Сатурн: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
→‎Магнитное поле: оформление АИ
Строка 172: Строка 172:
==Магнитное поле==
==Магнитное поле==
[[File:Plasma magnet saturn.jpg|thumb|right|290px|Структура магнитосферы Сатурна]]
[[File:Plasma magnet saturn.jpg|thumb|right|290px|Структура магнитосферы Сатурна]]
Магнитосфера Сатурна открыта космическим аппаратом Пионер 11 в 1979 году. По размерам уступает только магнитосфере Юпитера. Магнитопауза, граница между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром, расположена на расстоянии порядка 20 радиусов Сатурна от его центра, а хвост магнитосферы протягивается на сотни радиусов. Магнитосфера Сатурна наполнена плазмой, продуцируемой планетой и ее спутниками. Среди спутников наибольшую роль играет Энцелад, гейзеры которого ежесекундно выбрасывают около 300-600 кг водяного пара, часть которой ионизируется магнитным полем Сатурна<ref name=Sittler>|Sittler, 2008, pp. 4, 16–17</ref><ref name=Gombosi216>Gombosi, 2009, pp. 216–219</ref>.
Магнитосфера Сатурна открыта космическим аппаратом Пионер 11 в 1979 году. По размерам уступает только магнитосфере Юпитера. Магнитопауза, граница между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром, расположена на расстоянии порядка 20 радиусов Сатурна от его центра, а хвост магнитосферы протягивается на сотни радиусов. Магнитосфера Сатурна наполнена плазмой, продуцируемой планетой и ее спутниками. Среди спутников наибольшую роль играет Энцелад, гейзеры которого ежесекундно выбрасывают около 300-600 кг водяного пара, часть которой ионизируется магнитным полем Сатурна<ref name=Sittler>{{cite journal|last=Sittler|first=E.C.|coauthors=Andre, N.; Blanc, M. ''et. al''|title= Ion and neutral sources and sinks within Saturn’s inner magnetosphere: Cassini results|journal=Planetary and Space Science|volume=56|issue=1|pages=3–18|year=2008|url=http://people.virginia.edu/~rej/papers08/sittlerPSS07.pdf|format=pdf|doi=10.1016/j.pss.2007.06.006|bibcode=2008P&SS...56....3S}}</ref><ref name=Gombosi>{{cite book|last=Gombosi|first=Tamas I.|coauthors=Armstrong, Thomas P.; Arridge, Christopher S. ''et. al''|title=Saturn from Cassini-Huygens|chapter=Saturn's Magnetospheric Configuration|year=2009|publisher=Springer Netherlands|pages=203–255|isbn=978-1-4020-9217-6| doi=10.1007/978-1-4020-9217-6_9|ref=Gombosi}}</ref>.


Взаимодействие между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром генерирует яркие овалы полярного сияния вокруг полюсов планеты, наблюдаемые в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном свете.
Взаимодействие между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром генерирует яркие овалы полярного сияния вокруг полюсов планеты, наблюдаемые в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном свете.
Магнитное поле Сатурна, так же как и Юпитера, создается за счёт эффекта динамо при циркуляции атомарного водорода во внешнем ядре. Магнитное поле является почти дипольным, так же как и у Земли, с северным и южным магнитными полюсами. Северный магнитный полюс находится в северном полушарии, а южный - в южной, в отличие от Земли, где расположение географических полюсов противоположно расположению магнитных<ref name=Kivelson303>Kivelson, 2005, pp. 303–313</ref>. Величина магнитного поля на экваторе Сатурна 21 мкTл (0.21 Гс), что соответствует дипольному магнитному моменту примерно в 4.6 × 10 <sup>18</sup> Tл•м<sup>3</sup><ref name=Russell1993-709>Russel, 1993, p. 709, Table 4</ref><ref name=Gombosi247>Gombosi, 2009, p. 247</ref>. Магнитный диполь Сатурна жестко связан с его осью вращения, поэтому магнитное поле очень ассиметрично. Диполь несколько смещен вдоль оси вращения Сатурна к северному полюсу.
Магнитное поле Сатурна, так же как и Юпитера, создается за счёт эффекта динамо при циркуляции атомарного водорода во внешнем ядре. Магнитное поле является почти дипольным, так же как и у Земли, с северным и южным магнитными полюсами. Северный магнитный полюс находится в северном полушарии, а южный - в южной, в отличие от Земли, где расположение географических полюсов противоположно расположению магнитных<ref name=Kivelson303>{{cite journal|url=http://www.igpp.ucla.edu/people/mkivelson/Publications/285-SSR11629905.pdf|format=pdf|title=The current systems of the Jovian magnetosphere and ionosphere and predictions for Saturn|first=Margaret Galland|last=Kivelson|journal=Space Science Reviews|publisher=Springer|year=2005|volume=116|issue=1-2| pages=299–318|doi=10.1007/s11214-005-1959-x|bibcode = 2005SSRv..116..299K }}</ref>. Величина магнитного поля на экваторе Сатурна 21 мкTл (0.21 Гс), что соответствует дипольному магнитному моменту примерно в 4.6 × 10 <sup>18</sup> Tл•м<sup>3</sup><ref name=Russell1993>{{cite journal|last=Russell|first=C.T.|title= Planetary Magnetospheres |journal=Reports on Progress in Physiscs|volume=56|issue=6|pages=687–732|year=1993 |url=http://www.iop.org/EJ/article/0034-4885/56/6/001/rp930601.pdf|format=pdf|doi= 10.1088/0034-4885/56/6/001|bibcode=1993RPPh...56..687R}}</ref><ref name=Gombosi/>. Магнитный диполь Сатурна жестко связан с его осью вращения, поэтому магнитное поле очень ассиметрично. Диполь несколько смещен вдоль оси вращения Сатурна к северному полюсу.
Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер от поверхности планеты предотвращая его взаимодействие с атмосферой и создает область, называемую магнитосферой и наполненую плазмой совсем иного вида, чем плазма солнечного ветра. Магнитосфера Сатурна - вторая по величине магнитосфера в Солнечной системе, наибольшая - магнитосфера Юпитера. Как и в магнитосфере Земли, граница между солнечным ветром и магнитосферой называется магнитопаузой. Расстояние от магнитопаузы до центра планеты (по прямой Солнце - Сатурн) варьируеться от 16 до 27 Rs (Rs = 60,330 км - экваториальный радиус Сатурна). Расстояние зависит от давления солнечного ветра, который зависит от солнечной активности. Среднее расстояние до магнитопаузы составляет 22 Rs. С другой стороны планеты солнечный ветер растягивает магнитное поле Сатурна в длинный магнитный хвост.
Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер от поверхности планеты предотвращая его взаимодействие с атмосферой и создает область, называемую магнитосферой и наполненую плазмой совсем иного вида, чем плазма солнечного ветра. Магнитосфера Сатурна - вторая по величине магнитосфера в Солнечной системе, наибольшая - магнитосфера Юпитера. Как и в магнитосфере Земли, граница между солнечным ветром и магнитосферой называется магнитопаузой. Расстояние от магнитопаузы до центра планеты (по прямой Солнце - Сатурн) варьируеться от 16 до 27 Rs (Rs = 60,330 км - экваториальный радиус Сатурна). Расстояние зависит от давления солнечного ветра, который зависит от солнечной активности. Среднее расстояние до магнитопаузы составляет 22 Rs. С другой стороны планеты солнечный ветер растягивает магнитное поле Сатурна в длинный магнитный хвост.

Версия от 16:22, 29 июня 2011

Сатурн Файл:Symbol
Планета
Снимок Сатурна со станции Кассини
Снимок Сатурна со станции Кассини
Орбитальные характеристики
Перигелий 1 353 572 956 км
9,048 а. е.
Афелий 1 513 325 783 км
10,116 а. е.
Большая полуось (a) 1 433 449 370 км
9,582 а. е.
Эксцентриситет орбиты (e) 0,055 723 219
Сидерический период обращения 10 759,22 дней (29,46 лет)[1]
Синодический период обращения 378,09 дней
Орбитальная скорость (v) 9,69 км/с
Наклонение (i) 2,485 240°
5,51° (относительно солнечного экватора)
Долгота восходящего узла (Ω) 113,642 811°
Аргумент перицентра (ω) 336,013 862°
Чей спутник Солнце
Спутники 62
Физические характеристики
Полярное сжатие 0,097 96 ± 0,000 18
Экваториальный радиус 60 268 ± 4 км
Полярный радиус 54 364 ± 10 км
Площадь поверхности (S) 4,27⋅1010 км²
Объём (V) 8,2713⋅1014 км³
Масса (m) 5,6846⋅1026 кг
Средняя плотность (ρ) 0,687 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе (g) 10,44 м/с²
Вторая космическая скорость (v2) 35,5 км/с
Экваториальная скорость вращения 9,87 км/c
Период вращения (T) 10ч 34мин 13с ± 2с[2]
Наклон оси 26,73°
Склонение северного полюса (δ) 83,537°
Альбедо 0,342 (Бонд)
0,47 (геом.альбедо)
Видимая звёздная величина 1,2 и −0,24[3]
Абсолютная звёздная величина 28
Температура
 
мин. сред. макс.
уровень 1 бара
134 K
0,1 бара
84 K
Атмосфера
Состав:
~96 %Водород (H2)
~3 %Гелий
~0,4 %Метан
~0,01 %Аммиак
~0,01 %Дейтерид водорода (HD)
0,000 7 %Этан
Льды:
Аммиачные
Водяные
Гидросульфид аммония (NH4SH)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
Логотип Викиданных Информация в Викиданных ?
У этого термина существуют и другие значения, см. Сатурн.

Сату́рн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн, а также Юпитер, Уран и Нептун, классифицируются как газовые гиганты. Сатурн назван в честь римского бога Сатурна, аналога греческого Кроноса (Титана, отца Зевса), вавилонского Нинурты и индийского Шани. Символ Сатурна — серп (Юникод: ♄).

В основном Сатурн состоит из водорода, с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и «горных пород». Внутренняя область представляет собой небольшое ядро из горных пород и льда, покрытого тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем. Внешняя атмосфера планеты кажется спокойной и безмятежной, хотя иногда на ней появляются некоторые долговечные особенности. Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно больше, чем, например, на Юпитере. У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное звено по мощности между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера. Магнитное поле Сатурна простирается на 1 млн км в направлении Солнца. Ударная волна была зафиксирована Вояджером-1 на расстоянии в 26,2 радиуса Сатурна от самой планеты, магнитопауза расположена на расстоянии в 22,9 радиуса.

Сатурн обладает заметной кольцевой системой, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества горных пород и пыли. Вокруг планеты обращается 62 известных на данный момент спутника. Титан — самый крупный из них, а также второй по размерам спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера, Ганимеда), который превосходит по своим размерам планету Меркурий и обладает единственной среди множества спутников Солнечной системы плотной атмосферой.

Физические характеристики

Орбитальные характеристики

Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем составляет 1 433 531 000 км (9.58 а. е.)[4]. Двигаясь со средней скоростью 9.69 км/с, Сатурн обращается вокруг Солнца за 10 759 дней (примерно 29.5 лет). Расстояние от Сатурна до Земли меняется в пределах от 1180 (7,89 а.е.) до 1630 (10,89 а.е.) млн. км, среднее расстояние около 1300 млн км[5]. Сатурн и Юпитер находятся почти в точном резонансе 2:5. Поскольку эксцентриситет орбиты Сатурна 0.056, то разность расстояния до Солнца в перигелии и афелии составляет 162 млн км[4].

Общие сведения

Сатурн относится к типу газовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности.

Экваториальный радиус планеты равен 60 300 км, полярный радиус — 54 000 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в 95 раз превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,69 г/см³, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды.

Один оборот вокруг оси Сатурн совершает за 10 часов, 34 минуты и 13 секунд[6].

Внутреннее строение

Внутреннее строение Сатурна

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (а давление достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электротоков в металлическом водороде создаёт магнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из тяжёлых материалов — камня, железа и, предположительно, льда.

Атмосфера

Полярное сияние над северным полюсом Сатурна

Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 93 % из водорода (по объёму) и на 7 % — из гелия (по сравнению с 18 % в атмосфере Юпитера). Имеются примеси метана, водяного пара, аммиака и некоторых других газов. Аммиачные облака в верхней части атмосферы мощнее юпитерианских.

По данным «Вояджеров», на Сатурне дуют сильные ветры, аппараты зарегистрировали скорости воздушных потоков 500 м/с. Ветры дуют, в основном, в восточном направлении (по направлению осевого вращения). Их сила ослабевает при удалении от экватора; при удалении от экватора появляются также и западные атмосферные течения. Ряд данных указывают, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2 тыс. км. Кроме того, измерения «Вояджера-2» показали, что ветры в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы.

Британские астрономы обнаружили в атмосфере Сатурна новый тип полярного сияния, которое образует кольцо вокруг одного из полюсов планеты.

В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной системы (см. Большое красное пятно на Юпитере, Большое тёмное пятно на Нептуне). Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в 30 лет, в последний раз он наблюдался в 1990 году (менее крупные ураганы образуются чаще).

12 ноября 2008 года камеры автоматического корабля Кассини получили изображения северного полюса Сатурна в инфракрасном диапазоне. На этих кадрах исследователи обнаружили полярные сияния, каких не наблюдали ещё ни разу в Солнечной системе. На изображении эти уникальные сияния окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный. На изображении прямо под сияниями видно обнаруженное ранее шестиугольное облако. Полярные сияния на Сатурне могут покрывать весь полюс, тогда как на Земле и на Юпитере кольца полярных сияний, будучи управляемыми магнитным полем, только окружают магнитные полюса. На Сатурне наблюдали и привычные нам кольцевые полярные сияния. Недавно заснятые необычные полярные сияния над северным полюсом Сатурна значительно видоизменялись в течение нескольких минут. Изменчивая сущность этих сияний свидетельствует о том, что переменный поток заряженных частиц от Солнца испытывает на себе действие каких-то магнитных сил, о которых ранее и не подозревал

28 декабря 2010 года Кассини (КА) сфотографировал шторм, напоминающий сигаретный дым[7]. Ещё один, особенно мощный шторм, был зафиксирован 20 мая 2011 года[8].

Гексагональное образование на северном полюсе

Файл:Hexagon cassini big.jpg
Гексагональное атмосферное образование на северном полюсе Сатурна

Облака на северном полюсе Сатурна образуют шестиугольник — гигантский гексагон. Впервые это обнаружено во время пролётов Вояджера около Сатурна в 1980-х годах[9][10][11], подобное явление никогда не наблюдалось ни в одном другом месте Солнечной системы. Шестиугольник располагается на широте 78° и каждая его сторона составляет приблизительно 13800 км , то есть больше диаметра Земли. Период его вращения составляет 10 часов 39 минут. Если южный полюс Сатурна с его вращающимся ураганом не кажется странным, то северный полюс можно считать гораздо более необычным. Этот период совпадает с периодом изменения интенсивности радиоизлучения, который, в свою очередь принят равным периоду вращения внутренней части Сатурна.

Странная структура облаков показана на инфракрасном изображении, полученном обращающимся вокруг Сатурна космическим аппаратом Кассини в октябре 2006 года. Изображения показывают, что шестиугольник оставался стабильным за 20 лет после полёта Вояджера[9]. Фильмы, показывающие северный полюс Сатурна, демонстрируют сохранение шестиугольной структуры облаков во время их вращения. Отдельные облака на Земле могут иметь форму шестиугольника, но, в отличие от них, у облачной системы на Сатурне есть шесть хорошо выраженных сторон почти равной длины. Внутри этого шестиугольника могут поместиться четыре Земли. Предполагается, что в районе гексагона имеются значительная неравномерность облачности. Области, в которых облачность практически отсутствует имеют высоту до 75 км [9].

Полного объяснения этого явления пока нет, однако, учёным удалось провести эксперимент, который довольно точно смоделировал эту атмосферную структуру[12].Исследователи поставили 30 литровый баллон с водой на вращающуюся установку, причём внутри были размещены маленькие кольца, вращающися быстрее ёмкости. Чем больше была скорость кольца, тем больше форма вихря, который образовывался при совокупном вращении элементов установки отличалась от круговой. При эксперименте был получен в том числе и вихрь в форме гексагона[13].

Магнитное поле

Структура магнитосферы Сатурна

Магнитосфера Сатурна открыта космическим аппаратом Пионер 11 в 1979 году. По размерам уступает только магнитосфере Юпитера. Магнитопауза, граница между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром, расположена на расстоянии порядка 20 радиусов Сатурна от его центра, а хвост магнитосферы протягивается на сотни радиусов. Магнитосфера Сатурна наполнена плазмой, продуцируемой планетой и ее спутниками. Среди спутников наибольшую роль играет Энцелад, гейзеры которого ежесекундно выбрасывают около 300-600 кг водяного пара, часть которой ионизируется магнитным полем Сатурна[14][15].

Взаимодействие между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром генерирует яркие овалы полярного сияния вокруг полюсов планеты, наблюдаемые в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном свете. Магнитное поле Сатурна, так же как и Юпитера, создается за счёт эффекта динамо при циркуляции атомарного водорода во внешнем ядре. Магнитное поле является почти дипольным, так же как и у Земли, с северным и южным магнитными полюсами. Северный магнитный полюс находится в северном полушарии, а южный - в южной, в отличие от Земли, где расположение географических полюсов противоположно расположению магнитных[16]. Величина магнитного поля на экваторе Сатурна 21 мкTл (0.21 Гс), что соответствует дипольному магнитному моменту примерно в 4.6 × 10 18 Tл•м3[17][15]. Магнитный диполь Сатурна жестко связан с его осью вращения, поэтому магнитное поле очень ассиметрично. Диполь несколько смещен вдоль оси вращения Сатурна к северному полюсу.

Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер от поверхности планеты предотвращая его взаимодействие с атмосферой и создает область, называемую магнитосферой и наполненую плазмой совсем иного вида, чем плазма солнечного ветра. Магнитосфера Сатурна - вторая по величине магнитосфера в Солнечной системе, наибольшая - магнитосфера Юпитера. Как и в магнитосфере Земли, граница между солнечным ветром и магнитосферой называется магнитопаузой. Расстояние от магнитопаузы до центра планеты (по прямой Солнце - Сатурн) варьируеться от 16 до 27 Rs (Rs = 60,330 км - экваториальный радиус Сатурна). Расстояние зависит от давления солнечного ветра, который зависит от солнечной активности. Среднее расстояние до магнитопаузы составляет 22 Rs. С другой стороны планеты солнечный ветер растягивает магнитное поле Сатурна в длинный магнитный хвост.

Исследования Сатурна

Сатурн — одна из пяти планет Солнечной системы, легко видимых невооружённым глазом с Земли. В максимуме блеск Сатурна превышает первую звёздную величину.Чтобы наблюдать кольца Сатурна, необходим телескоп диаметр не менее 15 мм[18]. При апертуре инструмента в 100 мм видна более тёмная полярная шапка, тёмная полоса у тропика и тень колец на планете. А при 150—200 мм станут заметны четыре-пять полос облаков в атмосфере и неоднородности в них, но их контраст будет заметно меньше, чем у юпитерианских.

Вид Сатурна в современный телескоп (слева) и в телескоп времён Галилея (справа)

Впервые наблюдая Сатурн через телескоп в 1609—1610[19], Галилео Галилей заметил, что Сатурн выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, почти касающихся друг друга, и высказал предположение, что это два крупных «компаньона» (спутника) Сатурна. Два года спустя Галилей повторил наблюдения и, к своему изумлению, не обнаружил спутников.

В 1659 Гюйгенс с помощью более мощного телескопа выяснил, что «компаньоны» — это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся её. Гюйгенс также открыл самый крупный спутник Сатурна — Титан. Начиная с 1675 изучением планеты занимался Кассини. Он заметил, что кольцо состоит из двух колец, разделённых чётко видимым зазором — щелью Кассини, и открыл ещё несколько крупных спутников Сатурна: Япет, Тефию, Диону и Рею[20].

В дальнейшем значительных открытий не было до 1789 года , когда У. Гершель открыл ещё два спутника – Мимас и Энцелад. Затем группой британских астрономов был открыт спутник Гиперион, с формой, сильно отличающийся от сферической и находящимся в орбитальном резонансе с Титаном [21]. В 1899 году Уильям Пикеринг открыл Фёбу, которая относится к классу нерегулярных спутников, и не вращается синхронно с Сатурном как большинство спутников. Период его обращения вокруг планеты – более 500 дней, при этом обращение идёт в обратном направлении. В 1944 году Джерардом Койпером было открыто наличие мощной атмосферы на другом спутнике - Титане [22] [23]. Данное явление для спутника уникально в солнечной системе.

В 1990-х Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом Хаббл. Долговременные наблюдения дали немало новой информации, которая была недоступна для «Пионера-11» и «Вояджеров» при их однократном пролёте мимо планеты. Также было открыто несколько спутников Сатурна и определена максимальная толщина его колец. При измерениях, проведённых 20-21 ноября 1995 года была определена их детальная структура.[24]. В период максимального наклона колец в 2003 году был получены 30 изображений планеты в различных диапазонах длин волн, что на тот момент дало наилучших охват по спектру излучений за всю историю наблюдений[25]. Эти изображения позволили ученым лучше изучить динамические процессы, происходящие в атмосфере и создавать модели сезонного поведения атмосферы. Также широкмасштабные наблюдения Сатруна велись Южной Европейской Обсерватории в период с 2000 по 2003 год. Было обнаружено несколько маленьких спутников неправильной формы [26].

