SATURNAS: CHARAKTERISTIKOS, SUDĖTIS, ORBITA, STRUKTŪRA - ARTE - 2025

Saturnas yra antra pagal dydį Saulės sistemos planeta po Jupiterio. Žinomas dėl savo žiedų sistemos, jis priklauso planetoms, vadinamoms Jovians, esančioms po asteroido diržu, kuris juos skiria nuo uolėtų planetų.

Žinomas nuo senų senovės, kadangi tai yra viena iš 5 plika akimi matomų ir toliausiai nuo jų esančių planetų, „Galileo“ pirmasis ją pastebėjo teleskopu 1610 m. Nors jis pastebėjo žiedų sukeltą deformaciją, instrumento skiriamoji geba nebuvo leido jam atskirti jos formą.

Dujinė planeta Saturnas, palyginti su Žeme, 95 kartus mažesnė. Šaltinis: Saturno vaizdas: NASA / JPL / Kosmoso mokslo institutas Žemės vaizdas: NASA / „Apollo 17“ įgula / Viešoji nuosavybė.

Po metų, 1659 m., Christianas Huygenas taikliai aprašė garsiuosius žiedus. Neilgai trukus italų astronomas Giovanni Cassini suprato, kad žiedai turi skyrių, kuris dabar vadinamas Cassini skyriumi.

Nors senovės astronomai negalėjo detalizuoti žiedų sistemos, jau nuostabus planetos vaizdas turėjo juos sužavėti, kad chaldėjams suteiktų tokius pavadinimus kaip „Alap Sahmas“ (Saulės žvaigždė), „Phaenon“ (šviesus kaip Saulė) graikams arba „Khima“ (atsakinga už visuotinį potvynį) hebrajams.

Senovės romėnai planetą siejo su graikų dievu Cronosu, Dzeuso tėvu, kurį jie vadino Saturnu. Šios dievybės garbei gruodį buvo švenčiamos šventės, vadinamos Saturnalia, kurias senovės krikščionys vėliau asocijavo su Kalėdomis.

Kitos senovės kultūros, tokios kaip induistai, kinai ir majai, savo įrašuose taip pat turi planetos stebėjimų. Majams tos dienos, kuriomis įvyko Saturno, Jupiterio ir Marso jungtys, buvo šventinės.

Bendrosios Saturno savybės

Saturnas nėra toks didelis kaip Jupiteris, jis yra tik trečdalis jo masės, o jo spindulys yra 16% mažesnis.

Tai yra mažiausiai tankus planetų; esant 687 kg / m ^{3, jis} galėtų plūduriuoti vandenyje, jei būtų pakankamai didelis vandenynas. Jį daugiausia sudaro vandenilis ir helis, lengviausi žinomi elementai, nors jame yra daug mažesnė dalis.

Saturnas turi savo magnetinį lauką, ne tokį intensyvų kaip Jupiterio, bet daug daugiau nei Žemės, kurio magnetinė ašis lygiagreti sukimosi ašiai. Štai kodėl auros yra būdingos koncentrinių apskritimų pavidalu, dešinėje kiekviename poliniame regione. Jie susidaro dėl elektriškai įkrautų dalelių judėjimo intensyvaus planetos magnetinio lauko viduryje.

Kitas išskirtinis Saturno bruožas yra šiluma, kurią jis skleidžia į kosmosą ir spinduliuoja beveik dvigubai daugiau energijos nei ji gauna iš saulės. Saturno vidus yra labai karštas ir mokslininkai mano, kad taip yra dėl skysto vandenilio kondensacijos esant aukštam slėgiui. .

Slėgis Saturno viduje yra milijoną kartų didesnis nei Žemės atmosferos slėgis. Skystieji vandenilio lašai įgauna greitį judėdami link planetos centro ir gamindami šilumą.

Skystas vandenilis elgiasi kaip metalas ir yra atsakingas ne tik už spinduliuojamą šilumą, bet ir už dinaminį efektą, sukuriantį magnetinį lauką.

Saturno atmosfera primena Jupiterio atmosferą su panašiu šviesos ir tamsos juostų modeliu. Debesis sudaro amoniako, vandens ir amonio hidrosulfido kristalai.

