Химический состав сатурна кратко
Обновлено: 02.07.2024
Сатурн — газовый гигант. Это значит, что планета а) намного больше Земли по размерам и б) почти целиком состоит из газа. Как следствие, твердой поверхности в обычном понимании у Сатурна нет. Однако в его центре находится твердое силикатное ядро, окруженное льдами и металлическим водородом. Все это невообразимо сжато под давлением лежащих выше слоев вещества, которое находится в полужидком состоянии, но еще выше переходит в газ. Ясно, что атмосфера Сатурна очень мощная и сложная по своей структуре. (Точный химический состав атмосферы Сатурна можно узнать в конце статьи.)
Состав атмосферы
Атмосфера Сатурна не похожа на земную. По объему она состоит на 94% из водорода, самого легкого газа, и почти на 6% из гелия (это тоже легкий газ, которым часто надувают воздушные шарики). Больше всего атмосфера Сатурна похожа на атмосферу Юпитера и даже на состав Солнца! Это неудивительно, ведь водород и гелий — самые распространенные химические элементы во Вселенной.
Кроме водорода и гелия на окольцованной планете были обнаружены и другие газы. Но их количества следовые: на все прочие химические соединения приходится менее 1% процента объема атмосферы.
Облака в атмосфере Сатурна. Фото: NASA
Структура атмосферы
Все, что мы можем наблюдать на Сатурне, это внешние слои атмосферы. Эти слои такие же сложные по своей структуре, как и на Юпитере. Однако деталей в них наблюдается гораздо меньше. Вдобавок и сами детали, как правило, малоконтрастные и нечеткие.
Связано это прежде всего с тем, что Сатурн находится дальше от Солнца, чем Юпитер. Поэтому верхняя атмосфера Сатурна гораздо холоднее, чем у Юпитера. В результате здесь образуется плотный слой тумана, который скрывает структуру лежащих ниже облаков и поясов.
Но есть и другая причина: ветры на Сатурне дуют гораздо сильнее, чем на Юпитере. Они способны быстро разрушить любые ураганы и циклоны, постоянно как бы сглаживая атмосферу.
Динамика атмосферы
Атмосфера на Сатурне находится все время в движении. Это заметно даже в любительские телескопы. В инструмент с объективом в 90 — 100 мм можно увидеть, что диск Сатурна разделен на пояса или зоны. Движение облаков в этих поясах происходит с разной скоростью. В экваториальных областях скорость ветра может достигать 500 метров в секунду! А в умеренных широтах эта скорость падает практически до нуля.
Пояса и зоны Сатурна
Сатурн
Планета Сатурн поражает учёных и обычных людей своей системой колец на протяжении нескольких столетий. Особого внимания заслуживает состав Сатурна.
Особенности химической структуры
Вследствие анализа, проведённого силами астрономов, был сделан вывод о следующем составе объекта:
- 96% приходится на водород;
- 3% — на гелий;
- 1% — не всевозможные примеси (метан, аммиак, этан).
Некоторые газы могут быть обнаружены в состоянии жидкостей или расплавленных масс. Трансформация формы происходит по мере углубления в объект. Например, на вершинах облаков находится кристаллы, а под ними – гидросульфиды аммония, вода. По мере возрастания давления водород обретает жидкую форму, а показатель давления и температуры увеличивается. Есть мнение, что у недр Сатурна водород и вовсе – металл.
Состав планеты Сатурн
Описание атмосферы
Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы согласно параметрам диаметра и массы. Зачастую, Сатурн и Юпитер называют братскими планетами. При сравнении, становится понятно, почему Сатурн и Юпитер были обозначены в качестве родственников. От состава атмосферы до особенностей вращения эти две планеты очень похожи. Именно в честь такой схожести, в римской мифологии Сатурн был назван в честь отца бога Юпитера.
Не считая Землю, Сатурн является самой узнаваемой планета в Солнечной системе. Причина этого очевидна – кольца. Не смотря на то, что другие газовые гиганты также обладают планетарной кольцевой системой, ни одна из них никоим образом не может по своему размеру и красоте даже близко напоминать окружение Сатурна.
Атмосфера Сатурна
По своему химическому составу атмосфера Сатурна включает примерно 96% водорода и 4% гелия. Кроме того, в небольших количествах присутствуют такие элементы как аммиак, ацетилен, этан, фосфин и метан. Толщина атмосферы примерно 60 километров. Скорость ветра в самом высоком слое атмосферы может достигать 1800 км/ч, что делает ветра планеты одними из самых быстрых во всей Солнечной системе.
