 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
САТУРНВика Воробьева
Сатурн - шестая планета Солнечной системы - был известен людям с глубокой древности. Вместе с Юпитером, Ураном и Нептуном он входит в число планет-гигантов Солнечной системы. Сатурн удален от Солнца на расстояние 1,43 миллиарда км, что в 9,5 раз превышает расстояние от Солнца до Земли, и делает один оборот вокруг Солнца за 29,4 года.
Сатурн - во многом уникальная планета. Его масса в 95 раз превышает массу Земли, а диаметр примерно в 9 раз больше земного диаметра. Это приводит к удивительно низкой средней плотности - 0,69 г/куб.см, что меньше плотности воды. Если бы в космосе был бы гигантский океан, Сатурн мог бы в нем плавать! Плотности всех прочих планет Солнечной системы значительно или немного, но больше плотности воды. Низкая средняя плотность и очень высокая скорость вращения (Сатурн делает один оборот за 10 часов 47 минут) приводят к самому высокому в Солнечной системе сжатию планеты: 0,1076. Его экваториальный радиус почти на 11% больше полярного радиуса! Это сжатие делает диск планеты не круглым, а сплюснутым, и хорошо заметно в телескоп.
В отличие от Земли и других планет земной группы, у Сатурна нет твердой поверхности. То, что мы видим как "поверхность", является верхушками облаков. Верхний слой облаков на Сатурне состоит из замерзшего аммиака, ниже расположены облака из гидросульфида аммония. По мере погружения в глубину водородная атмосфера Сатурна становится все плотнее и горячее, пока, наконец, на расстоянии около половины радиуса и давлении около 3 млн. атмосфер молекулярный водород не переходит в металлическую форму.
Самым знаменитым украшением Сатурна, конечно, являются его кольца. Кольца Сатурна образованы множеством ледяных валунов, камней и снежинок, вращающихся вокруг планеты.
Толщина колец составляет всего несколько сотен метров, а ширина - десятки тысяч километров. Кольца Сатурна, как и кольца других планет-гигантов, расположены в плоскости экватора планеты. Поскольку ось вращения Сатурна на 26,7 градусов наклонена к плоскости его орбиты, с Земли мы видим кольца то широко раскрытыми, и тогда они хорошо видны, то с ребра, и тогда их не удается разглядеть даже в самые хорошие телескопы.Атмосфера Сатурна состоит из водорода (96,3% по числу частиц), гелия (3%) и метана (0,004%), т.е. гелия там (по массе) всего около 6%. Сатурн обладает наиболее чистой водородной атмосферой из всех планет Солнечной системы. Кроме водорода, гелия и метана, в атмосфере присутствуют этан, ацетилен, аммиак, фосфин, а также такие экзотические на Земле вещества, как арсин AsH3 и герман GeH4. Однако количество примесей очень невелико, на уровне десятимиллионных долей от числа частиц и ниже. Средняя молекулярная масса атмосферы Сатурна составляет всего 2,135 г/моль.
Тропопауза (температурный минимум) расположена на уровне давления около 0,1 атм. при температуре 82К. Выше тропопаузы лежит стратосфера - область атмосферы, где температура растет с высотой. В стратосфере на уровне давлений 0,001-0,01 атм. и высотой 180-300 км над основным облачным слоем расположена оптически тонкая надоблачная дымка из мелких (размер 0,1-0,25 мкм) частиц замерзшего аммиака. В видимом и ИК-свете дымка почти прозрачна, но в ультрафиолетовом диапазоне ее оптическая толщина достигает 0,6 (это значит, что она ослабляет свет почти в 2 раза). Еще выше лежит мезопауза - область атмосферы с постоянной температурой (~140K). Начиная с уровня давлений 10-7 атм. температура атмосферы начинает быстро повышаться и к термосфере достигает 800К.
Температурный профиль верхней атмосферы Сатурна.
Данные получены на основе наблюдений затмений Сатурном далеких звезд в 80-х и 90-х годах прошлого века.Ниже тропопаузы (на уровнях давления 0,1-0,4 атм.) расположен слой оптически толстой дымки, нивелирующей рисунок нижележащих облаков. Эта дымка наиболее плотна в области экватора и становится тоньше к полюсам. Самые высокие облака в атмосфере Сатурна наблюдаются именно над экватором на уровне давления 0,07 атмосфер и высоте около 100 км над основным уровнем облаков. На широтах 20-30 градусов дымка опускается на 15 км ниже, в область давления 0,13 атм. Основной уровень облаков на Сатурне расположен при давлении 1,4 атм. и температуре около 150К.
Недавние наблюдения Сатурна с помощью АМС Кассини на волне 5 мкм (ИК-диапазон) позволили также увидеть и глубокие облака, расположенные значительно ниже основного облачного слоя, на уровне давления около 2 атм. Эти облака оказались сложены достаточно крупными частицами (радиус > 5 мкм), состоящими из гидросульфида аммония или водяного льда. Сравнение скорости движения "глубоких облаков" с обычными показало увеличение скорости ветра с глубиной примерно на 1,8 м/сек на км.
На левом рисунке показана зависимость давления в атмосфере Сатурна от высоты. За "ноль" был принят уровень с давлением 1 атм. На правом рисунке показан температурный профиль нижней атмосферы Сатурна. Ниже тропопаузы наблюдается устойчивый рост температруры с глубиной.Скорости ветра на Сатурне достигают 400-500 м/сек. Ветры дуют параллельно экватору в прямом направлении. Скорости ветра значительно различаются на разных широтах. В зонах взаимодействия ветровых течений образуются штормовые системы и вихри аналогично Большому Красному Пятну на Юпитере.
Этот снимок был получен АМС Кассини 7 марта 2006 года с расстояния около 2,9 млн.км. Разрешение снимка 17 км в пикселе. Виден атмосферный вихрь аналогичный Большому Красному Пятну на Юпитере.Еще одной интересной особенностью атмосферной циркуляции на Сатурне является постоянный вихрь циклонического типа около южного полюса, с максимальной скоростью ветра около 160 м/сек на 87 градусе южной широты. Этот вихрь был обнаружен на снимках, полученных Кассини в июле и августе 2004 года. Закручиваясь в огромной воронке, воздух опускается вниз и нагревается, что приводит к повышению измеряемых температур в этой области. Температура тропосферы повышается от 88К на широте 70 градусов южной широты до 91К на полюсе.
Скорости воздушных течений вокруг южного полюса Сатурна. Видны 2 струйных течения около 74 и 87 южной широты.Магнитное поле Сатурна интересно тем, что ось магнитного диполя с точностью до 1 градуса совпадает с осью вращения планеты, а центр диполя совпадает с центром масс Сатурна с точностью до 0,01 радиуса. Напряженность магнитного поля на экваторе на уровне верхушек облаков составляет 0,2 Гаусс (57% от земного).
Как и все газовые гиганты в Солнечной системе, Сатурн имеет систему колец. Однако в отличие от колец Юпитера, Урана и Нептуна кольца Сатурна роскошные, широкие и яркие, что делает эту планету излюбленным объектом для художников, рисующих на космическую тему.
Кольца сложены бесчисленным множеством ледяных частиц размером от многоэтажного дома до снежинки, вращающихся вокруг Сатурна. Ширина колец составляет несколько сотен тысяч километров, тогда как их толщина - всего несколько сотен метров. Каждое из колец состоит из множества (нескольких сотен) узких индивидуальных "колечек". Всего известно 7 колец Сатурна, их свойства приведены в данной таблице.
кг