Исследования с помощью космических аппаратов

Затмение Солнца Сатурном 15 сентября 2006. Фото межпланетной станции Кассини с расстояния 2.2 млн км
Основные статьи: Кассини-Гюйгенс, Вояджер (программа) и Пионер-11

В 1979 космический аппарат «Пионер-11» впервые пролетел вблизи Сатурна. Изучение планеты началось 2 августа 1979 года. После околнчательного сближения аппарат сделал полёт в плоскости колец Сатурна 1 сентября 1979 года. Полёт происходил на высоте на 20 000 км ниже максимальной выстоты облачности планеты. Были получены изображения планеты и некоторых её спутников, однако их разрешение было недостаточно для того, чтобы разглядеть детали поверхности. Также, ввиду малой освещённости Сатурна Солнцем, изображения были слишком тусклые. Аппарат также изучал кольца. В числе открытий было обнаружение тонкого F кольца. Кроме того, было обнаружено, что многие участки видимые с Земли, как светлые, были видны с Пионера-11, как тёмные и наоборот[27]. Также аппаратом была измерена температура Титана. Исследования планеты продолжались до 15 сентября, после чего аппарат полетел к более внешним частям солнечной системы[28].

В 1980—1981 за Пионером-11 последовали аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Вояджер-1 сблизился с планетой 13 Ноября 1980 года, но его исследование Сатурна началось на три месяца раньше. Во время прохождения был сделан ряд фотографий высоком разрешении. Удалось получить изображение спутников : Титана, Мимаса, Энцелада, Тефия, Дионы, Реи. При этом аппарат пролетел около Титана на расстоянии всего 6500 км. , что позволило собрать данные об его атмосфере и температуре [29]. Было установлено, что атмосфера Титана настолько плотная, что не пропускает достаточного количества света в видимом диапазоне, поэтому фотографий деталей его поверхности получить не удалось. После этого аппарат покинул плоскость эклиптики солнечной системы, чтобы заснять Сатурн с полюса [30].

Годом позже, 25 августа 1981 года к Сатурну приблизился Вояджер-2. За время своёго пролёта аппарат произвёл исследование атмосферы планеты с помощью радара. Были получены данные о температуре и плотности атмосферы. На Землю было отправлено около 16 000 фотографий с наблюдениями. К сожалению, во время полётов система поворота камеры заклинила на несколько суток и часть необходимых изображений получить не удалось. Затем аппарат, используя силу притяжения Сатурна, развернулся и полетел по направлению к Урану[30]. Также Эти аппараты впервые обнаружили магнитное поле Сатурна и исследовали его магнитосферу, наблюдали штормы в атмосфере Сатурна, получили детальные снимки структуры колец и выяснили их состав. Были открыты щель Максвелла и щель Килера в кольцах. Кроме того, около колец было открыто несколько новых спутников планеты.

Файл:Saturn colors.jpg
Сатурн и его спутники: Титан, Янус, Мимас и Прометей на фоне колец Сатурна видимых с ребра и диска планеты-гиганта

В 1997 к Сатурну был запущен аппарат «Кассини-Гюйгенс» и, после 7 лет полёта, 1 июля 2004 он достиг системы Сатурна и вышел на орбиту вокруг планеты. До выхода на орбиту, в июне 2004 года он достиг Фебы и послал на Земли её снимки в высоком разрешении и другие данные. Основными задачами этой миссии, рассчитанной первоначально на 4 года, являлось изучение структуры и динамики колец и спутников, а также изучение динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна. Кроме того, Кассини облетел вокруг крупнейшего спутника планеты — Титана. Были получены изображения больших озёр и их береговой линии со значительным количеством гор и островов. Затем специальный зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность спутника Сатурна Титана. Спуск занял 2 часа 28 минут. Во время спуска «Гюйгенс» отбирал пробы атмосферы. Согласно интерпретации данных с зонда «Гюйгенс», верхняя часть облаков состоит из метанового льда, а нижняя — из жидких метана и азота[31].

С начала 2005 года ученые наблюдали за излучением, идущим с Сатурна. 23 Января 2006 года на Сатурне произошёл шторм, который дал вспышку, в 1000 раз, превосходящую по мощности обычное излучение.[32]. В 2006 году НАСА доложило, об обнаружении аппаратом очевидных следов воды, которые извергаются гейзерами Энцелада[33]. В мае 2011 года учёные НАСА заявили, что Энцелада «оказалась наиболее обитаемым местом после Земли в Солнечной системе» [34][35]. Фотографии, сделанные «Кассини» позволили сделать другие значительные открытия. По ним были обнаружены ранее неоткрытые кольца планеты вне главной яркой области колец и внутри кольца G и Е. Данные кольца получили названия R/2004 S1 и R/2004 S2 [36]. Предполагается, что материал для этих колец мог образоваться в следствие удара о Янус или Эпиметей метеорита или кометы[37]. В Июле 2006 года и снимки Кассини позволили установить наличие углеводородного озера недалеко от северного полюса Титана. Окончательно этот факт был подтверждён дополнительными снимками в марте 2007 года[38]. В октябре 2006 года на южном полюсе Сатурна были обнаружен ураган диаметром 8000 км. [39]

В октябре 2008 года Автоматический космический аппарат Кассини передал изображения северного полушария планеты. С 2004, когда Кассини подлетел к ней, произошли заметные изменения, и теперь оно окрашено в необычные цвета. Причины этого пока непонятны. Хотя пока неизвестно, почему возникла окраска Сатурна, предполагается, что недавнее изменение цветов связано со сменой времён года. C 2004 года по 2 ноября 2009 года с помощью аппарата были открыты 8 новых спутников. Основная миссия «Кассини» закончилась в 2008 году, когда аппарат совершил 74 витка вокруг планеты. Затем задачи зонда были продлены до сентября 2010 года, а потом, до 2017 года для изучения полного цикла сезонов Сатурна[40].

Спутники

Основная статья: Спутники Сатурна
Спутники Сатурна

По состоянию на февраль 2010 г. известно 62 спутника Сатурна. 12 из них открыты при помощи космических аппаратов: Вояджер-1 (1980), Вояджер-2 (1981), Кассини (2004—2007). Большинство спутников, кроме Гипериона и Фебы, имеет синхронное собственное вращение — они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной. Информации о вращении самых мелких спутников нет.

В течение 2006 г. команда учёных под руководством Дэвида Джуитта из Гавайского университета, работающих на японском телескопе Субару на Гавайях, объявляла об открытии 9 спутников Сатурна.

Все они относятся к так называемым нерегулярным спутникам, которые отличаются вытянутыми эллиптическими орбитами, и, как полагают, сформировались не вместе с планетами, а захвачены их гравитационным полем.

Всего с 2004 года команда Джуитта обнаружила 21 спутник Сатурна.

Крупнейший из спутников — Титан. Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину — из скальных пород. Такой состав схож с некоторыми другими крупными спутниками газовых планет, но Титан сильно отличается от них составом и структурой своей атмосферы. Возможность возникновения простейших организмов не исключается учёными[41].

Кольца

Сравнение Сатурна и Земли
Основная статья: Кольца Сатурна

Сегодня известно, что у всех четырёх газообразных гигантов есть кольца, но у Сатурна они самые заметные. Кольца расположены под углом приблизительно 28° к плоскости эклиптики. Поэтому с Земли в зависимости от взаимного расположения планет они выглядят по-разному: их можно увидеть и в виде колец, и «с ребра».

Как предполагал ещё Гюйгенс, кольца не являются сплошным твёрдым телом, а состоят из миллиардов мельчайших частиц, находящихся на околопланетной орбите.

Существует три основных кольца и четвёртое — более тонкое. Все вместе они отражают больше света, чем диск самого Сатурна. Три основных кольца принято обозначать первыми буквами латинского алфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оно отделяется от большего внешнего кольца А щелью Кассини шириной почти 4000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачные кольца. Внутри кольца А есть тонкая щель, которая называется разделительной полосой Энке. Кольцо С, находящееся ещё ближе к планете, чем В, почти прозрачно.

Кольца Сатурна очень тонкие. При диаметре около 250 000 км их толщина не достигает и километра (хотя существуют на поверхности колец и своеобразные горы[42]). Несмотря на свой внушительный вид, количество вещества, составляющего кольца, крайне незначительно. Если его собрать в один монолит, его диаметр не превысил бы 100 км.

На изображениях, полученных зондами, видно, что на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями; картина напоминает дорожки грампластинок. Частички, из которых состоят кольца, в большинстве своём имеют размер в несколько сантиметров, но изредка попадаются тела в несколько метров. Совсем редко — до 1—2 км. Похоже, что частицы почти полностью состоят изо льда или каменистого вещества, покрытого льдом.

Существует полная согласованность между кольцами и спутниками планеты. И действительно, некоторые из них, так называемые «спутники-пастухи», играют роль в удержании колец на их местах. Мимас, например, «отвечает» за отсутствие вещества в щели Кассини, а Пан находится внутри разделительной полосы Энке.

Происхождение колец Сатурна ещё не совсем ясно. Возможно, они сформировались одновременно с планетой. Тем не менее, это нестабильная система, а материал, из которого они состоят, периодически замещается, вероятно, из-за разрушения некоторых мелких спутников.

Недавно были получены данные от зонда Кассини, которые говорят о том, что кольца Сатурна дрожат «как струны гитары»[43].

Cатурн в культуре

Название планеты

Изображение бога Сатурна на стене древнего замка
Основная статья: Сатурн (мифология)

Сатурн, в честь которого была названа планета был первоначально римским богом земледелия. Позднее он был отождествлён с Кроносом, предводителем титанов. Так как титан Кронос пожирал своих детей, то у древних греков он не был популярен. У римлян же бог Сатурн пользовался большим почётом и уважением. Согласно легенде, он научил людей обрабатывать землю, выращивать растения и строить дома. Время его предполагаемого правления описывается как «золотой век человечества» и в его честь, проводились празднования, которые назывались «Сатурналии»[44]. Во время этих торжеств рабы на короткое время получали свободу, потому что в золотой век не было рабов и хозяев. В индийской мифологии планете Сатурн соответствует Шани[44].

Сатурн в астрологии

В астрологии планета Сатурн считается неблагоприятной, поскольку она движется медленнее всех традиционных астрологических планет. Она символизирует образование и безопасность, законы времени и пространства, структуру, порядок, правила, границы, старость, смерть и несчастья[45]. В качестве положительных качеств, приписываемых ему выделяют стабильность, практичность, эффективность, организованность и настойчивость. Отрицательными качествами являются холодность, изоляция, недоверие, пессимизм, разочарование и депрессия. Классическая астрология смотрит на Сатурн как на "отца времени ". В то же время она считается символом жизни и учителя-отца, то есть опыта и ответственности[45].

Сатурн в научной фантастике

Сатурн стал, как и другие планеты Солнечной системы, темой некоторых научно-фантастических книг. Кроме того, в литературе часто упоминается его спутник Титан, потому что он имеет плотную атмосферу, а его поверхность состоит из углеводородов. Его также часто называют «заправочной станцией» для будущих космических полетов или сырьевой базой для завоевания внешней части Солнечной системы.

  • Спутник Сатурна Диона является конечной целью полёта космического корабля «Тахмасиб» в повести братьев Cтругацких «Стажёры».
  • В рассказе Станислава Лема «Дознание пилота Пиркса», по которому также был снят фильм, совместная экспедиция людей и роботов летит именно к Сатурну. Их корабль едва не гибнет, проходя на огромной скорости через кольца Сатурна.
  • В книге Артура Кларка «2001: Космическая одиссея» рассказывается об экспедиции на спутник Сатурна Япет, куда направлен сигнал от таинственного «чёрного монолита» — объекта, созданного инопланетным разумом. Впоследствии по этой книге был снят фильм.
  • Титан также упоминается в книге чешского писателя Иржи Кулханека «Стронций»[46].
  • Сатурн становится темой фильма «Сатурн-3», в которой рассказывается история о малых научных станций на поверхности Титана, где к двум ученым прилетает безумец-исследователь Бенсон[47].

Cатурн в компьютерных играх

В игре Dead Space 2 действие происходит рядом с Сатурном на космической станции, которая находится на осколках Титана. Сатурн и его кольца можно увидеть в данной игре как из иллюминатора космической станции, так и в открытом космосе, выполняя поставленные задачи[48][49][50].

См. также

Примечания

  1. ↑ Rotation Period and Day Length  (англ.)
  2. ↑ Астрономы укоротили сутки на Сатурне. Lenta.ru (30 июля 2009). Дата обращения: 14 августа 2010.
  3. ↑ https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/saturnfact.html
  4. ↑ 1 2 Saturn Fact Sheet (англ.). Дата обращения: 31 октября 2010.
  5. ↑ http://tvsh2004.narod.ru/saturn/saturn.html Сатурн (Saturn)
  6. ↑ University of Louisville: Study puts new spin on Saturn’s rotation (англ.). Дата обращения: 31 октября 2010.
  7. ↑ На Сатурне сфотографировали "сигаретный дым". Лента.Ру (28 декабря 2010). Дата обращения: 28 декабря 2010.
  8. ↑ "На Сатурне произошел шторм планетарного масштаба". Лента.ру. 20 мая 2011. Дата обращения: 21 мая 2011.
  9. ↑ 1 2 3 Гигантский гексагон на Сатурне интригует планетологов
  10. ↑ Godfrey, D. A. (1988). "A hexagonal feature around Saturn's North Pole". Icarus. 76 (2): 335. Bibcode:1988Icar...76..335G. doi:10.1016/0019-1035(88)90075-9.
  11. ↑ Sanchez-Lavega, A.; Lecacheux, J.; Colas, F.; Laques, P. (1993). "Ground-based observations of Saturn's north polar SPOT and hexagon". Science. 260 (5106): 329. Bibcode:1993Sci...260..329S. doi:10.1126/science.260.5106.329. PMID 17838249.
  12. ↑ Ball, Philip (May 19, 2006). "Geometric whirlpools revealed". Nature. doi:10.1038/news060515-17.
  13. ↑ Гексагон Сатурна воссоздан в лаборатории
  14. ↑ Sittler, E.C. (2008). "Ion and neutral sources and sinks within Saturn's inner magnetosphere: Cassini results" (pdf). Planetary and Space Science. 56 (1): 3—18. Bibcode:2008P&SS...56....3S. doi:10.1016/j.pss.2007.06.006. {{cite journal}}: Неизвестный параметр |coauthors= игнорируется (|author= предлагается) (справка)
  15. ↑ 1 2 Gombosi, Tamas I. Saturn's Magnetospheric Configuration // Saturn from Cassini-Huygens. — Springer Netherlands, 2009. — P. 203–255. — ISBN 978-1-4020-9217-6. — doi:10.1007/978-1-4020-9217-6_9.
  16. ↑ Kivelson, Margaret Galland (2005). "The current systems of the Jovian magnetosphere and ionosphere and predictions for Saturn" (pdf). Space Science Reviews. 116 (1–2). Springer: 299—318. Bibcode:2005SSRv..116..299K. doi:10.1007/s11214-005-1959-x.
  17. ↑ Russell, C.T. (1993). "Planetary Magnetospheres" (pdf). Reports on Progress in Physiscs. 56 (6): 687—732. Bibcode:1993RPPh...56..687R. doi:10.1088/0034-4885/56/6/001.
  18. ↑ Eastman, Jack Saturn in Binoculars. The Denver Astronomical Society (1998). Дата обращения: 3 сентября 2008.
  19. ↑ Chan, Gary Saturn: History Timeline (2000). Дата обращения: 16 июля 2007.
  20. ↑ Catherine Saturn: History of Discoveries. Дата обращения: 26 июня 2011.
  21. ↑ Robert Nemiroff, Jerry Bonnell; Перевод: А.Козырева, Д.Ю.Цветков. Гиперион: губчатый спутник Сатурна (26 июля 2005). Дата обращения: 16 сентября 2009.
  22. ↑ О. Л. Кусков, В. А. Дорофеева, В. А. Кронрод, А. Б. Макалкин. Системы Юпитера и Сатурна: Формирование, состав и внутреннее строение. — М.: ЛКИ, 2009. — С. 476. — ISBN 9785382009865.
  23. ↑ G. P. Kuiper (1944). "Titan: a Satellite with an Atmosphere". Astrophysical Journal. 100: 378. doi:10.1086/144679.
  24. ↑ Dušek, Jiří (1995). "Saturn bez prstence - live III". Kozmos (неопр.). XXVI: 20–21. ISSN 0323-049X.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (неизвестный язык) (ссылка)
  25. ↑ NASA Press Release (2003). "Saturnove prstence v najväčšom sklone". Kozmos (неопр.). XXXIV: 12. ISSN 0323-049X.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (неизвестный язык) (ссылка)
  26. ↑ Kulhánek, Petr (2007). "Magnetická pole v sluneční soustavě III": 15. ISSN 1211-0485. {{cite journal}}: Cite journal требует |journal= (справка); Неизвестный параметр |Journal= игнорируется (|journal= предлагается) (справка)
  27. ↑ The Pioneer 10 & 11 Spacecraft. Mission Descriptions. Дата обращения: 23 июня 2011. Архивировано 30 января 2006 года.
  28. ↑ 1973-019A – Pioneer 11. Дата обращения: 23 июня 2011.
  29. ↑ Voyager 1 a Voyager 2. aldebaran.cz. Дата обращения: 23 июня 2011.
  30. ↑ 1 2 Missions to Saturn. The Planetary Society (2007). Дата обращения: 24 июля 2007.
  31. ↑ Зонд «Гюйгенс» рассказал о погоде на Титане
  32. ↑ Astronomers Find Giant Lightning Storm At Saturn. ScienceDaily LLC (15 февраля 2006). Дата обращения: 23 июня 2011.
  33. ↑ Pence, Michael NASA's Cassini Discovers Potential Liquid Water on Enceladus. NASA Jet Propulsion Laboratory (9 марта 2006). Дата обращения: 3 июня 2011.
  34. ↑ Lovett, Richard A. (31 May 2011). "Enceladus named sweetest spot for alien life". Nature. Дата обращения: 3 июня 2011. {{cite journal}}: Cite journal требует |journal= (справка); Игнорируется текст: "doi:10.1038/news.2011.337" (справка)
  35. ↑ Kazan, Casey Saturn's Enceladus Moves to Top of "Most-Likely-to-Have-Life" List. The Daily Galaxy (2 июня 2011). Дата обращения: 3 июня 2011.
  36. ↑ C. C. Porco и др. Cassini Imaging Science: Initial Results on Saturn's Rings and Small Satellites.
  37. ↑ Shiga, David Faint new ring discovered around Saturn. NewScientist.com (20 сентября 2007). Дата обращения: 8 июля 2007.
  38. ↑ "Probe reveals seas on Saturn moon". BBC. March 14, 2007. Дата обращения: 23 июня 2011.
  39. ↑ Rincon, Paul (November 10, 2006). "Huge 'hurricane' rages on Saturn". BBC. Дата обращения: 12 июля 2007.
  40. ↑ Mission overview – introduction. Cassini Solstice Mission. NASA / JPL (2010). Дата обращения: 23 ноября 2010.
  41. ↑ McKay, C. P.; Smith, H. D. (2005). "Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan". Icarus. 178 (1): 274—276. doi:10.1016/j.icarus.2005.05.018.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  42. ↑ Membrana: На кольцах Сатурна открыты высокие горы. Дата обращения: 31 октября 2010.
  43. ↑ Котляр, Павел (2010-11-04). "Кольца Сатурна дрожат по-галактически". Infox.ru. Дата обращения: 3 ноября 2010. Зонд Cassini открывает новые тайны Сатурна. Его кольца дрожат, как гитарные струны, а на краях одного из них нашлись странные небоскребы.
  44. ↑ 1 2 Starry Night Times. Imaginova Corp. (2006). Дата обращения: 5 июля 2007.
  45. ↑ 1 2 Grumlík, Jiří. Pohled do tajů astrologie. — Brno : Fenix - Schneider, 1991. — ISBN 80-900349-1-8.
  46. ↑ Jaromír, Kopeček Kulhánek, Jiří - Stroncium. www.knihovnice.cz. Дата обращения: 25 декабря 2008.
  47. ↑ Фильм "Сатурн 3". dvdmall.ru. Дата обращения: 21 февраля 2011.
  48. ↑ Dead Space 2. Приключения некро-мана. MGnews.ru (11 октября 2010). Дата обращения: 12 октября 2010.
  49. ↑ Dead Space 2 Review (англ.). GamertechTV (30 декабря 2010). Дата обращения: 16 января 2011.
  50. ↑ Simon Priest. Dead Space 2 details spill, set three years after original in 'Sprawl' (англ.). StrategyInformer (10 декабря 2010). Дата обращения: 16 января 2011.

Ссылки

Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link GA Шаблон:Link GA Шаблон:Link GA

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Сатурн&oldid=35684863