Также Сатурн обладает облаками в виде горизонтальных полос, хотя это и не так заметно как на Юпитере. По мере близости к экватору эти полосы становятся намного шире, чем близ полюсов, и даже шире, чем полосы вблизи экватора Юпитера. До того как стартовала миссия Voyager в 1970-х ученые не знали абсолютно ничего о существовании данных полос. Сегодня же даже любители, имея телескоп достаточной мощности, способны наблюдать их с Земли.
Другой увлекательный феномен, который можно найти в атмосфере Сатурна, это появление больших белых пятен. Это бури, которые происходят на Сатурне и по своей сути аналогичны Большому красному пятну на Юпитере, но их жизненный цикл намного короче. Именно такую бурю наблюдал в 1990 году космический телескоп ''Хаббл''. Исторические наблюдения указывают на то, что возникновение подобных штормов носит периодический характер, и они происходят примерно один раз за оборот Сатурна по своей орбите.
Структура Сатурна
Сатурн, как и Юпитер, излучает примерно в 2,5 раза больше радиации, чем получает от Солнца. Это связано с так называемым механизмом Кельвина-Гельмгольца, согласно которому энергия образуется за счет гравитационного сжатия планеты и из-за ее огромной массы. Тем не менее, в отличие от Юпитера, общее количество излучаемой энергии не может быть объяснено в рамках этого процесса. Вместо этого, ученые предположили, что планета создает дополнительное тепло за счет трения гелиевых потоков.
Уникальной особенностью Сатурна является тот факт, что данная планета является наименее плотной в Солнечной системе. Не смотря на наличие у Сатурна плотной, твердой сердцевины, большой газообразный внешний слой планеты доводит средний показатель плотности планеты лишь до 687 кг/м3. В результате получается, что плотность Сатурна меньше, чем у воды и если бы он был размером со спичечный коробок, то легко бы поплыл по течению весеннего ручья.
Орбита и вращение Сатурна
Среднее орбитальное расстояние Сатурна составляет 1,43 х 109 км. Это означает, что Сатурн находится в 9,5 раз дальше от Солнца, чем общее расстояние от Земли до Солнца. Как результат солнечному свету требуется примерно час и двадцать минут, чтобы добраться до планеты. Кроме того, учитывая расстояние Сатурна от Солнца, продолжительность года на планете составляет 10,756 земных суток; то есть около 29,5 земных лет.
Эксцентриситет орбиты Сатурна является третьим по величине после Меркурия и Марса. В результате наличия такого большого эксцентриситета, расстояние между перигелием планеты и афелием является весьма существенным — около 1,54 X 108 км.
Наклон оси Сатурна, который составляет 26.73 градуса, очень похож на земной, и это объясняет наличие на планете таких же сезонов, как и на Земле. Однако из-за удаленности Сатурна от Солнца, он получает значительно меньше солнечного света в течение года и по этой причине сезоны на Сатурне являются гораздо более ''смазанными'' нежели на Земле.
Говорить о вращении Сатурна так же интересно как о вращении Юпитера. Обладая скоростью вращения примерно 10 часов 45 минут, Сатурн в этом показателе уступает только Юпитеру, который является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе. Такие экстремальные темпы вращения без сомнения влияют на форму планеты, придавая ей форму сфероида, то есть сферу, которая несколько выпирает в районе экватора.
Второй удивительной особенностью вращения Сатурна являются различные скорости вращения между различными видимыми широтами. Данное явление образуется в результате того, что преобладающим веществом в составе Сатурна является газ, а не твердое тело.
Кольца Сатурна
Кольцевая система Сатурна является самой известной в Солнечной системе. Сами кольца состоят в основном из миллиардов крошечных частиц льда, а также пыли и другого комического мусора. Такой состав объясняет, почему кольца видны с Земли в телескопы – лед обладает очень высоким показателем отражения солнечного света.
Существует семь широких классификаций среди колец: А, В, С, D, Е, F, G. Каждое кольцо получило свое название согласно английскому алфавиту в порядке периодичности обнаружения. Самыми видимыми с Земли кольцами являются A, B и C. На самом деле каждое кольцо – это тысячи более мелких колец, буквально прижимающихся друг к другу. Но между основными кольцами есть пробелы. Пробел между кольцами А и В является самым крупным из этих пробелов и составляет 4700 км.
Основные кольца начинаются на расстоянии примерно 7000 км над экватором Сатурна и простираются еще на 73000 км. Интересно отметить, что, несмотря на то, что это очень существенный радиус, фактическая толщина колец не больше одного километра.
Наиболее распространенной теорией для объяснения образования колец является теория о том, что на орбите Сатурна, под воздействием приливных сил, распался среднего размера спутник, а произошло это в тот момент, когда его орбита стала слишком близкой к Сатурну.
Сатурн является второй по величине и шестой планетой от Солнца. Часто эту планету путают с Юпитером, ибо их состав и особенности вращения схожи, поэтому их называют братскими планетами.
Если не учитывать Землю, Сатурн самый узнаваемый объект в нашей Солнечной системе. Он обладает самыми большими и красивыми кольцами. Несмотря на то, что и многие другие планеты обладают кольцевым поясом, ни одна из них не может сравниться в эффектности.
Атмосфера
Состав атмосферы Сатурна выглядит следующим образом: водород — 96,3%, гелий — 3,25%. Также, в ней присутствуют метан, аммиак, фосфин, этан.
При видимом свете атмосфера выглядит более спокойной, чем у братской планеты — Юпитера. Ученые наблюдают скопления полос облаков, которые слабо видны и имеют бледно-оранжевый цвет. Оттенок обусловлен фактом, что в атмосфере сосредоточено большое количество серных соединений.
Один из факторов, который выделяет Сатурн на фоне других планет — формирование очень быстрых ветров. Космический корабль Вояджер замерил скорость ветра. Показатель превысил 1800 км/час, что несопоставимо с характеристиками ветров на планете Земля и множеством других объектов Солнечной системы. Белые бури образуются в рамках полос, которые вращаются вокруг Сатурна.
Интересный факт, что полосы проживают не более нескольких месяцев, после чего поглощаются атмосферой.
Температура
Облака атмосферы состоят из аммиака. Располагаются они в зоне, которая на 100 км ниже верхней части тропосферы, а температура там достигает -250 градусов. Если опуститься ниже, в состав облаков будет входить гидросульфид аммония. Температура в этой части часто колеблется и достигает -70 градусов.
Глубокие облака располагаются на 130 км ниже тропопаузы и состоят из воды. Температура не менее 0 градусов.
Закономерность образования облаков такова: чем ниже от тропопаузы, тем больше температура, и тем больше жидкость превосходит газообразный водород.
Шестиугольник
Уникальное явление, которое было замечено исследователями в атмосфере Сатурна — так называемый шестиугольник. Явление представляет собой шестиугольные облака, внутри которых вращающийся ураган. В диаметре шестиугольник достигает 25 000 км, а это больше, чем диаметр Земли, в 4 раза.
Скорость вращения шестиугольника равна скорости вращение планеты. Внутри размещен уникальный ураган с огромной воронкой. Один оборот вокруг оси осуществляется за 639 минут.
Поверхность
Как и другие планеты-гиганты Солнечной системы, Сатурн — это газовый шар, который состоит из гелия и водорода. Согласно логике, нельзя утверждать, что на планете есть поверхность.
Все, что можно увидеть, упав, к примеру, на планету — это нескончаемые газы, давление которых и температура постоянно меняются. Проще говоря, то, что попадает на планету, раздавливается, углубляясь в бесчисленные газообразные вещества.
Находясь на Земле, жителям кажется, что и другие планеты обладают твердой поверхностью. Даже, если наблюдать за планетой на расстоянии, может показаться, что это такая же планета, как и наша. Однако все, что может напоминать планета, в действительности — это шар, наполненный газом, в котором температура и давление постоянно колеблется.
Следует отметить, что на поверхности действует 91% гравитации. Это значит, что 100 кг земного веса на Сатурне будут равняться 91 кг.
Состав и строение
Структура Сатурна похожа на структуру братской планеты — Юпитера. Условно планету можно разделить на три части.
Внутренний слой — это силикатное ядро, которое в 20 раз тяжелее Земли. Ученые считают, что ядро погружено в слой жидкого металлического водорода (вторая часть).
Третья часть — наружный слой, состоит из молекулярного водорода. Существует единственное отличие, которое разделяет Сатурн и Юпитер — толщина наружных слоев. Сатурн имеет слой водорода толщиной 14500 км, а слой водорода составляет 18500 км, тогда как Юпитер — 46 000 и 122000 км соответственно.
Сатурн излучает больше радиации, чем получает от Солнечной энергии, в 2,5 раза. Явление связано с механизмом Гельмгольца, согласно которому образование энергии осуществляется за счет гравитационного сжатия планеты, впоследствии влияния большой массы.
Общее количество излучений, тем не менее, невозможно объяснить, отталкиваясь от механизма, в отличие от излучений Юпитера. Ученные предполагают, что Юпитер создает собственное тепло с помощью трения гелиевых потоков.
Следует отметить, что Сатурн является наименее плотной планетой в Солнечной системе. Хоть Сатурн и обладает очень твердым ядром, внешний слой планеты, который состоит из газообразных веществ, имеет показатель плотности 687 кг/м3.
Отсюда вывод, что плотность Сатурна меньше, чем плотность воды, поэтому, если поместить его в огромный океан, планета сможет удержаться на плаву.
Читайте также: