Расстояние до солнца сатурна кратко

Обновлено: 05.07.2024

Сатурн — шестая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы и вторая по величине после Юпитера. Ниже мы кратко опишем физические характеристики планеты, атмосферу Сатурна, ее внутреннее строение, расскажем о спутниках и кольцах.

Сатурн — самая далекая планета, которая была известна древним людям. На небе Сатурн похож на яркую звезду, которая медленно перемещается по созвездиям Зодиака. Греки назвали планету в честь Кроноса, бога земледелия. Кронос был отцом Зевса и первым правителем Олимпа. Современное название планеты пришло к нам из Древнего Рима — в латинском пантеоне богов Сатурн полностью соответствует Кроносу.

Краткое описание планеты Сатурн

Сатурн — огромная планета, состоящая почти целиком из легких газов — водорода и гелия. Поэтому Сатурн относят к классу газовых гигантов. К этому же классу относится планета Юпитер.
Экваториальный диаметр Сатурна в 9,5 раз больше диаметра Земли, а масса Сатурна в 95 раз превышает массу нашей планеты.
По объему Сатурн в 763,6 раза больше Земли!
Средняя плотность Сатурна составляет всего лишь 0,69 г/см³, что меньше плотности воды. Если бы во Вселенной существовал океан таких размеров, чтобы в него можно было бы поместить целую планету, Сатурн плавал в нем!
Поверхность Сатурна — это место в атмосфере, где давление равно 1 бар или 750 мм ртутного столба. Настоящей твердой поверхности, как на Земле или на Марсе, у Сатурна нет.
Сатурн находится почти в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля. Поэтому на планете очень холодно — температура на поверхности равна -140° С! А в верхних слоях атмосферы и все -190°!
Год на Сатурне длится 29,7 земных лет! Именно столько времени нужно планете, чтобы облететь Солнце по своей гигантской орбите.
Вокруг Сатурна обращается свыше 80 спутников. Большинство из них — это неправильной формы льдины и скалы размером от 2 до 10 км. Но есть и уникальные спутники. В частности, Титан — единственный спутник в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой. Титан по диаметру больше Луны и даже больше, чем планета Меркурий.
Сатурн знаменит благодаря широким и ярким кольцам, которые окружают планету со всех сторон. Кольца можно наблюдать в обычный любительский телескоп. Правда, при рассматривании их в небольшой инструмент, все они сливаются в одно колечко. Обязательно хотя бы раз взгляните на Сатурн в телескоп!

Орбита Сатурна

Как и все планеты Солнечной системы, Сатурн обращается по орбите вокруг Солнца. Среднее расстояние от Солнца до Сатурна составляет 9,58 астрономических единиц.

Напомним, что астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца или примерно 150 миллионов километров. Следовательно, Сатурн в среднем находится в 9,58 раз дальше от Солнца, чем Земля, на расстоянии 1 миллиард 433 миллиона 700 тысяч километров!

А почему в среднем? Потому что орбита Сатурна не идеально круговая. Она представляет собой чуть-чуть вытянутый эллипс. Мера вытянутости или эксцентриситет для орбиты Сатурна равен 0,056. Это значит, что расстояние от Сатурна до Солнца меняется, и меняется в пределах от 9,048 а. е. до 10,116 а. е. — больше чем на одну астрономическую единицу!

Переведем в километры: планета удаляется на максимальное расстояние 1 миллиард 513 миллионов км от Солнца и приближается к нему на минимальное расстояние 1 миллиард 353 миллиона км. Разница для Сатурна несущественная: в обоих случаях планета находится очень далеко от Солнца.

Скорость движения Сатурна

Сатурн движется по орбите довольно неспешно. Его средняя орбитальная скорость составляет 9,69 км/с — почти в 3 раза медленнее Земли.

Объясняется это просто: согласно закону всемирного тяготения скорость движения по орбите вокруг Солнца зависит только от расстояния между Солнцем и планетой и не зависит от массы самой планеты.

Соседи Сатурна

Ближе всего к орбите Сатурна проходят орбиты планет Юпитер и Уран. Юпитер — пятая по удаленности от Солнца планета, она находится ближе к звезде, чем Сатурн. А Уран, будучи седьмой планетой, напротив, дальше. Их можно считать соседями Сатурна, хотя далеко не всегда они являются ближайшими к нему планетами. Дело в том, что все планеты обращаются вокруг Солнца по орбитам разных размеров и с разной скоростью. Поэтому часто оказывается так, что Юпитер и Сатурн или Сатурн и Уран оказываются далеко друг от друга или вообще по разную сторону от Солнца. Тогда соседями Сатурна становят

Период обращения Сатурна вокруг Солнца

Впервые период обращения Сатурна узнали еще древние астрономы. (Правда, они полагали, что нашли период обращения планеты вокруг Земли.) Как они это сделали? Очень просто: внимательно наблюдали за планетой. Все планеты двигаются по небу на фоне звезд. Сатурн движется очень медленно — медленнее, чем другие планеты, видимые невооруженным глазом.

Чтобы обойти все созвездия Зодиака и вернуться в начальную точку относительно звезд, Сатурну требуется почти 30 лет. А точнее 29 лет и 8 месяцев!

