Jupiteram un citām gāzveida planētām: ūdeņradim un hēlijam, tikai Saturnā ūdeņraža īpatsvars ir lielāks, ņemot vērā zemo blīvumu.

Tā kā Saturns veidojās miglāja ārējā reģionā, no kura radās Saules sistēma, planēta spēja strauji augt un uztvert lielu miglāja daudzumu ūdeņraža un hēlija.

Sakarā ar milzīgo spiedienu un temperatūru, kas palielinās, dodoties dziļāk, molekulārais ūdeņradis uz virsmas tiek pārveidots par metālisku ūdeņradi.

Lai arī planēta ir gāzveida, tās kodolā, kas vismaz daļēji ir akmeņains, ir mazāks smagāku elementu īpatsvars, piemēram, magnijs, dzelzs un silīcijs.

Papildus šiem elementiem ir daudz dažādu ledus veidu, piemēram, amonjaka, ūdens un metāna ledus, kam ir tendence uzkrāties planētas centra virzienā, kas ir augstā temperatūrā. Šī iemesla dēļ materiāls faktiski ir šķidrs, nevis gāzveida.

Saturna mākoņus veido amonjaks un ūdens ledus, savukārt atmosfērā papildus šīm vielām ir atklāts arī acetilēns, metāns, propāns un citu gāzu pēdas.

Iekšējā struktūra

Saturna iekšējā un ārējā struktūra. Avots: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Tiek uzskatīts, ka Saturns, lai arī dominē ūdeņradis un hēlijs, dabā satur akmeņainu kodolu. Saules sistēmas planētu veidošanās procesā ap šo kodolu kondensējas gāzes, kas ir straujš process, kas ļāva tai strauji augt.

Saturna kodols satur, kā jau teicām, klintis un gaistošos elementus un savienojumus, ko ieskauj šķidrā ūdeņraža slānis. Zinātnieki lēš, ka šis kodols ir no 9 līdz 22 reizēm lielāks nekā Zeme: apmēram 25 000 km rādiusā.

Šo šķidrā ūdeņraža slāni savukārt ieskauj šķidrā ūdeņraža un hēlija slāņi, kas visattālākajos slāņos galu galā kļūst gāzveida. Frenkela līnija ir termodinamiska robeža, kas atdala gāzveida šķidrumu no šķidruma.

Saturna dabiskie pavadoņi

Saskaņā ar jaunākajiem skaitījumiem Saturnam ir 82 izraudzīti satelīti un daudz mini pavadoņu, kuriem tā joprojām trūkst. Tas padara Saturnu par planētu, kurā līdz šim ir visvairāk satelītu.

Saturna satelītu sistēma ir ļoti sarežģīta; piemēram, ir zināms, ka viņiem ir tieša iedarbība uz gredzeniem: ganu satelīti.

Turklāt ir Trojas satelīti, kas paliek stabilā orbītā 60 ° uz priekšu vai aiz citiem satelītiem. Piemēram, pavadoņi Telesto un Calypso ir Trojas zirgi Thetys, viens no galvenajiem Saturna pavadoņiem.

Galvenie Saturna pavadoņi ir Titāns, Mima, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus un Phoebe. Šie satelīti ir zināmi jau kopš kosmosa misijām, taču Saturna izpētes zondes ir atklājušas daudz ko citu.

Pa kreisi Mimas un milzīgs trieciena krāteris. Labajā pusē Titāna virsma. Abi attēli nāk no zondes Cassini. Avots: Wikimedia Commons.

Lielākais no visiem Saturna pavadoņiem ir Titāns, kuram ir arī sava atmosfēra un kas ir otrs lielākais visā Saules sistēmā pēc Ganimēdes, Jupitera lielā mēness. Titāns ir pat lielāks par Merkuru.

No otras puses, Enceladus, Saturna sestais mēness, ir milzīga sniega bumba ar pārsteigumu: tās kodolu klāj karsta šķidra ūdens okeāns.

Saturns un Titāns, tā vissvarīgākais satelīts

Ziņkārīgs fakts starp Saturna pavadoņiem ir tāds, ka ir satelīti, kuru orbītas ir vienādas, taču viņiem izdodas nesaskarties. Visizcilākie no šiem koorbitālajiem satelītiem ir Janus un Epimetheus.

Ne visi Saturna pavadoņi ir sfēriskas formas, ir daudz neregulāru pavadoņu, parasti mazu izmēru un riņķo diezgan tālu no planētas.

Titāns un tā atmosfēra

Titāna infrasarkano attēlu mozaīka, ko 2015. gadā uzņēma Cassini zonde. Avots: NASA, izmantojot Wikimedia Commons.

Tas ir lielākais un vissvarīgākais no Saturna satelītiem, kas ar teleskopa palīdzību ir redzams no Zemes kā neliels gaismas punkts. Holandiešu astronoms Kristians Hjūgens bija pirmais, kurš to redzēja ap 1655. gadu, un Džons Heršels, jau 19. gadsimtā, to sauca par Titānu.

Aptuvenais tā blīvums ir 1,9 g / cm ^3, un, kaut arī tajā ir akmeņains kodols, tā ir pasaule, kas gandrīz pilnībā veidota no ledus.

Titānā ir blīva atmosfēra, kurā dominē slāpeklis un neliels procents metāna, kā arī ogļūdeņražu pēdas. Tas ir ievērojams retums Saules sistēmā, jo pārējiem pavadoņiem trūkst savas atmosfēras.

Tajā ir arī okeāni un nokrišņi, bet ne ūdens, bet metāns. Šī savienojuma esamība ir zināma kopš 20. gadsimta vidus, pateicoties spektroskopijai, ko veica astronoms Žerārs Kuipers. Vēlāk zonde Voyager apstiprināja šo atklājumu.

Titāna interesanta lieta ir tā, ka papildus metānam, kas ir dzīvības priekšgājēji, tur ir atklāti arī daudzi organiski savienojumi. Mehānisms, ar kuru Titāns ieguva šo savdabīgo atmosfēru, joprojām nav zināms, taču tas rada lielu interesi, jo ogļūdeņražu pārpilnība ir daudz lielāka nekā Zemei.

Cassini misijas Saturnā ietvaros Huygens zondei izdevās nolaisties uz Titāna virsmas un atrada sasalušu virsmu, bet pilnu ar zemes formām.

Lai arī Titānam ir daudzveidīga ģeoloģija un klimats, tā cilvēkiem ir nevēlama pasaule. Tās atmosfēra ir ļoti dinamiska; Piemēram, ir zināms, ka pūtīs ātrgaitas vējš, kas daudz pārspēj lielākās sauszemes viesuļvētras.

Misijas uz Saturnu

Pionieris 11

To NASA uzsāka 1973. gadā un Saturna orbītā sasniedza dažus gadus vēlāk, 1979. gadā. Šī misija uzņēma mazas izšķirtspējas attēlus un atrada arī nezināmus satelītus un gredzenus, kas nekad nav redzēti no Zemes.

Zondi beidzot aizbēga 1995. gadā, bet uz tā bija plāksnīte ar slaveno Karla Sagana un Frenka Dreika radīto ziņojumu, ja svešinieku naviģenti to saskārās.

Voyager

Šī misija sastāvēja no divu zondu palaišanas: Voyager 1 un Voyager 2.

Lai arī Voyager 1 bija paredzēts sasniegt Jupiteru un Saturnu, tas jau ir pārsniedzis Saules sistēmas robežas, 2012. gadā nonākot starpzvaigžņu telpā. Starp vissvarīgākajiem atklājumiem ir Titāna atmosfēras esamības apstiprinājums, kā arī svarīgi dati Saturna atmosfēras un gredzenu sistēmas.

Voyager 2 apkopoja informāciju par Saturna atmosfēru, atmosfēras spiedienu un daudziem augstas kvalitātes attēliem. Pēc Saturna apmeklēšanas zonde sasniedza Urānu un Neptūnu, pēc tam tā nonāca starpzvaigžņu telpā, tāpat kā māsa zonde.

Cassini

Cassini misija bija NASA, Eiropas Kosmosa aģentūras un Itālijas Kosmosa aģentūras kopīgs projekts. Tā tika uzsākta 1997. gadā no Kanaveralas raga, un tās mērķis bija izpētīt Saturnu planētu un tās satelītu sistēmu.

Zonde sasniedza Saturnu 2004. gadā un spēja orbītā ap planētu apbraukt 294 reizes līdz 2017. gadam, kad tai beidzās degviela. Pēc tam zonde tika apzināti iegremdēta Saturnā, lai neļautu tam ietriekties vienā no satelītiem un tādējādi izvairītos no radioaktīvā piesārņojuma.

Cassini nesa Huygens zondi, kas ir pirmais cilvēka radītais objekts, kas nolaidās uz pasaules, kas atrodas ārpus asteroīda jostas: Titāns, Saturna lielākais satelīts.

Huygens pievienoja Titāna ainavas attēlus, kā arī gredzenu struktūru. Tajā tika iegūti arī Mimas attēli - vēl viens Saturna satelīts, kas ganās gredzenos. Viņi parāda milzīgo Heršela krāteri, kura centrā atrodas milzīgs kalns.

Cassini arī apstiprināja ūdens klātbūtni Enceladus, Saturna sestajā ledainajā mēnesī, kura diametrs ir 500 km, un tas ir orbitālajā rezonansē ar Dioni.

Enceladus, ledus mēness Saturns, kura iekšienē atrodas okeāns. Cassini zondes attēls. Avots: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Kosmosa zinātnes institūts / Publiskais īpašums.

Enceladus ūdens ir karsts, un planēta ir pilna ar geizeriem un fumaroļiem, kas izvada ūdens tvaikus un organiskos savienojumus, tāpēc daudzi uzskata, ka tas varētu dzīvot.

Par Iapetus, vēl vienu no Saturna lielajiem satelītiem, Cassini attēli atklāja aptumšoto pusi, kuras izcelsme joprojām nav noteikta.

Atsauces

1. Mēneša debesis. Savienojumi un pretstati ārējās planētas. Atgūts no: elcielodelmes.com.
2. Marāns, S. Manekenu astronomija.
3. POT. Cassini misijas. Atgūts no: solarsystem.nasa.gov.
4. Pauels, M. Ar neapbruņotu aci planētas nakts debesīs (un kā tās identificēt). Atgūts no: nakedeyeplanets.com.
5. Sēklas, M. 2011.Saules sistēma. Septītais izdevums. Cengage mācīšanās.
6. Wikipedia. Planētu gredzens. Atgūts no: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturns (planēta). Atgūts no: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturns (planēta). Atgūts no: en.wikipedia.org.