Vunderkind.Info

Все самое интересное об окружающем мире

«Окольцованный» Сатурн

«Окольцованный» Сатурн

Что собой представляет планета Сатурн? Сатурн немного меньше Юпитера, но это тоже планета-гигант. Год на Сатурне продолжается 29 с половиной лет.

Как и Юпитер, Сатурн — газовая планета, состоящая из водорода, гелия и небольшого ядра из льда и горных пород. У Сатурна более 60 спутников, большинство из них состоит из обычного льда.

Но главная особенность Сатурна — его четыре кольца. Состоят они из мелких частиц горных пород, покрытых льдом, и при огромных размерах — более четверти миллиона километров в диаметре, имеют толщину не более километра.

Давление в глубинах атмосферы Сатурна так велико, что газ водород приобретает в его ядре свойства жидкого металла.

Сатурн: в окружении «компаньонов»

К началу 2010 г. астрономам было известно 62 спутника Сатурна — всего на один меньше, чем у Юпитера. Но и это далеко не предел. Исследования окрестностей окольцованного гиганта еще только начинаются, и астрономов ждет немало удивительных открытий.

Во второй половине прошлого века было известно не больше двух десятков спутников, но с вводом в строй новых наземных и космических телескопов список «компаньонов» Сатурна стал стремительно расти. Только при помощи космических аппаратов «Вояджер» и «Кассини» были открыты 12 спутников.

Из 62 спутников Сатурна лишь 53 имеют собственные имена, 23 из них регулярные, то есть вращаются вокруг Сатурна по орбитам, лежащим в одной плоскости и в одном направлении, остальные — нерегулярные.

Параметры их сильно вытянутых орбит в точности неизвестны, как неизвестно и то, вращаются они или нет. При этом практически все спутники планеты имеют примерно одинаковый состав — горные породы и лед.

Научные исследования Сатурна

Наблюдая Сатурн в телескоп в 1609-1610 гг., Галилео Галилей заметил, что планета выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, касающихся друг друга. Ученый высказал предположение, что Сатурн, вероятно, имеет два крупных спутника — в те времена их называли «компаньонами».

Но два года спустя Галилей повторил свои наблюдения и с удивлением обнаружил, что спутники планеты… бесследно исчезли.

Лишь в 1659 г. Христиан Гюйгенс с помощью более мощного и совершенного телескопа выяснил, что «компаньоны» — не что иное как тонкое плоское кольцо, опоясывающее Сатурн на некотором расстоянии от поверхности планеты. Тогда же был открыт самый крупный спутник Сатурна — Титан.

Гюйгенс первым предположил, что кольцо Сатурна не является сплошным твердым телом, а состоит из множества мелких и более крупных фрагментов, но коллеги-академики обрушились на ученого, утверждая, что ничего подобного просто не может существовать в природе.

Начиная с 1675 г. изучением Сатурна занимался директор Парижской обсерватории Джованни Кассини (1625-1712 гг.). Ему удалось установить, что кольцо Сатурна не сплошное, а состоит из двух колец различных диаметров, разделенных отчетливо видимым промежутком,- он получил название «щель Кассини».

Позднее, по мере увеличения разрешающей способности телескопов, астрономы разделили кольца Сатурна на внешнее кольцо А, отделенное от него щелью Кассини кольцо В и полупрозрачное внутреннее кольцо С.

В 1979 г. космический аппарат «Пионер-11» впервые пролетел вблизи Сатурна, а в 1980 и 1981 гг. за ним последовали аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти аппараты впервые в истории передали на Землю детальные снимки структуры колец и выяснили их состав.

Перед изумленными астрономами открылась великолепная цветовая феерия сотен и тысяч тонких колечек, в причудливой последовательности «собранных» вокруг планеты-гиганта.

Сатурн: царство горячего льда

Для астрономов прошлого Сатурн был последним рубежом, дальней границей Солнечной системы, за которой находилась хрустальная сфера с прикрепленными к ней неподвижными звездами.

И действительно: все расположенные за орбитой Сатурна планеты невозможно увидеть невооруженным глазом.

Названный в честь древнейшего божества плодородия и земледелия, отца Юпитера, которого неблагодарный сын лишил трона, Сатурн в девять с половиной раз дальше от Солнца, чем Земля.

Такой же газовый гигант, как и Юпитер, он не выглядит особенно ярким на небосклоне, да и движется гораздо медленнее — год Сатурна продолжается 29,5 земных лет.

При наблюдении в телескоп эта планета напоминает Юпитер — на ее диске можно различить такие же чередующиеся темные и светлые полосы, параллельные экватору.

Цвет Сатурна бледно-желтый, с холодным голубоватым оттенком.

Как и Юпитер, Сатурн не имеет твердой поверхности, зато самая заметная деталь, придающая ему уникальный облик,- гигантские ярко светящиеся кольца — хорошо видна с Земли.

Ледяная карусель

Современным астрономам известно, что у всех четырех газовых гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — есть кольца, но у Сатурна они самые заметные, массивные и поразительно яркие.