Yra stiprus vėjas ir retkarčiais audros, trunkančios ištisus mėnesius Žemėje. Pusiaujo vėjai ant Saturno gali pasiekti 500 m / s.

Pagrindinių fizinių planetos savybių santrauka

-Mass: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatorinis spindulys: 6,0 x 10 ⁴ km

-Poliarinis spindulys : 5,4 x 10 ⁴ km

- Forma: išlyginta.

-Vidutinis atstumas iki saulės: 1,4 x 10 ⁹ km

- Orbitos pokrypis: 2,5º pagal ekliptiką.

- Temperatūra: nuo -139 iki -189 ºC.

-Svoris: 10,4 m / s ²

- Nuosavas magnetinis laukas: Taip.

-Atmosfera: Taip, daugiausia vandenilis.

-Tankis: 687 kg / m ³

-Satellitai: oficialiai paskirta 82, daugybė kitų mažyčių mėnulių, be žymėjimo.

Žiedai: Taip, sudėtinga sistema.

Saturno žiedai

Saturno žiedų sistema yra išskirtinė saulės sistemoje dėl nepaprasto grožio. Šaltinis: „Pixabay“.

Žiedai yra Saturno požymis, nes, nors ir kiti dujų milžinai juos turi, be jokios abejonės, įspūdingiausi yra šios planetos atstovai.

Žiedai daugiausia sudaryti iš ledo ir uolienų ir išlaikyti savo formą dėl kai kurių specializuotų palydovų: piemenų palydovų, gravitacinio veikimo.

Saturno žiedų iliustracija

Iš pradžių dėl to, kad jų teleskopuose trūksta skyros, astronomai manė, kad žiedai sudaro ištisinį materijos diską aplink planetą. Bet kokiu atveju sistemos storis yra nereikšmingas, daugiausia - vos per kilometrą, o kai kuriuose regionuose jis gali būti metras.

Italų astronomas Giovanni Cassini pirmasis pastebėjo, kad tarp jų yra skiriamoji linija, apie 1675 m.

Po metų prancūzų matematikas Pierre'as de Laplalas atkreipė dėmesį, kad iš tikrųjų buvo daugybė plonų žiedų. Galiausiai Jamesas Clerkas Maxwellas sukūrė modelį, kuriame pasiūlė žiedus sudaryti iš daugybės dalelių, kiekviena einančių po nepriklausomą orbitą.

Astronomai išskiria žiedus abėcėlės raidėmis. 7 pagrindiniai ir ryškiausi žiedai yra A, B, C ir D, o E, F ir G yra blyškesni.

Taip pat yra tūkstančiai silpnesnių žiedų. Geriausias ir tolimiausias buvo aptiktas infraraudonųjų spindulių teleskopu ir vadinamas Phoebe'o žiedu.

Menininko perteikimas rodo Saturno žiedus ir didesnius palydovus. Šaltinis: fotožurnal.jpl.nasa.gov.

Cassini padalija A žiedą nuo B žiedo, tačiau tame pačiame žiede A yra tamsioji sritis, vadinama Encke padalijimu, kurią palaiko vienas iš Saturno palydovų: Pan. Regione taip pat yra ypač plonas žiedas.

Yra skirtingo pločio padalijimai, taip pat pavadinti garsių astronomų vardu: Colombo, Huygens, Maxwell ir Keeler.

Žiedų kilmė

Žiedai sudaryti iš dalelių, kurių dydis yra nuo smėlio grūdelio (mikronų) iki milžiniškų, dešimčių metrų ilgio uolienų, tačiau astronomai sutinka, kad jie atsirado ne tuo pačiu metu kaip planeta, o visai neseniai.

Manoma, kad pagrindiniai žiedai A, B ir C yra kelių šimtų milijonų metų senumo, ir tai astronomine prasme yra labai mažai. Mokslininkai tikri, kad visos Saulės sistemos planetos susiformavo tuo pačiu metu, maždaug prieš 4,6 milijardo metų.

Medžiaga, sudaranti žiedus, galėjo būti iš kometos, meteorų ar mėnulio, suskaidyta dėl planetos gravitacijos. Bet kokiu atveju tai nėra planetos formavimosi liekanos.

Šiuo metu, be abejo, žiedų kilmė yra neaiški, tačiau bendra nuomonė yra ta, kad jie yra gana nestabilūs, taigi, vos susiformavę, jie gali išnykti per keletą milijonų metų.

Vertimo sąjūdis

Saturno orbita. Vidutinis atstumas tarp Saturno ir Saulės yra daugiau kaip 1 400 000 000 km (9 AU). Vidutiniam 9,69 km / s orbitos greičiui Saturnui reikia 10 759 Žemės dienų, kad galėtų apeiti Saulę. Šaltinis: Toddas K. Timberlake'o, „Easy Java Simulation“, autorius, Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses). /by-sa/3.0)

Saturnas užtrunka 29 metus ir 167 dienas, kad galėtų apkeliauti savo orbitą aplink Saulę. Įdomu, kad Saturnas ir Jupiteris yra orbitiniame rezonanse, nes tarp jų yra gravitacinė sąveika. Žinoma, saulės patrauklumas yra daug didesnis, bet įtaką daro ir Jupiteris.

Kai tarp astronominių objektų yra orbitos rezonansas, jų orbitaliniai periodai palaiko tam tikrą proporciją, visada turėdami mažą skaičių. Saturno-Jupiterio atveju pastarasis sukasi 5 posūkius kas 2 Saturno posūkius ir laikoma, kad šis rezonansas turi stabilizuojantį poveikį abiejų planetų orbitoms.

Orbitos rezonansas, atsirandantis tarp dalelių, sudarančių Saturno žiedus, ir palydovų, kurie orbitoje tarp jų skrieja, daro stiprų poveikį žiedų struktūrai, pavyzdžiui, Cassini skilimo egzistavimui.

Saturnas yra Saulės sistemos planeta, kurioje yra daugiausiai palydovų, iš jų 6 susiję orbitos periodai, pažiūrėkime:

-Mimas ir Tethys, santykiu 1: 2. Už 1 Mimo posūkį Tethys pasisuka 2 kartus.

-Encélado ir Dione santykiu 1: 2.

-Hyperion ir Titan santykiu 4: 3.

Galiausiai, stebėtina, kad 85% Saulės sistemos kampinio impulso yra sukoncentruoti Jupiteryje ir Saturne - dviejose didžiausiose planetose, priešingai nei Saulėje, kuri, nepaisant to, kad turi didžiausią masės procentą, turi mažai kampinį pagreitį.

Kampinis sistemos impulsas yra įdomus fizinis dydis, nes jis išsaugomas nesant išorinių sąveikų. Norint pasikeisti, reikalingas grynasis sukimo momentas iš vidaus.

Saturno judesio duomenys

Šie duomenys trumpai apibūdina Saturno judėjimą:

- Vidutinis orbitos spindulys: 1,43 x 109 km

- Orbitos pokrypis: 2,5º ekliptikos plokštumos atžvilgiu

-Ekscentriškumas: 0,056

- Vidutinis orbitos greitis : 9,6 km / s

- Perkėlimo laikotarpis: 29,46 metai

- Sukimosi laikotarpis: 10.66 valandos

Kada ir kaip stebėti Saturną

Saturno planeta laikoma pranašesne planeta, nes jos orbita yra už Žemės orbitos ribų. Aukštesnės planetos yra Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas. Priešingai, planetos, kurių orbita yra arčiausiai Saulės, vadinamos prastesnėmis planetomis: Merkuriju ir Venera.

Geriausias laikas stebėti aukštesnę planetą yra tada, kai Žemė yra tarp jos ir Saulės. Kita vertus, sunkiau pastebėti, kai ji yra kartu, nes ji yra toliau nuo Žemės ir arti Saulės, kuri ją slepia. Padėtis grafiškai aprašyta šiame paveikslėlyje:

Išorinės planetos priešinimasis ir jungimasis. Šaltinis: Maran, S. Manekenų astronomija.

