САТУРН: КАРАКТЕРИСТИКЕ, САСТАВ, ОРБИТА, СТРУКТУРА - АРТЕ - 2025

Сатурн је друга највећа планета у Сунчевом систему након Јупитера. Познат по свом прстенастом систему, он припада планетима званим Јовианс, који се налазе после астероидног појаса, који их раздваја од стеновитих планета.

Познат још од давних времена, јер је то једна од 5 планета видљивих голим оком и најудаљеније од њих, Галилео је први пут то приметио телескопом 1610. Иако је приметио деформацију узроковану прстеновима, а недостатак резолуције инструмента није дозволио му је да разликује његов облик.

Гасовита планета Сатурн, у поређењу са Земљом, 95 пута мања. Извор: Сатурн слика: НАСА / ЈПЛ / Спаце Сциенце Институте Земља слика: НАСА / Аполло 17 црев / Публиц домаин.

Годинама касније, 1659. године, Цхристиан Хуигенс је прикладно описао познате прстенове. Убрзо касније, италијански астроном Гиованни Цассини схватио је да прстенови имају поделу, што се данас назива поделом Цассини.

Иако астрономи антике нису могли детаљно описати систем прстенова, већ величанствен поглед на планету мора да их је импресионирао довољно да ће им дати имена као што су "Алап Сахмас" (звезда Сунца) за Калдејце, "Фаенон" (светао као Сунце) за Грке или „Кхима“ (одговоран за универзални потоп) за Јевреје.

Стари Римљани су планету повезивали с грчким богом Кроносом, оцем Зевса, кога су звали Сатурн. У част овог божанства, у децембру су слављени фестивали под називом Сатурналиа, што су древни хришћани касније повезали с Божићем.

Остале древне културе, попут Хиндуса, Кинеза и Маја, такође имају запажања о планети у својим записима. За Маје су датуми када су се догодиле везе Сатурна, Јупитера и Марса били свечани.

Опште карактеристике Сатурна

Сатурн није тако велик као Јупитер, већ је само трећина његове масе, док му је радијус 16% мањи.

То је најмање густа планета; при 687 кг / м ³ могао би плутати водом ако је океан довољно велик да га садржи. Састоји се углавном од водоника и хелијума, најлакших познатих елемената, мада их садрже и у много мањем броју.

Сатурн има своје магнетно поље, мање интензивно од Јупитеровог, али много више од Земљиног, са магнетном оси паралелном са оси ротације. Зато су ауроре уобичајене у облику концентричних кругова тачно у свакој поларној регији. Оне се формирају кретањем електрицно набијених цестица усред интензивног магнетног поља планете.

Још једна карактеристична карактеристика Сатурна је топлота коју излази у свемир, зрачећи готово двоструко више енергије коју добија од Сунца. Сатурн је унутрашњост врло врућа и научници верују да је то последица кондензације течног водоника под високим притиском. .

Притисак унутар Сатурна милион је пута већи од Земљиног атмосферског притиска. Капљечи течног водоника убрзавају се током путовања ка центру планете, производећи топлину.

Течни водоник се понаша попут метала и није одговоран само за зрачену топлоту, већ и за динамо ефекат који ствара магнетно поље.

Атмосфера Сатурна подсећа на ону Јупитера, са сличним обрасцем светлих и тамних појаса. Облаци се састоје од кристала амонијака, воде и амонијум хидросулфида.

Има јаких ветрова и повремених олуја које трају месецима на Земљи. Екваторијални вјетрови на Сатурну могу достићи и 500 м / с.

Резиме главних физичких карактеристика планете

-Маса: 5,69 к 10 ²⁶ кг.

-Екваторни радијус: 6,0 к 10 ⁴ км

-Поларни радијус : 5,4 к 10 ⁴ км

-Облика: спљоштена.

-Средња удаљеност од Сунца: 1,4 к 10 ⁹ км

- Нагиб орбите : 2,5 ° у односу на еклиптику.

-Температура: између -139 и -189 ° Ц.

-Тежина: 10.4 м / с ²

-Садро магнетно поље: Да.

-Атмосфера: Да, углавном водоник.

-Густина: 687 кг / м ³

-Сателити: 82 формално одређена, мноштво других ситних луна, без ознаке.

Прстени: Да, сложен систем.

Сатурнови прстенови

Сатурнов систем прстена јединствен је у соларном систему по својој изузетној лепоти. Извор: Пикабаи.

Прстенови су заштитни знак Сатурна, јер иако их поседују и други гасови, без сумње су ови са ове планете најспектакуларнији.

Прстенови су састављени углавном од леда и стена и одржавају се у облику захваљујући гравитационом деловању неких специјализованих сателита: пастира пастира.

Илустрација Сатурнових прстенова

У почетку су, због недостатка резолуције у својим телескопима, астрономи сматрали да прстенови формирају непрекидни диск материје око планете. У сваком случају, дебљина система је занемарљива, у најмању руку, једва километар, а у неким регионима може бити метар.

Италијански астроном Гиованни Цассини први је приметио постојање разграничења између њих, око 1675.

Годинама касније, француски математичар Пиерре де Лаплаце истакао је да у ствари постоје бројни танки прстенови. Коначно, Јамес Цлерк Маквелл је изградио модел по коме је предложио да прстенови буду сачињени од много честица, а свака од њих следи независну орбиту.

Астрономи разликују прстенове са словима абецеде. 7 главних и најсјајнијих прстенова су А, Б, Ц и Д, док су Е, Ф и Г блеђе.

Постоје и хиљаде слабијих прстенова. Најблажи и најудаљенији откривен је инфрацрвеним телескопом и зове се Пхоебе-ов прстен.

Умјетнички приказ приказује прстенове Сатурна и веће сателите. Извор: пхотојоурнал.јпл.наса.гов.

Цассинијев раздјелник одваја прстен А од прстена Б, али у истом прстену А постоји мрачно подручје које се назива Енцке сплит, а одржава га један од Сатурнових сателита: Пан. Унутар региона постоји и изузетно танак прстен.

Постоје поделе различите ширине, такође назване по познатим астрономима: Цоломбо, Хуигенс, Маквелл и Кеелер.

Поријекло прстенова

Прстенови се састоје од честица које се крећу у величини од зрна песка (микрона) до огромних стена дугачких неколико десетина метара, али астрономи се слажу да нису настали у исто време као и планета, али однедавно.

Процјењује се да су главни прстенови А, Б и Ц стари неколико стотина милиона година, а то је врло мало у астрономском погледу. Научници су сигурни да су се све планете у Сунчевом систему формирале у исто време, пре око 4,6 милијарди година.

Материјал који чине прстенови могао је да потјече од комете, метеора или мјесеца, фрагментиран због гравитације планете. У сваком случају, то нису остаци формације планете.

Сигурно је да је порекло прстенова тренутно неизвесно, али општи консензус је да су прилично нестабилни, па чим брзо настану, током неколико милиона година могу нестати.

Превод покрета

Орбита Сатурна. Просечна удаљеност између Сатурна и Сунца је већа од 1.400.000.000 км (9 АУ). Са просечном орбиталном брзином од 9,69 км / с, Сатурну је потребно 10,759 земаљских дана да би обишли Сунце. Извор: Тодд К. Тимберлаке, аутор Еаси Еаси Симулације = Францисцо Ескуембре / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес /би-са/3.0)

Сатрану је потребно 29 година и 167 дана да путује својом орбитом око Сунца. Занимљиво је да су Сатурн и Јупитер у орбиталној резонанци, пошто постоји гравитациона интеракција између њих. Наравно да је привлачност Сунца много већа, али привлачи и Јупитер.

Када између астрономских објеката постоји орбитална резонанца, њихови орбитални периоди одржавају одређену пропорцију, увек са малим бројем. У случају Сатурн-Јупитера, он ротира 5 окретаја за свака 2 окретаја Сатурна и сматра се да ова резонанца има стабилизујуће ефекте на орбите обе планете.

Орбитална резонанца која настаје између честица које чине Сатурнове прстенове и сателита који орбитирају између њих, има снажан утицај на структуру прстенова, на пример постојање Цассинијевог расцепа.

Сатурн је планета у Сунчевом систему са највећим бројем сателита, од којих је 6 имало орбиталне периоде, да видимо:

-Мимас и Тетхис, у омјеру 1: 2. За 1 окрет Мимаса, Тетхис се окреће 2 пута.

-Енцеладо и Дионе, у односу 1: 2.

-Хиперион и Титан, у омјеру 4: 3.

Најзад, невероватно је да је 85% момента угла Сунчевог система концентрисано у Јупитеру и Сатурну, двема највећим планетама, за разлику од Сунца, које упркос највећем проценту масе има мали угаони замах.

Моментални замах система је занимљива физичка величина, јер се он чува у одсуству спољних интеракција. Да би дошло до промене потребан је нето обртни момент изнутра.

Подаци о кретању Сатурна

Следећи подаци укратко описују кретање Сатурна:

-Средњи радијус орбите: 1,43 к 109 км

- Нагиб орбите : 2,5 ° у односу на равнину еклиптике

-Ексцентричност: 0.056

- Просечна орбитална брзина : 9.6 км / с

- Период преноса : 29,46 година

- Период ротације: 10,66 сати

Када и како посматрати Сатурн

Планета Сатурн сматра се супериорном планетом, пошто је њена орбита изван орбите Земље. Виши планети су Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун. Супротно томе, планете чија је орбита најближа Сунцу називају се нижим планетима: Меркур и Венера.

Најбоље време за посматрање више планете је када Земља дође између ње и Сунца. С друге стране, теже је видети када је она у споју, док је даље од Земље и близу Сунца, што је чини непрозирном. Ситуација је графички описана на следећој слици:

Супротност и спајање спољне планете. Извор: Маран, С. Астрономија за лутке.

Наравно, један од главних циљева било ког посматрача неба је преглед прстенова, за који је довољан мали телескоп. Али потребно је узети у обзир да су понекад прстенови на ивици у односу на Земљу и самим тим невидљиви.

Угао под којим се гледају прстенови мења се током 30 година, што је време када Сатурн орбитира око Сунца.

Следеће опозиције Сатурна су:

-2020 : 20. јула

-2021 : 2. августа

-2022 . : 14. августа

-2023 : 27. августа

-2024 : 08. септембра

-2025 : 21. септембра

Ротационо кретање

Сатрану је потребно у просеку 10,66 сати да изврши један обрт на сопственој оси ротације, мада се не раде све његове зоне ротирајући истом брзином. На пример, на екватору је брзина ротације 10,25 сати, док је у планети приближно 10,65 сати.

Ова појава је позната као диференцијална ротација и настаје из чињенице да планета није чврста, као што смо рекли. Такође због своје течно-гасовите природе, планета доживљава деформацију услед ротационог покрета, постајући спљоштена на половима.

Састав

Састав Сатурна је у основи исти као код Јупитера и других гасовитих планета: водоника и хелијума, само што је на Сатурну удео водоника већи, с обзиром на ниску густину.

Будући да се Сатурн формирао у спољној области маглине која је настала из Сунчевог система, планета је била у стању да брзо расте и зароби велику количину водоника и хелијума који су присутни у магли.

Због огромних притисака и температура који се повећавају како идете дубље, молекулски водоник на површини се претвара у метални водоник.

Иако је планета гасовита, у њеном језгру постоји мањи део тежих елемената, који је макар делимично стеновит, попут магнезијума, гвожђа и силицијума.

Поред ових елемената, обилују се и разне врсте леда, попут амонијака, воде и метана, који имају тенденцију накупљања према центру планете, који је на високој температури. Из овог разлога, материјал је заправо течан, а не гасовит.

