Saturn

Saturn Photography by Hubble

Saturn Je to druhá najväčšia planéta v slnečnej sústave po Jupitere. Známy pre svoj systém prsteňov patrí do planét nazývaných Jovianos, ktoré sa nachádzajú po asteroidnom pásme, ktorý ich oddeľuje od skalnatých planét.

Známy od staroveku, pretože je to jedna z 5 planét viditeľných voľným okom a najvzdialenejšie z nich, Galileo bol prvý, kto ho pozoroval ďalekohľadom v roku 1610. Aj keď si všimol deformáciu spôsobenú prsteňmi, nedostatok riešenia nástroja mu nedovolil rozlíšiť jeho formu.

Bolo to o niekoľko rokov, v roku 1659, keď Christian Huygens správne opísal slávne prstene. O chvíľu neskôr si taliansky astronóm Giovanni Cassini uvedomil, že prstene majú divíziu, ktorá sa teraz nazýva divízia Cassini.

Aj keď astronómovia staroveku nemohli podrobne popisovať systém krúžkov, nádherná vízia planéty ich musela zapôsobiť dostatočne na to, aby jej dala mená ako „Alap Sahmas“ (hviezda slnka) pre Chaldes, „Phaenon“ (jasné ako SOL) Pre Grékov alebo „khima“ (zodpovedný za univerzálnu povodeň) za Židom.

Starí Rimania spájali planétu s gréckym bohom Cronosom, otcom Zeusa, ktorého nazývali Saturnom. Na počesť tohto božstva oslávili v decembri strany s názvom Saturnal, ktoré neskôr starí kresťania spojení s Vianocami.

Ďalšie starodávne kultúry, ako sú Hindi, Číňania a Maya, majú aj vo svojich záznamoch pozorovania na planéte. Pre Mayovia, dátumy, na ktorých boli spojenia Saturn, Jupiter a Mars slávnostné.

Všeobecné charakteristiky Saturn

Saturnová sobota planéta v porovnaní so Zemou, 95 -krát menšia

Saturn nie je taký veľký ako Jupiter, má iba jednu tretinu svojej hmoty, zatiaľ čo jej polomer je o 16 % nižší. 

Je to najmenej husté planéty; S 687 kg/m³ Mohlo by sa vznášať vo vode, ak by bol oceán taký veľký, že ho obsahuje. V zásade sa skladá z vodíka a hélia, najdôležitejších prvkov, hoci obsahuje ďalšie v oveľa nižšom pomere.

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

Ďalšou výraznou charakteristikou Saturn je teplo, ktoré vrhá do vesmíru, pretože vyžaruje takmer dvojnásobok energie, ktorú dostáva zo slnka. Interiér Saturn je veľmi horúci a vedci sa domnievajú, že kvapalný vodík pri vysokom tlaku je spôsobený kondenzáciou kvapalného vodíka.

Tlak vo vnútri Saturn sa stáva miliónkrát vyšším ako suchozemský atmosférický tlak. Kvapalné vodíkové kvapky získavajú rýchlosť, keď bežia smerom do stredu planéty a vytvárajú teplo.

Kvapalný vodík sa správa ako kov a je zodpovedný iba za ožiarené teplo, ale aj kreatívny dynamický efekt magnetického poľa.

Saturnova atmosféra pripomína Jupitera s podobným vzorom svetla a tmavých pásov. Mraky pozostávajú z kryštálov amoniaku, vody a amónneho hydrosulfuro. 

Existujú silné vetry a príležitostné búrky, ktoré trvajú suchozemské mesiace. Rovníkové vetry v Saturn môžu dosiahnuť 500 m/s. 

Zhrnutie hlavných fyzikálnych charakteristík planéty

-Masa: 5.69 x 10²⁶ kg.

-Rovníkové rádio: 6.0 x 10⁴ km

-Polárne rádio: 5.4 x 10⁴ km

-Tvar: Suka.

-Priemerná vzdialenosť od slnka: 1.4 x 10⁹ km

-Sklon obežnej dráhy: 2.5. týkajúce sa ekliptického.

-Teplota Medzi -139 a -189 ° C.

-Gravitácia: 10.4 m/s²

-Vlastné magnetické pole: Jo.

-Atmosféra: Áno, väčšinou vodík.

-Hustota: 687 kg/m³

-Satelity: 82 Formálne označené, mnoho ďalších malých mesiacov, bez označenia.

-Prstene: Áno, komplexný systém.

Saturnove prstene

Systém Saturn Rings je jedinečný v slnečnej sústave pre svoju mimoriadnu krásu

Prstene sú výraznou pečaťou Saturn, pretože hoci ich majú aj ostatní plynní obri, bezpochyby títo planéta sú najkrajšie.

Prstene sa skladajú hlavne z ľadu a hornín a sú udržiavané vo forme vďaka gravitačnému pôsobeniu niektorých špecializovaných satelitov: pastierske satelity. 

Ilustrácia Saturnových prsteňov

Na začiatku, kvôli nedostatku rozlíšenia v ich ďalekohľadoch, si astronómovia mysleli, že prstene tvorili nepretržitý disk hmoty okolo planéty. V každom prípade je hrúbka systému opovrhnutiahodná, nanajvýš iba jeden kilometer, ktorý je schopný byť metermi v niektorých regiónoch.

Môže vám slúžiť: kompresia: koncept a vzorce, výpočet, príklady, cvičenia

Taliansky astronóm Giovanni Cassini bol prvým, kto si uvedomil existenciu deliacej čiary medzi nimi, okolo roku 1675.

O niekoľko rokov neskôr francúzsky matematik Pierre de Laplace povedal, že v skutočnosti existuje veľa tenkých prsteňov. Nakoniec James Clerk Maxwell vybudoval model, v ktorom navrhol, že krúžky boli zložené z mnohých častíc, z ktorých každá z nich sledovala nezávislú obežnú dráhu.

Astronómovia rozlišujú prstene pomocou abecedných listov. 7 hlavných a najjasnejších krúžkov sú A, B, C a D, zatiaľ čo E, F a G sú bledejšie.

Existujú aj tisíce najslabších prsteňov. Najbohatejší a externý bol zistený infračerveným ďalekohľadom a nazýva sa to Prsteň.

Umelecké zastúpenie, ktoré ukazuje Saturnove prstene a hlavné satelity

Cassiniho divízia oddeľuje krúžok A od B, ale v tom istom kruhu A je temná oblasť zvaná Divízia, Udržiavané jedným zo Saturnových satelitov: chlieb. V regióne je tiež extrémne tenký prsteň.

Existujú rôzne široké divízie, ktoré sa tiež nazývajú na počesť slávnych astronómov: Colombo, Huygens, Maxwell a Keeler.

Pôvod prsteňov

Prstene sa skladajú z častíc, ktorých veľkosť prechádza z zrna piesku (mikrónov) po obrovské horniny s desiatkami metrov dlhých, ale astronómovia súhlasia s tým, že nepochádzajú v rovnakom čase ako planéta, ale veľmi nedávno.

Odhaduje sa, že hlavné krúžky A, B a C majú pravdepodobne niekoľko sto miliónov rokov, a to je veľmi málo astronomického hľadiska. Vedci sú si istí, že všetky planéty slnečnej sústavy boli vytvorené súčasne, asi pred 46 miliónmi rokmi.

Materiál, ktorý skladá prstene, môže pochádzať z draka, meteoru alebo mesiaca, fragmentovaný kvôli závažnosti planéty. V každom prípade to nie sú pozostatky formácie planéty.

Pôvod prsteňov je zatiaľ neistý, ale všeobecný konsenzus je, že sú dosť nestabilné, takže tak rýchlo, ako sa formovali, môžu zmiznúť v priebehu niektorých miliónov rokov.

Hnutie

Obežná dráha

Saturn trvá 29 rokov a 167 dní, kým cestuje po obežnej dráhe okolo slnka. Je zaujímavé, že Saturn a Jupiter sú v Orbitálna rezonancia, Pretože medzi nimi existuje gravitačná interakcia. Príťažlivosť slnka je samozrejme oveľa väčšia, ale Jupitera tiež ovplyvňuje.

Ak existuje orbitálna rezonancia medzi astronomickými objektmi, ich orbitálne obdobia si udržiavajú určitý podiel, vždy s malým počtom. V prípade Saturn-Jupitera sa títo otočí 5 otáčok za každé 2 kolách Saturn a predpokladá sa, že táto rezonancia má stabilizačné účinky na obežné dráhy oboch planét.

Orbitálna rezonancia, ktorá sa vyskytuje medzi časticami, ktoré tvoria krúžky Saturn a satelity, ktoré medzi nimi obežnú dráhu.

Saturn je planéta slnečnej sústavy s najviac satelitom, 6 z nich má súvisiace orbitálne obdobia, pozrime sa:

-Mimas a tetis, vo vzťahu 1: 2. Za 1 návrat mimas sa Tetis otočí dvakrát.

-Enced a Dione, vo vzťahu 1: 2.

-Hyperion a Titan, vo vzťahu 4: 3.

Nakoniec je pozoruhodné, že 85 % uhlovej hybnosti slnečnej sústavy je sústredených v Jupitere a Saturn, dvoch hlavných planétach, na rozdiel od slnka, ktoré napriek tomu, že má najvyššie percento hmoty, má malú uhlovú hybnosť.

Uhlová hybnosť systému je zaujímavá fyzická veľkosť, pretože sa zachováva v neprítomnosti vonkajších interakcií. Aby sa vyskytla zmena, je potrebný čistý krútiaci moment z interiéru.

Údaje o pohybe Saturn

Nasledujúce údaje stručne opíšu Saturnov pohyb:

-Stredné rádio obežnej dráhy: 1.43 x 109 km

-Sklon obežnej dráhy: 2.5. týkajúce sa ekliptickej roviny

-Excentricita: 0.056

-Stredná orbitálna rýchlosť: 9.6 km/s

-Prekladové obdobie: 29.46 rokov

-Obdobie rotácie: 10.66 hodín

Kedy a ako pozorovať Saturn

Planéta Saturn je považovaná za hornú planétu, ktorá je jej obežnou dráhou mimo obežnej dráhy Zeme. Horné planéty sú Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Naopak, planéty, ktorých obežná dráha je bližšie k slnku, sa nazývajú nižšie planéty: ortuť a Venuša.

Najlepší čas na pozorovanie hornej planéty je, keď Zem stojí medzi ňou a slnkom. Na druhej strane je ťažšie vidieť, kedy je v spojení, je ďalej k zemi a blízko slnka, čo je nepriehľadné. Situácia je opísaná graficky na nasledujúcom obrázku:

Môže vám slúžiť: termodynamický systém: vlastnosti, typy, príklady Opozícia a spojenie vonkajšej planéty. Zdroj: Maran, s. Astronómia pre figuríny.

Samozrejme, jedným z hlavných cieľov každého pozorovateľa neba je uvažovať o krúžkoch, pre ktoré je malý ďalekohľad. Je však potrebné vziať do úvahy, že niekedy prstene spievajú s ohľadom na pôdu, a preto sú neviditeľné.

Uhol, s ktorým sú krúžky videné, sa zmení počas 30 rokov, čo je obdobie, v ktorom Saturn cestuje svoju obežnú dráhu okolo slnka.

Saturnove ďalšie opozície sú: 

-2020: 20. júla

-2021: 2. augusta

-2022: 14. augusta

-2023: 27. augusta 

-2024: September 8. september 

-2025: 21. september

Rotačný pohyb

Saturn trvá v priemere asi 10.66 hodín na dokončenie zákruty na vlastnej osi rotácie, hoci nie všetky oblasti sa otáčajú rovnakou rýchlosťou. Napríklad v Ekvádore je rýchlosť rotácie 10.25 hodín, zatiaľ čo vo vnútri planéty je 10.Približne 65 hodín.

Tento jav je známy ako Diferenciálna rotácia A je to preto, že planéta nie je solídna, ako sme už povedali. Planéta zažíva aj kvôli svojej povahe z tekutiny, ktorá prežíva deformáciu z dôvodu rotačného pohybu, čo vytvára horkosť v póloch.

Kompozícia

Saturnovo zloženie je zásadne rovnaké ako zloženie Jupitera a ostatných plynných planét: vodík a hélium, iba v Saturn je podiel vodíka väčší vzhľadom na nízku hustotu, vzhľadom na nízku hustotu, vzhľadom na nízku hustotu, vzhľadom na nízku hustotu, vzhľadom na nízku hustotu. 

Pretože Saturn bol tvorený vo vonkajšej oblasti hmloviny, ktorá vznikla v slnečnej sústave, planéta mohla rýchlo rásť a zachytiť veľké množstvo vodíka a hélia prítomného v hmlovine.

Obrázok Saturn a jeho prsteňov, vzatý kozmickou loďou Cassini, 2016

Kvôli obrovským tlakom a teplotám zvyšujúcim sa, keď je molekulárny vodík povrchu pokročilý v kovovom vodíku.

Aj keď je planéta plynná, v jadre je nižší podiel ťažších prvkov, ktoré je aspoň čiastočne skalnaté, ako je horčík, železo a kremík. 

Okrem týchto prvkov, rôzne druhy ľadu, ako je amoniak, voda a metánový ľad, ktoré majú tendenciu akumulovať sa smerom k stredu planéty, ktorá je pri vysokej teplote. Preto je materiál v skutočnosti kvapalný namiesto plynu.

Saturnské oblaky sú tvorené amoniakom a vodným ľadom, zatiaľ čo v atmosfére boli zistené okrem týchto látok acetylén, metán, propán a stopy iných plynov.

Vnútorná štruktúra

Saturn vnútorná a vonkajšia štruktúra. Zdroj: Kelvinson/CC By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

Aj keď dominuje vodík a hélium, verí sa, že Saturn obsahuje jadro skalnatej prírody. Počas procesu tvorby planét slnečnej sústavy sa okolo tohto jadra kondenzovali plyny v rýchlom procese, ktorý mu umožnil rýchlo rásť. 

Saturnovo jadro obsahuje, ako sme povedali, horniny a prchavé prvky a zlúčeniny, obklopené vrstvou kvapalného vodíka. Vedci odhadujú, že toto jadro je medzi 9 a 22 -krát väčší ako Zem: asi 25.000 km rádia približne.

Táto vrstva tekutého vodíka je zase obklopená vrstvami vodíka a kvapalného hélia, ktoré sa nakoniec stávajú sóda vo vonkajších vrstvách. Frenkelova čiara je termodynamická hranica, ktorá oddeľuje plynnú tekutinu od kvapaliny.

Saturnove prírodné satelity

Podľa najnovších počtov má Saturn 82 satelitov s označením a množstvo mini mesiacov, ktorým stále chýbajú. Vďaka tomu je Saturn planéta s najväčším množstvom satelitov doteraz.

Satelitný systém Saturn je veľmi zložitý; Napríklad je známe, že majú priamu akciu na prstene: Shepherd Satellity. 

Okrem toho existujú trójske satelity, ktoré zostávajú na stabilnej obežnej dráhe pri 60 ° pred alebo za ostatnými satelitmi. Napríklad mesiace strukov a Calipso sú trójske kone Thetys, jeden z hlavných satelitov Saturna.

Saturnove hlavné satelity sú Titan, Mimas, Encela, Tetis, Dione, Rea, Hyperion, Japoto a Febe. Tieto satelity sú známe už pred vesmírnymi misiami, ale Saturnove výskumné sondy objavili oveľa viac.

Môže vám slúžiť: Jupiter (planéta) Vľavo mimas a obrovský dopad kráter. Vpravo povrch Titan. Oba obrázky pochádzajú z 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 Ganymedes, Jupiter's Great Moon. Titan je ešte väčší ako ortuť.

Na druhej strane, šiesty mesiac Saturn vo veľkosti, je obrovský snehový guľa s prekvapením: jeho jadro je pokryté oceánom tekutiny a horúcej vody.

Saturn a Titan, ich najdôležitejší satelit

Zvedavý fakt medzi Saturnovou mesiacmi je, že existujú satelity, ktorých obežné dráhy sú rovnaké, ale donútia ich šokovať. Najvýznamnejšie z týchto koorbitálnych satelitov sú Janus a Epimete. 

Nie všetky mesiace Saturn majú sféroidný tvar, existuje veľa nepravidelných satelitov, zvyčajne malé a obežné dráhy dosť ďaleko od planéty.

Titan a jeho atmosféra

Mozaika infračervených snímok Titan, urobená sondou Cassini v roku 2015. Zdroj: NASA cez Wikimedia Commons.

Je to najväčšie a najdôležitejšie Saturnove satelity, viditeľné zo Zeme ako malý bod svetla, s pomocou ďalekohľadu. Holandský astronóm Christian Huygens bol prvý, kto ho videl okolo roku 1655 a John Herschel, už v deväťdesiatych rokoch.

Jeho približná hustota je 1.9 g/cm³ A hoci obsahuje skalnaté jadro, je to svet takmer všetko vyrobené z ľadu.

Titan má hustú atmosféru, v ktorej prevláda dusík a malé percento metánu, okrem stopy uhľovodíkov. Je to pozoruhodná vzácnosť v slnečnej sústave, pretože ostatným satelitom nemajú vlastnú atmosféru.

Má tiež oceány a dažde, ale nie vodu, ale metán. Existencia tejto zlúčeniny je známa od polovice dvojstranného storočia vďaka spektroskopii, ktorú vykonal astronóm Gerard Kuiper. Následne sonda Voyager potvrdila tento objav.

Obrázok Saturn a niektoré z jeho prírodných satelitov: ľahší, Epimete, Jano, Mimas, Pandora a Prometheus

Zaujímavé na Titan je to, že tam bolo zistených mnoho organických zlúčenín, okrem metánu, ktoré sú prekurzormi života. Mechanizmus, ktorým Titan získal túto zvláštnu atmosféru, je stále neznámy, ale je to veľký záujem, pretože množstvo uhľovodíkov je oveľa vyššia ako v prípade Zeme.

V rámci misie Cassini v Saturn sa Huygensovu sondu podarilo pristáť na povrchu Titanu a našla zamrznutú plochu, ale plnú geografických nehôd. 

Aj keď Titan má rozmanitú geológiu a klímu, pre ľudské bytosti je to trochu útulný svet. Jeho atmosféra je veľmi dynamická; Napríklad je známe, že vietor vysokorýchlostného úderu, oveľa lepšie ako najväčšie hurikány pôdy.

Misie do Saturn

Priekopník 11

Priekopník 11

NASA ho začala v roku 1973 a o niekoľko rokov neskôr, v roku 1979, dosiahla obežnú dráhu Saturna v roku 1979. Táto misia zachytila ​​obrázky s nízkym rozlíšením a tiež našla neznáme satelity a krúžky, ktoré nikdy nevideli zo Zeme. 

Sonda sa konečne unášala v roku 1995, ale nosila plaketu so slávnou správou vytvorenou Carlom Saganom a Frankom Drakeom v prípade, že na ňu prišli Alien Navigators naraziť.

Voyager

Voyager 2

Táto misia spočívala v spustení dvoch sond: Voyager 1 a Voyager 2.

Aj keď bol voyager 1 koncipovaný na dosiahnutie Jupitera a Saturn, už prekročil hranice slnečnej sústavy a v roku 2012 vstúpil do medzihviezdneho priestoru do medzihviezdneho priestoru.  Medzi jeho najdôležitejšie zistenia patrí potvrdenie existencie Titanovej atmosféry, ako aj dôležité údaje zo Saturnovej atmosféry a systému prsteňov.

Voyager 2 zostavil informácie o atmosfére Saturn, tlak atmosféry a početné vysokokvalitné obrázky. Po návšteve Saturn prišiel sonda do Uránu a Neptúna, po ktorom vošiel do medzihviezdneho priestoru, rovnako ako sestra sonda.

Cassini

Zhromaždenie lodí Cassini

Misia Cassini bola spoločným projektom medzi NASA, Európskou vesmírnou agentúrou a talianskou vesmírnou agentúrou. Bola spustená v roku 1997 od spoločnosti Cabo Cañaveral a jej cieľom bolo študovať planétu Saturn a jej satelitný systém.

Sonda prišla do Saturn v roku 2004 a do roku 2017 sa jej podarilo obísť 294 krát na planétu, vyčerpaním paliva. Potom bola sonda zámerne ponorená do Saturn, aby sa predišlo zrúteniu proti jednému zo satelitov, a tak sa vyhnúť rádioaktívnemu znečisteniu.

Cassini niesla sondu Huygens, prvý objekt vyrábaný ľudstvom pri pristátí vo svete za asteroidným pásom: Titan, najväčší satelit Saturn. 

Huygens prispel obrazmi Titanovej krajiny, ako aj štruktúrou krúžkov. Získal tiež obrazy Mimasa, ďalšieho satelitu Saturn, ktorý Shepherds zazvoní. Ukazujú obrovský kráter Herschel, s obrovskou horou v jej centre.

Cassini tiež potvrdil prítomnosť vody v Encama, šiestom a Frost of Saturn's Moon s priemerom 500 km, ktorý je v orbitálnej rezonancii s Dione. 

Encard, mráz Saturnovho mesiaca, v ktorom sa nachádza oceán vo vnútri. Obrázok sondy Cassini

Encard Water je horúca a na planéte sú oplývajúce gejzíry a fumaroly, ktoré vylučujú vodné pary a organické zlúčeniny, a preto mnohí veria, že by mohol ubytovať život.

O Japeto, ďalšom Saturnove veľkých satelitoch, Cassiniho obrazy odhalili temnú stránku, ktorej pôvod je stále neurčitý.