Кольца расположены под углом приблизительно 28° к плоскости орбиты Сатурна, поэтому с Земли они выглядят по-разному: в зависимости от взаимного расположения планет их можно видеть то «с ребра» — и тогда они практически исчезают, то во всей красе.

Христиан Гюйгенс оказался прав — кольца Сатурна действительно состоят из миллиардов мельчайших частиц, оказавшихся на околопланетной орбите.

Но что поражает — при диаметре около 250 тыс. км толщина колец не достигает и двадцати метров, а если собрать воедино все их вещество, то из него вышло бы космическое тело диаметром не больше 100 км.

Однако о количестве сатурновых колец астрономы прошлого даже не догадывались.

Действительно, существуют кольцо А, щель Кассини шириной около 4 тыс. км, самое яркое кольцо В и полупрозрачное кольцо С, ближайшее к планете. При этом каждое из них состоит из тысяч более узких колец, также чередующихся со щелями и по-разному отражающими свет.

Даже в щели Кассини расположено несколько тончайших колечек. Большинство частиц, из которых состоят кольца, имеют размер в несколько сантиметров, но изредка в них встречаются тела в несколько метров и даже до 1-2 км.

Специалисты считают, что кольца почти полностью состоят изо льда с примесями пыли.

Кольца вращаются вокруг Сатурна, подчиняясь гравитации планеты. Время от времени их состав обновляется за счет «неосторожных» спутников, которые приближаются к Сатурну настолько близко, что притяжение планеты попросту их «разрывает на части».

На кольца воздействует не только гравитация, но и магнитное поле «хозяина» — оно особым образом ориентирует частицы во множестве колец, и тогда на них появляются темные поперечные полосы, так называемые «споки».

Как у Сатурна появились кольца?

Происхождение колец Сатурна все еще вызывает ожесточенные споры.

Их считали остатками большого количества мелких спутников, разрушенных тяготением Сатурна, но возраст колец — а им более 4,5 млрд лет — позволяет считать, что они являются остатками протопланетного облака, из которого возник сам Сатурн и его многочисленные спутники.

Вблизи планеты существует такая область, в которой сгустки вещества, достигшие определенного размера, начинают сталкиваться на больших скоростях и дробиться.

В результате вместо нового спутника возникает целая туча мелких обломков, которые постепенно «убегают» на другие орбиты и участвуют в образовании колец.

Необыкновенная тонкость «ледяных радуг» объясняется тем, что в экваториальной плоскости планеты взаимное притяжение частиц уравновешиваются центробежными силами, а в направлении, перпендикулярном к экваториальной плоскости, эти силы не действуют, вот частицы и собираются в тончайшее кольцо.

Какая планета могла бы плавать на воде?

Сатурн, вторая по величине планета Солнечной системы, обладает самой низкой плотностью.

Сатурн, который в основном состоит из газов и жидкости, имеет среднюю плотность 0,69 г/см3, в то время как плотность воды составляет 1,0 г/см3.

Следовательно, если бы каким-то образом удалось перенести кусочек Сатурна на Землю, он мог бы плавать в бассейне.

Если бы нашелся такой океан, в который можно было бы погрузить Сатурн, то мы могли бы убедиться, что гигантская планета… плавает! Понятно, почему: вещество Сатурна в целом на треть легче обычной воды.

Водородный волчок

Гигантская планета, лишь немного уступающая в размерах Юпитеру, вращается с огромной скоростью — полный оборот Сатурн совершает за 10 ч 34 мин. Диаметр Сатурна на экваторе составляет более 120 тыс. км, а ось планеты, заметно сплюснутой у полюсов, наклонена под углом 27° к плоскости ее орбиты.

Водород с примесью гелия, воды, метана, аммиака — основные вещества, из которых состоит Сатурн, причем водорода там больше, чем на Юпитере.

Его средняя плотность намного меньше плотности воды, и если бы существовал океан подходящих размеров, Сатурн преспокойно плавал бы на его поверхности.

Внешние слои атмосферы планеты кажутся наблюдателю спокойными и безмятежными — на них нет вихревых образований, подобных Большому Красному Пятну на Юпитере. Однако это кажущееся спокойствие.

По данным космических зондов, скорость ветров на Сатурне местами может достигать 1 800 км/ч, причем бушуют такие «сверхураганы» не только в верхних слоях атмосферы, но и до глубины в 2 тыс. км.

По мере удаления от внешних слоев атмосферы давление и температура растет, водород переходит в жидкое состояние.

В центральной области Сатурна находится массивное ядро, состоящее из железа, горных пород и… водяного льда, покрытого тонким слоем металлического водорода.

Лед, существующий при температурах в несколько тысяч градусов,- это может показаться абсурдным. Однако лед сатурнианских недр — не совсем обычный. Его молекулярная структура отличается от обычного льда примерно так, как отличается структура алмаза от структуры графита, и свойства совершенно иные.

Беспокойные недра планеты рождают мощное магнитное поле, которое можно обнаружить даже на расстоянии миллиона километров от Сатурна.

В атмосфере происходят мощные грозовые разряды, полыхают полярные сияния, а возбужденные массы водорода испускают сильное ультрафиолетовое излучение.

«Гигантский гексагон»

Самым удивительным явлением в атмосфере Сатурна является «Гигантский гексагон».

О его существовании не подозревали астрономы, наблюдавшие за планетой с Земли,- «Гигантский гексагон» расположен прямо на северном полюсе Сатурна. Он частично попал на один из снимков, переданных «Вояджером», а затем, спустя 25 лет, был полностью отснят космическим аппаратом «Кассини».

Благодаря удачному углу обзора ученым удалось рассмотреть глубинную структуру этого удивительного явления.

«Гигантский гексагон» представляет собой правильный шестиугольник с поперечным размером 25 тыс. км — на нем могут поместиться четыре Земли.

Это вихрь совершенно необычной формы, стремительно несущаяся вдоль сторон шестиугольника стена аммиачных облаков, уходящая в глубь атмосферы на расстояние до 100 км.

«Гексагон» вращается вместе с глубинными частями сатурнианской атмосферы и «не в такт» с движением ее внешних областей. Специалисты считают, что он представляет собой гигантскую «стоячую» волну, окружающую полюс планеты.

Автоматический космический зонд «Кассини», который в настоящее время является искусственным спутником Сатурна, передал новые изображения Северного полушария планеты в инфракрасном диапазоне.

На этих кадрах исследователи обнаружили полярные сияния, каких никогда не наблюдали в Солнечной системе. Они окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный.

Полярные сияния на Сатурне могут покрывать весь полюс, тогда как на Земле и Юпитере кольца полярных сияний только окружают магнитные полюса.

Естественные спутники Сатурна

В свите Сатурна выделяются несколько крупных небесных тел. Они обладают необычными свойствами, но все еще мало исследованы.

Ближайшим к планете крупным спутником является Мимас, открытый еще в 18 в. На его поверхности хорошо виден гигантский кратер Гершель, образованный падением на поверхность Мимаса гигантского метеорита, едва не расколовшего спутник на части.

Следующий по удаленности спутник — Энцелад — самое светлое тело в Солнечной системе. Его поверхность отражает почти весь падающий на нее солнечный свет.

Исследователи считают, что она покрыта толстым слоем светлого инея. Сверкающий ледяной Энцелад внутри очень горячий — на его поверхности видны не только метеоритные кратеры, но и следы вулканических процессов. Поэтому там наблюдается удивительное явление — ледяные гейзеры.

Еще больше таких следов на поверхности спутника Дионы, а следующая за ней Рея имеет очень древнюю, сплошь усеянную метеоритными кратерами поверхность.

Довольно крупный спутник Тефия, открытый еще Дж. Кассини, расположен между орбитами Энелада и Дионы.

Уникальность его не только в огромном каньоне Итака, который словно след от сабельного удара рассекает три четверти окружности Тефии, но и в том, что свою орбиту Тефия делит с еще двумя небольшими спутниками — Телесто и Калипсо.

Двигаясь по одной орбите, все три спутника постоянно находятся как бы в вершинах равностороннего треугольника.

Титан, крупнейший из спутников Сатурна и второй после юпитерианского Ганимеда, больше планеты Меркурий и вращается на расстоянии свыше миллиона километров от поверхности Сатурна.

Единственный из свиты Сатурна он окружен довольно плотной атмосферой и окутан облаками, состоящими из азота с примесью метана.

За Титаном следуют спутники поменьше, но и у них есть свои ярко выраженные особенности.

Так, у Япета одно полушарие отражает свет в 10 раз лучше, чем другое. Спутник движется «темным» полушарием вперед, и его цвет связан с тем, что оно в первую очередь подвергается воздействию мелких частиц льда и обломков пород.

По экватору Япет опоясывает странный гребень, делающий его похожим на косточку от персика.

Самый далекий из спутников Сатурна, имеющих диаметр более 200 км,- Феба. Остальные существенно меньше.

Феба примечательна тем, что имеет обратное вращение — нет, не вокруг собственной оси, а по орбите. По все еще неясной причине она движется в направлении противоположном движению остальных крупных спутников.

Исследователи предполагают, что Феба — комета, превращенная в спутник гравитацией Сатурна.

Рекордсмен ветров. Даже постоянные бури на Юпитере кажутся легким ветерком по сравнению с ветрами, дующими в атмосфере Сатурна. Автоматические межпланетные станции зарегистрировали на Сатурне самую высокую скорость ветра в Солнечной системе — 1800 км в час. Для сравнения: скорость самого свирепого земного урагана обычно не превышает 250 км в час.

Великий шестигранникУченые до сих пор не могут найти объяснение таинственному гигантскому образованию, расположенному на северном полюсе Сатурна. Это пятно в форме правильного шестиугольника, диаметр которого достигает 25 тысяч километров. Это явление остается одной из самых больших загадок нашей планетной системы.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *