Saturn

Fotografia Saturna autorstwa Hubble

Saturn Jest to druga co do wielkości planeta w Układzie Słonecznym po Jowiszce. Znany ze swojego systemu pierścieni, należy do planet zwanych Jovianos, które znajdują się po pasie asteroid, który oddziela je od skalistych planet.

Znany od czasów starożytnych, ponieważ jest to jedna z 5 planet widocznych dla nagiego oka i najdalej z nich, Galileusz jako pierwszy obserwował go za pomocą teleskopu w 1610 roku. Chociaż zauważył deformację spowodowane przez pierścienie, brak rozdzielczości instrumentu nie pozwolił mu rozróżnić jego formy.

To było lata później, w 1659 r., Kiedy Christian Huygens słusznie opisał słynne pierścienie. Niedługo później włoski astronom Giovanni Cassini zdał sobie sprawę, że pierścienie miały podział, który obecnie nazywa się Cassini Division.

Chociaż astronomowie starożytności nie mogli szczegółowo opisać systemu pierścieni, wspaniała wizja planety musiała zaimponować im na tyle, aby nadać mu nazwy, takie jak „Alap Sahmas” (Star of the Sun) dla Chaldejczyków, „Phaenon” (jasny jak zol) dla Greków lub „Khima” (odpowiedzialnych za powódź uniwersalną) dla Hebrajczyków.

Starożytni Rzymianie powiązali planetę z greckim Bogiem Cronos, Ojcem Zeusa, którego nazywali Saturn. Na cześć tego bóstwa świętowali w grudniu imprezy zwane Saturnalami, które później starożytni chrześcijanie związani z Boże Narodzenie.

Inne starożytne kultury, takie jak Hindusi, Chińczycy i Maya, również mają w swoich dokumentach obserwacje na planecie. W przypadku Majów daty, w których koniunkcje Saturna, Jowisz i Mars były świąteczne.

Ogólne cechy Saturna

Saturn Saturday Planet, w porównaniu z Ziemią, 95 razy mniejszy

Saturn nie jest tak duży jak Jowisz, ma tylko jedną trzecią swojej masy, a jego promień jest o 16 % niższy. 

Jest to najmniej gęsty z planet; Z 687 kg/m³ Mógł unosić się w wodzie, gdyby był ocean tak duży, aby go zawierać. Zasadniczo składa się z wodoru i helu, najmłodszych znanych elementów, chociaż zawiera inne w znacznie niższej proporcji.

Saturn ma swoje własne pole magnetyczne, mniej intensywne niż Jowisza, ale znacznie więcej niż naziemna, z osą magnetyczną równoległą do osi obrotu. Dlatego aurory w postaci koncentrycznych kół są powszechne, tuż w każdym obszarze polarnym. Są one tworzone przez ruch cząstek naładowanych elektrycznie na środku intensywnego pola magnetycznego planety.

Inną charakterystyczną cechą Saturna jest ciepło, które rzuca się w kosmos, ponieważ promieniuje prawie dwa razy więcej niż energia, którą otrzymuje od słońca. Wnętrze Saturna jest bardzo gorące, a naukowcy uważają, że ciekawy wodór pod wysokim ciśnieniem jest spowodowany kondensacją ciekłego wodoru.

Presja wewnątrz Saturna staje się milion razy większy niż naziemne ciśnienie atmosferyczne. Płynne krople wodoru nabierają prędkości, gdy biegną w kierunku środka planety, wytwarzając ciepło.

Ciekawy wodór zachowuje się jak metal i jest nie tylko odpowiedzialny za napromieniowane ciepło, ale także kreatywny efekt dynamo pola magnetycznego.

Atmosfera Saturna przypomina Jowisza, z podobnym wzorem jasnych i ciemnych opasek. Chmury składają się z amoniaku, wody i kryształów hydrosulfuru amonu. 

Istnieją silne wiatry i okazjonalne burze, które trwają w miesiącu lądowym. Wiatry równikowe w Saturn mogą osiągnąć 500 m/s. 

Podsumowanie głównych cech fizycznych planety

-Masa: 5.69 x 10²⁶ kg.

-Radio równikowe: 6.0 x 10⁴ km

-Radio polarne: 5.4 x 10⁴ km

-Kształt: Kurwa.

-Średnia odległość do słońca: 1.4 x 10⁹ km

-Skłonność orbity: 2.Piąty w odniesieniu do ekliptyki.

-Temperatura: Od -139 do -189 ºC.

-Powaga: 10.4 m/s²

-Własne pole magnetyczne: Tak.

-Atmosfera: Tak, głównie wodór.

-Gęstość: 687 kg/m³

-Satelity: 82 Formalnie wyznaczone, wiele innych maleńkich księżyców, bez oznaczenia.

-Pierścienie: Tak, złożony system.

Pierścienie Saturna

System Pierścieni Saturn jest wyjątkowy w Układzie Słonecznym ze względu na niezwykłe piękno

Pierścienie są charakterystyczną pieczęcią Saturna, ponieważ chociaż inni gazowi giganci również je posiadają, bez wątpienia z tej planety są najbardziej spektakularne.

Pierścienie składają się głównie z lodu i skał i są utrzymywane w kształcie dzięki działaniu grawitacyjnym niektórych wyspecjalizowanych satelitów: Satelity pasterskie. 

Ilustracja pierścieni Saturna

Na początku, z powodu braku rozwiązania w swoich teleskopach, astronomowie myśleli, że pierścienie utworzyły ciągły dysk materii wokół planety. W każdym razie grubość systemu jest nikczemna, co najwyżej zaledwie jeden kilometr, może być metrów w niektórych regionach.

Może ci służyć: kompresja: koncepcja i formuły, obliczenia, przykłady, ćwiczenia

Włoski astronom Giovanni Cassini był pierwszym, który zdał sobie sprawę z istnienia linii podziału między nimi, około 1675.

Wiele lat później francuski matematyk Pierre de Laplace powiedział, że w rzeczywistości istnieje liczne cienkie pierścienie. Wreszcie James Clerk Maxwell zbudował model, w którym zaproponował, aby pierścienie składały się z wielu cząstek, z których każda po niezależnej orbicie.

Astronomowie rozróżniają pierścienie literami alfabetu. 7 głównych i najjaśniejszych pierścieni to A, B, C i D, podczas gdy E, F i G są bardziej blade.

Istnieją również tysiące najsłabszych pierścieni. Najpłyniejszy i zewnętrzny został wykryty za pomocą teleskopu podczerwieni i nazywa się Pierścień febe.

Reprezentacja artystyczna, która pokazuje pierścienie Saturna i główne satelity

Podział Cassiniego oddziela Pierścień A od B, ale na tym samym pierścieniu A Encke Division, utrzymywane przez jednego z satelitów Saturna: chleb. W regionie znajduje się również wyjątkowo cienki pierścień.

Istnieją różnorodne podziały, zwane także na cześć słynnych astronomów: Colombo, Huygens, Maxwell i Keeler.

Pochodzenie pierścieni

Pierścienie składają się z cząstek, których rozmiar przechodzi od ziarna piasku (mikronów) do ogromnych skał o długości dziesiątek metrów, ale astronomowie zgadzają się, że nie pochodzą w tym samym czasie co planeta, ale niedawno bardzo.

Szacuje się, że główne pierścienie A, B i C mają prawdopodobnie kilkaset milionów lat i to jest bardzo mało w kategoriach astronomicznych. Naukowcy są pewni, że wszystkie planety układu słonecznego zostały utworzone jednocześnie, około 46 miliardów lat temu.

Materiał, który komponuje pierścienie, może pochodzić z latawca, meteor lub księżyc, rozdrobniony z powodu nasilenia planety. W każdym razie nie są to pozostałości formacji planety.

Z pewnością pochodzenie pierścieni jest na razie niepewne, ale ogólny konsensus jest taki, że są one raczej niestabilne, tak szybko, jak się uformowały, mogą zniknąć w ciągu kilku milionów lat.

Ruch tłumaczenia

Orbita Saturna

Saturn zajmuje 29 lat i 167 dni, aby podróżować na orbicie wokół słońca. Co ciekawe, Saturn i Jowisz są w Rezonans orbitalny, Ponieważ między nimi występuje interakcja grawitacyjna. Oczywiście atrakcja Słońca jest znacznie większa, ale Jowisza również wpływa.

Gdy między obiektami astronomicznymi występuje rezonans orbitalny, ich okresy orbitalne utrzymują określoną proporcję, zawsze z niewielką liczbą. W przypadku Saturna-Jowisza ta ostatnia obraca się 5 zakrętów na każde 2 okrążenia Saturna i uważa się, że ten rezonans ma efekty stabilizatora dla orbit obu planet.

Rezonans orbitalny występujący między cząsteczkami tworzących pierścienie Saturna i satelitów, które wśród nich orbity.

Saturn jest planetą Układu Słonecznego z najbardziej satelitarnym, 6 z nich ma powiązane okresy orbitalne, zobaczmy:

-Mimas i tetis, w relacji 1: 2. Na 1 powrót MIMAS Tetis obraca się 2 razy.

-Oned i Dione, w relacji 1: 2.

-Hyperion i Titan, w relacji 4: 3.

Wreszcie niezwykłe jest, że 85 % pędu kątowego układu słonecznego koncentruje się w Jowisza i Saturna, dwie główne planety, w przeciwieństwie do słońca, które pomimo najwyższego odsetka masy ma niewielki pęd kątowy.

Kątowy pęd układu jest interesującą wielkością fizyczną, ponieważ jest on zachowany przy braku interakcji zewnętrznych. Aby nastąpiła zmiana, konieczne jest moment obrotowy netto z wnętrza.

Dane dotyczące ruchu Saturna

Poniższe dane krótko opisują ruch Saturna:

-Średni radio orbity: 1.43 x 109 km

-Skłonność orbity: 2.Piąty dotyczące płaszczyzny ekliptycznej

-Ekscentryczność: 0.056

-Średnia prędkość orbitalna: 9.6 km/s

-Okres tłumaczenia: 29.46 lat

-Okres rotacji: 10.66 godzin

Kiedy i jak obserwować Saturna

Planet Saturn jest uważany za górną planetę, będąc orbitą poza orbitą Ziemi. Górne planety to Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Przeciwnie, planety, których orbita jest bliżej słońca, nazywane są dolnymi planetami: rtęć i Wenus.

Najlepszy czas na obserwowanie górnej planety jest to, że ziemia stoi między nią a słońcem. Z drugiej strony trudniej jest zobaczyć, kiedy jest w połączeniu, przebywając dalej do Ziemi i w pobliżu słońca, które ją nieprzezroczyste. Sytuacja opisano graficznie na poniższym obrazku:

Może ci służyć: System termodynamiczny: właściwości, typy, przykłady Sprzeciw i połączenie zewnętrznej planety. Źródło: Maran, s. Astronomia manekinów.

Oczywiście jednym z głównych celów każdego obserwatora nieba jest kontemplacja pierścieni, dla których wystarczy mały teleskop. Ale należy wziąć pod uwagę, że czasami pierścienie śpiewają w odniesieniu do ziemi i dlatego są niewidoczne.

Kąt, z którym widać pierścienie zmienia się w ciągu 30 lat, czyli okres, w którym Saturn podróżuje na orbicie wokół słońca.

Kolejne opozycje Saturna to: 

-2020: 20 lipca

-2021: 2 sierpnia

-2022: 14 sierpnia

-2023: 27 sierpnia 

-2024: 08 września 

-2025: 21 września

Ruch rotacyjny

Saturn zajmuje średnio około 10.66 godzin na zakończenie obrotu na własnej osi obrotu, chociaż nie wszystkie jego obszary obracają się z tą samą prędkością. Na przykład w Ekwadorze prędkość obrotu wynosi 10.25 godzin, podczas gdy wewnątrz planety jest 10.Około 65 godzin.

To zjawisko jest znane jako Rotacja różnicowa I dzieje się tak, ponieważ planeta nie jest solidna, jak powiedzieliśmy. Również ze względu na swoją ciekawą gazę planeta doświadcza deformacji z powodu ruchu rotacji, tworząc gorycz w biegunach.

Kompozycja

Skład Saturna jest zasadniczo taki sam, jak Jowisz i inne planety gazowe: wodór i hel, tylko w Saturn odsetek wodoru jest większy, biorąc pod uwagę niską gęstość. 

Ponieważ Saturn powstał w zewnętrznym obszarze mgławicy, który powstał Układ słoneczny, planeta mogła szybko rosnąć i przechwycić dużą ilość wodoru i helu obecnego w mgławicy.

Obraz Saturna i jego pierścieni, wykonanych przez Cassini Spacecraft, 2016

Ze względu na ogromne ciśnienia i temperatury rosną wraz ze wzrostem molekularnego wodoru na powierzchni w metalicznym wodorze.

Chociaż planeta jest gazowa, w jej jądrze jest niższy odsetek cięższych pierwiastków, który przynajmniej częściowo jest skalisty, taki jak magnez, żelazo i krzem. 

Oprócz tych elementów obfitują różne rodzaje lodu, takie jak amoniak, woda i lód metanowy, które mają tendencję do gromadzenia się w kierunku środka planety, która jest w wysokiej temperaturze. Dlatego materiał jest w rzeczywistości cieczy, zamiast gazu.

Chmury Saturna składają się z amoniaku i lodu wodnego, podczas gdy w atmosferze, oprócz tych substancji acetylen, metan, propan i ślady innych gazów.

Struktura wewnętrzna

Struktura wewnętrzna i zewnętrzna Saturn. Źródło: Kelvinsong/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)

Chociaż zdominowany przez wodór i hel, uważa się, że Saturn zawiera rdzeń o skalistej naturze. Podczas procesu tworzenia planet układu słonecznego wokół tego jądra gazy zostały skondensowane, w szybkim procesie, który pozwolił mu szybko rosnąć. 

Rdzeń Saturna zawiera, jak powiedzieliśmy, skały i lotne pierwiastki i związki, otoczone warstwą ciekłego wodoru. Naukowcy szacują, że jądro jest od 9 do 22 razy większe niż Ziemia: około 25.W przybliżeniu 000 km radia.

Ta warstwa ciekłego wodoru jest z kolei otoczona warstwami wodoru i ciekłego helu, które ostatecznie stają się sodą w najbardziej zewnętrznych warstwach. Linia Frenkela to granica termodynamiczna, która oddziela płyn gazowy od cieczy.

Naturalne satelity Saturna

Według najnowszych powodów Saturn ma 82 satelity z oznaczeniem i mnóstwo mini księżyców, których wciąż brakuje. To sprawia, że ​​Saturn jest planetą z największą jak dotąd ilością satelitów.

System satelitarny Saturna jest bardzo złożony; Na przykład wiadomo, że mają bezpośrednie działanie na pierścienie: Shepherd Satelity. 

Ponadto istnieją satelity trojańskie, które pozostają na stabilnej orbicie w 60 °. Na przykład, żet i kalipso księżyce to trojany Thetys, jeden z głównych satelitów Saturna.

Głównymi satelitami Saturna są Titan, Mimas, Encela, Tetis, Dione, Rea, Hyperion, Japoto i Febe. Te satelity są znane przed misjami kosmicznymi, ale sondy badawcze Saturna odkryły o wiele więcej.

Może ci służyć: Jowisz (planeta) Na lewą Mimas i ogromny krater wpływowy. Po prawej powierzchni tytana. Oba obrazy pochodzą z sondy Cassini. Źródło: Wikimedia Commons.

Największym ze wszystkich księżyców Saturna jest Titan, który ma również swoją własną atmosferę i jest drugim co do wielkości w całym Układzie Słonecznym, po Ganymedes, wielkim księżycu Jowisza. Titan jest jeszcze większy niż rtęć.

Z drugiej strony szósty księżyc Saturna jest ogromną piłką śnieżną z zaskoczeniem: jej jądro jest pokryte oceanem płynnego i gorącej wody.

Saturn i Titan, ich najważniejszy satelitarny

Ciekawy fakt między księżycami Saturna jest to, że istnieją satelity, których orbity są takie same, ale zmuszają ich do szoku. Najbardziej godne uwagi z tych satelitów koorbitalnych są Janus i epimete. 

Nie wszystkie księżyce Saturna mają kulisowy kształt, istnieje wiele nieregularnych satelitów, zwykle małych i orbitów dość daleko od planety.

Tytan i jego atmosfera

Mozaika obrazów w podczerwieni tytanu, wykonana przez sondę Cassini w 2015 roku. Źródło: NASA przez Wikimedia Commons.

Jest to największy i najważniejszy z satelitów Saturna, widoczny z Ziemi jako niewielki punkt światła, z pomocą teleskopu. Holenderski astronom Christian Huygens jako pierwszy zobaczył go około 1655 r. I John Herschel, już w dziewiętnastej.

Jego przybliżona gęstość wynosi 1.9 g/cm³ I chociaż zawiera skaliste jądro, jest to świat prawie wszystko z lodu.

Tytan ma gęstą atmosferę, w której dominuje azot i niewielki odsetek metanu, oprócz śladów węglowodorów. Jest to niezwykła rzadkość w Układzie Słonecznym, ponieważ w innych satelitach brakuje własnej atmosfery.

Ma również oceany i deszcze, ale nie wodę, ale metan. Istnienie tego związku jest znane od połowy wieku, dzięki spektroskopii przeprowadzonej przez astronomka Gerarda Kuipera. Następnie sonda Voyager potwierdziła to odkrycie.

Obraz Saturna i niektórych z jego naturalnych satelitów: lżejsze, epimete, jano, mimas, pandora i prometheus

Interesującą rzeczą w tytanie jest to, że wykryto tam wiele związków organicznych, oprócz metanu, które są prekursorami życia. Mechanizm, za pomocą którego Titan nabył tę osobliwą atmosferę, jest nadal nieznany, ale jest bardzo zainteresowany, ponieważ obfitość węglowodorów jest znacznie wyższa niż w ziemi Ziemi.

W ramach misji Cassini do Saturna sonda Huygens zdołała wylądować na powierzchni tytana i znalazła zamrożoną powierzchnię, ale pełną wypadków geograficznych. 

Chociaż Titan cieszy się zróżnicowaną geologią i klimatem, jest to trochę przytulny świat dla ludzi. Jego atmosfera jest bardzo dynamiczna; Na przykład wiadomo, że wiatry o szybkim uderzeniu, znacznie lepsze od największych huraganów lądowych.

Misje do Saturna

Pioneer 11

Pioneer 11

Został uruchomiony przez NASA w 1973 roku i dotarł do Orbita Saturna kilka lat później, w 1979 roku. Ta misja uchwyciła obrazy o niskiej rozdzielczości, a także znalazła nieznane satelity i pierścienie nigdy nie widziane z Ziemi. 

Sonda ostatecznie dryfowała w 1995 roku, ale niosąc tablicę z słynnym przesłaniem stworzonym przez Carla Sagana i Franka Drake'a, w przypadku, gdy przybyli na nią obcy nawigatorzy.

Podróżnik

Voyager 2

Ta misja polegała na wystrzeleniu dwóch sond: Voyager 1 i Voyager 2.

Chociaż Voyager 1 został pomyślany do dotarcia do Jowisza i Saturna, już przekroczył granice układu słonecznego, wchodząc do przestrzeni międzygwiezdnej w 2012 r.  Wśród jego najważniejszych ustaleń jest potwierdzenie istnienia atmosfery Tytana, a także ważne dane z atmosfery Saturna i systemu pierścieni.

Voyager 2 skompilował informacje o atmosferze Saturna, ciśnieniu w atmosferze i licznych obrazach wysokiej jakości. Po wizycie w Saturna sonda przybyła do Urana i Neptuna, po czym poszedł do przestrzeni międzygwiezdnej, podobnie jak siostrzana sonda.

Cassini

Montaż statku Cassini

Misja Cassini była wspólnym projektem między NASA, Europejską Agencją Kosmiczną i włoską agencją kosmiczną. Został wprowadzony na rynek w 1997 roku z Cabo Cañaveral, a jego celem było zbadanie planety Saturn i jego systemu satelitarnego.

Sonda przybyła do Saturn w 2004 r. Następnie sonda została celowo zanurzona w Saturn, aby uniknąć awarii z jednym z satelitów, a tym samym uniknąć radioaktywnego zanieczyszczenia.

Cassini nosił sondę Huygens, pierwszy obiekt wyprodukowany przez ludzkość w lądowaniu w świecie poza pasem asteroid: Titan, największy satelitę Saturna. 

Huygens przyczynił się do obrazów krajobrazu Tytana, a także strukturę pierścieni. Uzyskał także obrazy Mimas, kolejnego satelity Saturna, które posieści pasterze. Pokazują ogromnego krateru Herschel, z ogromną górą w swoim centrum.

Cassini potwierdził również obecność wody w Enramy, szóstym i mrónie Saturna o średnicy 500 km, który jest w rezonansie orbitalnym z Dione. 

Encard, mróz księżyca Saturna, w którym mieści się w środku ocean. Obraz sondy Cassini

Woda Encard jest gorąca, a na planecie obfituje w gejzery i fumarole, które wydają pary wodne i związki organiczne, dlatego wielu uważa, że ​​może ona domować się życiem.

O Japeto, kolejnym z wielkich satelitów Saturna, obrazy Cassiniego ujawniły ciemną stronę, której pochodzenie jest nadal nieokreślone.