3. Сатурн
Сатурн - шоста за віддаленням від Сонця і друга за розміре і масою планета Сонячної системи.
Сатурн знаходиться на середній відстані 1429 млн км (9,58 а. о.) від Сонця. Період обертання - 29,46 року.
У Сатурна близько 60 супутників і найбільш потужна система кілець серед усіх планет Сонячної системи.
Загальні відомості
Екваторіальний радіус планети дорівнює 60 300 км, полярний радіус - 54 000 км; Сатурн - найбільш сплющена планета Сонячної системи. Маса планети в 95 разів перевищує масу Землі, однак середня густина Сатурна становить усього 0, 69 г/см3.Сатурн є найбільш розрідженою планетою Сонячної системи і єдиною планетою, чия густина (середня) менша за густину води.
Один оберт навколо осі Сатурн робить за 10 годин і 39 хвилин.
Атмосфера
Верхні шари атмосфери Сатурна складаються на 93 % з водню (за об’ємом) і на 7 % - з гелію (порівняно з 11 % в атмосфері Юпітера). У ній містяться домішки метану, водяної пари, аміаку і деяких інших газів. Аміачні хмари у верхній частині атмосфери потужніші за юпітеріанські.
За даними «Вояджерів», на Сатурні дмуть найдужчі вітри в Сонячній системі. Апарати зареєстрували швидкості повітряних потоків 500 м/с. Вітри дмуть переважно у східному напрямку (у напрямку осьового обертання). їхня сила слабшає з віддаленням від екватора; чимдалі від екватора з’являються також західні атмосферні плини. Низка даних указують, що вітри не обмежені шаром верхніх хмар, вони повинні поширюватися усередину, принаймні, на 2 тис. км. Крім того, виміри «Вояджера-2» показали, що вітри в південній і північній півкулях симетричні відносно екватора. Є припущення, що симетричні потоки якось зв’язані під шаром ви-димої атмосфери.
В атмосфері Сатурна іноді з’являються стійкі утворення, що являють собою надпотужні урагани. Аналогічні об’єкти спостерігаються і на інших газових планетах Сонячної системи (див. Велика червона пляма на Юпітері, Велика темна пляма на Нептуні). Гігантський «Великий білий овал» з’являється на Сатурні приблизно один раз у ЗО років, востаннє він спостерігався 1990 року (менш великі урагани утворюються частіше).
Не до кінця зрозумілим на сьогоднішній день залишається такий атмосферний феномен Сатурна, як «Гігантський гексагон». Він являє собою стійке утворення у вигляді правильного шестикутника з поперечником 25 тис. км, що оточує Північний полюс Сатурна.
В атмосфері виявлені потужні грозові розряди, полярні сяйва, ультрафіолетове випромінювання водню. У глибині атмосфери Сатурна підвищуються тиск і температура і водень поступово переходить у рідкий стан. На глибині близько ЗО тис. км водень стає металевим (а тиск досягає близько 3 млн атм). Циркуляція електрострумів у металевому водні створює магнітне поле (набагато менш потужне, ніж у Юпітера). У центрі планети знаходиться масивне ядро з важких матеріалів.
Дослідження Сатурна
Сатурн - одна з п’яти планет Сонячної системи, яку легко бачити неозброєним оком із Землі. У максимумі блиск Сатурна перевищує першу зоряну величину.
Уперше спостерігаючи Сатурн через телескоп у 1609-1610 pp., Галілео Галілей помітив, що Сатурн виглядає не як єдине небесне тіло, а як три тіла, що майже торкаються одне одного, і висловив припущення, що це два великих «компаньйони» (супутники) Сатурна. Два роки потому Галілей повторив спостереження і, на своє здивування, не знайшов супутників.
1659 року Гюйгенс за допомогою більш потужного телескопа з’ясував, що «компаньйони» - це насправді тонке плоске кільце, що оперізує планету і не торкається її. Гюйгенс також відкрив найбільший супутник Сатурна - Титан. Починаючи з 1675 року вивченням планети займався Кассіні. Він помітив, що кільце складається з двох кілець, розділених чітко видимим зазором - щілиною Кассіні, і відкрив ще кілька великих супутників Сатурна.
1979 року космічний апарат «Піонер-11» уперше пролетів поблизу Сатурна, а в 1980 і 1981 роках за ним пішли апарати «Вояджер-1» і «Вояджер-2». Ці апарати вперше знайшли магнітне поле Сатурна і, досліджуючи його магнітосферу, спостерігали шторми в атмосфері Сатурна, одержали детальні знімки структури кілець і з’ясували їхній склад.
У 1990-х роках Сатурн, його супутники і кільця неодноразово до-сліджував космічний телескоп Хаббл. Довгострокові спостереження дали чимало нової інформації, що була недоступна для «Піонера-11» і «Вояджерів» під час їх однократного прольоту повз планету.
1997 року до Сатурна було запущено апарат Кассіні -Гюйгенс, і через сім років польоту, 1 липня 2004 року, він досяг системи Сатурна і вийшов на орбіту навколо планети. Основними задачами цієї місії, розрахованої мінімум на 4 роки, є вивчення структури і динаміки кілець і супутників, а також вивчення динаміки атмосфери і магнітосфери Сатурна. Крім того, спеціальний зонд «Гюйгенс» відокремився від апарата і на парашуті спустився на поверхню супутника Сатурна Титана.
Супутники
На липень 2007 р. відомо 60 супутників Сатурна. 12 з них вікриті за допомогою космічних апаратів: «Вояджер-1» (1980 рік), «Вояджер-2» (1990 рік), «Кассіні» (2004-2007 pp.).
Протягом 2006 р. команда вчених під керівництвом Девіда Джуїт- та з Гаванського університету, що працюють на японському телескопі Субару на Гаваях, повідомляла про відкриття 9 супутників Сатурна.
Усі вони належать до так званих іррегулярних супутників, що відрізняються видовженими еліптичними орбітами, і, як вважають, не сформувалися разом із планетами, а захоплені їх гравітаційним полем.
Усього з 2004 року команда Джуїтта знайшла 21 супутник Сатурна.
Найбільший із супутників - Титан. Учені припускають, що умови на цій планеті схожі з тими, котрі існували на нашій планеті 4мільярди років тому, коли на Землі тільки зароджувалося життя.
Сатурн має найпотужнішу систему кілець у Сонячній системі. Краї кільцевої системи знаходяться на відстані 6,6 тис. і 121 тис. км від екватора планети. Кільця складаються з частинок розміром від декількох мікронів до десятків метрів, до складу яких входять лід, кам’яні породи, оксид заліза.
Природа кілець Сатурна стала зрозумілою після того, як англійський фізик Дж. Максвелл (у 1859 р.) і російський математик С. В. Ковалевська (у 1885 р.) різними методами довели, що існування кільця навколо планети може бути стійким тільки в тому випадку, якщо воно складається із сукупності окремих малих тіл: суцільне тверде чи рідке кільце було б розірване силою притягання планети. Цей теоретичний висновок наприкінці XIX століття був емпірично підтверджений незалежно одним від одного А. А. Бело- польским (Росія), Дж. Кілером (СІЛА) і А. Деландром (Франція), що сфотографували спектр Сатурна за допомогою щілинного спектрографа і на основі ефекту Доплера-Фізо встановили, що зовнішні частини кільця Сатурна обертаються повільніше, ніж внутрішні.
Протягом 29,5 року із Землі кільця Сатурна двічі видно в мак-симальному розкритті і двічі настають періоди, коли Сонце і Земля знаходяться в площині кілець (тоді кільця або освітлює Сонце «з ребра», або воно видно для земного спостерігача «з ребра»). У цей період кільця майже зовсім не видні, що свідчить про їх дуже малу товщину. Різні дослідники, спираючись на візуальні і фотометричні спостереження і їх теоретичну обробку, доходять висновку, ЩО середня товщина кілець складає від 10 см до 10 км. Звичайно, кільце такої товщини побачити із Землі «з ребра» неможливо. Розміри твердих тіл у кільцях оцінюють від 10-1 до 103см із переважанням брил діаметром близько 1 м, що підтверджується і спостережуваним відбиттям радіохвиль від кілець Сатурна.
Хімічний склад речовини кілець, очевидно, однаковий у всіх чотирьох складових, різний у них тільки ступінь заповнення простору брилами. Спектр кілець Сатурна істотно відмінний від спектра самого Сатурна і Сонця, що освітлює їх; спектр указує на підвищену відбивну здатність кілець у ближній інфрачервоній області (2,1 і 1,5 мкм), що відповідає відбиттю від льоду Н20. Можна вважати, що тіла, які утворюють кільця Сатурна, або покриті льодом чи інеєм, або складаються з льоду. В останньому випадку масу всіх кілець можна оцінити в 1024 м, тобто на 5 порядків менше від маси власне планети. Температура кілець Сатурна, очевидно, близька до рівноважної, тобто до 80 К.
За останніми даними, кільця Сатурна швидко еволюціонують. Під час порівняння знімків «Кассіні» і «Вояджерів» були виявлені істотні зміни, наприклад кільце В стало більш тьмяним.