SATURN: ZNAČILNOSTI, SESTAVA, ORBITA, ZGRADBA - ARTE - 2026

Saturn je po Jupitru drugi največji planet v osončju. Znan po obročnem sistemu spada med planete, imenovane Jovians, ki se nahajajo po asteroidnem pasu, ki jih ločuje od skalnih planetov.

Znan že od antičnih časov, saj gre za enega izmed 5 planetov, ki so vidni s prostim očesom in najbolj oddaljeni od njih, ga je Galileo prvi opazil s teleskopom leta 1610. Čeprav je opazil deformacijo, ki jo povzročajo obroči, pomanjkanje ločljivosti instrumenta ni omogočil mu je razlikovanje njegove oblike.

Plinasti planet Saturn je v primerjavi z Zemljo 95-krat manjši. Vir: slika Saturna: NASA / JPL / vesoljski znanstveni inštitut Zemeljska slika: NASA / Apollo 17 posadka / Public domain.

Leta pozneje, leta 1659, je Christian Huygens primerno opisal znamenite prstane. Kmalu zatem je italijanski astronom Giovanni Cassini spoznal, da imajo prstani delitev, ki se danes imenuje divizija Cassini.

Čeprav astronomi antike niso mogli podrobno določiti sistema obročev, jih je že tako veličastni pogled na planet moral dovolj navdušiti, da so mu dali imena, kot so "Alap Sahmas" (zvezda Sonca) za Kaldeje, "Faenon" (svetel kot Sonce) za Grke ali "Khima" (odgovoren za vesoljni potop) za Hebreje.

Stari Rimljani so planet povezovali z grškim bogom Cronosom, očetom Zeusa, ki so ga poimenovali Saturn. V počastitev tega božanstva so decembra slavili festivali, imenovani Saturnalia, ki so jih stari kristjani pozneje povezali z božičem.

Tudi druge starodavne kulture, kot so Hindujci, Kitajci in Maji, imajo v svojih zapisih opazovanja planeta. Za Maje so bili datumi, ko so se zgodile veznice Saturna, Jupitra in Marsa, praznični.

Splošne značilnosti Saturna

Saturn ni tako velik kot Jupiter, je le tretjina njegove mase, njegov polmer pa je 16% manjši.

Je najmanj gosta od planetov; pri 687 kg / m ^{3 bi} lahko plaval po vodi, če bi bil ocean dovolj velik, da bi ga vseboval. Sestavljen je predvsem iz vodika in helija, najlažjih znanih elementov, čeprav vsebuje druge v precej manjšem deležu.

Saturn ima svoje magnetno polje, manj intenzivno od Jupitrovega, vendar veliko bolj kot Zemljino, z magnetno osjo, vzporedno z osjo vrtenja. Zato so aurore pogoste v obliki koncentričnih krogov, prav v vsaki polarni regiji. Te nastanejo s premikom električno nabitih delcev sredi intenzivnega magnetnega polja planeta.

Druga značilnost Saturna je toplota, ki jo oddaja v vesolje, seva skoraj dvakrat več energije, ki jo dobiva od Sonca. Saturnova notranjost je zelo vroča in znanstveniki menijo, da je to posledica kondenzacije tekočega vodika pri visokem tlaku. .

Tlak znotraj Saturna je milijon krat večji od Zemljinega atmosferskega tlaka. Kapljice tekočega vodika nabirajo hitrost, ko potujejo proti središču planeta in proizvajajo toploto.

Tekoči vodik se obnaša kot kovina in ni odgovoren le za sevano toploto, temveč za dinamov učinek, ki ustvarja magnetno polje.

Atmosfera Saturna je podobna vzdušju Jupitra s podobnim vzorcem svetlih in temnih pasov. Oblaki so sestavljeni iz kristalov amoniaka, vode in amonijevega hidrosulfida.

Na Zemlji so močni vetrovi in ​​občasne nevihte, ki trajajo mesece. Ekvatorialni vetrovi na Saturnu lahko dosežejo 500 m / s.

Povzetek glavnih fizičnih značilnosti planeta

-Masa: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatorialni polmer: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polarni polmer : 5,4 x 10 ⁴ km

-Oblika: sploščena.

-Srednja razdalja do Sonca: 1,4 x 10 ⁹ km

- naklon orbite : 2,5 ° glede na ekliptiko.

-Temperatura: med -139 in -189 ºC.

-Gravitacija: 10,4 m / s ²

- lastno magnetno polje: da.

-Atmosfera: Da, večinoma vodik.

-Gostota: 687 kg / m ³

-Sateleti: 82 formalno določenih, veliko drugih drobnih lun, brez oznake.

-Prsteni: Ja, zapleten sistem.

Saturnovi prstani

Saturnov prstanski sistem je edinstven v sončnem sistemu zaradi svoje izjemne lepote. Vir: Pixabay.

Prstani so zaščitni znak Saturna, ker jih imajo v lasti tudi drugi plinski velikani, toda na tem planetu so nedvomno najbolj spektakularni.

Prstani so sestavljeni večinoma iz ledu in kamnin in ohranjajo obliko zahvaljujoč gravitacijskemu delovanju nekaterih specializiranih satelitov: pastirskih satelitov.

Ilustracija Saturnovih prstanov

Sprva so astronomi zaradi pomanjkanja ločljivosti v svojih teleskopih menili, da obroči tvorijo neprekinjeni disk snovi okoli planeta. Vsekakor je debelina sistema zanemarljiva, kvečjemu, komaj kilometer, v nekaterih regijah pa je lahko meter.

Italijanski astronom Giovanni Cassini je prvi opazil obstoj ločnice med njimi, okoli leta 1675.

Leta pozneje je francoski matematik Pierre de Laplace opozoril, da obstajajo dejansko številni tanki obroči. Nazadnje je James Clerk Maxwell zgradil model, v katerem je predlagal, da bi bili prstani sestavljeni iz številnih delcev, od katerih je vsak sledil neodvisni orbiti.

Astronomi ločijo obroče s črkami abecede. 7 glavnih in najsvetlejših obročev so A, B, C in D, medtem ko so E, F in G bledi.

Obstaja tudi na tisoče šibkejših obročev. Najlepši in najbolj zunanji je bil zaznan z infrardečim teleskopom in se imenuje Phoebejev obroč.

Umetnikovo upodabljanje prikazuje prstane Saturna in večje satelite. Vir: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassinijeva razdelitev loči obroč A od obroča B, toda v istem obroču A je temno območje, imenovano delitev Encke, ki ga vzdržuje eden od Saturnovih satelitov: Pan. V območju je tudi izjemno tanek obroč.

Obstajajo oddelki različnih širin, imenovani tudi po znanih astronomih: Colombo, Huygens, Maxwell in Keeler.

Izvor prstanov

Prstani so sestavljeni iz delcev, ki segajo od zrnca peska (mikronov) do ogromnih kamnin, dolgih več deset metrov, vendar se astronomi strinjajo, da niso nastali hkrati s planeta, ampak že pred kratkim.

Ocenjujejo, da so glavni obroči A, B in C stari nekaj sto milijonov let, kar je v astronomskem smislu zelo malo. Znanstveniki so prepričani, da so se vsi planeti v osončju oblikovali istočasno, pred približno 4,6 milijarde let.

Materiali, ki sestavljajo obroče, bi lahko prišli iz kometa, meteorja ali lune, razdrobljene zaradi gravitacije planeta. Vsekakor ne gre za ostanke formacije planeta.

Zagotovo je izvor obročev trenutno negotov, vendar je splošno soglasje, da so precej nestabilni, tako da lahko hitro, ko so nastali, v nekaj milijonih let izginejo.

Prevajalsko gibanje

Orbita Saturna. Povprečna razdalja med Saturnom in Soncem je več kot 1.400.000.000 km (9 AU). S povprečno orbitalno hitrostjo 9,69 km / s Saturn potrebuje okrog Sonca 10,759 zemeljskih dni. Vir: Todd K. Timberlake, avtor knjige Easy Java Simulacija = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturn traja 29 let in 167 dni, da potuje po svoji orbiti okoli Sonca. Zanimivo je, da sta Saturn in Jupiter v orbitalni resonanci, saj med njima obstaja gravitacijsko interakcijo. Seveda je privlačnost Sonca veliko večja, vendar vpliva tudi Jupiter.

Kadar je med astronomskimi predmeti orbitalna resonanca, njihova orbitalna obdobja ohranjajo določen delež, vedno z majhnim številom. V primeru Saturn-Jupiter se slednji zavrti 5 obratov na vsaka 2 obrata Saturna in velja, da ima ta resonanca stabilizacijski učinek na orbite obeh planetov.

Orbitalna resonanca, ki se pojavi med delci, ki sestavljajo Saturnove prstane, in sateliti, ki krožijo med njimi, močno vpliva na strukturo obročev, na primer obstoj Cassinijevega razcepa.

Saturn je planet v osončju z največjim številom satelitov, od tega ima 6 povezanih orbitalnih obdobij, poglejmo:

-Mimas in Tethys v razmerju 1: 2. Za 1 obrat Mimasa se Tethys obrne 2-krat.

-Encélado in Dione, v razmerju 1: 2.

-Hyperion in Titan, v razmerju 4: 3.

Nenazadnje je izjemno, da je 85% kotnega momenta osončja koncentrirano v Jupiterju in Saturnu, dveh največjih planetih, v nasprotju s Soncem, ki imata kljub najvišji masni odstotek majhen kotni zagon.

Kotni zagon sistema je zanimiva fizikalna veličina, saj se ohrani v odsotnosti zunanjih interakcij. Za spremembo je potreben neto navor od znotraj.

Podatki o gibanju Saturna

Naslednji podatki na kratko opisujejo gibanje Saturna:

-Meanov polmer orbite: 1,43 x 109 km

- naklon orbite : 2,5 ° glede na ravnino ekliptike

-Ekscentričnost: 0,056

- Povprečna orbitalna hitrost : 9,6 km / s

- Prenosno obdobje: 29,46 let

- Obdobje vrtenja: 10,66 ure

Kdaj in kako opazovati Saturna

Planet Saturn velja za nadrejeni planet, saj je njegova orbita zunaj orbite Zemlje. Višji planeti so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun. Nasprotno, planete, katerih orbita je najbližje Soncu, imenujemo nižje planete: Merkur in Venera.

Najboljši čas za opazovanje nadrejenega planeta je, ko Zemlja pride med njo in Soncem. Po drugi strani pa je težje videti, ko je v konjunkciji, saj je bolj od Zemlje in blizu Sonca, kar jo zasenči. Stanje je grafično opisano na naslednji sliki:

Nasprotovanje in vezanje zunanjega planeta. Vir: Maran, S. Astronomy for the Dummies.

Seveda je eden glavnih ciljev nekega opazovalca neba ogled obročev, za kar je dovolj majhen teleskop. Upoštevati pa je treba, da so obročki včasih glede na Zemljo na robu in so zato nevidni.

Kot, pod katerim se prstani gledajo, se v 30 letih spreminja, to je čas, ko Saturn kroži proti Soncu.

Naslednja opozicija Saturna je:

-2020 : 20. julija

-2021 : 2. avgusta

-2022 : 14. avgusta

-2023 : 27. avgusta

-2024 : 08. septembra

-2025 : 21. septembra

Vrtljivo gibanje

Saturn traja v povprečju 10,66 ur, da opravi en obrat na lastni osi vrtenja, čeprav se vse njegove cone ne vrtijo z isto hitrostjo. Na primer, na ekvatorju je hitrost vrtenja 10,25 ure, v notranjosti planeta pa približno 10,65 ure.

Ta pojav poznamo kot diferencialno vrtenje in je posledica dejstva, da planet ni trden, kot smo rekli. Tudi zaradi svoje tekoče-plinaste narave planet doživlja rotacijo zaradi rotacijskega gibanja, pri polah pa postane sploščen.

Sestava

Sestava Saturna je v osnovi enaka sestavi Jupitra in drugih plinastih planetov: vodika in helija, le da je na Saturnu delež vodika višji glede na nizko gostoto.

Ker se je Saturn oblikoval v zunanjem območju meglice, ki izvira iz osončja, je planet lahko hitro zrasel in zajel veliko količino vodika in helija, ki sta prisotna v meglici.

Zaradi ogromnih pritiskov in temperatur, ki se z globanjem zvišujejo, se molekulski vodik na površini spremeni v kovinski vodik.

Čeprav je planet plinast, je v njegovem jedru manjši delež težjih elementov, ki je vsaj delno skalnat, kot so magnezij, železo in silicij.

Poleg teh elementov obilujejo različne vrste ledu, kot so amoniak, voda in metanski led, ki se nagibajo k središču planeta, ki je pri visoki temperaturi. Zaradi tega je material pravzaprav tekoč, ne plinasti.

Saturnovi oblaki so sestavljeni iz amoniaka in vodnih ledov, v atmosferi pa so poleg teh snovi zaznali še acetilen, metan, propan in sledi drugih plinov.

Notranja struktura

Notranja in zunanja struktura Saturna. Vir: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Čeprav prevladujeta vodik in helij, naj bi Saturn v naravi vseboval kamnito jedro. Med procesom tvorbe planetov osončja se okoli tega jedra kondenzirajo plini, ki so omogočili hitro rast.

Jedro Saturna vsebuje, kot smo že rekli, kamnine in hlapne elemente in spojine, obkrožene s plastjo tekočega vodika. Znanstveniki ocenjujejo, da je to jedro med 9 in 22-krat večje od Zemlje: v polmeru je približno 25.000 km.

Ta plast tekočega vodika je obkrožena s plastmi tekočega vodika in helija, ki sčasoma postanejo plinasti v najbolj oddaljenih plasteh. Linija Frenkel je termodinamična meja, ki ločuje plinasto tekočino od tekočine.

Naravni sateliti Saturna

Po zadnjih štetjih ima Saturn 82 določenih satelitov in množico mini lun, ki ga še vedno nimajo. Zaradi tega je Saturn planet z največ sateliti do zdaj.

Saturnov satelitski sistem je zelo zapleten; na primer, znano je, da imajo na obroče neposredno delovanje: pastirski sateliti.

Poleg tega obstajajo trojanski sateliti, ki ostanejo v stabilni orbiti na 60 ° pred ali za drugimi sateliti. Na primer, luna Telesto in Calypso sta trojanca Thetysa, eden glavnih satelitov Saturna.

Glavni sateliti Saturna so Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus in Phoebe. Ti sateliti so bili znani že pred vesoljskimi misijami, toda raziskovalne sonde do Saturna so odkrile še veliko več.

Na levi Mimas in velik krater. Na desni površini Titana. Obe sliki izhajata iz sonde Cassini. Vir: Wikimedia Commons.

Največji od vseh lunskih Saturnov je Titan, ki ima tudi svoje ozračje in je drugi največji v celotnem osončju po Ganymedeju, veliki luni Jupitra. Titan je celo večji od živega srebra.

Po drugi strani je Enceladus, šesta luna Saturna po velikosti, ogromna snežna kepa s presenečenjem: njeno jedro je pokrit z oceanom vroče tekoče vode.

Saturn in Titan, njen najpomembnejši satelit

Zanimiv podatek med lunami Saturna je, da obstajajo sateliti, katerih orbite so enake, vendar jim ne uspejo trčiti. Najpomembnejša od teh koorbitalnih satelitov sta Janus in Epimeteus.

Niso vsi Saturnovi luni kroglaste oblike, veliko je nepravilnih satelitov, na splošno majhnih velikosti in orbite precej daleč od planeta.

Titan in njegovo vzdušje

Mozaik infrardečih slik Titana, posnetke sonde Cassini leta 2015. Vir: NASA prek Wikimedia Commons.

Je največji in najpomembnejši satelit Saturna, ki ga s Zemlje vidimo s pomočjo majhne točke svetlobe, s pomočjo teleskopa. Nizozemski astronom Christian Huygens ga je prvi videl okoli leta 1655, John Herschel pa ga je že v 19. stoletju imenoval Titan.

Njegova približna gostota je 1,9 g / cm ³ in čeprav vsebuje kamnito jedro, je svet, skoraj v celoti izdelan iz ledu.

Na Titanu je gosto ozračje, v katerem prevladujejo dušik in majhen odstotek metana, pa tudi sledi ogljikovodikov. To je izjemna redkost v osončju, saj ostali sateliti nimajo svojega ozračja.

Ima tudi oceane in padavine, vendar ne vode, ampak metana. Obstoj te spojine je znan že od sredine 20. stoletja, zahvaljujoč spektroskopiji, ki jo je opravil astronom Gerard Kuiper. Pozneje je sonda Voyager potrdila to odkritje.

Zanimivost Titana je, da so tam odkrili številne organske spojine, poleg metana, ki so predhodniki življenja. Mehanizem, s katerim je Titan pridobil to svojevrstno ozračje, še vedno ni znan, vendar je zelo zanimiv, saj je številčnost ogljikovodikov veliko večja kot na Zemlji.

Kot del misije Cassini v Saturnu je sondi Huygens uspelo pristati na površini Titana in našla zmrznjeno površino, vendar polno oblike zemlje.

Čeprav Titan uživa v raznoliki geologiji in podnebju, je za človeka nezaželen svet. Njegova atmosfera je zelo dinamična; Znano je, da na primer pihajo hitri vetrovi, ki so veliko boljši od največjih orkanov na kopnem.

Misije k Saturnu

Pionir 11

Izstrelila ga je NASA leta 1973, orbito Saturna pa je dosegla nekaj let pozneje, leta 1979. Ta misija je zajemala slike z nizko ločljivostjo in našli tudi neznane satelite in obroče, ki jih nikoli nismo videli z Zemlje.

Sonda je bila dokončno postavljena leta 1995, vendar je nosila ploščo z znamenitim sporočilom, ki sta ga ustvarila Carl Sagan in Frank Drake, v primeru, da so nanjo naleteli tuji navigatorji.

Voyager

Ta misija je bila sestavljena iz izstrelitve dveh sond: Voyager 1 in Voyager 2.

Čeprav je bil Voyager 1 zasnovan do Jupitra in Saturna, je že presegel meje osončja in vstopil v medzvezdni prostor leta 2012. Med njegovimi najpomembnejšimi ugotovitvami sta potrditev obstoja atmosfere Titana in pomembni podatki Saturnove atmosfere in sistema obročev.

Voyager 2 je zbral informacije o Saturnovi atmosferi, atmosferskem tlaku in številnih kakovostnih slikah. Po obisku Saturna je sonda dosegla Uran in Neptun, nakar je vstopila v medzvezdni prostor, prav tako tudi sestrska sonda.

Cassini

Misija Cassini je bil skupen projekt med Naso, Evropsko vesoljsko agencijo in italijansko vesoljsko agencijo. Izstrelili so ga leta 1997 z rta Canaveral, njegov cilj pa je bil preučiti planet Saturn in njegov satelitski sistem.

Sonda je dosegla Saturn leta 2004 in uspelo je orbitirati na planetu 294-krat do leta 2017, ko mu je zmanjkalo goriva. Sonda je bila nato namerno potopljena v Saturn, da se prepreči, da bi se zrušil v enega od satelitov in se tako izognil radioaktivni onesnaženosti.

Cassini je nosil sondo Huygens, prvi predmet, ki ga je ustvaril človek, na svetu, ki presega asteroidni pas: Titan, največji satelit Saturn.

Huygens je prispeval slike Titanove pokrajine, pa tudi strukture prstanov. Dobili so tudi slike Mimasa, drugega satelita Saturna, ki pase obroče. Prikazujejo ogromen krater Herschel, z goro v središču.

Cassini je potrdil tudi prisotnost vode na Enceladusu, šesti Saturnovi ledeni luni, premera 500 km, ki je v orbitalni resonanci z Dione.

Enceladus, ledena luna Saturna, ki v notranjosti živi ocean. Slika Cassini sonde. Vir: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Inštitut za vesoljske vede / Javna domena.

Voda Enceladusa je vroča, planet pa je poln gejzirjev in fumarolov, ki izženejo vodno paro in organske spojine, zato mnogi verjamejo, da bi lahko živelo življenje.

Glede Iapeta, še enega od velikih satelitov Saturna, so Cassinijeve slike razkrile zatemnjeno stran, katere izvor še vedno ni določen.

Reference

1. Nebo meseca. Povezave in opozicije zunanji planeti. Pridobljeno: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomija za lutke.
3. POT. Cassini Missions. Obnovljeno od: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. Planeti golih oči na nočnem nebu (in kako jih prepoznati). Pridobljeno: golaeyeplanets.com.
5. Semena, M. 2011. Osončje. Sedma izdaja. Cengage Learning.
6. Wikipedija. Planetarni prstan. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
7. Wikipedija. Saturn (planet). Pridobljeno: es.wikipedia.org.
8. Wikipedija. Saturn (planet). Pridobljeno: en.wikipedia.org.