35. Сатурн. Физические характеристики. Структура атмосферы. Внутреннее строение. Магнитосфера. Элементы орбиты и особенности движения.

Сатурн – шестаяпланета Солнечной системы.Экваториальный радиус: 60 268 ± 4 км,полярный радиус: 54 364 ± 10 км. Масса: 5.6846× кг или 95.152 массыЗемли.Средняя плотность: 0.687 г/см³. Среднее расстояние Сатурна от Солнца 1 433,44 млн. км (9.582 а.е.).Эксцентриситет e = 0,056. Период обращения вокруг Солнца равен 29.66 года. Наклон орбиты кплоскости эклиптики 2.48°. Наклон оси вращения: 26.73°. Периодвращения: 10h32m По внутреннему строению и составу Сатурн похож на Юпитер. Состоит в основном из водорода(96%) и гелия(3%). Сатурнимеет магнитное поле и радиационные пояса.Из всех планет Солнечной системы Сатурнобладает наибольшим сжатием

Сатурн характеризуется ячейками Бенара. Ячейки Бенара — возникновениеупорядоченности в виде конвективных ячеекв форме цилиндрических валов илиправильных шестигранных структур в слоевязкой жидкости, равномерно подогреваемойснизу. Управляющим параметром самоорганизациислужит градиент температуры. Вследствиеподогрева в первоначально однородном слоежидкости начинается диффузия. Припреодолении некоторого критическогозначения градиента, диффузия не успеваетпривести к однородному распределениютемпературы по объёму. Возникаютцилиндрические валы, вращающиесянавстречу друг другу (как сцепленныешестеренки). При определенных условияхобразуются ячейки правильнойгексагональной формы, внутри которыхжидкость поднимается по центру иопускается по граням ячейки.

36. Общая характеристика спутников и колец Сатурна. Спутники Сатурна: Прометей,Эпиметей и Янус, Мимас, Энцелад, Тефия и троянские спутники. Титан. Кольца Сатурна.

Спутники Сатурна. Сатурн обладает 62 спутниками и развитойсистемой колец. Спутники Сатурна также,как и Юпитера,подразделяют нарегулярные и нерегулярные, спутники-пастухи и т.д. Крупнейшие спутники – Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Титан,Гиперион, Япет, Феба. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда.

Прометейсовершает полный оборот вокруг Сатурна на расстоянии в среднем 139400км за 14 часов и 42 минуты.Эксцентриситет орбиты 0,0024, она расположена точно наэкваторепланеты. Какспутник-пастух, своей гравитацией Прометей оказывает влияние на кольцо F Сатурна.Имеет неправильную, вытянутую форму, размером примерно 148×100×68км. Имеет очень низкую плотность 0,6 г/см3. Прометей является скорее всего ледяным пористым телом.

Эпиметей и Янус

Спутники Сатурна Эпиметей и Януснаходятся на соорбитальныхорбитах. Средний радиус орбиты Януса всего на 50км меньше, чем Эпиметея. При этомлинейные размеры Эпиметея – примерно 110 км, а Януса – примерно 170 км.

Период обращения по орбитеменьшего радиуса больше, а вданном случае всего на 30 секунд.Ежедневно внутренний спутникоборачивается вокруг Сатурна на0.25º больше, чем внешний.В результате этого внутреннийспутник догоняет внешний. Когда внутренний спутник догонит внешний, взаимноегравитационное взаимодействие увеличит момент импульсавнутреннего спутника и уменьшит внешнего. В результате этогоорбитальный период внутреннего спутника увеличивается и онпереходит на более высокую орбиту, а внешнего – уменьшается, ион переходит на внутреннюю.При «обмене» спутники никогда не сближаются на расстояние,меньшее 10 000 км. «Обмен» происходит каждые 4 земных года.

Мимасимеет размер около 400 километров, является двадцатым по величине спутником в Солнечной системе. Мимас является самым маленьким известным астрономическим телом, который имеет округлую форму из-за собственной гравитации. Орбита Мимаса имеет почти идеальную круговую форму. Среднее расстояние от Мимаса до атмосферы Сатурна составляет около 125 252 км. Эксцентриситет орбиты равен 0,0202, орбита наклонена на 1,566 градуса к экватору Сатурна. Полный оборот вокруг Сатурна Мимас делает за 22 часа 37 минут 5,2 секунды.Низкая плотность Мимаса (1,15 г/см³) показывает, что он состоит в основном из водяного льда с небольшими вкраплениями камней. Из-за приливных сил Сатурна, действующих на него, Мимас не совсем сферичен, его длинная ось на 10 % длиннее, чем короткая

Энцелад — шестой по размерам спутник Сатурна. Диаметр Энцелада составляет примерно 500 км.Поверхность Энцелада отражает почти весь падающий на неё солнечный свет. Энцелад движется по орбите внутри наиболее плотной части рассеянного кольца Е и обменивается с ним веществом; исходя из этого, можно предположить, что кольцо Е обязано своим происхождением Энцеладу. На поверхности Энцелада наблюдались активные извержения. Средний диаметр составляет 504,2 км. Имеет атмосферу (пыль, пар). Не исключено, что её источником являются мощные гейзеры или вулканы. Атмосфера на 65 % состоит из водяного пара, 20 % приходятся на молекулярный водород, а остальные 15 % — это углекислый газ, молекулярный азот и СО. Небольшой Энцелад не может удерживать атмосферу собственным притяжением, следовательно, имеется постоянный источник её пополнения. Температура — минус 200 градусов по Цельсию.

ТефияОрбита расположена на расстоянии 295 000 км от центра Сатурна. Эксцентриситет незначителен, её наклон составляет около 1 градуса. Тефия находится в резонансе сМимасом, который, однако, не вызывает заметного эксцентриситета орбиты и приливного нагрева. Средний радиус – 531.1 км. Масса – 6,17* кг. Средняя плотность – 0,98 г/см³.

Титан – крупнейший спутник Сатурна. Средний радиус – 2576 ± 2 км, масса – 0.0225 массы Земли. Единственный спутник в Солнечной системе, обладающийплотной атмосферой, и единственный спутник, поверхность которогоневозможно наблюдать в видимом диапазоне из-за облачного покрова.Давление у поверхности примерно в 1,6 раза превышает давление земнойатмосферы. На Титане имеются моря, озёра и реки из метана и этана, а также горы,состоящие изо льда. Атмосфера на 98,6% состоит из азота.

Кольца Сатурна

Выделяют три основных кольца и четвёртое — более тонкое.Триосновных кольца обозначают первыми буквами латинскогоалфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оноотделяется от большего внешнего кольца А щелью ширинойпочти 4 000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачныекольца. Внутри кольца А есть тонкая щель, которая называетсяразделительной полосой Энке. Кольцо С, находящееся ещё ближе кпланете, чем В, почти прозрачно. Кольца Сатурна очень тонкие. Ихтолщина не достигает и километра. Количество вещества,составляющего кольца, крайне незначительно. Частицы, из которых состоят кольца, в большинстве своем имеют размерв несколько сантиметров, но изредка попадаются тела в несколькометров. Совсем редко — до 1—2 км. Частицы колецпочти полностью состоят изо льда или каменистого вещества, покрытогольдом.