Сатурн
САТУ́РН – шестая по удалённости от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы. Астрономический знак ♄ . Сатурн – планета-гигант, самая дальняя из планет, видимых с Земли невооружённым глазом (визуальная звёздная величина изменяется от 1,47 до –0,24). В наземный телескоп хорошо различимы кольца, окружающие планету.[1]
Сатурн как планета Солнечной системы
- Основной источник раздела: Большая российская энциклопедия[1]
Общая характеристика
Масса Сатурна 5,685·1026 кг (95,1 массы Земли). Большая полуось орбиты 9,58 а. е. (1,43 млрд. км). Орбита наклонена к плоскости эклиптики под углом 2,5°, эксцентриситет орбиты 0,056. Сидерический период обращения вокруг Солнца 29,46 земных лет, средняя орбитальная скорость 9,69 км/с. Средний поток солнечного излучения на орбите Сатурна 15 Вт/м2 (в 91 раз меньше, чем на Земле). Наклон экватора к орбите 26,73°. Экваториальный радиус Сатурна (по верхней границе облачного слоя) 60268 км (около 9,45 радиуса Земли), полярное сжатие около 0,1 (самое большое среди планет Солнечной системы). Средняя плотность 687 кг/м3 (меньше плотности воды). Период вращения на экваторе 10 ч 34 мин (периоды вращения зон поверхности Сатурна различаются по широте). Ускорение свободного падения на экваторе составляет 10,44 м/с2.
Сатурн не имеет твёрдой поверхности, большая часть объёма планеты занимает водород в газожидком и металлическом состоянии. В центре планеты предполагают наличие твёрдого ядра (из силикатов, металлов и, возможно, льда) диаметром около 25000 км. Масса ядра составляет от 10 до 22 масс Земли, температура в центре достигает 11500 К.
Атмосфера
Состав атмосферы: водород (ок. 96%), гелий (ок. 3%), метан (ок. 0,4%). Из-за низкой температуры (ок. –170 °C) облачную поверхность постоянно скрывает туман из конденсированного метана. Заметны сезонные изменения вида поверхности, причём сезоны на Сатурне различаются больше, чем на Земле (из-за большего наклона оси вращения). Атмосфера Сатурна имеет развитую систему поясов и зон, которые доходят до очень высоких широт. На фоне облачного слоя вплоть до 75–78° широты прослеживается движение быстрых потоков (преобладающее направление потоков – на восток). В различных районах планеты наблюдаются циклонические образования; время их существования гораздо меньше, чем у аналогичных образований на Юпитере, хотя метеорологические процессы на этих двух планетах сходны. Циркуляция атмосферы Сатурна, по некоторым данным, затрагивает глубину до 2000 км и более. Снимки районов умеренных широт показывают большое число местных ураганов с диаметром вихрей 1000 км и более. Во время бурь и штормов на Сатурне наблюдаются мощные разряды молний. Скорость зональных ветров в районе экватора достигает 400–500 м/с (в 4 раза выше, чем на Юпитере). Широтное распределение ветров в южном полушарии почти зеркально повторяет такое же распределение в северном.
_30001.jpg)
В районе северного полюса Сатурна обнаружено уникальное метеорологическое образование: гигантский шестигранник размером более 27000 км (в него поместились бы 4 Земли), вращающийся с периодом 10 ч 39 мин, совпадающим с периодом радиоизлучения Сатурна. Очертания и структура шестигранника не изменялись в течение 20 лет наблюдений. В его центральной области видна структура из концентрических колец с перепадами высоты до сотни километров.
Измеренная яркостная температура внешнего слоя облаков составила 80–90 К, эффективная температура планеты 95 К. Тепловой поток (обусловленный реликтовым теплом и гравитационной дифференциацией), излучаемый Сатурном в пространство, по разным оценкам, в 1,9–2,5 раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца.
Магнитное поле
Сатурн обладает дипольным магнитным полем, напряжённость которого на уровне видимых облаков у экватора около 0,2 Гс (в 1,7 раза меньше, чем на Земле). Магнитный момент Сатурна гораздо больше, чем у Земли, что объясняется значительно бóльшими размерами Сатурна. Предполагают, что магнитное поле создаётся электрическими токами в оболочке из металлического водорода, которая образуется на глубине около 30 тыс. км при давлении около 300 ГПа.
Магнитосфера Сатурна имеет сравнительно правильную и симметричную структуру. В радиационных поясах магнитосферы есть пустые полости, в которых спутники Сатурна играют роль ловушек заряженных частиц. Наиболее эффективным поглотителем заряженных частиц являются кольца планеты, так как энергичные частицы, движущиеся вдоль магнитных силовых линий, легко захватываются огромной площадью материала колец. Над полюсами Сатурна наблюдаются интенсивные полярные сияния.
Спутники и кольца
К 2019 г. у Сатурна открыто 82 спутника.[2]
Большие полуоси орбит крупных спутников (в порядке удалённости от планеты: Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан и Япет) лежат в диапазоне 186–3561 тыс. км. Наименьший среди этих спутников – Мимас (диаметр около 400 км), крупнейший – Титан (диаметр около 5150 км, больше, чем у Меркурия). Спутники состоят в основном из водяного льда с примесями горных пород. У Титана обнаружена плотная атмосфера (98,4% азот; 1,6% метан), а также метан-этановые озёра на ледяной поверхности.
Период обращения спутников вокруг Сатурна — от двух до более трех лет.[2]
Сатурн обладает мощной системой колец. Кольца состоят из достаточно больших глыб и обломков, что не всегда позволяет точно указать, где кончается одно кольцо и начинается другое. Материал колец сходен с материалом спутников Сатурна – слегка загрязнённый водяной лёд. Особенности движения частиц в кольцах определяются влиянием спутников Сатурна: в кольцах распространяются волны плотности, возникают сгущения, разрежения и щели, происходит сортировка материала. Так называемая щель Кассини (область, заполненная веществом меньшей концентрации и с другой степенью измельчённости) образована гравитационным влиянием спутника Мимас. Орбитальный период частиц кольца на этом расстоянии от центра Сатурна равен половине периода обращения спутника. В движении частиц по круговым орбитам возникают возмущения, которые приводят к образованию щели.