Сатурн

Масса Сатурна составляет 95 масс Земли, то есть 5,68^.10²⁶ кг. Диаметр экватора планеты почти в 9 с половиной раз больше Земного - 120420 км. Расстояние от Солнца = 1427000000км (9,54 а.е.). Сатурн совершает один оборот вокруг Солнца за 29 с половиною лет.

Кольца Сатурна видимы с Земли в небольшой телескоп. Они состоят из тысяч и тысяч небольших твердых частиц из камней и льда, которые вращаются вокруг планеты. Существует 3 основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть и более слабые кольца D, E, F. При ближайшем рассмотрении, колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую
можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи можно даже увидеть менее заметные щели.

Сатурн имеет одну интересную особенность: он - единственная планета в Солнечной системе, чья плотность меньше плотности воды (710 кг на кубический метр). Если бы было возможным создать огромный океан, Сатурн смог бы в нем плавать!

Вояджеры 1 и 2 посетили Сатурн с разницей во времени в девять месяцев в ноябре 1980-го и в августе 1981-го годов. Две встречи с Сатурном пополнили наши знания и углубили понимание Сатурна и его системы. Расширенные наблюдения с небольшого расстояния позволили получить самые качественные изображения Сатурна и его системы. Многое из того, что мы знаем о Сатурне - итог двух исследований Вояджеров.

Строение планеты

Атмосфера Сатурна - почти полностью водород и гелий. 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. Поскольку ожидается, что количество гелия на Сатурне то же, что на Юпитере и Солнце, недостаток этого элемента в верхней атмосфере может подразумевать, что более тяжелый гелий, возможно, медленно опускается к ядру Сатурна, при этом выделяется тепловая энергия; этим можно объяснить избыточную теплоту, что излучает Сатурн, по сравнению с энергией, получаемой от Солнца.

Невысокая контрастность цветов на видимом диске Сатурна могла бы быть результатом более сильного смешивания газов в направлении, перпендикулярном экватору, чего не происходит в атмосфере Юпитера, на котором полосы облаков различимы даже в 65-мм телескоп с увеличением лишь 60 крат. Такая особенность в атмосфере Сатурна, видимо, связана с ветрами на нем.

Ветра на Сатурне очень сильны. Около 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 2000 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 свыше 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, с той лишь разницей, что на нашей планете это явление присуще исключительно более высоким широтам.

Оба Вояджера измерили скорость вращения Сатурна. Сутки на планете оказались равными 10-ти часам 39-ти минутам 24-м секундам.

Кольца

Кольца Сатурна состоят из множества каменных и ледяных частиц с размерами от долей миллиметра до нескольких метров. Кольцо Сатурна настолько широко, что по нему, будь такое возможно, мог бы катиться Земной шар. В то же время, кольцо имеет в ширину всего несколько сот метров (эта оценка, по разным данным, меняется от десятков метров до нескольких километров). Если представить себе Сатурн в виде футбольного мяча, кольца бы у такой планеты были тоньше бумаги. Кольцо Сатурна, из-за большой своей ширины и высокой отражательной способности составляющих его частиц, очень яркое. Свет, идущий от кольца, мешает астрономам искать вблизи Сатурна маленькие его спутники. Но примерно раз в 15 лет Земля пересекает плоскость колец Сатурна, и в этот не продолжительный промежуток времени, когда кольца повернуты к Земле ребром, их почти невозможно разглядеть даже в самые большие телескопы!

Это фотография Сатурна (вверху), сделанная телескопом им. Хаббла, с едва видимыми кольцами: в момент съемки этого кадра Земля находилась в плоскости колец. На этом снимке заметно, как самый большой спутник Сатурна Титан, отбрасывает тень на планету. Другие спутники видны белыми из-за своих ярких, ледяных поверхностей. Четыре спутника (слева направо) - Мимас, Тефия, Янус, и Энцелад - находятся внутри крайнего кольца (справа). Кольца отбрасывают тень на диск планеты, так как Солнце тоже находилось в плоскости колец. Снимок внизу показывает Сатурн с уже немного развернутыми кольцами. Спутник, названный Дионой, внизу справа, бросает длинную, тонкую тень через всю кольцевую систему. Спутник вверху слева от Сатурна - Тефия. Цветные изображения были составлены сложением снимков от 6-го августа (верху) и 17-го ноября (внизу) 1995-го года.

Такими случаями и пользуются астрономы, фотографируя Сатурн, изучая снимки, на которых нет помех от яркого кольца. Так были открыты спутники в 1966-м году, так же на фотографиях, сделанным на телескопе им. Хаббла, были найдены четыре новых спутника в 1995-м году.

Эта последовательность 4-х снимков (с интервалом 30 минут) показывает один из четырех новых спутников, обнаруженных телескопом им. Хаббла 22 Мая 1995-го года, когда кольца Сатурна пересекали своей плоскостью Землю.

Пока обозначенный как S/1995 S3, спутник был запечатлен в виде удлиненного белого пятна около центра каждого снимка. Более яркий объект слева - спутник Эпиметий, который, в свою очередь, обнаружил себя во время пересечения Землей плоскости колец в 1966-м году.

Сатурн - яркий белый диск справа; снимки были обработаны, с целью удаления лишнего света от колец. Это делалось для того, чтобы можно было различить слабые спутники, чьи орбиты лежат внутри или вблизи колец.

Вояджер 1 позволил подробнее рассмотреть структуру колец. Множество щелей, кроме уже известной щели Кассини, побудили ученых выдвинуть гипотезу о наличии маленьких спутников, орбиты которых лежат внутри этих щелей, и, считалось, что такие спутники, как бы, собирают все частицы на своем пути. Однако, Вояджер 2, проведший систематический поиск таких спутников, ничего не обнаружил. Не смотря на то, что некоторые из астрономов по-прежнему предполагают найти подобное сосуществование спутника и щели, многочисленные исследования, основанные в том числе и на снимках Вояджеров, привели к выводу, что виновниками образования многих щелей действительно являются спутники, но те, чьи орбиты лежат за пределами колец. Да и механизм образования щелей совсем иной.

И частицы, и спутники обращаются вокруг Сатурна, подчиняясь законам Кеплера, из которых, в частности, следует, что чем дальше находится тело от центра, вокруг которого оно обращается, тем больше период его обращения. Это означает, что и внутри колец период обращения частиц вокруг Сатурна зависит только от расстояния до планеты. И если какой-либо спутник имеет период обращения вокруг Сатурна, который кратен периоду обращения частиц, находящихся в кольце на каком-то конкретном расстоянии от Сатурна (скажем, период обращения спутника почти точно в три раза больше, чем период обращения частиц), то этот спутник периодически изменяет движение всех таких частиц, и те покидают, со временем, свою орбиту, образуя тонкую щель, почти свободную от частиц. Таким образом, за каждой щелью стоит влияние определенного спутника, "личность" которого легко выясняется. Астрономы говорят, что такую-то щель пасет определенный спутник. Здесь слово "пасет" используется как термин.

Середина 2004 г. ознаменована новым пиком исследований планеты - космический аппарат "Кассини" достиг цели и провел серию исследований.

См. также: фото 1,   фото 2,   фото 3,   фото 4,   фото 5,   фото 6,   фото 7,   фото 8,   фото 9,   фото 10,   фото 11