Это и есть период обращения Сатурна вокруг Солнца или 1 сатурнианский год.

Орбитальные характеристики Сатурна

Ниже приведены данные по орбите Сатурна, его скорости и периоду вращения вокруг своей оси в сравнении с Землёй.
* — данные по системе координат III (по радиоисточнику у 80° сев. широты)

Параметр	Сатурн	Земля	Отношение (Сатурн/Земля)
Большая полуось орбиты (млн км)	1433.529	149.596	9.583
Сидерический период обращения (дней)	10759.22	365.256	29.457
Тропический период обращения (дней)	10746.94	365.242	29.424
Перигелий (млн км)	1352.555	147.092	9.195
Афелий (млн км)	1514.504	152.099	9.957
Синодический период (дней)	378.09	-	-
Средняя орбитальная скорость (км/с)	9.68	29.78	0.325
Макс. Орбитальная скорость (км/с)	10.18	30.29	0.336
Мин. Орбитальная скорость (км/с)	9.09	29.29	0.31
Наклонение орбиты (град.)	2.485	0	-
Эксцентриситет	0.0565	0.0167	3.383
Звездные сутки (период вращения вокруг своей оси, ч)	10,656*	23.9345	0.445
Солнечные сутки (ч)	10.656	24	0.444
Наклон экватора к орбите (град.)	26.73	23.44	1.14

Атмосфера Сатурна

Атмосфера Сатурна состоит на 99,5% из водорода и гелия. Это два самых легких химических элемента во Вселенной. Менее 1% процента приходится на другие газы — метан (не более 0,4%), аммиак, этан, фосфин, ацетилен и другие.

Когда мы смотрим на Сатурн, мы видим не поверхность планеты, а верхние слои его атмосферы. Сама атмосфера очень толстая — она уходит на тысячи километров вглубь планеты! То, что мы принимаем за поверхность, есть слой плотного облачного покрова. Облака на Сатурне желтого, коричневого, оранжевого и серого цвета. Встречаются также белые облака. Все вместе они образуют голубовато-желтый цвет планеты.

Детали в атмосфере Сатурна постоянно меняются. Следить за ее динамикой могут даже обычные любители астрономии. (Конечно, не так подробно, как профессиональные астрономы.) Для этого понадобится телескоп с диаметром объектива от 150 мм, хорошая погода и энтузиазм. Если решитесь следить за Сатурном, не забудьте вести журнал наблюдений и делать в нем зарисовки увиденного! Как показывает практика, это очень полезная штука.

В статье Атмосфера Сатурна указан ее подробный химический состав, а также приведены некоторые физические характеристики воздушной оболочки окольцованной планеты.

Вращение Сатурна

Так как Сатурн не является твердым телом, разные зоны планеты вращаются с разной скоростью. В связи с этим на планете принято выделять три области.

Первая область — экваториальная — вращается с периодом 10 часов 15 минут. Именно столько длятся сутки на экваторе Сатурна. Эту область называют координатной системой I.

Вторая область лежит на более высоких широтах к югу и северу от экватора. Период вращения этой области составляет 10 часов и 38 минут. (Координатная система II.)

Наконец, третья область определяет период вращения таинственного радиоисточника, который находится вблизи северного полюса планеты. Этот период равен 10 часов 39 минут и 15 секунд. (Система III.)

Скорость вращения Сатурна

Зная экваториальный радиус Сатурна и период вращения области № 1, можно легко вычислить скорость вращения планеты на экваторе. Она равна 9,87 км/с или 35 500 км/ч.

Внутреннее строение Сатурна

Выше мы упоминали, что Сатурн это газовый гигант, и у него нет твердой поверхности. Если бы космический корабль попытался сесть на Сатурн, у него это не получилось. Но и пролететь беспрепятственно сквозь планету, как сквозь облако, он тоже не смог бы!

Дело в том, что по мере погружения вглубь Сатурна давление атмосферы растет до такой степени, что газ становится похож на жидкость.

Представьте, что вы погружаетесь в океан, у которого нет дна. Рано или поздно он сомнет ваш батискаф, каким бы крепким он ни был. То же произойдет и с космическим кораблем, который попытался бы сесть на Сатурн. Сначала он будет смят, затем расплавлен, ведь с давлением растет и температура, и в конце концов превращен в пар.

На расстоянии примерно 1/3 от края Сатурна до его центра атмосфера становится настолько плотной (ее сжимает давление вышележащего газа), что переходит в жидкое состояние. Атмосферный водород приобретает свойства металла и становится проводником электрического тока. Такой водород физики называют металлическим.

Вероятно, в самом центре планеты находится очень плотное, горячее и твердое ядро, состоящее из железа и никеля, а также горных пород, масса которого в несколько раз больше массы Земли. Но попасть на это ядро не сможет ни один космический аппарат.

Гравитация на Сатурне

Такая большая планета, как Сатурн, по идее должна обладать мощным полем тяготения. С одной стороны это так — первая космическая скорость равна 25,5 км/с. Именно такую скорость должна развить ракета, чтобы стартовав с поверхности планеты (которой, повторимся, на самом деле нет!), выйти на орбиту вокруг Сатурна. Это втрое больше первой космической скорости Земли.

С другой стороны, если бы у планеты была твердая поверхность на уровне наблюдаемых из космоса облаков, то человек вполне мог бы ходить, сидеть и лежать на этой поверхности, не опасаясь быть раздавленным силой тяжести. Ускорение свободного падения на Сатурне составляет 10,44 м/с², что лишь немного больше, чем на Земле (9,81 м/с²). А на экваторе оно даже ниже земного из-за действия центробежных сил!

Такое ускорение определяется большими размерами и низкой плотностью планеты.

Кольца Сатурна

Сатурн и его кольца. Фото: NASA

Замечательные, яркие и широкие кольца являются главным украшением Сатурна. Впервые заметил их еще Галилео Галилей в 1610 году, наблюдая за планетой в первый телескоп. Но великий ученый не понял до конца, что именно он наблюдает. Телескоп Галилея имел несовершенную оптику и давал увеличение всего лишь 32×, поэтому вместо колец астроном наблюдал необычные вытянутости, отростки по бокам от планеты. Галилей решил, что наблюдает спутники Сатурна.

То, что Сатурн окружен именно кольцом, открыл голландский ученый Христиан Гюйгенс в 1655 году. Позже итальянский астроном Доменико Кассини рассмотрел в кольце зазор, щель, названную впоследствии его именем.

Внешнюю часть кольца стали называть кольцом А, а внутреннюю — кольцом B. Позже выяснилось, что кольцо Сатурна состоит из бесчисленного множества узких колечек.

Хотя ширина колец больше диаметра Земли, средняя толщина их составляет не более 150 метров! Состоят кольца из пыли, льдинок и загрязненных частичек снега, летящих каждая по своей орбите вокруг Сатурна в плоскости экватора планеты. В полете они, конечно, сталкиваются друг с другом, разрушаются, и переходят с орбиты на орбиту. Средний размер частичек составляет всего лишь несколько сантиметров. Но встречаются и глыбы диаметром до 10 метров.

Система Сатурна

Сатурн окружен обширной свитой из спутников. На 2021 год известно 82 спутника, диаметром от 300 м (спутник S/2009 S 1) до 5150 км (спутник Титан). Большинство спутников представляют собой неправильные глыбы, состоящие из смеси льда, снега и пыли.

Пять спутников имеют поперечник свыше 1000 км, еще семь — от 100 до 500 км.

Ледяной спутник Сатурна Энцелад. Фото: NASA

Среди спутников Сатурна особо следует выделить Энцелад, шарообразное тело диаметром 499 км. Астрономы неоднократно наблюдали водяные гейзеры, вырывающиеся из трещин в ледяной поверхности Энцелада. Сегодня считается практически доказанным, что под поверхностью спутника находится океан жидкой воды.

Титан, крупнейший спутник Сатурна, представляет собой фантастический мир. Он окружен плотной азотной атмосферой, похожей на земную. Поверхность его покрыта снегом, реками, озерами и даже морями. Но состоят они не из воды, а из простых органических соединений — метана, этана, пропана… Как и на Земле, на Титане есть смена времен года, там идут дожди, формируются облака и циклоны. И все при температуре -180°С!

В системе Сатурна есть и другие интересные спутники. На поверхности Мимаса есть огромный кратер, который придает спутнику сходство со Звездой смерти из кинофильма Звездные войны. Спутник Япет с одной стороны яркий, как снег, с другой темный, как уголь.

Множество небольших спутников блуждают вокруг и внутри колец Сатурна, своей гравитацией придавая устойчивость кольцам. Такие объекты называют спутниками-пастухами.

Крошечный спутник Сатурна Дафнис диаметром всего 7 км, летящий среди колец Сатурна и расчищающий себе дорогу собственной гравитацией. Это один из спутников-пастухов, стабилизирующий кольца гигантской планеты. Фото: NASA/ Ian Regan

Система Сатурна — это уникальный, захватывающий и загадочный мир, который требует дальнейших исследований.

Происхождение Сатурна

Если говорить в целом, то Сатурн родился совместно с Солнцем и другими планетами Солнечной системы из одного газопылевого облака. Однако, рассматривая этот вопрос подробнее, нужно отметить, что первым в сжимающемся облаке сформировалось протосолнце, затем вращающийся вокруг протосолнца газовый диск, и только потом внутри диска начали формироваться планеты.

Согласно современным теориям происхождения Солнечной системы, Сатурн и Юпитер сформировались примерно на 100 миллионов лет раньше, чем планеты земной группы. Поэтому можно считать, что Сатурн немного старше Земли.

Формирование Сатурна проходило на таком расстоянии от Солнца, где вода находится в состоянии льда, а легкие газы не очень летучие. Это дало большое количество материала для построения планеты. Зародыш Сатурна образовался, вероятно, точно так же, как и зародыш Земли, и состоял из камня и металлов. Но благодаря доступности льда, масса его была больше в несколько раз. Это позволило притягивать на себя газ из окружающего протосолнце диска. Когда масса зародыша составила 25 масс Земли, скорость поглощения газа стала лавинообразно нарастать. Предполагается, что современную массу (95 масс Земли) Сатурн набрал всего лишь за 10000 лет!

Сатурн - шестая планета от Солнца и, возможно, самый красивый объект Солнечной системы.

