Учебная работа. Реферат: Сатурн
Юрий Коваль
«Самая лёгкая лодка в мире»
Сатурн виден на небе в виде светила 2-ой звёздной величины (отлично различимая, но не в особенности привлекающая внимание «звёздочка»). Сатурн отстоит от Солнца на 9,54 а.е. От Солнца до него в среднем — 1 426 980 000 км.
Год на Сатурне продолжается 29,46 земного года (приблизительно 30 земных лет).
Скорость движения вокруг Солнца — 9,64 км/с. В три с излишним раза медленней Земли.
Орбита Сатурна практически радиальная (эксцентриситет — 0,056).
Угол наклона орбиты практически сходен с земным (отличие на 2,5 градуса).
Масса Сатурна — 95,1 земной массы. Это 2-ая по массе планетка Солнечной системы.
Поперечник Сатурна на экваторе — 9,4 земного. По поперечнику и объёму он весьма близок к Юпитеру. Планетка очень сплюснута, и для неё указывают два поперечника: экваториальный — 120 536 км, полярный — 108 728 км (недавнешние уточнённые данные). Сплюснутость Сатурна тоже видна в мощнейший телескоп на глаз. Объём Сатурна в 734 раза больше земного.
Сатурн тоже во много раз уступает Земле по плотности. Это менее уплотненная планетка. Средняя плотность — 0,69 г/см3 (земная — 5,5). Если Юпитер только немножко плотнее воды, то Сатурн даже уступает воде! Предпосылки этого — изначальный элементный состав (преобладают лёгкие водород и гелий).
Сила тяжести на периферии Сатурна (в верхней части пасмурного слоя) составляет всего 0,925 земной, хотя планетка в 95 раз массивнее Земли! Это происходит из-за удалённости пасмурного слоя от центра данной нам рыхловатой планетки. Мы бы в этих облаках в гравитационном смысле чувствовали бы себя, как дома.
Сатурн, как и остальные планеты-гиганты, стремительно вращается вокруг собственной оси и делает оборот за 10 часов 14 минут, хотя по объёму грандиозен, как и Юпитер. Отсюда следует большая линейная скорость периферийных частей планетки на экваторе, чем разъясняется мощная сплюснутость у полюсов.
Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики больше, чем у Земли — на 26,7 градусов (у Земли — 23,5). Потому на Сатурне есть смена времён года, но её проявления специфичны.
Освещённость Солнцем — 1/90 земной.
В атмосфере Сатурна есть метан и аммиак.
температура на вершинах туч составляет на Сатурне минус 180 градусов Цельсия (новейшие уточнённые данные). О температуре твёрдой поверхности гласить не имеет смысла, потому что Сатурн — большой газовый шар с маленьким твёрдым ядром.
Сатурн полосат, но в наименьшей степени, чем Юпитер. В экваториальном направлении чередуются полосы различно окрашенных туч. Экваториальные образования делают поворот вокруг планетки за наиболее маленький срок, чем удалённые от экватора (вращение как у водянистого тела — экватор резвее), другими словами есть зональные течения атмосферы с различной скоростью. Зоны видны как полосы. На Сатурне тоже достаточно бурная погода.
Посреди XX века были известны 9 спутников Сатурна, в 1967 г. — 10, в 1989 г. — 17, в 2000 г. — 22, что является рекордом для планет [Новые спутники Сатурна, 2001].
Неповторимая изюминка Сатурна — весьма калоритные экваториальные кольца: наружное; отделённое от него щелью колоритное среднее; полупрозрачное внутреннее. Они не соприкасаются с планеткой, что подтверждено ещё Гюйгенсом. Кольца состоят из маленьких обломков (камешков, пыли). Потому что ось вращения планетки наклонена, а год продолжается практически 30 земных лет, любые 15 лет кольца Сатурна поворачиваются к нам ребром и вроде бы исчезают. Отсюда делались выводы, что ширина колец не наиболее 10 — 15 км. Они оказались во много раз тоньше (см. ниже).
Новейшие сведения
В 1980 — 1981 годах Сатурн изучался южноамериканскими станциями «Вояджер-1» и «Вояджер-2» [Купер, Хенбест, 1998]. В 1997 г. запущен интернациональный зонд «Кассини-Гюйгенс», который должен достигнуть Сатурна в 2004 г. [Подготовка к изучению Титана, 1996 и др.].
На Сатурне имеются пятна, но они несколько другие, чем Красноватое пятно на Юпитере. Раз в 30 земных лет (раз в год Сатурна) с запозданием на 15 лет всплывает сгусток тёплых газов. Он охлаждается в верхних частях пасмурного слоя, и свежайшие кристаллы аммиака образуют белоснежное пятно. 2-ое аналогичное пятно в крайние годы заслонено кольцами, но обязано существовать [«Веснушки» на Сатурне, 1994]. Пятна Сатурна — итог смены времён года, что в принципе не быть может на Юпитере, потому что его ось практически не наклонена.
Есть на Сатурне и пятно, аналогичное Большенному Красноватому пятну Юпитера, но сравнимо малюсенькое — это пятно Анне (открыто Анне Бункер по данным «Вояджера»).
Вдоль экватора проходит атмосферное течение шириной в 10-ки тыщ км и скоростью до 500 м/с. Скорость ураганных ветров на Сатурне добивается 1800 км/час [Вселенная, 1999 и др.].
У Сатурна сравнимо слабенькое магнитное поле, а сам он владеет очень низкой плотностью. Отсюда изготовлены выводы, что твёрдое каменистое ядро Сатурна, довольно велико (поперечником около 30 000 км), но не очень сжато (меньше сила притяжения). Из-за этого водородные слои отодвинуты от центра, и слой железного водорода не велик. Дальше имеется широкий слой водянистого водорода и атмосфера, состоящая в большей степени из водорода.
В атмосфере Сатурна в январе 1998 г. открыты полярные сияния [Полярные сияния в атмосфере планет, 1999]. Состав туч, также совершенно строение и состав атмосферы практически такие же, как на Юпитере, но водорода чуток больше (около 94%), а гелия меньше (около 6%) [Вселенная, 1999]. Это не противоречит наименьшей плотности планетки в целом.
Кольца Сатурна
Изучались «Пионером-11» (1979) и «Вояджерами» (1980 — 1981). Толщина колец, как выяснилось, не 1 км, а 50 м (кольцо А) и 10 м (кольцо С). Преобладает поперечник частиц в несколько мм.
Различаются последующие части колец (от внешних к внутренним):
кольцо Е, очень мерклое и самое наружное кольцо, снутри которого находятся орбиты спутников от Мимаса до Дионы; по одной из гипотез это кольцо — вулканический выброс Энцелада;
кольцо G, одно из самых наружных колец, мерклое, но достаточно обширное, меж орбитами Мимаса, также Эпиметея и Януса;
кольцо F, открыто «Пионером-11» в 1979 г., узенькое, самое наружное из ярчайших колец, ограничено с 2-ух сторон спутниками-«пастухами» Пандорой и Прометеем; состоит отчасти из наиболее узеньких переплетённых колец (переплетены притяжением «пастухов»);
кольцо А, самое наружное из видимых с Земли, владеет зазором — щелью Энке, в щели Энке движутся спутники Атлас и Новенькая луна;
щель Кассини, открытая в 1675 г., зазор меж кольцами А и Б, «Вояджеры» открыли в ней не наименее 100 весьма слабеньких и узеньких колец;
кольцо В, самое обширное, колоритное, и плотное, с тёмными круговыми спицами, которые живут до 10 часов (облака частиц и пылинок, нацеленных под действием магнитного поля?) [Блиох, Ярошенко, 1991];
кольцо С, «креповое» кольцо, самое слабенькое и голубое из видимых с Земли колец, практически не отграничено от кольца В, состоит из огромного количества узеньких колец;
кольцо Д, практически касается Сатурна, весьма слабенькое.
Числилось, что кольцам Сатурна 100 миллионов лет, и появились они от столкновения тел поперечниками порядка 200 км. Не так давно в Галлактический телескоп имени Хаббла в ультрафиолетовом свете найдено, что в атмосфере Сатурна на 33 градусах южной широты, где магнитно-силовые полосы пересекают самое внутреннее кольцо, воды в 5-10 раз больше, чем в остальных местах [Кольца Сатурна…, 1997; Вода в атмосферах планет-гигантов, 1998]. Это значит, что ионы воды по силовым линиям передвигаются от кольца к планетке, другими словами идет дождик. Ранее знали, что вокруг колец скопление водяных паров. Влага с колец испаряется в итоге ударов микрометеоритов. Нейтральные молекулы вновь падают на кольцо, а ионизированные по спирали движутся или от планетки (если они за наружным краем этого наиблежайшего кольца), или к планетке (если оказались поближе к ней). Всё это значит, что кольцам не наиболее 30 миллионов лет. Если б они были старше, то издавна истощились бы.
Есть также способности сформироваться тут спутнику. Частички колец — это на самом деле рыхловатые комья снега и льда, которые то слипаются, то разрушаются [Энциклопедия для деток, том 8, 1997].
Любопытно, что снимки 1-го и другого «Вояджеров», пролетавших с интервалом в 9 месяцев, резко различаются. На наиболее ранешном снимке кольцо F припоминает по структуре перевитую девичью косу. Видны пересекающиеся пряди. На позднем снимке структура ординарна, другими словами «пряди» появляются и исчезают [Непростое кольцо Сатурна, 1998]. Указывалось, что некие видимые образования в кольцах Сатурна «живут» всего порядка 10 часов [Блиох, Ярошенко, 1991]. Эти и некие остальные индивидуальности разъяснить пока не удаётся. Предположительно оказывают воздействие известные и ещё неведомые спутники Сатурна, явления резонанса и т.п. [Непростое кольцо Сатурна, 1998]. Не считая того, могут иметь
Спутники Сатурна
ПАН. Приблизительно в 2,2 радиуса планетки от её центра (в 133 600 км), в 27 градусах к орбите планетки, небольшой спутник. Изо льда. Движется в щели Энке — узеньком зазоре в кольце А, практически совместно с следующим спутником. Открыт в 1990 г. при анализе фото «Вояджеров», изготовленных в 1980 — 1981 годах [Восемнадцатая луна Сатурна, 1991]. Вращение в обычном направлении.
АТЛАС. Приблизительно в 2,2 радиуса планетки (в 137 640 км), в 27 градусах к орбите планетки, небольшой спутник. Изо льда. Движется в щели Энке — узеньком зазоре в кольце А, практически совместно с предшествующим спутником. Открыт в 1980 г. «Пастух» кольца А. Вращение в обычном направлении. Поперечник — 30 — 40 км.
ПРОМЕТЕЙ. Приблизительно в 2,3 — 2,4 радиуса планетки, в 27 градусах к орбите планетки, небольшой спутник. Изо льда. «Пастух» кольца F. Орбита с внешной части кольца F. Открыт в 1980 г. Вращение в обычном направлении. Поперечник 140 — 80 км.
ПАНДОРА. Приблизительно в 2,3 радиуса планетки, в 27 градусах к орбите планетки, небольшой спутник. Изо льда. «Пастух» кольца F. Орбита в зазоре меж кольцами A и F. Открыта в 1980 г. Вращение в обычном направлении. Поперечник 110 — 70 км.
ЭПИМЕТИЙ. Приблизительно в 2,5 радиусах планетки, в 27 градусах к орбите планетки, некрупный спутник. Изо льда. На одной орбите с Янусом — осколок? Вращение в обычном направлении. Открыт в 1966 г. Поперечник 140 — 100 км.
ЯНУС. Приблизительно в 2,5 радиусах планетки, в 27 градусах к орбите планетки. Поперечник, по представлениям 1967 г., составляет от 160 до 320 км. Изо льда. На одной орбите с Эпиметием — осколок? Вращение в обычном направлении. Открыт 15 декабря 1967 г. французским астрологом Одуэном Дольфусом в момент, когда кольца Сатурна были обращены к Земле ребром. Виден в виде звезды 14-ой величины [Любарский, 1967]. Поперечник 220 — 160 км.
МИМАС. В 3,1 радиуса планетки от её центра (в 186 000 км от поверхности планетки), оборот за 0,9 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, поперечником около 540 км (по крайним данным — 390 км), массой 1/160000 Земли. Открыт Гершелем в 1789 г. Имеется кратер Гершель поперечником 135 км. Изо льда. Вращение в обычном направлении. Движется в границах разреженного кольца Е.
ЭНЦЕЛАД. В 4 радиусах планетки (в 238 000 км от поверхности), оборот за 1,4 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, поперечником около 550 км, массой 1/70000 Земли. Открыт Гершелем в 1789 г. Изо льда. Отражает практически 100% падающего света. Это самое светлое тело Галлактики. Вращение в обычном направлении. На спутнике почему-либо отсутствуют кратеры, но приливные силы на нём не значительны [Океан…, 1987]. Спутник движется в границах разреженного кольца Е. Выдвигалось предположение, что это кольцо является вулканическим выбросом Энцелада. Тогда на спутнике должны действовать водные вулканы — гейзеры, которые обновляют поверхность спутника и являются создателями кольца, но их энергетический источник не ясен.
ТЕФИЯ. В 4,9 радиуса планетки (в 295 000 км), оборот за 1,9 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, поперечником около 920 км (по крайним данным — 1050 км), массой 1/9200 Земли. Открыта Кассини в 1684 г. Изо льда. Увлекательны большой кратер Одиссей поперечником 400 км и трещинка Итака длиной 2000 км (по иным данным — 3000 км), шириной 100 км и глубиной 5 км (превосходит большенный Каньон в США
ТЕЛЕСТО. Приблизительно в 4,9 радиуса планетки (в 295 000 км от поверхности планетки), оборот за 1,9 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, некрупный спутник (поперечник порядка 20 км). Изо льда. На одной орбите с Калипсо и Тефией — коорбитальный спутник! Вращение в обычном направлении. Движется в границах разреженного кольца Е. Открыт в 1980 г.
КАЛИПСО. Приблизительно в 4,9 радиуса планетки (в 295 000 км от поверхности), оборот за 1,9 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, некрупный спутник (поперечник от 20 до 30 км). Изо льда. На одной орбите с 2-мя прошлыми спутниками — коорбитальный спутник! Вращение в обычном направлении. Движется в границах разреженного кольца Е. Открыт в 1980 г.
ДИОНА. В 6,3 радиуса планетки (в 377 000 км), оборот за 2,7 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, поперечником около 860 км (по иным данным — 1120 км), массой 1/6000 Земли. Открыта Кассини в 1684 г. Изо льда. Имеет в 60 градусах впереди коорбитальный спутник Лену. второго коорбитального спутника нет либо он очень мал. Вращение в обычном направлении. Движется в границах разреженного кольца Е. На поверхности есть деформации коры.
ЕЛЕНА. В 6,3 радиуса планетки (в 377 000 км), оборот за 2,7 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, некрупный коорбитальный спутник (поперечник от 30 до 36 км). Движется в 60 градусах впереди от Дионы. Изо льда. Вращение в обычном направлении. Движется в границах разреженного кольца Е. Открыта в 1980 г.
РЕЯ. В 8,8 радиуса планетки (в 527 000 км), оборот за 4,5 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, поперечником около 1440 км, массой 1/2500 Земли. Открыта Кассини в 1672 г. Изо льда. Вращение в обычном направлении.
ТИТАН. В 20,4 радиуса планетки от её центра (в 1 222 000 км от поверхности планетки), оборот за 15,9 земных суток, в 27 градусах к орбите планетки, поперечником около 4850 км (по крайним данным — 5150 км, больше Меркурия), массой 1/43 Земли, другими словами в 2 раза больше Луны и в 20 раз больше, чем все другие спутники Сатурна совместно взятые. 2-ой по массе спутник в Солнечной системе (уступает лишь Ганимеду). Открыт Гюйгенсом в 1655 г. Единственный спутник Сатурна, который состоит не только лишь изо льда (есть каменистое ядро и ледяная мантия). Лёд быть может не только лишь водяным, но аммиачным и метановым. Титан владеет плотной оранжевой атмосферой, которая состоит, в главном, из азота («глубоко замороженная Земля») [поверхность Титана…, 1993]. Находится и метан: 2 — 8% [Какая погода на Титане? 2001]. Есть аэрозольная дымка и облака, из-за которых поверхность не видна (сумел органического происхождения). давление атмосферы в 1,6 раз больше земной. Единственный из спутников в Солнечной системе, о котором достоверно понятно, что он владеет сильной атмосферой. Вращается Титан по орбите в водородном торе. Движется в обычном направлении. Повёрнут к Сатурну практически одной стороной (день только на 49 мин короче месяца — 15,9 земных суток). Предполагается, что на Титане есть моря из водянистого метана и этана, также материки изо льда со смолой (с гидроуглеродами). Если не моря, то хотя бы метановые озёра. Вероятны дождики из водянистого метана. Могут быть также облака из органического вещества, которое появилось под действием ультрафиолетовых лучей Солнца [поверхность Титана…, 1993]. Не так давно на Титане удалось рассмотреть тёмные 100-километровые области, которые могут быть углеводородными озёрами. Подтверждено также, что атмосфера весьма оживленна, облака покрывают обычно не наиболее 1% поверхности. Возможно, плотность атмосферы может изменяться из-за испарения азота из озёр [Какая погода на Титане? 2001]. Всё это поднимает старенькый вопросец о способности жизни на иной хим базе, чем земная. Не так давно на Титане в инфракрасных лучах открыты также калоритные точки, которые могут оказаться верхушками гор с аква либо углеводородным снегом [«Астрономы Медонской обсерватории…», 2001]. В ноябре 1980 г. поблизости прошла южноамериканская станция «Вояджер-1». В 2004 г. планируется прилёт к Титану станции «Кассини» и спуск на него аппарата «Гюйгенс» [Подготовка к изучению Титана, 1996].
ГИПЕРИОН. Приблизительно в 24 радиусах планетки, в 27 (?) градусах к орбите планетки. Тёмное тело (не изо льда) неверной формы (330 х 240 х 200 км). Вращение в обычном направлении. В резонансе с Титаном (4:3). Открыт Дж.Бондом и У.Бондом, также независимо У.Ласселом в 1848 г.
ЯПЕТ. В 59,4 радиуса планетки (в 3 562 000 км), оборот за 79,3 земных суток, в 16 градусах к орбите планетки, поперечником около 1330 км, массой 1/4300 Земли. Открыт Кассини в 1671 г. Изо льда. Вращение в обычном направлении. Есть указание, что Япет меняет яркость в 10 — 20 раз, потому что поверхность с одной стороны ледяная, а с иной — углистая [В странном мире Нептуна, 1989; Тёмная сторона Япета, 2001]. время от времени асимметрию Япета связывают с бомбардировкой пылью от Фебы. Позже возникла догадка, что «повинет» Титан: он накопил на поверхности образующиеся в атмосфере тёмные и красноватые вещества, а позже метеор выбил эти вещества (смесь бесформенного углерода, водяного пара и солинов, образующихся из азота и метана под действием молний) на орбиту вокруг Сатурна; Япет же, передвигающийся вперёд одной и той же стороной, «нагрёб» это вещество на себя [Тёмная сторона Япета, 2001].
ФЕБА. В 215 радиусах планетки (в 12 950 000 км). Поперечник порядка 220 км. Практически шарообразен. Изо льда? До недавнешнего времени была единственным известным спутником Сатурна, который вращается в обратном направлении. Оборот делает за 550 земных суток. Наверняка, оккупированный астероид. Открыт Пикерингом в 1898 г. [Новые спутники Сатурна, 2001].
S/2000 S1, S2, S3 и S4. Четыре спутника, найденных в августе-сентябре 2000 г. интернациональным коллективом. Орбиты вытянутые. Иррегулярные спутники (оккупированные астероиды) [Новые спутники Сатурна, 2001].
Тоже имеются группы, но не такие чёткие, как у Юпитера:
14 ближайших к планетке спутников движутся весьма кучно (11 на той же орбите, что и ещё какие-то) и в обычном направлении, они все мелкие либо средних размеров;
Титан и Гиперион — не весьма естественная группа, потому что два тела резко различаются по размеру; движение в обычном направлении;
Япет — резко удалён от остальных спутников, средних размеров, движение в обычном направлении;
Феба — резко удалена от остальных спутников, маленький спутник, движение в обратном направлении.
С некой натяжкой все 4 группы спутников можно поставить в соответствие с 4 группами спутников Юпитера, также с небесными телами Солнечной системы, как это изготовлено для Юпитера.
]]>