Сатурн (планета)

Сатурн шоста за розташуванням і друга за розмірами планета Сонячної системи, є величезною кулею, що швидко обертється (з періодом 10,23 години) і складається переважно з рідкого водню і гелію, з могутнім шаром атмосфери. Екваторіальний діаметр по верхній границі хмарного шару складає 120536 км, а полярний на кілька сотень кілометрів менше. В атмосфері Сатурна міститься 94% водню і 6% гелію (за обсягом).

На відміну від Юпітера смуги на Сатурні доходять до дуже високих широт - 78 градусів. Гігантське овальне утворення розміром із Землю, розташоване недалеко від північного полюса, назване Великою Коричневою Плямою, так само виявлені кілька коричневих плям меншого розміру. Через більшу, ніж на Юпітері швидкість потоків, ці ураганні вихри швидко загасають і перемішуються зі смугами. Швидкості зональних вітрів у районі екватора досягають 400 - 500 м/с, а на широті 30 градусів - близько 100 м/с. Невисока контрастність кольорів на видимому диску Сатурна пов'язана з тим, що через низькі температури в надхмарній атмосфері Сатурна, де пари аміаку виморожуються, утворюється щільний шар туману, що ховає структуру поясів і зон, тому на Сатурні вони не так чітко видні, як на Юпітері.

Візитною карткою Сатурна є його знамениті кільця, що оперізують планету навколо екватора і складаються з безлічі крижаних часток з розмірами від часток міліметра до декількох метрів. Вісь обертання Сатурна нахилена до площини його орбіти на 26₀ 44',тому при його русі по орбіті кільця змінюють свою орієнтацію стосовно Землі. Коли площина кільця перетинає Землю, навіть у середні телескопи розглянути його не виходить: тому що їхня товщина усього кілька десятків метрів , хоча ширина кільця досягає 137 000 км. Кільця обертаються навколо Сатурна. Причому , відповідно до законів Кеплера, швидкість обертання внутрішніх частин кільця, більша ніж зовнішніх.

Існує три основних кільця, названих A, B і C. Вони помітні без особливих проблем із Землі. Є імена й у більш слабких кілець - D, E, F. При ближчому розгляді, кілець виявляється безліч. Між кільцями існують щілини, де немає часток. Та з щілин, яку можна побачити в середній телескоп із Землі (між кільцями А и В), названа щілиною Кассіні. У ясні ночі з гарними телескопами можна побачити менш помітні щілини.

Кільця є залишками тієї протопланетної хмари, що породила всі тіла Сонячної системи. На тих відстанях від планети, на яких обертається велика частина часток кільця, виникнення супутників неможливо через гравітаційний вплив самої планети, що руйнує усі більш-менш великі тіла. Частки кілець багаторазово зіштовхуються, руйнуються і злипаються знову.

Потік сонячної енергії, що досягає Сатурна в 91 разів менше, ніж у Землі. Температура на нижній межі хмар Сатурна складає 150°С. Однак, тепловий потік від Сатурна в два рази перевищує потік енергії від Сонця. Джерелом цієї внутрішньої енергії може бути, відповідно до гіпотези, енергія, виділювана за рахунок гравітаційної диференціації речовини, коли більш важкий гелій повільно занурюється в надра планети.

"Вояджери" знайшли ультрафіолетове випромінювання водню в атмосфері середніх широт і полярні сяйва на широтах вище 65 градусів. Подібна активність може призвести до утворення складних вуглеводневих молекул. Полярні сяйва середніх широт, що відбуваються тільки в освітлених Сонцем областях, виникають з тих же причин, що і полярні сяйва на Землі. Різниця лише в тім, що на нашій планеті це явище характерне винятково для більш високих широт.

Магнітне поле Сатурна має унікальний характер. Вісь диполя збігається з віссю обертання планети на відміну від Землі, Меркурія і Юпітера. Магнітосфера Сатурна має симетричний вид. Радіаційні пояси мають правильну форму, причому в них спостерігаються порожні порожнини, де заряджені частки вимітаються супутниками чи кільцями. Поблизу кілець концентрація часток незначна. За супутниками Сатурна тягнуться хвости з нейтральних і іонізованих молекул і атомів газу, що утворюють гігантські тори на орбітах. Одним із джерел такого тора є верхня атмосфера Титана, найбільшого супутника Сатурна

Сатурн має, принаймні, 28 супутників ( раніше було відомо 18) і 12 з них - більше 100 км у діаметрі. Усі супутники, крім Гіперіона і Феби, повернені до Сатурна однією стороною

Супутники Сатурна

Орбіта внутрішніх супутників, Пан і Атлас, лежить біля зовнішнього краю кільця А. Наступний супутник, Прометей, відповідає за щілину, що примикає до внутрішнього краю кільця F. Потім - Пандора, винна в утворенні іншої границі кільця F. Вони виявлені на знімках космічних апаратів. Наступні два супутники - Епіметій і Янус - виявлені з Землі, вони поділяють загальну орбіту. Різниця у віддаленні від Сатурна складає лише 30-50 кілометрів.

Мімас незвичайний тим, що на ньому знайшли один величезний кратер, що має розмір із третину супутника. Він покритий тріщинами, що, імовірно, викликано приливним впливом Сатурна: Мімас - найближчий до планети з великих супутників. На фото можна побачити той самий величезний метеоритний кратер, названий Гершелем. Його розмір - 130 кілометрів. Гершель заглиблений у поверхню на 10 кілометрів, з центральною гіркою, майже такий же висотою, як і Еверест

Енцелад має найбільш активну поверхню з усіх супутників у системі (за можливим виключенням Титана, чия поверхня не фотографувалася). На ньому видні сліди потоків, що зруйнували колишній рельєф, тому передбачається, що надра цього супутника можуть бути активними і в даний час. Крім того, хоча кратери можуть бути побачені там усюди, недолік їхній у деяких областях має на увазі невеликий вік цих областей у кілька сотень мільйонів років. Це повинно означати, що частини поверхні на Енцеладі як і раніше піддані змінам. Вважається, що активність його криється у впливі приливних сил Сатурна, що розігрівають Енцелад.

Тефія знаменита своєю величезною тріщиною-розламом, довжиною 2000 км - три чверті довжини екватора супутника! Фотографії Тефії, отримані від <Вояджера 2>, показали великий гладкий кратер із третину діаметра самого супутника, названий Одисеєм. Він більше, ніж Гершель на Мімасі. Про походження щілини існують кілька гіпотез, у тому числі і та, яка передбачає такий період в історії Тефії, коли вона була рідкою. При замерзанні могла утворитися щелина. Температура поверхні Тефії - 86 С.

Наступні два супутники Каліпсо і Телесто в минулоьу прозвані Троянськими Тефіями, за аналогією з Троянцями, астероїдами, що рухаються навколо Сонця по орбіті Юпітера. Один з них відстає, а інший випереджає Тефію на її орбіті на 60 градусів. Ці 60 градусів невипадкові. Розрахунки показують, що у випадку обертання двох тіл навколо третього, така система стійка, коли всі три тіла розташовані в кутах рівностороннього трикутника, кут якого і дорівнює 60-ти градусам. Наприклад, один з таких трикутників складають Сатурн, Діона й Єлена. Обоє супутників виявлені з Землі в 1980-му році, причому відшукали їх на знімках кілька місяців по тому, після самих спостережень.

Один з нових супутників, Єлена, виявлений на наземних фотографіях, також рухається на 60 градусів перед свого більшого сусіда по орбіті - Діони. На поверхні Діони видні сліди викиду світлого матеріалу у вигляді інею, безліч кратерів і звивиста долина.

Є ще три непідтверджених відкриття супутників. Один з них близький до орбіти Діони, другий розташовується між орбітами Тефії і Діони, і третій - між Діоною і Реєю. Усі три минулі виявлені на фотографіях <Вояджера 2>, але поки ніде більше.

Рея - має стару, суцільно посипану кратерами, поверхню. На ній, як і в Діони, виділяються яскраві тонкі смуги. Ці утворення - приблизно, складаються з льоду, що заповнює розлами в корі супутників

Мімас, Енцелад, Тефія, Діона і Рея приблизно сферичні за формою і, швидше за все, складаються, по більшій частині, з водяного льоду. Енцелад відбиває майже 100 відсотків сонячного світла, що підтверджує таке припущення. Мімас, Тефія, Діона і Рея повністю покриті кратерами.

Титан , діаметр якого 5150 км - один з найбільш цікавих супутників Сатурна. Вважається, що склад і процеси, що відбуваються в атмосфері цього супутника схожі з тими, що мільярди років тому можна було б знайти в Земній атмосфері. Його поверхня нерозрізнена крізь щільну атмосферу, що складається на 85% з азоту, близько 12% аргону і менш 3% метану. Також спостерігається невелика кількість етану, пропану, ацетилену, етилену, водню, кисню й інших складових. Тиск у поверхні Титана 1.6 атмосфери. Температура верхніх шарів атмосфери цього супутника близька до -150°С, а поверхні - 94°С. Поверхня Титана складається з льоду з домішкою силікатних порід. Середня густина речовини, що складає супутник - 1,9 г/см3. Передбачається, що в Титана може бути океан з етану, метану й азоту глибиною до 1 км, нижче якого знаходиться шар ацетилену товщиною до 300 м. Метан на Титані, під дією світла, перетворюється в етан, ацетилен, етилен, і (у з'єднанні з азотом) у солі ціаністої кислоти. Останні - особливо цікаві молекули: це будівельні цеглинки для амінокислот. Низька температура, безумовно, гальмує утворення більш складних органічних речовин. У Титана немає магнітного поля, однак він взаємодіє з полем Сатурна, що створює за ним магнітний хвіст.

Гіперіон - ніяк не підтверджує свою внутрішню діяльність. Неправильна форма супутника викликає незвичайне явище: щораз, коли гігантський Титан і Гіперіон зближаються, Титан гравітаційними силами змінює орієнтацію Гіперіона, що по блиску супутника, що змінюється, можна відстежити з Землі. Неправильна форма Гіперіона і сліди давнього бомбардування метеоритами дозволяють назвати Гіперіон найстаршим у системі Сатурна.

Орбіта Япета розташована в майже 4-х мільйонах кілометрів від Сатурна. Одна сторона Япета рясно посипана кратерами, у той час як інша сторона виявляється майже гладкою. Япет відомий неоднорідно яскравою поверхнею. Супутник, подібно Місяцю з Землею, повернутий завжди однією стороною до Сатурна, так, що і по орбіті він рухається тільки однією стороною вперед, що у 10 разів темніше, ніж сторона протилежна. Є версія, що у своєму русі супутник <підмітає> пил і дрібні частки, що також обертаються навколо Сатурна. З іншого боку, може бути, ця темна речовина породжена надрами супутника.

Феба обертається навколо планети в напрямку, зворотному до обертання всіх інших супутників і Сатурна навколо осі. Вона має, загалом, сферичну форму і відбиває близько 6 відсотків сонячного світла. Крім Гіперіона, це єдиний супутник, не повернений до Сатурна вічно однією стороною. Усі ці особливості дуже обґрунтовано дозволяють сказати, що Феба - захоплений у гравітаційні мережі астероїд.

Назва	Відстань від Сатурна (тис. км)	радіус/розміри (км)	Маса ((1020 кг))	Рік відкриття	Хто відкрив
Пан	133,6	-	-	1990	М. Шоуолтер
Атлас	137,64	20 х 15	-	1980	Р. Терріл
Прометей	139,35	70 х 40	-	1980	С. Коллінз та інші
Шандора	147,7	55 х 35	-	1980	С. Коллінз та інші
Епіметій	151,42	70 х 50	-	1966	Р. Уолкер
Янус	151,47	110 х 80	-	1966	О. Дольфюс
Мімас	185,52	195	0,38	1789	В. Гершель
Енцелад	238,02	250	0,84	1789	В. Гершель
Тефія	294,66	525	7,55	1684	Дж. Кассіні
Телесто	294,66	-	-	1980	Б. Сміт та інші
Каліпсо	294,66	15 х 10	-	1980	Б. Сміт та інші
Діона	377,40	560	10,5	1684	Дж. Кассіні
Єлена	377,40	18 х 15	-	1980	П. Лак та інші
Рея	527,04	765	24,9	1672	Дж. Кассіні
Титан	1 221,85	2575	1 350	1655	Х. Гюйгенс
Гіперон	1 481,0	175 х 100	-	1848	Дж.Бонд,У.Бонд, В. Лассель
Япет	3 561,3	720	18,8	1671	Дж. Кассіні
Феба	12 952,0	110	-	1898	В. Піккер