Реферат на тему сатурн 4 класс
Обновлено: 01.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
на тему: Сатурн
Краткие сведения
Радиус = 60 268 км
Масса = 5,685 х 1023 тонн
Плотность = 0,69 г/см3
Сутки = 10 часов 11 минут
Угол орбиты = 26,73°
Температура = - 150° С
Общие сведения
В античной мифологии Сатурн был божественным отцом Юпитера. Сатурн был богом Времени и Судьбы. Как известно, Юпитер в своем мифическом обличии пошел дальше отца. В Солнечной системе Сатурну отведена также вторая роль среди планет. Сатурн второй как по массе, так и по размерам. Однако он позади многих и многих тел околосолнечного пространства по плотности: она у Сатурна меньше плотности воды (около 700 кг на кубический метр). Известна одна романтическая иллюстрация этого обстоятельства: если бы было возможно где-то создать гигантский водный океан, то Сатурн мог бы в нем плавать
Сатурн, не желая смиряться с отставанием от Юпитера, обзавелся большим числом спутников и, главное, великолепным кольцом, благодаря которому шестая планета серьезно оспаривает первое место в номинации Великолепие. Многие астрономические книги на обложках своих предпочитают иметь именно Сатурн, а не Юпитер. Случайный прохожий наверняка знает о кольцах Сатурна и может ничего не вспомнить о Большом Красном Пятне или Галилеевых спутниках
Сатурн может достигать отрицательной звездной величины в период противостояния планеты. В тот момент, когда пишутся эти строки, Сатурн находится вблизи противостояния 6-го ноября 1999-го года. В эти дни его блеск составил -0,22. В небольшие инструменты легко разглядеть диск и кольцо, если оно хоть чуть развернуто к Земле. Кольцо из-за движения планеты по орбите меняет свою ориентацию по отношению к Земле. Когда плоскость кольца пересекает Землю, даже в средние телескопы рассмотреть его не получается: оно очень тонкое. Последний раз такое происходило летом 1995-го года. После этого кольцо все больше и больше разворачивается к нам, а Сатурн, соответственно становится все ярче и ярче в каждое следующее противостояние. В первый год уже недалекого третьего тысячелетия в день противостояния 3-го декабря Сатурн разгорится до -0,45-й звездной величины. В этот год кольца максимально развернутся к Земле. Не слишком тяжело заметить также и Титан - самый большой спутник планеты, он имеет блеск порядка 8,5-й звездной величины. Из-за малой контрастности, облака Сатурна рассмотреть труднее, чем облачные полосы на Юпитере. Зато легко заметить сжатие планеты у полюсов, которое достигает 1:10
У Сатурна побывало 3 космических аппарата. Эти же АМС предварительно посетили Юпитер: "Пионер 11" и оба "Вояджера"
История открытий
Сатурн был замечен людьми, видимо, позднее таких ярких планет, как Юпитер, Марс и Венера. Но в древней Греции о нем уже знали. Его считали самым далекой из известных планет, то есть не ошибались
Визуальные наблюдения без телескопов не могли привести к серьезным открытиям. И, возможно, Вы уже привыкли к тому, что первенство в астрономических открытиях принадлежит Галилео Галилею, человеку, который первый направил на небо телескоп
Великий труд Кеплера пропал даром. Галилео Галилей расшифровал свое послание миру позднее, также исключив две буквы:
Altissimum planetam tergeminum observavi
("Высочайшую планету тройную наблюдал"). "Высочайшую" значит "самую далекую". Но через несколько лет спутники пропали (догадайтесь, почему). Галилей усомнился в своем собственном открытии. И его, как такового, все же не произошло. Оно состоялось позднее, и прежде чем о нем рассказать, оговорим, что история об этих анаграммах была вычитана в книге Б.А. Воронцова-Вельяминова "Очерки о Вселенной". Книга и впрямь замечательная
Гюйгенс через много лет после невыразительных попыток Галилея во весь голос сообщил:
Aaaaaaa, ccccc, d, eeeee, g, h, iiiiiii, llll, mm, nnnnnnnnn, oooo, pp, q, s, ttttt, uuuuu
Через три года голландский ученый поверил в себя и расшифровал свое открытие:
В середине 20-го века была измерена температура верхних облаков Сатурна: около 100 К
Наконец, в 1979-м году к Сатурну подлетел "Пионер 11", пионер в прямом смысле слова. Он обнаружил магнитосферу планеты, показал тонкую структуру ее кольца
"Вояджеры" (1 и 2) посетили Сатурн с разницей во времени в девять месяцев в ноябре 1980-го и в августе 1981-го годов
Эти три встречи с Сатурном пополнили наши знания и углубили понимание всего, что касается планеты и ее системы. Расширенные наблюдения с небольшого расстояния позволили получить самые качественные изображения Сатурна, его колец и спутников. Некоторые из последних были открыты "Вояджерами". Многое из того, что мы знаем о Сатурне - итог двух исследований "Вояджеров"
В 2004-м году к Сатурну должен подлететь космический аппарат "Кассини", работа которого рассчитана на 4 года. "Кассини" в пути уже с конца 1997-го года. В 1999-м году Кассини вернулся к Земле от. Венеры, совершил, пользуясь гравитацией нашей планеты, необходимый маневр и направился к. Юпитеру, чтобы получить от него последний гравитационный "толчок" в сторону самого Сатурна. Это случилось в декабре 2000-го года
Строение планеты
Атмосфера Сатурна - в основном, водород и гелий. Но из-за особенности образования планеты большая, нежели на Юпитере, часть Сатурна приходится на другие вещества. "Вояджер 1" выяснил, что около 7 процентов объема верхней атмосферы Сатурна - гелий (по сравнению с 11-ю процентами в атмосфере Юпитера), в то время как почти все остальное - водород
Невысокая контрастность цветов на видимом диске Сатурна могла бы быть результатом более сильного смешивания газов в направлении, перпендикулярном экватору, чего не наблюдается в атмосфере Юпитера, на котором полосы облаков различимы даже в 65-мм зрительную трубу с увеличением лишь 60 крат. Такая особенность в атмосфере Сатурна, видимо, связана с особенностями ветров на нем
Ветра на Сатурне очень сильны. Вблизи экватора, "Вояджеры" измерили их скорость: около 500 метров в секунду. Ветра дуют, по большей части, в восточном направлении (напомним, что, как и большинство планет, Сатурн вращается с запада на восток). Сила ветров ослабевает при удалении от экватора. Также, при удалении от экватора, появляется все больше западных течений. Преобладание восточных потоков (по направлению осевого вращения) указывает на то, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2 000 километров. Кроме того, измерения "Вояджера 2" показали, что ветра в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы
Когда "Вояджер 2" был по отношению к Земле за Сатурном, радиолуч прошел через верхнюю атмосферу, позволив измерить ее температуру и плотность. Минимальная температура на Сатурне - 82 Кельвина. Температура возрастает при погружении в атмосферу
"Вояджеры" обнаружили ультрафиолетовое излучение водорода в атмосфере средних широт и полярные сияния на широтах выше 65 градусов. Подобная активность может привести к образованию сложных углеводородных молекул. Полярные сияния средних широт, которые происходят только в освещенных Солнцем областях, возникают по тем же причинам, что и полярные сияния на Земле. Разница лишь в том, что на нашей планете это явление присуще, в значительной части, более высоким широтам.
Сравнение Сатурна и Юпитера
У Сатурна, как и у Юпитера, имеется очень плотная атмосфера. На верхней границе его облачного покрова, заметно мало деталей и контраст их с окружающим фоном невелик. Этим Сатурн отличается от Юпитера, где присутствует множество контрастных деталей в виде темных и светлых полос, волн, узелков, свидетельствующих о значительной активности его атмосферы.
Установлено, что скорости ветров на Сатурне даже выше, чем на Юпитере: на экваторе 1700 км/ч. Число облачных поясов больше, чем на Юпитере, и достигают они более высоких широт. Таким образом, снимки облачности демонстрируют своеобразие атмосферы Сатурна, которая даже активнее юпитерианской. Метеорологические явления на Сатурне происходят при более низкой температуре, нежели в земной атмосфере. Температура планеты на уровне верхней границы облачного покрова, где давление равно 0,1 атм., составляет всего -188о С. Интересно, что за счет нагревания одним Солнцем даже такой температуры получить нельзя. Расчет показывает: в недрах Сатурна имеется свой собственный источник тепла, поток от которого в 2,5 раза больше, чем от Солнца. Сумма этих двух потоков и дает наблюдаемую температуру планеты.
Космические аппараты подробно исследовали химический состав надоблачной атмосферы Сатурна. В основном она состоит почти на 89% из водорода. На втором месте гелий - около 11% . Отметим, что в атмосфере Юпитера его 19%. Дефицит гелия на Сатурне объясняют гравитационным разделением гелия и водорода в недрах планеты: гелий, который тяжелее, постепенно оседает на большие глубины. Другие газы в атмосфере - метан, аммиак, этан, ацетилен, фосфин - присутствуют в малых количествах. Метан при столь низкой температуре находится в основном в капельно-жидком состоянии. Он образует облачный покров Сатурна. Что касается малого контраста деталей, видимых в атмосфере Сатурна, то причины этого явления пока еще не вполне ясны. Было высказано предположение, что в атмосфере взвешена ослабляющая контраст дымка из мельчайших твердых частиц. Но наблюдения "Вояджера-2" опровергают это: темные полосы на поверхности планеты оставались резкими и ясными до самого края диска Сатурна, тогда как при наличии дымки они бы к краям замутнялись из-за большого количества частиц перед ними.
По своему внутреннему строению Сатурн схож с Юпитером. Предполагается, что оболочка планеты состоит из жидкого водорода, который по мере продвижения к центру планеты переходит из жидкого в металлическое состояние. В центре планеты располагается железокремниевое ядро, с примесью льдов из метана, аммиака и воды.
Физические параметры
Температура в средних слоях атмосферы (преимущественно водородной, хотя и предполагается присутствие небольшого количества гелия, аммиака и метана) около 100 К.
По внутреннему строению и составу Сатурн сильно напоминает Юпитер. В частности, на Сатурне в экваториальной области также существует Красное Пятно, хотя оно и меньших размеров, чем на Юпитере.
На две трети Сатурн состоит из водорода. На глубине, примерно равной R/2, то есть половине радиуса планеты, водород при давлении около 300 ГПа переходит в металлическую фазу. По мере дальнейшего увеличения глубины, начиная с R/3, возрастает доля соединений водорода и оксидов. В центре планеты (в области ядра) температура порядка 20000 К.
Движение, размеры, форма
Эллиптическая орбита Сатурна имеет эксцентриситет 0,0556 и средний радиус 9,539 а.е. (1427 млн. км). Максимальное и минимальное расстояния от Солнца равны приблизительно 10 и 9 а.е. Расстояния от Земли меняются от 1,2 до 1,6 млрд. км. Наклон орбиты планеты к плоскости эклиптики 2°29,4'. Угол между плоскостями экватора и орбиты достигает 26°44'. Сатурн движется по своей орбите со средней скоростью 2,64 км/с; период обращения вокруг Солнца составляет 29,46 земных лет.
Планета не имеет четкой твердой поверхности, оптические наблюдения затрудняются непрозрачностью атмосферы. Для экваториального и полярного радиусов приняты значения 60 тыс. км и 53,5 тыс. км. Средний радиус Сатурна в 9,1 раз больше, чем у Земли. На земном небе Сатурн выглядит как желтоватая звезда, блеск которой меняется от нулевой до первой звездной величины. Масса Сатурна составляет 5,68 o 1026 кг, что в 95,1 раз превосходит массу Земли; при этом средняя плотность Сатурна, равная 0,68 г/см3, почти на порядок меньше, чем плотность Земли. Ускорение свободного падения у поверхности Сатурна на экваторе равно 9,06 м/с2.
Поверхность Сатурна (облачный слой), как и Юпитера, не вращается как единое целое. Тропические области в атмосфере Сатурна обращаются с периодом 10 ч 14 мин земного времени, а на умеренных широтах этот период на 26 мин больше.
Магнитосфера
Магнитосфера Сатурна, как и у других планет, определяется внешним давлением солнечного ветра. Когда "Вояджер 2" вошел в магнитосферу планеты, давление солнечного ветра было высоким, и магнитосфера протянулась лишь на 19 радиусов Сатурна (1,1 миллиона километров) в направлении Солнца. Позже, когда "Вояджер" покидал Сатурн, ветер Солнца ослаб, и магнитосфера Сатурна должна была увеличиться на 70%
В отличие от всех других планет, чьи магнитные поля были измерены, поле Сатурна ориентировано так, что ось его симметрии совпадает с осью вращения планеты вокруг оси. Это редкое явление в Солнечной стистеме было открыто еще "Пионером 11" в 1979-м году, и было подтверждено "Вояджерами"
В пределах магнитосферы Сатурна были определены отличающиеся друг от друга пояса. Они разнятся набором частиц, которые удерживаются в этих поясах, и их энергией. Частицы эти поставляются как Солнцем, так и спутниками планеты
Магнитосфера Сатурна излучает радиошумы, зафиксированные "Вояджером 1". Интересно, что когда магнитосферу изучал "Вояджер 2", шумы претерпели изменения и значительно ослабли. Возможно, это связано с сезонными изменениями, активностью Солнца, однако, в тот момент Сатурн также вошел в магнитосферу Юпитера, как известно, раздувающуюся, порою, до таких пределов. И хотя влияние поля Юпитера на таком расстоянии мало, возможно, и он все-таки причастен к изменениям в магнитосфере Сатурна.
