Всем привет! Это подкаст «Феи / Роботы / Пришельцы», меня зовут Сергей Балашов. Продолжаем мини-рубрику с путешествиями по планетам нашей Солнечной системы. Поговорили про Юпитер, полетели дальше!
Шестая планета от Солнца, Сатурн, обладает самыми большими планетарными кольцами в Солнечной системе. Это вторая по величине планета после Юпитера и первая – по количеству спутников. За последнее время было открыто много новых спутников, и некоторые из них до сих пор не получили имя.
Сатурн известен человечеству с древних времен, это самая далекая планета из видимых невооруженным глазом.
Он назван в честь римского бога урожая и времени, эквивалентного греческому богу времени Кроносу.
Среднее расстояние планеты от Солнца - 9,6 а.е., то есть он в девять раз дальше, от Солнца чем Земля. . Свету требуется примерно полтора часа, чтобы дойти до Сатурна, отразиться и затем вернуться к нам.
Кольца Сатурна самые протяженные среди всех других планет. Их невозможно увидеть невооруженным глазом. Как правило, в обычные телескопы можно увидеть только 3 кольца, мощные телескопы могут видеть 8 колец, а когда космический зонд Кассини вращался вокруг Сатурна, он насчитал более 30 колец. Важно понимать, что эти кольца на самом деле сложно сосчитать, поскольку каждое из них состоит из миллионов небольших осколков.
История наблюдения
Сатурн виден с Земли без телескопа, и известен в разных культурах с древнейших времен.
Наблюдение и исследование Сатурна можно разделить на три этапа. Первая фаза - древние наблюдения, до изобретения современных телескопов. Второй этап начался в XVII веке с изобретением телескопа. Третий этап – исследование космическими зондами, пролетавшими мимо или выходившими на орбиту.
В древности в Вавилоне астрономы записывали движения Сатурна. В Древней Греции планета была известна как Фаэнон, «сияющий», а в Риме называлась «Звезда Сатурна», в честь бога земли и посевов. Римляне считали Бога Сатурна эквивалентом греческого Кроноса. На современном греческом языке планета до сих пор называется Cronus.
Из-за медленного движения планеты по орбите вокруг солнца она ассоциировалась со временем, а из-за своего золотого свечения - с богатством.
Во 2 веке нашей эры в Риме был принять семидневный календарь, в котором небесные тела последовательно руководили часами дня. Планета, которой был посвящен первый час, давала название всему дню. Так что между пятницей, днем Венеры, и воскресеньем, днем солнца, шла суббота, день Сатурна. Это название до сих пор используется в некоторых западо-германских языках.
В индуистской астрологии есть девять астрологических объектов, известных как Наваграхи. Сатурн известен как «Шани». Он Шани при жизни награждает или заставляет страдать людей за их поступки.
Древняя китайская и японская культура обозначила планету Сатурн как «Звезда Земли» (土星). Это название основано на пяти элементах, которые традиционно используются для классификации всего в природе.
Впервые Сатурн наблюдал в Галилео Галилей в 1610 году. Из-за несовершенства телескопа Галилей не смог разглядеть кольца Сатурна. Он думал, что у планеты есть два очень близких спутника, но когда посмотрел снова, эти объекты исчезли. Наблюдения, проведенные Христианом Гюйгенсом в 1659 году, прояснили загадку и позволили сделать вывод, что на самом деле эти объекты представляли собой кольцевую систему, окружающую Сатурн.
Только четыре космических корабля посетили Сатурн: Pioneer 11 в 1979 году, зонды Voyager 1 и 2 в 1980 и 1981 годах и международная миссия Кассини в 2004 году. Космический аппарат Кассини изучал Сатурн около 13 лет. Выработав ресурс, зонд «Кассини» был намеренно сведен с орбиты и сгорел в атмосфере Сатурна в 2017 году. Так что почти две тонны массы Сатурна пришли с Земли.
Размер и орбита
Сатурн сформировался вместе с остальной Солнечной системой около 4,5 миллиардов лет назад. Гравитация стянула вращающийся газ и пыль, и таким образом возник газовый гигант. Около 4 миллиардов лет назад Сатурн занял свое нынешнее положение во внешней части Солнечной системы. Как и Юпитер, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия, тех же двух основных элементов, из которых состоит Солнце.
Сатурн находится примерно в 9,5 раз дальше от Солнца , чем Земля.
Сатурн довольно быстро вращается вокруг своей оси, совершая оборот или сутки примерно за 10,6 часов. Однако его вращение вокруг Солнца медленное, один оборот примерно за 29,5 земных года.
Расстояние между Сатурном и Землей колеблется, максимальное сближение планет произойдет в 2091 году, расстояние составит 8,03 а.е.
Дважды за сатурнианский год, примерно каждые 15 земных лет, кольца Сатурна ненадолго исчезают из поля зрения из-за того, что они расположены под углом к нам. В следующий раз такое событие произойдет в 2025 году, но Сатурн будет слишком близко к Солнцу, чтобы было возможно наблюдение.
Также это самая сплющенная планета в Солнечной системе, ее экваториальный диаметр составляет 120 тыс км, а полярный диаметр 108 тыс км.
Площадь поверхности примерно в 83 раза больше нашей планеты, а масса в 95 раз больше.
Хотя объем Сатурна примерно в 760 раз больше Земли, это наименее плотная планета в Солнечной системе. Земля в 8 раз плотнее Сатурна, и если бы у него была поверхность, сила тяжести на ней была бы похожа на земную.
Сатурн имеет самую низкую плотность среди всех планет — 687 кг/м³. Он легче воды.
Состав и атмосфера
У Сатурна нет истинной твердой поверхности, также как у Юпитера, Урана и Нептуна.
У него есть плотное ядро в центре, состоящее из воды, льда и каменистых материалов, но нет суши над ядром. Считается, что ядро похоже на ядро Юпитера — каменистое, окруженное слоем жидкого металлического водорода с вкраплениями различных льдов.
Внутренняя часть очень горячая, температура ядра 12 тыс градусов ° C, оно излучает в космос в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Подсчитано, что масса ядра примерно в 10-20 раз больше массы Земли.
За толстым слоем жидкого металлического водорода следует слой насыщенного гелием молекулярного водорода, который постепенно переходит в газ. Самый внешний слой атмосферы простирается на 1000 километров. Атмосфера Сатурна состоит из аммиака, который желтого цвета, гидросульфида аммония — оранжевого цвета и воды — белого цвета, что влияет на красочный вид планеты — коричневато-желтый.
Внешняя атмосфера Сатурна содержит 96,3% молекулярного водорода и 3,25% гелия по объему.
Температура верхних слоев атмосферы Сатурна составляет в среднем около -175 градусов по Цельсию, что довольно холодно для газового гиганта. Под облаками становится значительно жарче.
Из-за наклона оси Сатурна на 27 градусов, как и у Земли, южное и северное полушария нагреваются по-разному, вызывая сезонные колебания температуры. Большая часть этих колебаний температуры носит горизонтальный характер.
Ось вращения Сатурна наклонена, как и земная, поэтому у него тоже есть времена года, но чем длиннее год, тем больше сезонов, каждый из которых длится более семи земных лет.
На Сатурне периодически бывают бури. Они достаточно велики, чтобы их можно было увидеть с Земли. Скорость ветров может достигать 500 метров в секунду. Ветры на Сатурне являются вторыми по скорости среди планет Солнечной системы после Нептуна.
Примерно каждые 30 земных лет, за один оборот Сатурна вокруг Солнца, на планете начинается особо сильный шторм. Эти 30-летние штормы Сатурна появляются сезонно, как земные ураганы и тайфуны, но в более длительном периоде. В декабре 2010 года начался шторм, самый огромный из всех когда-либо наблюдавшихся на планете. Бушуя около двух третей земного года, он в конце концов обернулся вокруг Сатурна и протянулся на 300 000 километров. В 2011 году «Кассини» наблюдал вспышки во время шторма, которые, по мнению ученых, были вызваны молниями, как во время самой мощной грозы на Земле. Впервые молния была замечена на дневной стороне Сатурна.
Термография показала, что на Южном полюсе Сатурна есть теплый полярный вихрь, единственный известный пример такого явления в Солнечной системе. В то время как температура на Сатурне обычно составляет -185 ° C, температура на вихре часто достигает -122 ° C, что считается самым теплым местом на Сатурне. Считается, что буря на Южном полюсе могла существовать миллиарды лет. Этот южный вихрь сравним по размеру с Землей, а ветры дуют со скоростью 500 км в час.
Шестиугольник
Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский шестиугольник (гексагон). Впервые его обнаружил зонд «Вояджер» в 1981 году. Ни в одном другом месте Солнечной системы нет подобных атмосферных явлений. Шестиугольник располагается на широте 78°, каждая его сторона составляет приблизительно 14 тыс. км, то есть больше диаметра Земли. Период его вращения — 10 часов 39 минут. Этот период совпадает с периодом изменения интенсивности радиоизлучения, который, в свою очередь, равен периоду вращения внутренней части Сатурна.
Изображения зонда «Кассини» показывают, что шестиугольник оставался стабильным все 20 лет после полёта «Вояджера», причём шестиугольная структура облаков сохраняется во время их вращения. Отдельные облака на Земле могут иметь форму шестиугольника, но, в отличие от них, шестиугольник на Сатурне близок к правильному.
Ни «Вояджер-1», ни «Кассини» не смогли подлететь ближе и изучить шестиугольник.
Существует две гипотезы о происхождении шестиугольника. Одна из них предполагает, что шестиугольник — это относительно неглубокое (до ста километров глубиной) образование, вызванное чередованием газовых струй. По другой версии, что струи, направленные на восток, на самом деле имеют глубину в тысячи километров. Считается, что эта неисследованная зона слоев Сатурна находится под чрезвычайно высоким давлением и имеет гораздо более изменчивый характер. То есть вращение планеты и, возможно, другие ее особенности просто провоцируют бурю в месте, где давление в десятки тысяч раз больше, чем в верхних слоях.
Моделирование показало, что сильно вращающийся сжимаемый газ в зоне высокого давления глубоко во внешних слоях планеты, подвергается конвекции. Эти вихри сжимают газовую струю Сатурна, направленную на восток, и вызывают свирепый шторм неожиданной формы.
В период с 2012 по 2016 год цвет шестиугольника изменился с синего на более золотистый. Одна из теорий заключается в том, что солнечный свет создает дымку, поскольку полюс подвергается воздействию солнечного света из-за смены сезона. Эти изменения были обнаружены космическим аппаратом Кассини.
Спутники
Сатурн в настоящее время является «королем лун» в Солнечной системе, имея в общей сложности 82 подтвержденных разнообразных спутника в диапазоне от нескольких метров до нескольких сотен километров.
Самый большой спутник Сатурна называется Титан. Это второй по величине спутник Солнечной системы после Ганимеда, спутника Юпитера. Титан даже больше планеты Меркурий.
Хотя потенциал для жизни на Сатурне равен нулю, многие из его спутников, таких как Титан или Энцелад, имеют внутренние океаны, в которых могут быть условия для существования жизни.
Подтверждено, что орбиты этих 82 спутников не входят в его кольца. Только 13 из этих спутников имеют диаметр более 50 км. И только 7 из этих спутников достаточно велики, чтобы сжаться в эллипсоидную форму.
Треть спутников являются «регулярными» спутниками. Это означает, что их орбиты не сильно наклонены к экваториальной плоскости Сатурна. Скорее всего, они были образованы вместе с самой планетой. Они вращаются между кольцами Сатурна на собственных орбитах.
Эти спутники обычно называют в честь Титанов или других персонажей, связанных с мифологическим Сатурном.
Остальные 58 являются спутниками неправильной формы с диаметром от 4 до 213 км. Это нерегулярные спутники, их орбиты намного дальше от Сатурна, имеют большие наклонения и разные направления вращения: некоторые в ту же сторону, что Сатурн, некоторые ретроградно. Считается, что эти спутники на самом деле являются захваченными малыми планетами или обломками распада таких тел после того, как они были захвачены.
Эти неправильные спутники были классифицированы по их орбитальным характеристикам на три группы, а их имена взяты из разных мифологий. Самый крупный из известных спутников неправильной формы — Феба, девятый спутник Сатурна, обнаруженный в конце 19 века.
Кольца Сатурна
Спутники Сатурна также играют роль в системе колец планеты. Кольцевая система Сатурна является самой большой и сложной во всей Солнечной системе.
У всех четырёх планет-гигантов есть кольца, но у Сатурна они самые заметные.
Кольца состоят из льда и остатков комет, астероидов и лун, размером от микрометров до метров.
Вместе они достигают ширины 4,5 Земли, но толщина их всего несколько сотен метров. Кольца простираются на расстояние 280 000 км. Кольца Сатурна вместе с самой планетой могут уместиться в расстояние между Землей и Луной. Все вместе они отражают больше света, чем сама планета.
Количество вещества, составляющего кольца, крайне незначительно. Если его собрать все вместе, его диаметр не превысил бы 100 км. На изображениях, полученных зондами, видно, что на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями; фотография напоминает дорожки грампластинок.
Существует три основных кольца и четвёртое — более тонкое. Три основных кольца принято обозначать буквами латинского алфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оно отделяется от внешнего кольца А щелью шириной почти 4000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачные кольца. Кольцо С, находящееся ещё ближе к планете, чем В, почти прозрачно.
Далеко за основными кольцами находится кольцо Фебы, которое, как предполагается, происходит из вещества спутника Фебы и, таким образом, разделяет его ретроградное орбитальное движение. Оно состоит в основном из небольших частиц диаметром до 10 см, Как и орбита спутника, это кольцо наклонено на 27° по отношению к другим кольцам.
Они остаются стабильными благодаря малым спутникам Сатурна. Эти так называемые «спутники-пастухи» вращаются между кольцами, и именно их гравитация формирует из материала колец круговые структуры.
В 2010 году были получены данные, которые говорят о том, что кольца Сатурна колеблются. Колебания складываются из постоянных возмущений, которые вносит спутник Мимас, и самопроизвольных возмущений, возникающих из-за взаимодействия летящих в кольце частиц.
До сих пор нет единого мнения относительно механизма их образования. Хотя теоретические модели указывали на то, что кольца, вероятно, сформировались в начале истории Солнечной системы из остатков околопланетного облака, которые из-за непостоянства притяжения Сатурна не смогли стать полноценным спутником. Новые данные позволяют предположить, что кольца образовались относительно недавно. По одной из гипотез, кольца образовались вследствие распада одного из спутников Сатурна под действием приливных сил или из-за удара кометы.
По оценкам, Сатурн потеряет свои кольца примерно через 100 миллионов лет. Кольца притягиваются к Сатурну под действием гравитации в виде пыльного дождя из ледяных частиц под влиянием магнитного поля Сатурна. Это событие часто называют кольцевым дождем.
Расположение колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна, они расположены под углом приблизительно 27° к плоскости орбиты. С Земли в зависимости от взаимного расположения планет они выглядят по-разному, меняется их так называемое «раскрытие» — от максимального, когда видна вся ширина в плоскости, до минимального, когда кольцо становится тонкой полоской, видно «с ребра».
На протяжении года на Сатурне за 30 лет для наблюдателя с Земли кольца исчезают совсем, затем примерно 7 лет раскрытие колец увеличивается, и становится видна их плоскость с одной стороны. Затем семь лет раскрытие колец уменьшается. Кольца опять исчезают, после чего за семь лет становятся видна обратная сторона плоскости колец.
До 2016 года раскрытие колец увеличивалось, сейчас виден северный полюс Сатурна и обращённая к нему сторона колец. В 2025 году кольца опять будут видны «с ребра».
Одно из таких «исчезновений» колец приходилось на 1921 год. Несмотря на то, что изменение видимости конец было известно уже в XIX веке, некоторые поняли «исчезновение колец» в прямом смысле. В прессе разнёсся слух, что Сатурн лишился своих колец, а их частицы летят на Землю. В газетах публиковались расчёты, когда частицы колец упадут на Землю.
Сатурн в культуре
Сатурн, как и другие планеты Солнечной системы, присутствует в научной фантастике. Его и его спутники часто представляют как «заправочную станцию» для будущих космических полётов или сырьевой базой для покорения внешней части Солнечной системы.
В литературе часто упоминается спутник Титан, на котором есть плотная атмосферу и углеводороды.
Кольца Сатурна упоминаются в повести братьев Стругацких «Стажёры». По мнению одного из героев романа, Владимира Юрковского, кольца имеют искусственное происхождение. «В незапамятные времена в солнечную систему прибыли пришельцы и зачем-то устроили искусственное кольцо около Сатурна». Остальные участники полета считают эту идею «бредовой», а при попытке проверить ее Юрковский гибнет в открытом космосе.
В рассказе Станислава Лема «Дознание пилота Пиркса», по которому был снят советский фильм, совместная экспедиция людей и роботов летит на корабле к Сатурну. Их корабль едва не гибнет, проходя через кольца на огромной скорости. А в последнем романе про пилота Пиркса, отважный астронавт пропадает на просторах Титана, во время строительства нового космического корабля.
В книге Артура Кларка «2001: Космическая одиссея» рассказывается об экспедиции на спутник Сатурна Япет, куда направлен сигнал от таинственного «чёрного монолита» — объекта, созданного инопланетным разумом. Впоследствии по этой книге был снят одноимённый фильм, однако в нём действие перенесено в систему Юпитера.
В манге и аниме «Сейлор Мун» планету Сатурн олицетворяет девушка-воительница Сейлор Сатурн. Она воин разрушения, самая последняя перевоплотившаяся из команды воинов в матросках. Сейлор Сатурн обладает невероятной силой, способной повлиять на ход истории Вселенной. Её силы пробуждаются, когда три талисмана Сейлор Урана, Нептуна и Плутона собираются вместе. Сатурн в манге говорит, что эта сила является необходимой, так как переродиться без смерти нельзя.
В игре Dead Space 2 действие происходит рядом с Сатурном на космической станции, которая находится на осколках Титана. Сатурн и его кольца можно увидеть как из иллюминатора космической станции, так и в открытом космосе.
Заключение
В выпуске про Юпитер мы говорили, что большинство известных нам экзопланет – это супер-земли и «горячие юпитеры», которые вращаются очень близко к своим солнцам. Возможно, именно Сатурн повлиял на орбиту Юпитера, вернув того на более отдаленную орбиту. Если проводить параллели с мифологическими названиями планет, то отец Крон удержал своего сына Зевса от нового разрушения Земли.
Видели ли вы кольца Сатурна? Как вы думаете, откуда они взялись?
Канал «Феи / Роботы / Пришельцы» можно читать на Дзен, в Телеграмеи ВКонтакте. Аудиоверсия подкаста доступна на сервисах Яндекс.Музыка, Apple Podcasts, Google Podcasts и в подкастах ВКонтакте. Видео-версию смотрите на канале YouTube.
Поддержать канал можно на сервисе Boosty по ссылке в описании.
Оставляйте комментарии и ставьте оценки. Не забудьте подписаться на канал, чтобы не пропустить новые выпуски. Скоро увидимся!