Natūralu, kad vienas iš pagrindinių bet kurio dangaus stebėtojo tikslų yra pamatyti žiedus, kuriems pakanka nedidelio teleskopo. Bet būtina atsižvelgti į tai, kad kartais žiedai yra krašto atžvilgiu Žemės ir todėl yra nematomi.

Žiedų žiūrėjimo kampas keičiasi per 30 metų, ty Saturnas skrieja aplink Saulę.

Sekančios Saturno priešpriešos yra:

-2020 : liepos 20 d

-2021 : rugpjūčio 2 d

-2022 : rugpjūčio 14 d

-2023 : rugpjūčio 27 d

–2024 : rugsėjo 08 d

-2025 : rugsėjo 21 d

Sukimosi judesys

Saturnas užtrunka vidutiniškai 10,66 valandos, kad įvykdytų vieną apsisukimą savo sukimosi ašyje, nors ne visos jo zonos sukasi tuo pačiu greičiu. Pavyzdžiui, pusiaujuje sukimosi greitis yra 10,25 valandos, o planetos viduje - maždaug 10,65 valandos.

Šis reiškinys yra žinomas kaip diferencinis sukimasis ir yra susijęs su tuo, kad planeta nėra tvirta, kaip mes sakėme. Taip pat dėl ​​savo skystos-dujinės prigimties planeta patiria deformaciją dėl sukimosi judesio ir tampa plokštesnė prie polių.

Sudėtis

Saturno sudėtis iš esmės nesiskiria nuo Jupiterio ir kitų dujinių planetų: vandenilio ir helio, tik kad Saturne vandenilio dalis yra didesnė, atsižvelgiant į mažą tankį.

Kadangi Saturnas susiformavo išoriniame ūko regione, iš kurio kilo Saulės sistema, planeta sugebėjo greitai augti ir užfiksuoti didelį kiekį vandenilio ir helio, esančio ūke.

Dėl milžiniško slėgio ir temperatūros, kuri didėja gilėjant, paviršiaus molekulinis vandenilis virsta metaliniu vandeniliu.

Nors planeta yra dujinė, jos šerdyje, mažesnėje dalyje uolienų, yra mažesnė dalis sunkesnių elementų, tokių kaip magnis, geležis ir silicis.

Be šių elementų, gausu įvairių rūšių ledo, pavyzdžiui, amoniako, vandens ir metano ledo, kuris paprastai kaupiasi planetos centro, kuris yra aukštoje temperatūroje, link. Dėl šios priežasties medžiaga iš tikrųjų yra skysta, o ne dujinė.

Saturno debesys sudaryti iš amoniako ir vandens ledo, o atmosferoje, be šių medžiagų, aptikti acetileno, metano, propano ir kitų dujų pėdsakų.

Vidinė struktūra

Vidinė ir išorinė Saturno struktūra. Šaltinis: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Manoma, kad Saturne gamtoje yra akmenuota šerdis, nors jame vyrauja vandenilis ir helis. Saulės sistemos planetų formavimosi metu aplink šį branduolį kondensuojasi dujos, vykstančios sparčiu procesu, leidžiančiu jai greitai augti.

Saturno branduolyje yra, kaip minėjome, uolienos ir lakieji elementai bei junginiai, apsupti skysto vandenilio sluoksnio. Mokslininkų vertinimu, ši šerdis yra nuo 9 iki 22 kartų didesnė už Žemę: maždaug 25 000 km spinduliu.

Šį skysto vandenilio sluoksnį savo ruožtu supa skysto vandenilio ir helio sluoksniai, kurie galiausiai tampa dujiniai tolimiausiuose sluoksniuose. Frenkelio linija yra termodinaminė riba, skirianti dujinį skystį nuo skysčio.

Natūralūs Saturno palydovai

Remiantis naujausiais skaičiavimais, Saturnas turi 82 paskirtus palydovus ir daugybę mini mėnulių, kurių vis dar trūksta. Dėl šios priežasties Saturnas yra iki šiol daugiausiai palydovų turinti planeta.

Saturno palydovinė sistema yra labai sudėtinga; pavyzdžiui, žinoma, kad jie tiesiogiai veikia žiedus: piemenų palydovai.

Be to, yra Trojos palydovai, kurie išlieka stabilioje orbitoje 60º į priekį arba už kitų palydovų. Pavyzdžiui, mėnuliai Telesto ir Calypso yra Trojos arklys Thetys, vienas iš didžiausių Saturno palydovų.

Pagrindiniai Saturno palydovai yra „Titan“, „Mimas“, „Enceladus“, „Tethys“, „Dione“, „Rhea“, „Hyperion“, „Iapetus“ ir „Phoebe“. Šie palydovai buvo žinomi dar prieš kosmines misijas, tačiau tyrimų zondai Saturnui atrado dar daugiau.

Į kairę Mimas ir didžiulis smūgio krateris. Dešinėje Titano paviršiaus pusėje. Abu vaizdai yra iš „Cassini“ zondo. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Didžiausias iš Saturno mėnulių yra Titanas, kuris taip pat turi savo atmosferą ir yra antras pagal dydį visoje saulės sistemoje po Ganymede, didžiojo Jupiterio mėnulio. Titanas yra dar didesnis nei Merkurijus.

Kita vertus, Enceladus, šeštasis Saturno mėnulis, yra didžiulis sniego gniūžtė su staigmena: jos šerdį dengia karšto skysto vandens vandenynas.

Saturnas ir Titanas, svarbiausias jo palydovas

Įdomus faktas tarp Saturno mėnulių yra tas, kad yra palydovų, kurių orbita yra vienoda, tačiau jie sugeba nesusidurti. Žymiausi iš šių kobitalinių palydovų yra „Janus“ ir „Epimetheus“.

Ne visi Saturno mėnuliai yra sferoidinės formos, yra daug netaisyklingų palydovų, paprastai mažų matmenų ir orbitų, esančių gana toli nuo planetos.

Titanas ir jo atmosfera

„Titan“ infraraudonųjų spindulių vaizdų mozaika, paimta zondo „Cassini“ 2015 m. Šaltinis: NASA per „Wikimedia Commons“.

Tai yra didžiausias ir svarbiausias Saturno palydovas, teleskopo pagalba matomas iš Žemės kaip mažas šviesos taškas. Olandijos astronomas Christianas Huygensas pirmasis jį pamatė apie 1655 m., O Johnas Herschelis, jau XIX amžiuje, pavadino jį Titanu.

Apytikslis jo tankis yra 1,9 g / cm ³ ir, nors jame yra uolėta šerdis, tai beveik visas pasaulis, sudarytas iš ledo.

Titane vyrauja tanki atmosfera, kurioje vyrauja azotas ir nedidelis procentas metano, taip pat angliavandenilių pėdsakų. Tai yra nuostabi Saulės sistemos retenybė, nes kitiems palydovams trūksta savo atmosferos.

Jame taip pat yra vandenynų ir kritulių, bet ne vanduo, o metanas. Dėl šio junginio egzistavimo buvo žinoma nuo XX amžiaus vidurio, dėka spektroskopijos, kurią atliko astronomas Gerardas Kuiperis. Vėliau „Voyager“ zondas patvirtino šį atradimą.

Įdomus „Titan“ dalykas yra tai, kad ten, be metano, kurie yra gyvybės pirmtakai, aptikta daugybė organinių junginių. Mechanizmas, kuriuo Titanas įgijo šią savitą atmosferą, vis dar nežinomas, tačiau tai labai domina, nes angliavandenilių gausa yra daug didesnė nei Žemėje.

Vykdydamas „Cassini“ misiją į Saturną, Huygenso zondui pavyko nusileisti Titano paviršiuje ir jis rado užšalusį, bet pilną sausumos formų paviršių.

Nors Titanui būdinga įvairi geologija ir klimatas, tai žmonėms yra nepageidaujamas pasaulis. Jos atmosfera yra labai dinamiška; Pavyzdžiui, žinoma, kad pūtė greitaeigiai vėjai, žymiai pranašesni už didžiausius sausumos uraganus.

Misijos į Saturną

„Pioneer 11“

Ją pradėjo NASA 1973 m. Ir pasiekė Saturno orbitą po kelerių metų, 1979 m. Ši misija užfiksavo žemos skiriamosios gebos vaizdus ir taip pat rado nežinomų palydovų ir žiedų, niekada nematytų iš Žemės.

Galiausiai zondas buvo sukibęs 1995 m., Tačiau ant jo pritvirtinta plokštelė su garsiąja žinia, kurią sukūrė Carlas Saganas ir Frankas Drake'as, jei ateivių navigatoriai patektų į ją.

Voyager

Šią misiją sudarė dviejų zondų paleidimas: „Voyager 1“ ir „Voyager 2“.

Nors „Voyager 1“ buvo sumanytas pasiekti Jupiterį ir Saturną, jis jau peržengė Saulės sistemos ribas, 2012 m. Patekdamas į tarpžvaigždinę erdvę. Tarp svarbiausių radinių yra Titano atmosferos egzistavimo patvirtinimas, taip pat svarbūs duomenys. Saturno atmosferos ir žiedų sistemos.

„Voyager 2“ rinko informaciją apie Saturno atmosferą, atmosferos slėgį ir daugybę aukštos kokybės vaizdų. Po apsilankymo Saturne zondas pasiekė Uraną ir Neptūną, po kurio jis pateko į tarpžvaigždinę erdvę, kaip ir sesuo zondas.

Cassini

„Cassini“ misija buvo bendras NASA, Europos kosmoso agentūros ir Italijos kosmoso agentūros projektas. Jis buvo pradėtas 1997 m. Iš Canaveral kyšulio ir jo tikslas buvo ištirti Saturno planetą ir jos palydovų sistemą.

Zondas pasiekė Saturną 2004 m. Ir sugebėjo orbitą skrieti aplink planetą 294 kartus iki 2017 m., Kai jai baigėsi kuras. Tada zondas buvo sąmoningai panardintas į Saturną, kad jis nesugestų į vieną iš palydovų ir taip išvengtų radioaktyvaus užteršimo.

Cassini nešė Huygens zondą, pirmąjį žmogaus sukurtą objektą, nusileidiantį už pasaulio, esančio už asteroido juostos: Titanas, didžiausias Saturno palydovas.

Huygenai pateikė Titano kraštovaizdžio vaizdus, ​​taip pat žiedų struktūrą. Taip pat buvo gauti Mimo, dar vieno Saturno palydovo, rodančio žiedus, vaizdai. Jie rodo didžiulį Herschelio kraterį, kurio centre yra didžiulis kalnas.

„Cassini“ taip pat patvirtino, kad ant Encelado, Saturno šeštojo ledinio mėnulio, 500 km skersmens, yra vanduo, kuris yra orbitos rezonansas su Dione.

Enceladus, ledinis Saturno mėnulis, kurio viduje yra vandenynas. „Cassini“ zondo vaizdas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. NASA / JPL / Kosmoso mokslo institutas / Viešoji nuosavybė.

Encelado vanduo yra karštas, o planeta pilna geizerių ir fumaroolių, išskiriančių vandens garus ir organinius junginius, todėl daugelis mano, kad tai gali užkirsti kelią gyvybei.

Apie „Iapetus“, dar vieną iš stambių Saturno palydovų, „Cassini“ vaizdai atskleidė užtamsintą pusę, kurios kilmė iki šiol nėra nustatyta.

Nuorodos

1. Mėnesio dangus. Jungiamosios ir priešingos išorinės planetos. Atkurta iš: elcielodelmes.com.
2. Maranas, S. Manekenų astronomija.
3. POT. Cassini misijos. Atkurta iš: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. Plika akimi esančios planetos naktiniame danguje (ir kaip jas atpažinti). Atkurta iš: nakedeyeplanets.com.
5. Sėklos, M. 2011. Saulės sistema. Septintas leidimas. „Cengage“ mokymasis.
6. Vikipedija. Planetinis žiedas. Atkurta iš: es.wikipedia.org.
7. Vikipedija. Saturnas (planeta). Atkurta iš: es.wikipedia.org.
8. Vikipedija. Saturnas (planeta). Atkurta iš: en.wikipedia.org.