Сатурн-шестая планета от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы. Название планеты произошло от имени древнеримского бога-Сатурна (у греков-Кронос), является богом времени и земледелия.
Первооткрывателем Сатурна был Галилео Галилей(1610 год), именно он изучил планету, используя телескоп. Однако ученый не мог понять, что окружает планету и только в 1655 другой ученый Христиан Гюйгенс догадался о кольцевой системе Сатурна.
Особенностью Сатурна являются его кольца, число известных спутников планеты около пятидесяти. Ширина, которых составляет 115 тыс. км, а толщина около 5 км. Кольца расположены немного под углом и имеют различную окраску. Как мы можем видеть, Сатурн красивая и загадочная планета. Ее мы можем видеть даже с нашей Земли. А все дело в том, что в кольцах Сатурна содержатся светоотражающие частицы, которых именуют ледяной пылью. Также ученые разделяют кольца по их строению: А, В, С. Внутреннее кольцо(С) самое прозрачное, он почти незаметен, а вот В и А самые яркие кольца. Примечательно, что расстояние между В и А-4000 км!
Можем ли мы жить на планете Сатурн? Ответ однозначно нет. Все дело в том, что Сатурн состоит из водорода и гелия, кислорода там нет. Помимо этого на планете содержится ядовитый аммиак. Хотя возможно, люди все-таки освоятся и научатся жить без кислорода, но это будет не в этом веке и даже тысячелетии. А вот что делать с ураганами? На Сатурне часто возникают бури и ураганы, ветер настолько сильный, что может снести целые поселения, не то, что людей. Также на Сатурне температура воздуха минус 100-150 градусов по Цельсию. Помимо бурь, на Сатурне громыхают грозы, их мощность намного сильнее тех явлений, к которым мы привыкли на нашей Земле.
Сравним Сатурн с Землей. Далекая планета превышает нашу в семьсот семьдесят раз, а масса в сто раз больше голубой планеты. Однако по плотности Земля выигрывает, а вот Сатурн стоит на последнем месте. У нашей планеты уходит 24 часа на осевой оборот, а Сатурн тратит на это 10 часов, другими словами день там длится десять часов.
Перейдем к интересным фактам.
1) Сатурн выделяет больше энергии, чем получает от солнца. Это происходит из-за избытка гелия в атмосфере планеты
2) Как уже было сказано, плотность Сатурна крайне мала, даже меньше чем у воды.
3) На Сатурне дуют самые сильные ветра, их скорость достигает 1800 километров в час
4) Сатурну необходимо около тридцати лет для оборота вокруг Солнца.
2, 3, 4, 5 класс по окружающему миру, кратко
Состав Сатурна — объяснение для детей
- Состав атмосферы (по объему): молекулярный водород (96.3%), гелий (3.25%) и небольшие примеси аммиака, метана, этана, дейтерида водорода, аэрозолей водяного льда, ледяных аэрозолей аммиака и аэрозолей гидросульфида аммония.
- Магнитное поле: почти в 578 раз сильнее земного.
- Химический состав: раскаленное внутреннее ядро (железо и каменистый материал), размещенное во внешнем ядре (вода, аммиак и метан). Дальше идет слой сдавленного металлического водорода (в жидкой форме), а за ним – жидкий водород и гелий. Последние два становятся газообразными ближе к поверхности и сливаются с атмосферой.
- Внутренняя структура: ядро в 10-20 раз масштабнее земного.
Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам в Солнечной системе после Юпитера. Она относится к группе планет-гигантов. Имя своё она получила в глубокой древности в честь могущественного бога Сатурна, отца Юпитера.
Сатурн совсем немного меньше Юпитера, но легче его в три раза. Эта гигантская планета в основном состоит из газов — водорода и гелия. На Сатурне нет твёрдой поверхности. Если бы было возможно опустить Сатурн в воду, он бы плавал на поверхности.
Сатурн очень быстро вращается вокруг своей оси, на один оборот уходит всего 10 земных часов. Высокая скорость вращения привела к тому, что Сатурн сильно сплющился с полюсов, своей формой (да и цветом) он напоминает тыкву. Вокруг Солнца он обращается почти за 30 лет.
На Сатурне холодно, температура опускается до минус 180 °С, ведь эта планета находится очень далеко от Солнца. Там постоянно сверкает множество молний, бушуют мощнейшие штормы, которые можно наблюдать даже с Земли.
Сатурн, наверное, самое эффектное небесное тело Солнечной системы. Он окружён кольцами. Первым их рассмотрел в свой телескоп Галилео Галилей. Но его оптика была ещё слишком слабой, и великий учёный решил, что видит спутники планеты. Впрочем, рассмотреть кольца Сатурна не всегда возможно даже с помощью самых мощных радиотелескопов. Каждые 15 лет кольца Сатурна поворачиваются к Земле ребром. И о их существовании напоминает лишь тоненькая тень на поверхности планеты.
Спутники Сатурна
У Сатурна очень много спутников — больше 60. Большинство из них совсем невелики. Самый большой его спутник — Титан — обнаружили в 1655 г. Он весит в 20 раз больше всех остальных спутников Сатурна, вместе взятых.
Астрономы доказали, что на поверхности Титана есть вода. Атмосферные условия на этом спутнике Сатурна схожи с теми, что были на Земле 4 млрд лет назад, когда на нашей планете зарождалась жизнь. Но на Титане очень темно. Он всегда покрыт густой дымкой и плотным слоем облаков. С его поверхности не видны ни Солнце, ни звёзды. В полдень там так же светло, как в лунную ночь на Земле.
Второй по величине спутник Сатурна — Рея. Его поверхность состоит в основном изо льда. Как и другие ледяные небесные тела, Рея вся испещрена яркими полосами и тёмными пятнами.
Среди многочисленного семейства спутников Сатурна есть очень необычные объекты. Например, Япет. Его опоясывает странный гребень, из-за чего спутник похож на косточку персика. Одна половина Япета чрезвычайно тёмная и гладкая, как будто на него накинули чёрный платок. На другом спутнике — Мимасе — находится такой большой кратер, что это небесное тело напоминает надкусанное яблоко. А спутник Гиперион формой напоминает ягоду клубники.
Самый красивый и самый загадочный спутник Сатурна — белоснежный Энцелад. Его поверхность состоит из чистейшего льда. Он как зеркало отражает солнечный свет и ярко сияет среди своих тёмных собратьев.
Почти все из известных спутников Сатурна были обнаружены уже в наше время.
ВВЕДЕНИЕ
Космическая геодезия — одна из наиболее молодых наук. так как она напрямую связана с космонавтикой и технологией, она получила бурное развитие. Если вначале использовали космические методы для исследования Земли, то со временем появилась возможность исследовать и другие небесные объекты.
Первым небесным телом, которое было изучено методами космической геодезии, явилась Луна. В изучении Луны преуспели как советские, так и американские ученые.
Данный реферат основан на информации, полученной с помощью этих космических аппаратов.
АТМОСФЕРА И ОБЛАЧНЫЙ СЛОЙ
Всякий, кто наблюдал планеты в телескоп, знает, что на поверхности Сатурна, то есть на верхней границе его облачного покрова, заметно мало деталей и контраст их с окружающим фоном невелик. Этим Сатурн отличается от Юпитера, где присутствует множество контрастных деталей в виде темных и светлых полос, волн, узелков, свидетельствующих о значительной активности его атмосферы.
Возникает вопрос, действительно ли атмосферная активность Сатурна (например скорость ветра) ниже, чем у Юпитера, или же детали его облачного покрова просто хуже видны с Земли из-за большего расстояния (около 1,5 млрд. км.) и более скудного освещения Солнцем (почти в 3,5 раза слабее освещения Юпитера)?
Метеорологические явления на Сатурне происходят при более низкой температуре, нежели в земной атмосфере. Поскольку Сатурн в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля, он получает в 9,5 =90 раз меньше тепла.
Температура планеты на уровне верхней границы облачного покрова, где давление равно 0,1 атм, составляет всего 85 К, или -188 С. Интерес но, что за счет нагревания одним Солнцем даже такой температуры по лучить нельзя. Расчет показывает: в недрах Сатурна имеется свой собственный источник тепла, поток от которого в 2,5 раза больше, чем от Солнца. Сумма этих двух потоков и дает наблюдаемую температуру планеты.
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА САТУРНА
До тех пор, пока первые космические аппараты не достигли Сатур на, наблюдательных данных о его магнитном поле не было вообще, но из наземных радиоастрономических наблюдений явствовало, что Юпитер обладает мощным магнитным полем. Об этом свидетельствовало нетепловое радиоизлучение на дециметровых волнах, источник которого оказался больше видимого диска планеты, причем он вытянут вдоль экватора Юпитера симметрично по отношению к диску. Такая геометрия, а также поляризованность излучения свидетельствовали о том, что наблюдаемое излучение магнитно-тормозное и источник его — электроны, захваченные магнитным полем Юпитера и населяющие его радиационные пояса, аналогичные радиационным поясам Земли. Полеты к Юпитеру подтвердили эти выводы.
Поскольку Сатурн весьма сходен с Юпитером по своим физическим свойствам, астрономы предположили, что достаточно заметное магнитное поле есть и у него. Отсутствие же у Сатурна наблюдаемого с Земли магнитно-тормозного радиоизлучения объясняли влиянием колец.
Радиационные пояса Сатурна настолько обширны, что охватывают не только кольца, но и орбиты некоторых внутренних спутников планеты.
В отличие от Юпитера Сатурн излучает в километровом диапазоне длин волн. Заметив, что интенсивность излучения модулирована с периодом 10ч. 39,4 мин., предположили, что это и есть период осевого вращения радиационных поясов, или, другими словами, период вращения магнитного поля Сатурна. Но тогда это и период вращения Сатурна. В самом деле, магнитное поле Сатурна порождается электрическими токами в недрах планеты, — по-видимому, в слое, где под влиянием колоссальных давлений водород перешел в металлическое состояние. При вращении этого слоя с той угловой скоростью вращается и магнитное поле.
Вследствие большой вязкости вещества внутренних частиц планеты все они вращаются с одинаковым периодом. Таким образом, период вращения магнитного поля — это в то же время период вращения большей части массы Сатурна (кроме атмосферы, которая вращается не как твердое тело).
КОЛЬЦА
С Земли в телескоп хорошо видны три кольца: внешнее, средней яркости кольцо А; среднее, наиболее яркое кольцо В и внутреннее, не яркое полупрозрачное кольцо С, которое иногда называется креповым.
Кольца чуть белее желтоватого диска Сатурна. Расположены они в плоскости экватора планеты и очень тонки: при общей ширине в радиальном направлении примерно 60 тыс. км. они имеют толщину менее 3 км. Спектроскопически было установлено, что кольца вращаются не так, как твердое тело, — с расстоянием от Сатурна скорость убывает. Более того, каждая точка колец имеет такую скорость, какую имел бы на этом расстоянии спутник, свободно движущийся вокруг Сатурна по круговой орбите. Отсюда ясно: кольца Сатурна по существу представляют собой колоссальное скопление мелких твердых частиц, самостоятельно обращающихся вокруг планеты. Размеры частиц столь малы, что их не видно не только в земные телескопы, но и с борта космических аппаратов.
Чем же объясняется эта тонкая структура? Вероятно, равномерное распределение частиц по плоскости колец механически неустойчиво.
Вследствие этого возникают круговые волны плотности — это и есть наблюдаемая тонкая структура.
Порядок обозначения колец объясняется историческими причинами, поэтому он не совпадает с алфавитным. Если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то мы получим ряд: D, C, B, A, F, G, E.
Кольцо D — ближайшее к планете. Видимо, оно простирается до самого облачного шара Сатурна. Кольцо E — самое внешнее. Крайне раз ряженное, оно в то же время наиболее широкое из всех — около 90 тыс. км. Величина зоны, которую оно занимает, от 3,5 до 5 радиусов плане ты. Плотность вещества в кольце E возрастает по направлению к орбите спутника Сатурна Энцелада. Возможно, Энцелад источник вещества этого кольца.
Частицы колец Сатурна, вероятно, ледяные, покрытые сверху инеем. Это было известно еще из наземных наблюдений, и бортовые приборы космических аппаратов лишь подтвердили правильность такого вывода.
Размеры частиц главных колец оценивались из наземных наблюдений в пределах от сантиметров до метров (естественно, частицы не могут быть одинаковыми по величине: не исключается также, что в разных кольцах типичный поперечник частиц различен) .
Сильное рассеяние вперед, но на этот раз в видимом свете, обнаружено у колец F и E. Это означает наличие в них значительного количества мелкой пыли (поперечник пылинки около десятитысячных долей миллиметра).
Трудность состояла в том, что масса колец по крайней мере в миллион раз меньше массы Сатурна. Из-за этого траектория движения космического аппарата вблизи Сатурна в громадной степени определяется мощным притяжением самой планеты и лишь ничтожно возмущается слабым притяжением колец. Между тем именно слабое притяжение и необходимо выявить.
СПУТНИКИ
Если до полетов космических аппаратов к Сатурну было известно 10 спутников планеты, то сейчас мы знаем 17 (Земля и Вселенная, 1981, N2, с. 40-45-Ред.). Новые семь спутников весьма малы, но тем не менее некоторые из них оказывают серьезное влияние на динамику системы Сатурна. Таков, например, маленький спутник, движущийся у внешнего края кольца А; он не дает частицам кольца выходить за пределы этого края. Это Атлас. (В греческой мифологии многоглазый великан, стерегущий по приказу богини Геры возлюбленную Зевса Ио. В переносом смысле — бдительный страж).
Титан является вторым по величине спутником в Солнечной Системе. Его радиус равен 2575 километров. Его масса составляет 1,346 х 10 грумм (0,022 массы Земли) , а средняя плотность 1,881 г/см. Это единственный спутник, обладающий значительной атмосферой, причем его атмосфера плотнее, чем у любой из планет земной группы, исключая Венеру. Титан подобен Венере еще и тем, что у него имеются глобальная дымка и даже небольшой тепличный подогрев у поверхности. В его атмосфере, вероятно, имеются метановые облака, но это твердо не установлено. Хотя в инфракрасном спектре преобладают метан и другие углеводороды, основным компонентом атмосферы является азот, который проявляется в сильных УФ-эмиссиях. Верхняя атмосфера весьма близка к изотермическому состоянию на всем пути от стратосферы до экзосферы, а температура на поверхности с точностью до нескольких градусов одинакова по всей сфере и равна 94 К. Радиусы темно-оранжевых или коричневых частиц стратосферного аэрозоля в основном не превышают 0,1 мкм, а на больших глубинах могут существовать более крупные частицы.
Предполагается, что аэрозоли являются конечным продуктом фотохимических превращений метана и что они аккумулируются на поверхности (или растворяются в жидком метане или этане). Наблюдаемые углеводороды и органические молекулы могут возникать при естественных фото химических процессах.
Удивительным свойством верхней атмосферы являются УФ-эмиссии, приуроченные к дневной стороне, но слишком яркие, чтобы их могла возбудить поступающая солнечная энергия. Водород быстро диссипирует, пополняя наблюдаемый тор, вместе с некоторым количеством азота, выбиваемого при диссоциации N2 электронными ударами. На основе наблюдаемого расщепления температуры можно построить глобальную систему ветров.
Глобальный состав Титана, по-видимому, определяется тем набором конденсируемых веществ, которые образовались в плотном газовом диске вокруг прото-Сатурна. Существуют три возможных сценария происхождения: холодная аккреция (означающая, что повышение температуры в ходе образования пренебрежимо мало) , горячая аккреция при отсутствии плотной газовой фазы и горячая аккреция в присутствии плотной газовой фазы.
Вероятно наличие горячего дегидротированного силикатного ядра, а также расплавленного слоя NH -H O, однако детальное расположение ледяных слоев в настоящее время достоверно неизвестно. Конвекция пре обладает повсюду, кроме внешней оболочки.
Экстраполяция до диаметров 10 км приводит к плотности более 2000 кратеров (D>10 км) на 10 км. Такая плотность сравнима с плотностями на других сильно кратеризованных телах, таких, как Меркурий и Каллисто, или с плотностью кратеров на лунных континентах. Характерной чертой границы между темной и светлой областями на Япете является существование многочисленных кратеров с темным дном на свет лом веществе и отсутствие на темном веществе кратеров со светлым дном или кратеров с гало (или других белых пятен). Плотность Япета, равная 1,16+0,09 г/см характерна для ледяных Спутников Сатурна и согласуется с моделями, в которых водяной лед является главной составляющей. Белл считает, что темное вещество является основным компонентом исходного конденсата, из которого образовался Япет.
Рея. Почти двойник Япета по размерам, но без его темного вещества, Рея может представлять собой относительно простой прототип ледяного спутника внешних областей Солнечной системы. Диаметр Реи 1530 км, а плотность 1,24+0,05 г/см. Ее геометрическое альбедо равно 0,6 и оказывается подобным альбедо полюсов и ведомого полушария Япета.
СПУТНИКИ САТУРНА
Это позволило сделать важный шаг в исследовании природы спутников. Зная диаметр спутника, легко вычислить его объем. Разделив массу спутника на объем, получим среднюю плотность — характеристику, помогающую установить, из каких веществ состоит данное небесное тело. Выяснилось, что плотности внутренних спутников Сатурна от Мимаса до Реи, а также Япета — близки к плотности воды: от 1,0 до 1,4 г/см, Есть основания полагать, что эти спутники главным образом, и состоят из воды (конечно, не жидкой, так как их температура около -180 С). Тефия, плотность которой 1 г/см, особенно похожа на кусок чистого льда. В других спутниках также должна иметься большая или меньшая примесь каменистых веществ.
Наиболее распространенные образования на их поверхности — кольцевые кратеры, подобные лунным. Происхождение кратеров ударное: летящее в межпланетном пространстве метеорное тело сталкивается со спутником, его космическая скорость почти мгновенно падает до нуля, кинетическая энергия переходит в тепло. Происходит взрыв с образованием кольцевого кратера.
Некоторые кратеры нужно упомянуть особо. Например, большой кратер на маленьком Мимасе. Диаметр кратера около 130 км, или треть диаметра спутника. Вероятно, ударного кратера большего размера на Мимасе быть не может. При несколько большей кинетической энергии космического тела, нанесшего удар, Мимас разлетелся бы на куски.
Множество кратеров, которые мы сейчас видим на снимках спутников Сатурна, это летопись их истории, уходящая вглубь времен по меньшей мере на сотни миллионов лет. Отметины, произведенные небесными камнями, свидетельствуют, что в отдаленную эпоху формирования планетной системы околосолнечное пространство (по крайней мере до орбиты Сатурна) было насыщено множеством отдельных твердых тел, из которых постепенно сложились планеты и спутники. И даже после того, как формирование планет и спутников в основном завершилось, остаток этих твердых тел долгое время продолжал двигаться в пространстве.
Таковы, в основном, наши сегодняшние сведения о Сатурне. Необходимо только оговориться, что в первую очередь речь шла о непосредственных фактических данных. Более глубокие выводы, которые могут быть из них сделаны и, вероятно, будут сделаны, потребуют длительной работы ученых. Она еще впереди.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Сатурн — шестая планета от Солнца, находящаяся на расстоянии около 1,4 млрд км. Это один из самых ярких объектов на нашем звездном небе.
Подобно Юпитеру, Сатурн — гигантская газообразная планета, не имеющая твердой поверхности. Масса его в 100 раз больше массы нашей планеты, а радиус в 10 раз больше и составляет 60 268 км.
Средняя плотность вещества Сатурна в 8 раз меньше, чем у Земли. Все потому, что планета состоит главным образом из водорода — самого легкого из всех веществ. Эго единственная планета Солнечной системы, чья плотность меньше плотности воды. Если бы было возможно соорудить огромную ванну, налить в нее воду и поместить туда Сатурн, то он смог бы в ней плавать.
По своим размерам Сатурн в три раза меньше Юпитера, но превосходит Уран и Нептун. Он немного сплюснут у экватора, радиус которого около 60 000 км, что на 5000 км больше полярного радиуса.
Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский шестиугольник. Каждая его сторона составляет приблизительно 13 800 км, то есть больше диаметра Земли. Он вращается, совершая полный оборот за 10 ч 39 мин.
День на Сатурне (то есть время, необходимое планете, чтобы совершить один полный оборот вокруг своей оси) длится около 11 ч. А полный оборот вокруг Солнца (год на Сатурне) он совершает за 29 земных лет.
На Сатурне очень сильные ветра. Их скорость на экваторе — около 500 м/с. Сила ветров ослабевает при удалении от экватора. Желтые и золотые полосы, которые наблюдаются в атмосфере Сатурна, являются результатом сверхбыстрых ветров в верхних слоях атмосферы, скорость которых достигает 1800 км/ч!
Ниже атмосферы простирается океан жидкого молекулярного водорода. На глубине около 30 000 км водород, как и на Юпитере, становится металлическим (давление достигает около 3 млн атмосфер) и содержащим свободные электроны. Перемещение металлической жидкости (конвекция) приводит к тому, что возникает магнитное поле. В центре планеты находится массивное твердое ядро.
Сатурн имеет самую впечатляющую из всех планет систему из семи колец с несколькими промежутками между ними. Они состоят из миллиардов частиц льда и камней размером от зерна до крупного здания, разделенных пустым пространством. Кольца считаются мусором, оставшимся от комет, астероидов или разрушенных спутников. Они простираются за тысячи километров от планеты, большое кольцо располагается на расстоянии до 200 раз большем диаметра планеты. Толщина основных колец — всего около 10 м.
Читайте также: