SATURN: CHARAKTERISTIKA, ZLOŽENIE, OBEŽNÁ DRÁHA, ŠTRUKTÚRA - ARTE - 2025

Saturn je po Jupitere druhou najväčšou planétou v slnečnej sústave. Známy pre jeho prstencový systém, patrí k planétam zvaným Jovians, ktoré sa nachádzajú za asteroidným pásom, ktorý ich oddeľuje od skalnatých planét.

Galileo, známe od staroveku, pretože je jednou z 5 planét viditeľných voľným okom a najvzdialenejšie od nich, bol prvou, kto ju pozoroval pomocou ďalekohľadu v roku 1610. Aj keď si všimol deformácie spôsobené prstencami, nedostatok rozlíšenia nástroja nezistil dovolil mu rozlíšiť jeho tvar.

Plynná planéta Saturn je v porovnaní so Zemou 95-krát menšia. Zdroj: Saturn obrázok: NASA / JPL / Space Science Institute Obrázok Zeme: NASA / Apollo 17 crew / Public Domain.

To bolo roky neskôr, v roku 1659, Christian Huygens vhodne opísal slávne prstene. Krátko nato si taliansky astronóm Giovanni Cassini uvedomil, že prstene majú divíziu, ktorá sa teraz nazýva divízia Cassini.

Aj keď astronómovia staroveku nemohli podrobne opísať kruhový systém, musí ich už tak nádherný výhľad na planétu zapôsobiť natoľko, aby pre Chaldejov dal mená ako „Alap Sahmas“ (hviezda Slnka), „Phaenon“ (jasný ako Slnko) pre Grékov alebo „Khima“ (zodpovedný za univerzálnu povodeň) pre Židom.

Starí Rimania spájali planétu s gréckym bohom Cronosom, otcom Zeusa, ktorého nazývali Saturn. Na počesť tohto božstva sa v decembri slávili festivaly s názvom Saturnalia, ktoré sa starí kresťania neskôr spájali s Vianocami.

Ostatné starodávne kultúry, ako sú Hindi, Číňania a Mayovia, majú vo svojich záznamoch tiež pozorovania planéty. Pokiaľ ide o Mayov, boli dátumy, v ktorých sa uskutočnili spojenia Saturn, Jupiter a Mars, sviatočné.

Všeobecné vlastnosti Saturn

Saturn nie je taký veľký ako Jupiter, je to iba tretina jeho hmotnosti, zatiaľ čo jeho polomer je o 16% menší.

Je to najmenej hustá planéta; pri 687 kg / m ^{3 by sa} mohol vznášať na vode, keby bol oceán dostatočne veľký na to, aby ho zadržal. Skladá sa hlavne z vodíka a hélia, najľahších známych prvkov, hoci obsahuje ďalšie látky v oveľa menšom množstve.

Saturn má svoje vlastné magnetické pole, menej intenzívne ako Jupiter, ale oveľa viac ako Zem, s magnetickou osou rovnobežnou s osou rotácie. Preto sú aurory bežné vo forme sústredných kruhov priamo v každej polárnej oblasti. Sú tvorené pohybom elektricky nabitých častíc uprostred intenzívneho magnetického poľa planéty.

Ďalšou charakteristickou črtou Saturnu je teplo, ktoré chrlí do vesmíru a vyžaruje takmer dvojnásobok energie, ktorú dostáva zo Slnka. Saturnov vnútro je veľmi horúce a vedci sa domnievajú, že je to kvôli kondenzácii tekutého vodíka pri vysokom tlaku. ,

Tlak vo vnútri Saturn je miliónkrát väčší ako atmosférický tlak Zeme. Kvapôčky tekutého vodíka zvyšujú rýchlosť, keď cestujú smerom do stredu planéty a produkujú teplo.

Kvapalný vodík sa správa ako kov a je zodpovedný nielen za vyžarované teplo, ale aj za dynamický efekt, ktorý vytvára magnetické pole.

Saturnova atmosféra pripomína atmosféru Jupitera s podobným vzorom svetlých a tmavých pruhov. Mraky pozostávajú z kryštálov amoniaku, vody a hydrosulfidu amónneho.

Na Zemi sú silné vetry a občasné búrky. Rovníkové vetry na Saturn môžu dosiahnuť 500 m / s.

Zhrnutie hlavných fyzikálnych charakteristík planéty

- Hmotnosť: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Kruh radátora: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polárny polomer : 5,4 x 104 ⁴ km

Tvar: sploštený.

- Nápojová vzdialenosť od Slnka: 1,4 x 10 ⁹ km

- Sklon obežnej dráhy : 2,5 ° vzhľadom na ekliptiku.

- Teplota: medzi -139 a -189 ° C.

- rýchlosť: 10,4 m / s ²

- Vlastné magnetické pole: Áno.

- Atmosféra: Áno, väčšinou vodík.

-Density: 687 kg / m ³

-Satellite: 82 formálne určených, mnoho ďalších malých mesiacov, bez označenia.

-Kruhy: Áno, komplexný systém.

Prstene Saturn

Prstencový systém Saturn je v slnečnej sústave jedinečný pre svoju mimoriadnu krásu. Zdroj: Pixabay.

Prstene sú charakteristickým znakom Saturnu, pretože hoci ich vlastnia aj iné plynové giganty, tie z tejto planéty sú bezpochyby tie najúžasnejšie.

Krúžky sa skladajú hlavne z ľadu a hornín a vďaka gravitačným účinkom niektorých špecializovaných satelitov: pastierskych družíc sa udržiavajú vo forme.

Ilustrácia Saturnových prsteňov

Najprv si astronómovia kvôli nedostatku rozlíšenia vo svojich ďalekohľadoch mysleli, že prstene tvoria súvislý disk hmoty okolo planéty. V každom prípade je hrúbka systému zanedbateľná, nanajvýš sotva kilometer av niektorých oblastiach môže byť metrov.

Taliansky astronóm Giovanni Cassini si ako prvý všimol existenciu deliacej čiary medzi nimi okolo roku 1675.

O niekoľko rokov neskôr francúzsky matematik Pierre de Laplace zdôraznil, že v skutočnosti existuje veľa tenkých krúžkov. Nakoniec James Clerk Maxwell postavil model, v ktorom navrhoval, aby prstene boli tvorené mnohými časticami, z ktorých každá sledovala nezávislú obežnú dráhu.

Astronómovia rozlišujú prstene písmenami abecedy. Sedem hlavných a najjasnejších krúžkov je A, B, C a D, zatiaľ čo E, F a G sú bledšie.

Existujú tiež tisíce slabších prsteňov. Najhlbší a najvzdialenejší bol detekovaný pomocou infračerveného ďalekohľadu a nazýva sa Phoebeho prsteň.

Umelcove vykreslenie ukazuje prstene Saturn a väčšie satelity. Zdroj: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassiniho divízia oddeľuje kruh A od kruhu B, ale v tom istom kruhu A sa nachádza temná oblasť nazývaná Enckeho divízia, ktorú udržiava jeden zo satelitov Saturn: Pan. V tejto oblasti je tiež extrémne tenký kruh.

Existujú divízie rôznej šírky, pomenované aj podľa slávnych astronómov: Colombo, Huygens, Maxwell a Keeler.

Pôvod krúžkov

Prstene sa skladajú z častíc s veľkosťou od zrna piesku (mikrónov) až po obrovské kamene dlhé desiatky metrov, ale astronómovia súhlasia s tým, že nepochádzajú v rovnakom čase ako planéta, ale len nedávno.

Odhaduje sa, že hlavné krúžky A, B a C majú pravdepodobne niekoľko sto miliónov rokov, čo je z astronomického hľadiska veľmi malé. Vedci si sú istí, že všetky planéty v slnečnej sústave sa vytvorili súčasne, približne pred 4,6 miliardami rokov.

Materiál, z ktorého sú prstene vyrobené, mohol pochádzať z kométy, meteoru alebo mesiaca, rozpadnutý v dôsledku gravitácie planéty. V žiadnom prípade nejde o zvyšky formácie planéty.

Pôvod prstencov je v súčasnosti určite neistý, ale všeobecný konsenzus je taký, že sú dosť nestabilné, takže akonáhle sa vytvoria, môžu zmiznúť v priebehu niekoľkých miliónov rokov.

Prekladateľské hnutie

Saturnova obežná dráha. Priemerná vzdialenosť medzi Saturnom a Slnkom je viac ako 1 400 000 000 km (9 AU). Pri priemernej orbitálnej rýchlosti 9,69 km / s potrebuje Saturn okolo Slnka 10 759 dní Zeme. Zdroj: Todd K. Timberlake autor programu Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturn a Jupiter trvajú 29 rokov a 167 dní, kým precestujú svoju obežnú dráhu okolo Slnka. Zvyčajne sú Saturn a Jupiter v orbitálnej rezonancii, pretože medzi nimi existuje gravitačná interakcia. Priťahovanie Slnka je samozrejme omnoho väčšie, ale aj vplyv Jupitera.

Ak medzi astronomickými objektmi existuje orbitálna rezonancia, udržujú si ich obežné obvody určitý podiel, vždy s malým počtom. V prípade Saturn-Jupitera sa otáča 5 otáčok za každé 2 otáčky Saturnu a táto rezonancia sa považuje za stabilizačne pôsobiacu na obežné dráhy oboch planét.

Orbitálna rezonancia, ktorá sa vyskytuje medzi časticami, ktoré tvoria Saturnove prstence, a satelitmi, ktoré obiehajú medzi nimi, má silný vplyv na štruktúru prstencov, napríklad na existenciu Cassiniho rozdelenia.

Saturn je planéta v slnečnej sústave s najväčším počtom družíc, 6 z nich má súvisiace orbitálne obdobia, pozrime sa:

-Mimas a Tethys v pomere 1: 2. Na 1 otočenie Mimasu sa Tethys otočí dvakrát.

-Encélado a Dione, vo vzťahu 1: 2.

- Hyperion a Titan, v pomere 4: 3.

Nakoniec je pozoruhodné, že 85% momentu hybnosti slnečnej sústavy je sústredených v Jupitere a Saturne, dvoch najväčších planétach, na rozdiel od Slnka, ktoré napriek tomu, že majú najvyššie hmotnostné percento, má malý moment hybnosti.

Uhlová hybnosť systému je zaujímavá fyzikálna veličina, pretože je zachovaná pri absencii vonkajších interakcií. Aby došlo k zmene, je potrebný čistý krútiaci moment zvnútra.

Údaje o pohybe Saturn

Nasledujúce údaje stručne opisujú pohyb Saturn:

- Priemerný polomer obežnej dráhy: 1,43 x 109 km

- Sklon obežnej dráhy : 2,5 ° vzhľadom na rovinu ekliptiky

- Excentricita: 0,056

- Priemerná orbitálna rýchlosť : 9,6 km / s

- Obdobie presunu : 29,46 rokov

- Obdobie rotácie: 10,66 hodín

Kedy a ako pozorovať Saturn

Planéta Saturn je považovaná za vynikajúcu planétu, pretože jej obežná dráha je mimo obežnej dráhy Zeme. Vyššie planéty sú Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Naopak, planéty, ktorých obežná dráha je najbližšie k Slnku, sa nazývajú spodné planéty: Ortuť a Venuša.

Najlepší čas na pozorovanie nadradenej planéty je, keď Zem príde medzi ňou a Slnkom. Na druhej strane je ťažšie pochopiť, kedy je v spojení, pretože je ďalej od Zeme a blízko Slnka, ktorá ju zakrýva. Situácia je graficky opísaná na nasledujúcom obrázku:

Opozícia a spojenie vonkajšej planéty. Zdroj: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Prirodzene je jedným z hlavných cieľov každého pozorovateľa oblohy pozorovanie prstencov, pre ktoré stačí malý ďalekohľad. Je však potrebné vziať do úvahy, že prstene sú niekedy oproti okraju Zeme na okraji, a preto sú neviditeľné.

Uhol, v ktorom sú prstene pozorované, sa mení v priebehu 30 rokov, čo je čas, ktorý Saturn obieha okolo Slnka.

Ďalšími odpormi Saturn sú:

-2020 : 20. júla

-2021 : 2. augusta

-2022 : 14. augusta

-2023 : 27. augusta

-2024 : september 08

-2025 : 21. september

Rotačný pohyb

Saturn trvá priemerne 10,66 hodiny, kým dokončí jednu otáčku na svojej vlastnej osi rotácie, hoci nie všetky jej zóny sa otáčajú rovnakou rýchlosťou. Napríklad v rovníku je rýchlosť rotácie 10,25 hodín, zatiaľ čo vo vnútri planéty je to približne 10,65 hodín.

Tento jav je známy ako diferenciálna rotácia a je to spôsobené skutočnosťou, že planéta nie je pevná, ako sme povedali. Aj vďaka svojej kvapalno-plynnej povahe dochádza k deformácii planéty rotačným pohybom, ktorý sa na póloch vyrovnáva.

zloženie

Zloženie Saturn je v zásade rovnaké ako zloženie Jupitera a iných plynných planét: vodík a hélium, iba podiel saturovaného vodíka na Saturn je vzhľadom na nízku hustotu vyšší.

Keďže sa Saturn tvoril vo vonkajšej oblasti hmloviny, ktorá pochádza zo slnečnej sústavy, bola planéta schopná rýchlo rásť a zachytiť veľké množstvo vodíka a hélia prítomného v hmlovine.

Kvôli enormným tlakom a teplotám, ktoré sa zvyšujú s postupujúcim prehlbovaním, sa molekulárny vodík na povrchu mení na kovový vodík.

Hoci je planéta plynná, v jej jadre je menší podiel ťažších prvkov, ktoré sú aspoň čiastočne skalnaté, ako je horčík, železo a kremík.

Okrem týchto prvkov je tu veľa rôznych druhov ľadu, ako je amoniak, voda a metánový ľad, ktoré majú tendenciu hromadiť sa smerom do stredu planéty, ktorá je pri vysokej teplote. Z tohto dôvodu je materiál v skutočnosti skôr kvapalný než plynný.

Saturnove oblaky sa skladajú z amoniaku a vodného ľadu, zatiaľ čo v atmosfére sa okrem týchto látok zistili acetylén, metán, propán a stopy ďalších plynov.

Vnútorná štruktúra

Vnútorná a vonkajšia štruktúra Saturn. Zdroj: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Hoci Saturn dominuje vodík a hélium, predpokladá sa, že v prírode obsahuje skalnaté jadro. Počas procesu tvorby planét slnečnej sústavy kondenzovali plyny okolo tohto jadra rýchlym procesom, ktorý jej umožnil rýchly rast.

Jadro Saturn obsahuje, ako sme už povedali, horniny a prchavé prvky a zlúčeniny, ktoré sú obklopené vrstvou tekutého vodíka. Vedci odhadujú, že toto jadro je 9 až 22 krát väčšie ako Zem: polomer asi 25 000 km.

Táto vrstva tekutého vodíka je postupne obklopená vrstvami tekutého vodíka a hélia, ktoré sa nakoniec stanú plynnými v najvzdialenejších vrstvách. Linka Frenkel je termodynamická hranica, ktorá oddeľuje plynnú tekutinu od kvapaliny.

Saturnove prírodné satelity

Podľa posledných údajov má Saturn 82 označených satelitov a množstvo mini mesiacov, ktoré im stále chýbajú. Vďaka tomu je Saturn planétou s doteraz najaktuálnejšími satelitmi.

Satelitný systém Saturn je veľmi zložitý; Napríklad je známe, že majú priamu akciu na prstenci: pastierske satelity.

Okrem toho existujú trójske satelity, ktoré zostávajú na stabilnej obežnej dráhe v uhle 60 ° pred alebo za inými satelitmi. Napríklad mesiace Telesto a Calypso sú trójske kone Thetys, jeden z hlavných satelitov Saturn.

Hlavnými satelitmi Saturn sú Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus a Phoebe. Tieto satelity sú známe už pred vesmírnymi misiami, ale výskumné sondy pre Saturn objavili oveľa viac.

Vľavo Mimas a obrovský nárazový kráter. Na pravej strane povrchu Titanu. Oba obrázky pochádzajú zo sondy Cassini. Zdroj: Wikimedia Commons.

Najväčší zo všetkých mesiacov Saturn je Titan, ktorý má tiež svoju vlastnú atmosféru a je druhým najväčším v celej slnečnej sústave, po Ganymedovi, veľkom mesiaci Jupitera. Titan je dokonca väčší ako ortuť.

Na druhej strane Enceladus, šiesty mesiac Saturnu, je obrovská snehová guľa s prekvapením: jeho jadro je pokryté oceánom horúcej tekutej vody.

Saturn a Titan, jeho najdôležitejší satelit

Zaujímavosťou medzi Saturnovými mesiacmi je skutočnosť, že existujú satelity, ktorých obežné dráhy sú rovnaké, ale nedokážu sa zrážať. Najvýznamnejšie z týchto koorbitálnych družíc sú Janus a Epimetheus.

Nie všetky mesiace Saturn majú sférický tvar, existuje veľa nepravidelných satelitov, zvyčajne malých rozmerov a obežných dráh pomerne ďaleko od planéty.

Titan a jeho atmosféra

Mozaika infračervených snímok Titanu, ktoré urobila sonda Cassini v roku 2015. Zdroj: NASA prostredníctvom Wikimedia Commons.

Je to najväčší a najdôležitejší zo satelitov Saturn, viditeľný zo Zeme ako malý bod svetla pomocou ďalekohľadu. Holandský astronóm Christian Huygens to prvýkrát videl okolo roku 1655 a John Herschel, už v 19. storočí, ho nazval Titan.

Jeho približná hustota je 1,9 g / cm ³ a hoci obsahuje skalnaté jadro, je to takmer celý svet vyrobený z ľadu.

Titan má hustú atmosféru, v ktorej dominuje dusík a malé percento metánu, ako aj stopy uhľovodíkov. Je to pozoruhodná rarita v slnečnej sústave, pretože ostatné satelity nemajú vlastnú atmosféru.

Má tiež oceány a zrážky, ale nie vodu, ale metán. Existencia tejto zlúčeniny je známa od polovice 20. storočia vďaka spektroskopii astronóma Gerarda Kuipera. Neskôr potvrdil tento objav sonda Voyager.

Zaujímavé na Titane je, že tu bolo zistených veľa organických zlúčenín, okrem metánu, ktoré sú prekurzormi života. Mechanizmus, ktorým Titan získal túto zvláštnu atmosféru, je stále neznámy, je však veľmi zaujímavý, pretože množstvo uhľovodíkov je oveľa väčšie ako na Zemi.

Ako súčasť misie Cassini v Saturn sa sonde Huygens podarilo pristáť na povrchu Titanu a našla zmrznutý povrch, ale plný reliéfov.

Hoci sa Titan teší rozmanitej geológii a podnebiu, pre ľudí je to svet nevítaný. Jeho atmosféra je veľmi dynamická; Napríklad je známe, že vysokorýchlostný vietor fúka, oveľa lepšie ako najväčšie pozemné hurikány.

Misie do Saturn

Priekopník 11

Bola spustená NASA v roku 1973 a na obežnú dráhu Saturn dorazila o niekoľko rokov neskôr, v roku 1979. Táto misia zachytila ​​snímky s nízkym rozlíšením a tiež našla neznáme satelity a prstene, ktoré sa nikdy nevideli zo Zeme.

Sonda bola definitívne vyradená v roku 1995, ale so štítkom so slávnou správou, ktorú vytvorili Carl Sagan a Frank Drake, v prípade, že sa na ňu dostali mimozemskí navigátori.

cestovateľ

Táto misia pozostávala zo spustenia dvoch sond: Voyager 1 a Voyager 2.

Aj keď bol Voyager 1 koncipovaný tak, aby dosiahol Jupiter a Saturn, prekročil hranice slnečnej sústavy a vstupuje do medzihviezdneho priestoru v roku 2012. Medzi jeho najdôležitejšie nálezy patrí potvrdenie existencie Titanovej atmosféry, ako aj dôležité údaje. Saturnovej atmosféry a kruhového systému.

Voyager 2 zhromažďoval informácie o saturnovej atmosfére, atmosférickom tlaku a početných vysokokvalitných snímkach. Po návšteve Saturn sa sonda dostala na Urán a Neptún, potom vstúpila do medzihviezdneho priestoru, rovnako ako sesterská sonda.

Cassini

Misia Cassini bola spoločným projektom medzi NASA, Európskou vesmírnou agentúrou a Talianskou vesmírnou agentúrou. Bola spustená v roku 1997 z Cape Canaveral a jej cieľom bolo študovať planétu Saturn a jej satelitný systém.

Sonda dosiahla Saturn v roku 2004 a podarilo sa jej obísť planétu 294-krát až do roku 2017, keď došla palivo. Sonda bola potom zámerne ponorená v Saturn, aby sa zabránilo jej zrážke do jedného zo satelitov, a tak sa zabránilo rádioaktívnej kontaminácii.

Cassini niesla sondu Huygens, prvý ľudský predmet, ktorý pristál na svete za asteroidovým pásom: Titan, najväčší satelit Saturn.

Huygens prispel obrazmi Titanovej krajiny, ako aj štruktúrou prsteňov. Získala tiež snímky Mimasu, ďalšieho satelitu Saturn, ktorý pasie prstene. Ukazujú obrovský kráter Herschel s obrovskou horou uprostred.

Cassini tiež potvrdil prítomnosť vody na Enceladuse, šiestom ľadovom mesiaci Saturn, v priemere 500 km, ktorý je v orbitálnej rezonancii s Dionou.

Enceladus, ľadový mesiac Saturn, v ktorom sa nachádza oceán. Obrázok sondy Cassini. Zdroj: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Space Science Institute / Public Domain.

Enceladova voda je horúca a planéta je plná gejzírov a fumarolov, ktoré vylučujú vodnú paru a organické zlúčeniny, a preto mnohí veria, že by mohla zachrániť život.

Pokiaľ ide o Iapetus, ďalší z veľkých satelitov Saturn, snímky Cassini odhalili temnú stránku, ktorej pôvod je stále neurčený.

Referencie

1. Obloha mesiaca. Konjunkcie a opozície vonkajšie planéty. Obnovené z: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomy for Dummies.
3. POT. Misie Cassini. Získané z: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. Planéty nahých očí na nočnej oblohe (a ako ich identifikovať). Obnovené z: nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. Slnečná sústava. Siedme vydanie. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Planétový prsteň. Obnovené z: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturn (planéta). Obnovené z: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturn (planéta). Obnovené z: en.wikipedia.org.