Сатурн

Автор: Росен Илиев

 

Основни данни за Сатурн

Maса (кг)	5.69 x 1026
Диаметър (км)	120660
Плътност (кг/м3)	690
Орбитална скорост (м/с)	35600
Средно разстояние от Слънцето	9.537 AU (1,426,725,400 км)
Ротационен период (дължина на деня в земни дни)	0.44 (10.2 земни часа)
Революционен период (дължина на годината в земни години)	29.46
Наклон на оста (в градуси)	26.7
Орбитална инклинация (в градуси)	2.49
Орбитален ексцентритет	0.056
Средна температура (K)	88 K ( при налягане 1 bar)
Албедо (отражателна способност)	0.46
Атмосферен състав	97% водород, 3% хелий, .05% метан
Пръстени	Пръстените са 270,000 км в диаметър,  но само няколко стотин метра дебели.  Изградени са предимно от лед, но със следи от силикати и въглеродни материали. Има 4 основни групи пръстени, като пролуките между тях се наричат дивизии.

   

      Сатурн е шестата по отдалеченост от Слънцето планета в Слънчевата система. Това е втората по-размер планета след Юпитер. Сатурн е може би най-известната и най-красивата от всичките планети в Слънчевата система. Макар, че не е единствената планета с пръстени, при нея те са с голям диаметър и ширина и могат лесно да се видят при наблюдение с телескоп или бинокъл, за разлика от останалите планети. Именно тази система от пръстени прави Сатурн толкова красив. Прекрасните му пръстени са изградени предимно от ледени късове (и малко скали), с размери от човешки нокът до автомобил. Сатурн е изграден предимно от водород и хелий. Видим е от Земята и без помощта на телескоп. На Сатурн бушуват бури със скорост от 1 800 км/час. Сатурн има магнитно поле , което е около 1/20 от магнитното поле на Юпитер и малко по-слабо от това на Земята

 

Размери и форма

    Диаметърът на Сатурн е около 120 536 км. Това е около 9.4 пъти земния диаметър. В Сатурн биха се побрали 764 Земи. Сатурн е най-сплесканата планета в Слънчевата система. Той има екваториален диаметър от 120 536 км и полюсен диаметър от 108 728 км. Съществува разлика от около 10% между тях. Сплесканата форма на Сатурн вероятно се дължи на бързата  ротация и неговия газов състав.

 

 

 Вътрешен строеж и атмосфера

  Сатурн е единствената планета в Слънчевата система, чийто северен магнитен полюс съвпада със северния географски полюс. Сатурн, подобно на Юпитер, е сформирана основно от водород и хелий. Атмосферата на Сатурн се състои от пояси подобни на тези на Юпитер, но много по-бледи и по-широки в областта на екватора. Облаците са с дебелина около 1000 км.. Планетата се състоя от 94% водород и 6% хелий, вода, амоняк и метан. Понеже Сатурн е по-студен от Юпитер, повечето цветни химически елементи и съединения са в долната част на атмосферата и не се виждат. Атмосферата на Сатурн е разположена на височина от 59.6 км. Тя се състои от 96% водород,  3% хелии, 0.4% метан и следи от други газове.Външният слой на Сатурн е съставен основно от молекулярен водород. Навлизайки в дълбочина, където налягането е 100 000 бара, газът започва да прилича на гореща течност. При налягане от 1 000 000 бара водородът преминава в състояние на метализиран водород и много прилича на разтопен метал. Водород в това състояние се разполага до половината от радиуса на планетата. Под слоят с метализиран водород се намира слой от вода, метан и амоняк под високо налягане и висока температура, а в центъра на планетата е разположено скално ядро с размерите на Земята с температура около 12 000 К. Сатурн излъчва повече енергия в околното пространство, отколкото приема от Слънцето Сатурн притежава активна атмосфера – там бушуват вихрушки и антициклони със скорост 1800 км/час (на екватора), което е 4 пъти по-голяма скорост от ветровете на Юпитер. Ветровете духат предимно в източна посока. Най-силно духат ветровете около екватора като скоростта им намалява при увеличаване на географската ширина. Интерестно е че Сатурн е единствената планета освен Земята на която има облаци във формата на око на циклон. Магнитното поле на Сатурн е по-слабо от полето на Юпитер. Предполага се, че електрическият ток в разположения дълбоко под повърхността течен метализиран водород е причина за магнитното поле на планетата.

 

Пръстените

    През 1655 г. Християн Хюйгенс наблюдава визуално два издатъка от Сатурн. С помощта на дедуктивни разсъждения той прави извода че това явление е проекция на пръстен около планетата, който в момента на наблюдението е бил в равнината на налюдателя.Това откритие след това е потвърдено от други наблюдатели. През 1675 г. Касини открива тъмна ивица с ширина 5000 км, която дели пръстена на две части – върешен и външен. Вътрешния пръстен с по-ярък и е означен с В, а външният с – А. През 1800 г. е открит слаб пръстен, по-вътрешен от В и е означен с С, който условно е наречен хълмист поради нееднородната си яркост. Поради екцентрицитета на орбитата на Сатурн в перихелия наблюдаваме пръстените с 1 а.е. по-близо отколкото в афелия. В това положение е най-ясно видим прътена С. Пръстените са в екваториалната равнина на Сатурн и са наклонени спрямо екваториалната равнина на 11^, поради което ги наблюдаваме под различен ъгъл. Половин орбитален период на Сатурн, който е 29,5 г., зрителния лъч на наблюдателя е над равнината на пръстените, а за другата половина от орбиталня период под нея. Дебелината на пръстена е 2 км, а ширината му 273 000 км. През 1857 г. Максуел доказва теоретично, че пръстените на Сатурн не са твърдо тяло, а се състоят от несвързани частици, което се потвърждава наблюдателно по доплеровия ефект през 1895 г. Периодът на въртене на пръстените се подчинява на третия закон на Кеплер. Пръстените са скални отломки, покрити с лед с размери от 1 мм до 10 м, но най-често се сещания размер е 10 см.

Смята се, че от такъв материал са и спътниците на Сатурн, но пръстените са по-близо до Сатурн, от граничното разстояние на Рош за планетата Сатурн и приливните сили на планетата не позволяват материала от пръстените да се слепи в спътници. Разстоянието до пръстените е по-малко от граничното разстояние на Рош, но има и изкючение спътника на Нептун Тритон, който е на критичната граница на Рош, но молекулните сили на сцепление на скалите го запазват като цяло тяло. Също и движещият се човек по Земята е в критичната граница на Рош. Най-голямата забележителност на Сатурн е системата от пръстени. Те са с диаметър 274000 км. – два пъти по-широки от Юпитер, но са дебели само няколко стотин метра. Лежат в екваториалната плоскост на планетата, която е наклонена към орбитата на въртене около Слънцето на 27°. Пръстените могат да се видят дори в малък телескоп. Поради изменение на относителното разположение на Земята и Сатурн пръстените се наблюдават под различни ъгли. За първи път те са били наблюдавани от Галилей, но едва  Хюйгенс ги определя като система от пръстени. В течение на много години Сатурн се считал за уникален заради тази своя особеност, защото не са били открити все още пръстените около останалите газови планети.

Пръстените са формирани от огромно количество частици, лед и камъни с размери от микрони до километри. Те се делят на няколко различни отделни пръстена с процепи между тях. Най-големият от процепите е открит от Касини през 1675 г. и носи неговото име. Пръстените са максимално обърнати към нас и отразяват много добре слънчевата светлина. 

 

Маса, гравитация и плътност

    Масата на Сатурн е около 5.69х10^26 кг. Въпреки, че масата на Сатурн е 95 пъти по-голяма от земната, то гравитацията му е само 1.08 пъти земната. На Сатурн 45 кг човек би тежал 49 кг. Сатурн е единствената планета в Слънчевата система с плътност по-малка от водата- 0,7g/см3. Вътрешността на планетата е изключително гореща, с температура в ядрото от 11 700°С.

 

Дължина на деня и годината на Сатурн

   Всеки ден на Сатурн трае 10.2 земни часа, а всяка година 29.46 земни години.

 

Орбита и разстояние до Слънцето

Сатурн се върти около оста си за 10 часа и 39 минути. със скорост от 9.69 км/сек. Той се намира на разстояние от Слънцето средно около 9.539 астрономични единици, което е 9.5 пъти по-далече в сравнение със Земята. Афелият на Сатурн е 1 503 000 000 км, а перихелият 1 348 000 000 км от Слънцето. Върти се около Слънцето за период от 29.45 години при срледна орбитална скорост 9.638 км/с. Сатурн не се върти като твърдо тяло.

 

Температура

    Температурата на Сатурн (в горния слой на облаците) е -185°С.

Излъчването на Сатурн

Вътрешен източник на енергия на Сатурн е потенциалната енергия на гравитационно свиване, което е започнало при формирането на планетата от преди 4,5 милиарда години. Сатурн излъчва 2,5 пъти повече енергия отколкото получава от Слънцето, докато тази стойност е 1,5 пъти за Юпитер. Втора загадка е дефицита на Не в атмосферата на Сатурн. Преди изследванията на космическите апарати Вояджър-1 и Вояджър-2 астрономите предполагаха, че Юпитер и Сатурн имат състав подобен на слънчевия. Двете планети са достатъчно масивни, за да могат да запазят газовете от протослънчевата маглявина. Космическите апарати Вояджър-1 и Вояджър-2 получиха за химическия състав на Юпитер 82% водород, 17% хелий и 1% тежки елементи, а за Сатурн 88% водород, 11% хелий и 1% тежки елементи. Сатурн има по-ниско съдържание на Не от очакваното. Според хипотеза на Салпитер Сатурн е изстивал по-бързо от Юпитер и е започнал процес подобен на на дъждовна буря на Земята. Когато въздухът в земната атмосфера е студен, се кондензират дждовни капки които падат на земята. На Сатурн се образува дъжд от Не, който паднал на ядрото, а потенциалната енергия се е првевърнала в топлина и се излъчва. Излъчването на Сатурн показва какво ще бъде бъдещето на Юпитер.

 

Луните

   Сатурн има няколко десетки луни (33 открити до август 2004 г.). Осемнадесет от тях имат имена: Титан (най-голямата луна), Рея, Япет, Дион, Тетис, Енцелад, Мимас, Хиперион, Фоеб, Янус, Епиметей, Пандора, Прометей, Елена, Телесто, Атлас, Калипсо и Пан (най-малката от наименованите луни). Останалите луни все още нямат имена.

 

Това е монтаж на изображения на Сатурн и някои от неговите спътници, взети от „Вояджър 1 през ноември 1980.

 

 

Сатурн-Луни		Разстояние от Сатурн	Размер Диаметър	Период на обикаляне около Сатурн
	Пан	133.583 км	20 км	13 часа 48 минути
	Aтлас	138.000 км	28 км	14 Stunden 27 Minuten
	Прометей	139.350 км	145x85x62 км	14 часа 43 минути
	Пандора	141.700 км	57x42x31 км	15 часа 5 минути
	Eпиметей	151.422 км	114x108x98 км	16 часа 39½ минути
	Янус	151.472 км	196x192x150 км	16 часа 39 минути
	Мимас	185.520 км	392 км	22 часа 37 минути
	Енцелад	238.020 км	498 км	1 дни 9 часа
	Тетис	294.660 км	1.060 км	1 ден 21 часа 18 минути
	Teлесто	294.660 км	34x20x36 км	1 ден 21 часа 18 минути
	Калипсо	295.660 км	34x22x22 км	1 ден 21 часа 18 минути
	Дион	377.400 км	1.120 км	2 дни 17 часа 41 минути
	Елена	377.400 км	36x32x30 км	2 дни 17 часа 41 минути
	Рея	527.040 км	1.530 км	4 дни 12 часа 25 минути
	Титан	1.222.000 км	5.150 км	15 дни 22 часа 54 минути
	Хиперион	1.481.100 км	410x260x220 км	21 дни 6 часа 38 минути
	Япет	3.561.300 км	1.460 км	2 месеца 18 дни 12 часа
	Фоеб	12.952.000 км	220 км	?

 

 

Средни луните на Сатурн.

 

Визите от космически кораби

Сатурн е посетен от Пионер 11 през 1979 г., както и от Войаджър 1 и 2. През 2004 г.космическия кораб “Касини”  достигна Сатурн и наименова дивизиите от пръстени.

 

Откриването на Сатурн

    Сатурн е известен на хората от най-дълбока древност.

 

Име и символика

    Сатурн носи името на римския бог на земеделието.