Облаци Сатурна сачињавају амонијак и водени лед, док су у атмосфери поред ових супстанци детектирани и ацетилен, метан, пропан и трагови других гасова.

Унутрашња структура

Унутрашња и спољна структура Сатурна. Извор: Келвинсонг / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0)

Иако доминирају водоник и хелијум, сматра се да Сатурн садржи камениту језгру у природи. Током процеса формирања планета Сунчевог система, гасови се кондензују око овог језгра, у брзом процесу који му је омогућио брзи раст.

Језгро Сатурна садржи, као што смо рекли, стене и испарљиве елементе и једињења, окружени слојем течног водоника. Научници процењују да је ово језгро између 9 и 22 пута веће од Земље: у радијусу око 25 000 км.

Овај слој течног водоника је окружен слојевима течног водоника и хелијума, који на крају постају гасовити у најудаљенијим слојевима. Френкелова линија је термодинамичка граница која одваја гасовиту течност од течности.

Сатурнови природни сателити

Према последњим бројевима, Сатурн има 82 одређена сателита и мноштво мини луна који му и даље недостају. Због тога је Сатурн планета са највише сателита до сада.

Сатурнов сателитски систем је веома сложен; на пример, познато је да имају директно дејство на прстенове: пастири пастира.

Поред тога, постоје тројански сателити, који остају у стабилној орбити на 60 ° напред или иза других сателита. На пример, Месеци Телесто и Цалипсо су Тројанци Тхетис-а, један од главних сателита Сатурна.

Главни сателити Сатурна су Титан, Мимас, Енцеладус, Тетхис, Дионе, Рхеа, Хиперион, Иапетус и Пхоебе. Ови сателити су познати још од свемирских мисија, али истраживачке сонде за Сатурн откриле су још много тога.

На левој страни Мимас и кратер огромног удара. На десној површини Титана. Обе слике потичу из сонде Цассини. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Највећа од свих Сатурнових месеци је Титан, који такође има своју атмосферу и други је по величини у целом Сунчевом систему, после Ганимеда, великог месеца Јупитера. Титан је чак већи од Меркура.

С друге стране, Енцеладус, шести месец Сатурна по величини, је велика снежна кугла са изненађењем: њено језгро прекривен је океан вруће течне воде.

Сатурн и Титан, његов најважнији сателит

Занимљива чињеница међу месецима Сатурна је да постоје сателити чија је орбита иста, али они не успевају да се сударају. Најзначајнији од ових коорбиталних сателита су Јанус и Епиметеј.

Нису сви Сатурнови месеци сферичне форме, постоји много неправилних сателита, углавном малих димензија и орбите прилично далеко од планете.

Титан и његова атмосфера

Мозаик инфрацрвених слика Титана, снимљене сондом Цассини у 2015. Извор: НАСА преко Викимедиа Цоммонса.

То је највећи и најважнији од сателита Сатурна, који је са Земље видљив као мала тачка светлости, уз помоћ телескопа. Холандски астроном Цхристиан Хуигенс први је пут видео око 1655. године, а Јохн Херсцхел га је већ у 19. веку назвао Титан.

Његова приближна густина је 1,9 г / цм ³ и иако садржи камениту језгру, свет је скоро у потпуности направљен од леда.

На Титану је густа атмосфера у којој доминира азот и мали проценат метана, као и трагови угљоводоника. Ово је изузетна реткост у Сунчевом систему јер осталим сателитима недостаје сопствена атмосфера.

Такође има океане и оборине, али не воду, већ метан. Постојање овог једињења познато је од средине 20. века, захваљујући спектроскопији коју је урадио астроном Џерард Куипер. Касније је сонда Воиагер потврдила ово откриће.

Занимљиво код Титана је да су тамо откривена многа органска једињења, осим метана, који су прекурсори живота. Механизам којим је Титан стекао ову осебујну атмосферу још увек није познат, али је од великог интересовања, јер је богатство угљоводоника много веће од оног на Земљи.

Као део мисије Цассини на Сатурн, сонда Хуигенс је успела да слети на површину Титана и пронашла залеђену површину, али пуну копнених облика.

Иако Титан ужива у разноврсној геологији и клими, за људе је то незахвалан свет. Његова атмосфера је веома динамична; На пример, зна се да пушу ветрови који брзо напредују, што је далеко веће од највећих урагана на копну.

Мисије у Сатурн

Пионеер 11

Покренула га је НАСА 1973. године, а у орбиту Сатурна стигла је неколико година касније, 1979. Ова мисија је снимила слике ниске резолуције, а пронашли су и непознате сателите и прстенове који никада нису виђени са Земље.

Сонда је коначно напуштена 1995. године, али је носила плочу са чувеном поруком коју су створили Царл Саган и Франк Драке, у случају да на њу наиђу ванземаљски навигатори.

Воиагер

Ова мисија се састојала од покретања две сонде: Воиагер 1 и Воиагер 2.

Иако је Воиагер 1 замишљен да достигне Јупитер и Сатурн, он је већ премашио границе Сунчевог система, улазећи у међузвездни простор 2012. године. Међу његовим најважнијим налазима је потврда постојања атмосфере Титана, као и важни подаци Сатурнове атмосфере и система прстена.

Воиагер 2 је прикупио информације о Сатурновој атмосфери, атмосферском притиску и бројним висококвалитетним сликама. После посете Сатурну, сонда је стигла до Урана и Нептуна, након чега је ушла у међузвездни простор, као и сестра сонде.

Цассини

Мисија Цассини била је заједнички пројекат НАСА-е, Европске свемирске агенције и италијанске свемирске агенције. Покренут је 1997. године са рта Цанаверал и његов циљ је био да проучи планету Сатурн и његов сателитски систем.

Сонда је стигла до Сатурна 2004. године и успела је да орбитира на планети 294 пута до 2017. године, када јој је понестало горива. Сонда је потом намерно потопљена у Сатурн, како би се спречило да се упадне у један од сателита и тако избегне радиоактивно загађење.

Цассини је носио сонду Хуигенс, први предмет који је створио човек који је слетио на свет изван астероидног појаса: Титан, највећи сателит Сатурн.

Хуигенс је допринео сликама Титовог пејзажа, као и структуре прстенова. Такође је добијена слика Мимаса, другог сателита Сатурна који пасе прстенове. Показују огромни кратер Херсцхел, са огромном планином у центру.

Цассини је такође потврдио присуство воде на Енцеладусу, Сатурновом шестом леденом месецу, пречника 500 км, који је у орбиталној резонанци са Дионом.

Енцеладус, ледени Сатурн који унутра налази океан. Слика Цассини сонде. Извор: Викимедиа Цоммонс. НАСА / ЈПЛ / Институт за свемирске науке / Публиц домаин.

Вода Енцеладуса је врућа, а планета је пуна гејзера и фумарола који избацују водену пару и органска једињења, због чега многи верују да би то могло да живи у животу.

Што се тиче Иапета, још једног од великих Сатурнових сателита, Цассинијеве слике откриле су затамњену страну, чије порекло још увек није одређено.

Референце

1. Небо месеца. Везе и супротности спољних планета. Опоравак од: елциелоделмес.цом.
2. Маран, С. Астрономија за лутке.
3. ПОТ. Цассини Миссионс. Опоравак од: соларсистем.наса.гов.
4. Повелл, М. Планете голих очију на ноћном небу (и како их препознати). Опоравак од: нудееиепланетс.цом.
5. Семе, М. 2011. Соларни систем. Седмо издање. Ценгаге Леарнинг.
6. Википедиа. Планетарни прстен. Опоравак од: ес.википедиа.орг.
7. Википедиа. Сатурн (планета). Опоравак од: ес.википедиа.орг.
8. Википедиа. Сатурн (планета). Опоравак од: ен.википедиа.орг.