Это наиболее отдаленная от звезды планета, которую можно отыскать c Земли без использования телескопа или бинокля. Так что о ее существовании знают давно. Перед вами один из четырех газовых гигантов, расположенный 6-м по порядку от Солнца. Вам будет любопытно узнать, какая планета Сатурн, но сперва познакомьтесь с интересными фактами о планете Сатурн.

Интересные факты

Сатурн стоит на 5-м месте по яркости в Солнечной системе, поэтому можно рассмотреть в бинокль или телескоп.

За ним наблюдали еще вавилоняне и жители дальнего востока. Наименован в честь римского титана (аналог греческого Кроноса).

Полярный диаметр охватывает 90% от экваториального, что базируется на низком показателе плотности и стремительном вращении. Планета выполняет осевой оборот раз в 10 часов и 34 минуты.

Состав верхних слоев атмосферы представлен аммиачным льдом. Под ними находятся водяные облака, а дальше идут холодные смеси водорода и серы.

Участок над северным полюсом принял гексагональную форму (шестиугольник). Исследователи считают, что это может быть волновая картинка в верхних облаках. Также есть вихрь над южным полюсом, напоминающий ураган.

Планета разделена на слои, которые плотнее проникают в Сатурн. На большой глубине водород становится металлическим. В основе – раскаленный интерьер.

Кольца Сатурна выполнены из ледяных осколков и небольшой примеси углеродистой пыли. Простираются на 120700 км, но невероятно тонкие – 20 м.

Спутники Сатурна - ледяные миры. Крупнейшими выступают Титан и Рея. Энцелад может располагать подповерхностным океаном.

Состоит изо льда и камня. Замороженный поверхностный слой наделен озерами из жидкого метана и ландшафтами, укрытыми замерзлым азотом. Может располагать жизнью.

Это аппараты Пионер-11, Вояджер-1 и 2 и Кассини-Гюйгенс.

Размер, масса и орбита

Сравнение размеров Земли и Сатурна

Средний радиус Сатурна – 58232 км (экваториальный – 60268 км, а полярный – 54364 км), что в 9.13 раз больше земного. При массе в 5.6846 × 10 26 кг и поверхностной площади – 4.27 × 10 10 км 2 его объем достигает 8.2713 × 10 14 км 3 .

Физические характеристики планеты Сатурн

Расстояние от Солнца до планеты Сатурн составляет 1.4 млрд. км. При этом максимальная дистанция достигает 1 513 783 км, а минимальная – 1 353 600 км.

Средняя орбитальная скорость достигает 9.69 км/с, а на проход вокруг звезды Сатурн тратит 10759 дней. Выходит, что один год на Сатурне длится 29.5 земных лет. Но здесь повторяется ситуация с Юпитером, где вращение регионов происходит с различной скоростью. По форме Сатурн напоминает сплющенный сфероид.

Орбита и вращение планеты Сатурн

Эксцентриситет
Перигелий	1 353 572 956 км 9,048 а. е.
Афелий	1 513 325 783 км 10,116 а. е.
Большая полуось	1 433 449 370 км 9,582 а. е.

Состав и поверхность

Вы уже знаете, какая планета Сатурн. Это газовый гигант, представленный водородом и газом. Удивляет средняя плотность в 0.687 г/см 3 . То есть, если поместить Сатурн в огромный водоем, то планета останется на плаву. У него нет поверхности, но обладает плотным ядром. Дело в том, что нагрев, плотность и давление возрастают при приближенности к ядру. Детально строение объясняется на нижнем фото Сатурна.

Внутреннее строение Сатурна

Ученые считают, что Сатурн по структуре напоминает Юпитер: скалистое ядро, вокруг которого сосредоточен водород и гелий с небольшой примесью летучих веществ. Ядро по составу может напоминать земное, но с повышенной плотностью из-за присутствия металлического водорода.

Внутри планеты отметка температуры поднимается к 11700°C, а количество излучаемой энергии в 2.5 раз превышает то, что получает от Солнца. В некотором смысле это связано с медленным гравитационным сжатием Кельвина-Гельмгольца. Или же все дело в поднимающихся капельках гелия с глубины в водородный слой. При этом выделяется тепло и отнимается гелий у внешних слоев.

Подсчеты 2004 года говорят, что ядро должно быть больше земной массы в 9-22 раз, а диаметр – 25000 км. Оно окружено плотным слоем металлического водорода в жидком состоянии, за которым идет насыщенный гелием молекулярный водород. Наиболее внешний слой простирается на 1000 км и представлен газом.

Спутники

Сатурн способен похвастаться 62 спутниками, среди которых лишь у 53 есть официальные наименования. Среди них у 34-х диаметр не достигает 10 км, а 14 – от 10 и до 50 км. Но некоторые внутренние спутники простираются на 250-5000 км.

Большую часть спутников назвали в честь титанов из мифов Древней Греции. Небольшими орбитальными наклонами наделены самые внутренние луны. А вот нерегулярные спутники в наиболее отделенных участках расположены в миллионах км и могут совершать обход за несколько лет.

В состав внутренних входят Мимас, Энцелад, Тефия и Диона. Они представлены водяным льдом и могут обладать скалистым ядром, ледяной мантией и корой. Наименьшим выступает Мимас с диаметром в 396 км и массой – 0.4 х 10 20 кг. По форме напоминает яйцо, отдален от планеты на 185.539 км, из-за чего на орбитальный проход уходит 0.9 дней.

Энцелад с показателями в 504 км и 1.1 х 10 20 кг обладает сферической скоростью. На проход вокруг планеты тратит 1.4 дней. Это одна из наименьших сферических лун, но выступает эндогенно и геологически активной. Это вызвало появление параллельных разломов на южных полярных широтах.

Крупные гейзеры заметили в южном полярном участке. Эти струи служат источником для пополнения кольца Е. Они важны, потому что могут намекать на присутствии жизни на Энцеладе, ведь вода поступает из подземного океана. Альбедо составляет 140%, поэтому это один из ярчайших объектов в системе. Ниже можно полюбоваться на фото спутников Сатурна.

Гидротермальная активность, которая может происходить на морском дне Энцелада

С диаметром в 1066 км Тефия стоит на втором месте по величине среди спутников Сатурна. Большая часть поверхности представлена кратерами и холмами, а также небольшим количеством равнин. Отличился кратер Одиссея, простирающийся на 400 км. Есть также и система каньонов, которая углубляется на 3-5 км, тянется на 2000 км, а ширина – 100 км.

Наибольшей внутренней луной выступает Диона – 1112 км и 11 х 10 20 кг. Ее поверхность не только древняя, но и сильно повреждена от ударов. Некоторые кратеры достигают в диаметре 250 км. Есть также доказательства геологической активности в прошлом.

Внешние спутники расположены за чертой Е-кольца и представлены водяным льдом и горной породой. Это Рея с диаметром в 1527 км и массой – 23 х 10 20 кг. Отдалена от Сатурна на 527.108 км, а на орбитальный проход тратит 4.5 дней. Поверхность также усеяна кратерами и заметно несколько крупных разломов на задней полусфере. Есть два крупных ударных бассейна с диаметром в 400-500 км.

Атмосфера Титана, запечатленная с использованием синих, зеленых и красных спектральных фильтров

Титан простирается на 5150 км, а его масса – 1.350 х 10 20 кг (96% массы орбиты), из-за чего считается крупнейшим спутником Сатурна. Это единственная крупная луна с собственным атмосферным слоем. Он холодный, плотный и вмещает азот и метан. Есть небольшое количество углеводородов и ледяные кристаллы метана.

Поверхность сложно разглядеть из-за плотной атмосферной дымки. Видно лишь несколько кратерных формирований, крио-вулканы и продольные дюны. Это единственное тело в системе с метано-этановыми озерами. Титан удален на 1 221 870 км и полагают, что обладает подземным океаном. На обход вокруг планеты уходит 16 дней.

Возле Титана проживает Гиперион. С диаметром в 270 км он уступает по размеру и массе Мимасу. Это яйцевидный коричневый объект, который из-за кратерной поверхности (2-10 км в диаметре) напоминает губку. Нет предсказуемого вращения.

Две стороны Япета, созданных из-за контраста материала

Япет простирается на 1470 км, а по массе занимает 1.8 х 10 20 кг. Это наиболее отдаленная луна, расположенная в 3 560 820 км, из-за чего тратит на проход 79 дней. У него интересная композиция, потому что одна сторона темная, а вторая светлее. Из-за этого их называют инь и ян.

Далее следуют нерегулярные спутники. Они небольшие и характеризуются ретроградными орбитами. Делятся на три группы: инуиты, галльская и норвежская.

Инуиты включают 5 спутников, наименованных в честь инуитской мифологии: Иджирак, Кивиок, Палиак, Сиарнак и Таркек. Их проградные орбиты колеблются от 11.1-17.9 млн. км, а диаметр занимает 7-40 км. Орбитальные наклоны – 45-50°.

Галльская семья – наружные спутники: Альбиорикс, Бефин, Эррипо и Тарвос. Их орбиты – 16-19 млн. км, наклон – от 35° до -40°, диаметр – 6-32 км, а эксцентриситет – 0.53.

Кольца и спутники Сатурна, отображенные в масштабе

Есть скандинавская группа – 29 ретроградных лун. Их диаметр – 6-18 км, дистанция – 12-24 млн. км, наклон – 136-175°, а эксцентриситет – 0.13-0.77. Иногда их именуют семьей Фивы в честь крупнейшего спутника, простирающегося на 240 км. Далее следует Имир – 18 км.

Между внутренними и внешними лунами проживает группа Алькойнидов: Мефон, Анфа и Паллена. Это наименьшие спутники Сатурна. У некоторых крупных лун есть свои небольшие. Так у Тефия – Телесто и Калипсо, а у Диона – Елена и Полидевк.

Атмосфера и температура

Внешний слой атмосферы Сатурна на 96.3% состоит из молекулярного водорода, а на 3.25% из гелия. Также есть и более тяжелые элементы, но об их пропорциях мало информации. В небольшом количестве найдены пропан, аммиак, метан, ацетилен, этан и фосфин. Верхний облачный покров представлен аммиачными кристаллами, а нижний – гидросульфидом аммония или водой. УФ-лучи приводят к металиновому фотолизу, что вызывает химические реакции углеводорода.

Из-за огромного шторма в атмосфере северного полушария аппарату Кассини удалось уловить композицию Сатурна, приближенную к истинному цвету

Атмосфера выглядит полосатой, но линии ослабевают и расширяются к экватору. Присутствует раздел на верхний и нижний слои, отличающиеся по составу на основе давления и глубины. Верхние представлены аммиачным льдом, где давление – 0.5-2 бар, а температура – 100-160 К.

На уровне с давлением в 2.5 бар начинается линия ледяных облаков, которая тянется до 9.5 бар, а нагрев составляет 185-270 К. Здесь смешиваются полосы гидросульфида аммония при давлении в 3-6 бар и температурой – 290-235 К. Нижний слой представлен аммиаком в водном растворе с показателями 10-20 бар и 270-330 К.

Иногда в атмосфере формируются долгопериодические овалы. Наиболее известное – Большое Белое Пятно. Создается каждый сатурнианский год в период летнего солнцестояния на северном полушарии.

Масштабный шторм в северном полушарии Сатурна, запечатленный кораблем Кассини

По скорости ветра планета стоит на втором месте после Нептуна. Вояджер зафиксировал показатель в 500 м/с. На северном полюсе заметна гексагональная волна, а на южном – массивный струйный поток.

Впервые шестиугольник разглядели на снимках Вояджера. Его стороны простираются на 13800 км (больше земного диаметра), а оборот структуры происходит за 10 часов, 39 минут и 24 секунд. За вихрем на южном полюсе наблюдали в телескоп Хаббл. Здесь отмечается ветер с ускорением в 550 км/ч, а буря по размеру напоминает нашу планету.

Кольца

Полагают, что это старые кольца и могли сформироваться вместе с планетой. Есть две теории. Одна говорит, что ранее кольца были спутником, который разрушился из-за близкого подхода к планете. Или же кольца никогда не были частью спутника, а выступают остатком небулярного материала, из которого появился сам Сатурн.

Делятся на 7 колец, между которыми установлен разрыв. А и В наиболее плотные и в диаметре охватывают 14600 и 25300 км. Простираются на 92000-117580 км (В) и 122170-136775 км (А) от центра. Отдел Кассини занимает 4700 км.

Строение колец Сатурна

D занимает 7500 км и простирается внутрь на 66900-75510 км. На другом конце находятся G (9000 км и удаленность в 166000-175000 км) и E (300000 км и отдаленностью в 166000-480000 км). F расположено на внешнем краю А и его сложнее классифицировать. В основном это пыль. В ширину охватывает 30-500 км и простирается на 140180 км от центра.

История изучения

Сатурн можно отыскать без использования телескопов, поэтому его видели еще древние люди. Упоминания находят в легендах и мифологии. Наиболее ранние записи принадлежат Вавилону, где планета регистрировалась с привязкой к знаку зодиака.

Древние греки именовали этого гиганта Кронос, который был богом сельского хозяйства и выступал младшим из титанов. Птолемею удалось рассчитать орбитальный проход Сатурна, когда планета пребывала в оппозиции. В Риме использовали греческую традицию и дали сегодняшнее название.

В древнем иврите планету именовали Шаббатай, а в Османской империи – Зухал. У индуистов – Шани, который всех судит, оценивая добрые и плохие дела. Китайцы и японцы называли его земной звездой, считая одним из элементов.

Но за планетой наблюдали лишь в 1610 году, когда Галилей разглядел ее в свой телескоп и обнаружились кольца. Но ученый подумал, что это два спутника. Лишь Христиан Гюйгенс исправил ошибку. Он также нашел Титан, а Джованни Кассини – Япет, Рея, Тефия и Диону.

Следующий важный шаг сделал Уильям Гершель в 1789 году, когда отыскал Мимас и Энцелад. А в 1848 году появляется Гиперион.

Рисунок Сатурна от Роберта Гука (1666)

Феб в 1899 году нашел Уильям Пикеринг, догадавшийся, что спутник обладает нерегулярной орбитой и вращается синхронно с планетой. В 20-м веке стало ясно, что у Титана есть плотная атмосфера, чего раньше не видели. Планета Сатурн - интересный объект для исследования. На нашем сайте можно изучить его фото, ознакомиться с видео о планете и узнать еще много интересных фактов. Ниже расположена карта Сатурна.

Сатурн — 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 земледелия. Символ Сатурна — серп (Юникод: ♄).

Сатурн обладает заметной системой колец, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества тяжёлых элементов 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 Меркурий и обладает единственной среди спутников Солнечной системы плотной атмосферой.

Сатурн среди планет Солнечной системы

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 — 54 400 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в 95,2 раза превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 г/см3, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды. Поэтому, хотя массы Юпитера и Сатурна различаются более чем в 3 раза, их экваториальный диаметр различается только на 19 %. Плотность остальных газовых гигантов значительно больше (1,27—1,64 г/см3). Ускорение свободного падения на экваторе составляет 10,44 м/с², что сопоставимо со значениями Земли и Нептуна, но намного меньше, чем у Юпитера.

Орбитальные характеристики и вращение

Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем составляет 1430 млн км (9,58 а. е.). Двигаясь со средней скоростью 9,69 км/с, Сатурн обращается вокруг Солнца за 10 759 суток (примерно 29,5 года). Расстояние от Сатурна до Земли меняется в пределах от 1195 (8,0 а. е.) до 1660 (11,1 а. е.) млн км, среднее расстояние во время их противостояния около 1280 млн км. 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.

Дифференциальное вращение атмосферы Сатурна подобно вращению атмосфер Юпитера и Венеры, а также Солнца. Скорость вращения Сатурна переменна не только по широте и глубине, но и во времени. Впервые это обнаружил А. Вилльямс. Анализ переменности периода вращения экваториальной зоны Сатурна за 200 лет показал, что основной вклад в эту переменность вносит полугодовой и годовой циклы.

В марте 2007 года было обнаружено, что вращение диаграммы направленности радиоизлучения Сатурна порождено конвекционными потоками в плазменном диске, которые зависят не только от вращения планеты, но и от других факторов. Было также сообщено, что колебание периода вращения диаграммы направленности связано с активностью гейзера на спутнике Сатурна — Энцеладе. Заряженные частицы водяных паров на орбите планеты приводят к искажению магнитного поля и, как следствие, картины радиоизлучения. Обнаруженная картина породила мнение, что на сегодняшний день вообще не существует корректного метода определения скорости вращения ядра планеты.

Происхождение

Атмосфера и строение

Полярное сияние над северным полюсом Сатурна. Сияния окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный. Прямо под сияниями видно обнаруженное ранее шестиугольное облако

Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 96,3 % из водорода (по объёму) и на 3,25 % — из гелия (по сравнению с 10 % в атмосфере Юпитера). Имеются примеси метана, аммиака, фосфина, этана и некоторых других газов. Аммиачные облака в верхней части атмосферы мощнее юпитерианских. Облака нижней части атмосферы состоят из гидросульфида аммония (NH4SH) или воды.

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

В отличие от Юпитера полярные сияния Сатурна не связаны с неравномерностью вращения плазменного слоя во внешних частях магнитосферы планеты. Предположительно, они возникают из-за магнитного пересоединения под действием солнечного ветра. Форма и вид полярных сияний Сатурна сильно меняются с течением времени. Их расположение и яркость сильно связаны с давлением солнечного ветра: чем оно больше, тем сияния ярче и ближе к полюсу. Среднее значение мощности полярного сияния составляет 50 ГВт в диапазоне 80—170 нм (ультрафиолет) и 150—300 ГВт в диапазоне 3—4 мкм (инфракрасный).

Во время бурь и штормов на Сатурне наблюдаются мощные разряды молнии. Электромагнитная активность Сатурна, вызванная ими колеблется с годами от почти полного отсутствия до очень сильных электрических бурь.

Шестиугольное образование на северном полюсе

Гексагональное атмосферное образование на северном полюсе Сатурна

Полного объяснения этого явления пока нет, однако учёным удалось провести эксперимент, который довольно точно смоделировал эту атмосферную структуру. 30-литровый баллон с водой поставили на вращающуюся установку, причём внутри были размещены маленькие кольца, вращающиеся быстрее ёмкости. Чем больше была скорость кольца, тем больше форма вихря, который образовывался при совокупном вращении элементов установки, отличалась от круговой. В этом эксперименте был получен, в том числе, и 6-угольный вихрь.

Внутреннее строение

Внутреннее строение Сатурна

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, а водород переходит в жидкое состояние, однако этот переход является постепенным. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (давление там достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электрических токов в металлическом водороде создаёт магнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро из твердых и тяжёлых материалов — силикатов, металлов и, предположительно, льда. Его масса составляет приблизительно от 9 до 22 масс Земли. Температура ядра достигает 11 700 °C, а энергия, которую Сатурн излучает в космос, в 2,5 раза больше энергии, которую планета получает от Солнца. Значительная часть этой энергии генерируется за счёт механизма Кельвина — Гельмгольца (когда температура планеты падает, то падает и давление в ней, в результате она сжимается, а потенциальная энергия её вещества переходит в тепло). При этом, однако, было показано, что этот механизм не может являться единственным источником энергии планеты. Предполагается, что дополнительная часть тепла создаётся за счёт конденсации и последующего падения капель гелия через слой водорода (менее плотный, чем капли) вглубь ядра. Результатом является переход потенциальной энергии этих капель в тепловую. По оценкам, область ядра имеет диаметр приблизительно 25 000 км.

Магнитное поле

Структура магнитосферы Сатурна

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, создаётся за счёт эффекта динамо при циркуляции металлического 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 южном, в отличие от Земли, где расположение географических полюсов противоположно расположению магнитных. Величина магнитного поля на экваторе Сатурна 21 мкTл (0,21 Гс), что соответствует дипольному магнитному моменту примерно в 4,6 × 10 18 Tл·м 3 . Магнитный диполь Сатурна жёстко связан с его осью вращения, поэтому магнитное поле очень асимметрично. Диполь несколько смещён вдоль оси вращения Сатурна к северному полюсу.

Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер от поверхности планеты, предотвращая его взаимодействие с атмосферой, и создаёт область, называемую магнитосферой и наполненную 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) варьируется от 16 до 27 R♄ (R♄ = 60 330 км — экваториальный радиус Сатурна). Расстояние зависит от давления солнечного ветра, который зависит от солнечной активности. Среднее расстояние до магнитопаузы составляет 22 R♄. 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 диаметром не менее 15 мм. При апертуре инструмента в 100 мм видны более тёмная полярная шапка, тёмная полоса у тропика и тень колец на планете. А при 150—200 мм станут различимы 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)

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 отличающейся от сферической, находящийся в орбитальном резонансе с Титаном. В 1899 году Уильям Пикеринг открыл Фебу, которая относится к классу нерегулярных спутников и не вращается синхронно с Сатурном как большинство спутников. Период её 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. Данное явление для спутника уникально в Солнечной системе.

Исследования с помощью космических аппаратов

Затмение Солнца Сатурном 15 сентября 2006. Фото межпланетной станции Кассини с расстояния 2,2 млн км. На фотографии слева, над самым ярким кольцом видна маленькая голубая точка — Земля

Сатурн и его спутники — Титан, Янус, Мимас и Прометей — на фоне колец Сатурна, видимых с ребра и диска планеты-гиганта

Спутники

Крупнейшие спутники — Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан и Япет — были открыты к 1789 году, однако и по сегодняшний день остаются основными объектами исследований. Диаметры этих спутников варьируются в пределе от 397 (Мимас) до 5150 км (Титан), большая полуось орбиты от 186 тыс. км (Мимас) до 3561 тыс. км (Япет). Распределение по массам соответствует распределению по диаметрам. Наибольшим эксцентриситетом орбиты обладает Титан, наименьшим — Диона и Тефия. Все спутники c известными параметрами находятся выше синхронной орбиты, что приводит к их постепенному удалению.

Самый крупный из спутников — Титан. Также он является вторым по величине в Солнечной системе в целом, после спутника Юпитера Ганимеда. 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, которая преимущественно состоит из азота, также имеется небольшое количество метана и этана, которые образуют облака. Также Титан является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано существование жидкости на поверхности. Возможность возникновения простейших организмов не исключается учёными. Диаметр Титана на 50 % больше, чем у Луны. Также он превосходит размерами планету Меркурий, хотя и уступает ей по массе.

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 ретроградной орбитой. Период их обращения вокруг планеты составляет от 862 до 1300 дней.

В 2015 году впервые были получены качественные снимки с изображением одного из спутников Тефии с хорошо освещенным гигантским ударным кратером, названным Одиссеем.

Кольца

Сравнение Сатурна и Земли (Фотомонтаж)

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 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.

Снимок Земли, сделанный межпланетной станцией Кассини около Сатурна (19 Июля 2013).

Кольца Сатурна очень тонкие. При диаметре около 250 000 км их толщина не достигает и километра (хотя существуют на поверхности колец и своеобразные горы). Несмотря на 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, имеют размер от 1 сантиметра до 10 метров. По составу они на 93 % состоят изо льда с незначительными примесями (которые могут включать в себя сополимеры, образующиеся под действием солнечного излучения, и силикаты) и на 7 % из углерода.

Существует гипотеза, согласно которой кольца также могут быть у одного из спутников Сатурна — Реи.

Год	Раскрытие колец Сатурна (градусы)
1965	0
1972	26,73
1980	0
1987	-26,73
1994	0
2002	26,73
2009	0
2016	-26,73

Наблюдать кольца Сатурна удобнее всего, когда их раскрытие максимально. В это время на Сатурне либо зима, либо лето.

Слух в 1921 году

Сатурн – это планета Солнечной системы, которая славится своими кольцами. Как далеко она находится от Солнца?

Прежде надо отметить, что орбита Сатурна имеет форму не окружности, а эллипса. Поэтому в разные моменты времени дистанция между планетой и Солнцем различна. Расстояние колеблется в диапазоне от 1,354 до 1,513 млрд км, или от 9,05 до 10,12 а.е. Среднее же его значение составляет 1,433 млрд км (9,58 а. е.). Таким образом, Сатурн занимает положение между Юпитером и Ураном.

Сатурн является классическим газовым гигантом. Это значит, что он имеет большие размеры (радиус Сатурна оценивается в 57 тыс. км), состоит из газов и не имеет твердой поверхности, на которую можно было бы высадиться. Также у каждого газового гиганта есть система колец, и у Сатурна она наиболее яркая, ее можно увидеть в любительский телескоп. Наконец, все газовые гиганты обладают множеством спутников, а Сатурн как раз является рекордсменом Солнечной системы по их количеству – их у него 82.

При этом 95% всей массы спутников приходится на один из них – Титан. Это небесное тело привлекает даже большее внимание астрономов, чем сам Сатурн. Дело в том, что этот крупный спутник (а он больше Меркурия) обладает атмосферой, плотность которой в 1,5 раза больше, чем у Земли. На его поверхности есть жидкость – это озера, моря и реки, в которых, однако, течет не вода, а углеводороды (метан и этан). Ни на каких других объектах Солнечной системы, кроме как на Земле, жидкости на поверхности нет. Более того, у Титана должен быть и подземный океан. Есть основания полагать, что на Титане есть примитивная жизнь.

Читайте также: