Сатурн

История изучения

Сатурн известен людям с древнейших времен. Уже в Древней Греции знали, что из всех известных планет эта планета является самой удаленной от Земли и Солнца. За неторопливость в движении по небу древние греки называли ее Кроносом (в честь бога - отца Зевса, хранителя времени, ведающего тайнами жизни и смерти). Древние римляне называли планету Сатурном. В 1610 году Галилей легко наблюдал планету в свой телескоп. По его словам Сатурн выглядел не одной звездой, а как бы состоящей из трех неподвижных почти касающихся звезд, при этом центральная была крупнее боковых, и все три были расположены на прямой линии. Галилей сравнил "боковые звезды" с покорными служителями, которые помогают престарелому Сатурну совершать свой путь и всегда держатся по обе стороны от него. В 1655 году Христиан Гюйгенс открывает Титан - самый крупный спутник Сатурна. Спустя 7 месяцев Гюйгенс предполагает, что Сатурн окружен кольцом. В своей книге " Systema Saturnium", изданной в 1659 году, Гюйгенс в числе прочего правильно объясняет эффект видимого "исчезновения" колец с периодом в 14-15 лет, наблюдаемого многими астрономами. Один из наибольших вкладов в изучение Сатурна принадлежит французскому астроному Жану Доминику Кассини. В 1671 году во время очередного "исчезновения" кольца он открыл два новых спутника - Япет и Рею. В 1676 году астроном обнаружил, что внутреннюю и внешнюю часть кольца разделяет темный промежуток, позже названный "делением Кассини". В 1684 году, незадолго до очередного "исчезновения" колец в 1685 году, Кассини открыл еще два новых спутника Сатурна - Тефию и Диону.

В 1755 году Иманнуил Кант в своем труде "Всеобщая естественная история и теория неба" развил интересную гипотезу строения колец. Кант рассуждал так: "Каким бы ничтожным ни казалось препятствие, чинимое друг другу частицами, если принять во внимание их большое рассеяние в плоскости кольца, то представляется вероятным, что отставание более удаленных частиц при каждом их обороте должно постепенно замедлять и задерживать быстрее движущиеся, ближайшие к планете частицы; и наоборот, эти последние должны сообщить более удаленным часть своего движения для более быстрого обращения; если бы это взаимодействие не было прервано, то указанный процесс продолжался бы до тех пор, пока все частицы кольца, и ближние, и дальние, не стали бы обращаться за одинаковое время. Но при таком движении кольцо совершенно разрушилось бы. Однако такого беспорядка опасаться не приходится. Механизм созидающего движения кольца по тем же причинам, которые должны были бы его разрушить, приводит его в устойчивое состояние; это достигается тем, что кольцо дробится на несколько концентрических круговых полос, которые, из-за разделяющих их промежутков теряют связь друг с другом... Я питаю надежду - и это дает мне немалое удовлетворение - что действительные наблюдения когда-нибудь подтвердят мое предположение". Рассуждения Канта о динамике разреженного кольца вполне состоятельны, а вывод о дроблении кольца на множество концентрических "колечек" предвосхитил ошеломляющие открытия 19-20 веков.

Наибольший вклад в изучение системы Сатурна в 18 веке принадлежит известному английскому астроному Вильяму Гершелю. Он наблюдал Сатурн в течение 20 лет, начиная с 1774 года. Гершель видел лишь "одну темную, весьма широкую полосу, неизменно обнаруживавшуюся на одном месте" - основное деление кольца, которое "не изменялось ни по ширине, ни по цвету". Просмотрев все свои наблюдения Сатурна, Гершель смог найти лишь четыре, когда было отмечено какое-либо другое черное деление. Гершель признавал, что эти наблюдения проводились при благоприятной ориентации кольца и, следовательно, могли считаться убедительным фактом в пользу существования другого деления. Но он отказался признать это деление - главным образом потому, что никогда больше не мог его увидеть, даже в лучшие свои инструменты. В 1787 году Гершель подозревает, что обнаружил новый спутник (позже названный Энцеладом), но хочет перепроверить свое открытие и ждет очередного пересечения Землей плоскости колец в 1789 году. В этом году он открывает два новых спутника - Мимас и Энцелад. Его сын Джон Гершель в 1847 году в статье "Результаты астрономических наблюдений, сделанных на Мысе Доброй Надежды" предложил назвать семь известных тогда спутников Сатурна именами сестер и братьев Кроноса (греческого аналога римского бога Сатурна). До этого спутники имели лишь обозначения из цифр. В 1848 году во время очередного пересечения Землей плоскости колец Джордж Бонд и Вильям Лассель открывают новый спутник Сатурна - Гиперион. Также они дают новую оценку толщины колец - в 40 миль. В 1849 году Эдуард Роше предполагает, что кольца образовались после того, как один из спутников, приблизившись к Сатурну, был разорван приливными силами. В 1859 году будущий создатель классической электродинамики Джеймс Максвелл доказал, что кольцо Сатурна не может быть единой системой, твердой или жидкой, и на более высоком математическом уровне подтвердил вывод Канта о дроблении кольца. Чтобы система колец могла существовать, утверждал Максвелл, она "должна состоять из бесконечного числа независимых частиц, обращающихся вокруг планеты с различными скоростями. Эти частицы могут собираться в серии узких колец или же могут двигаться внутри своего ансамбля хаотически. В первом случае разрушение будет чрезвычайно медленным, во втором - более быстрым, но при этом может появиться тенденция к окучиванию в узкие кольца, что замедлит разрушительное действие".

Общая характеристика

Интересные факты о Сатурне

• Сатурн – шестая планета от Солнца, находящаяся на расстоянии около 1,4 млрд. км (886 000 000 миль) или 9,5 АЕ.
• День на Сатурне длится 10,7 часов (время, необходимое Сатурну, чтобы совершить один полный оборот вокруг своей оси).
• Сатурн — гигантская газообразная планета, которая не имеет твердой поверхности.
• Атмосфера Сатурна состоит в основном из водорода (Н2) и гелия (He).
• На сегодняшний день у Сатурна обнаружено 53 спутника. Еще 9 спутников ждут подтверждения их открытия.
• Сатурн имеет самую захватывающую кольцевую систему из всех планет нашей Солнечной системы. Она состоит из семи колец с несколькими пробелами и промежутками между ними.
• Пять миссий посетило Сатурн. Начиная с 2004 года, космический аппарат Кассини изучает Сатурн, его спутники и кольца.
• Сатурн не может поддерживать жизнь в том виде, в которой мы ее знаем. Тем не менее, некоторые из спутников Сатурна имеют условия, которые могут поддерживать жизнь.
• Атмосфера:96,3 процента молекулярный водород, 3,25 процента гелий, незначительные количества метана, аммиака, водорода дейтерида, этан, аэрозолей аммиака льда, аэрозоли воду со льдом, аэрозоли аммиак гидросульфид.
• Сатурн, вероятно, имеет горячее твердое внутреннее ядро из железа и скального материала, окруженного внешним ядро, которое, скорее всего, состоит из аммиака, метана и воды. Далее идет слой с высокой степенью сжатия, жидкого металлического водорода, а затем область вязкого водорода и гелия. Этот водород и гелий становится газообразным у поверхности планеты и сливается с его атмосферой. Ядро Сатурна от 10 до 20 раз массивнее Земного.
• Интересно, что имя «Сатурн» произошло от римского имени Кронос, который был владыкой титанов в греческой мифологии. Слово «Сатурн» является корнем английского слова «суббота».
• Самые последние наблюдения показывают наличие гигантского шестиугольника на его северном полюсе, каждая сторона которого имеет 7500 миль (12500 км) в поперечнике – то есть туда может вместиться четыре Земли. Тепловые излучения показывают, что он достигает примерно 60 миль (100 км) в глубину атмосферы планеты. Остается неясным, чем это вызвано, но однако факт остается фактом.
• Одним из самых интересных фактов Сатурна является то, что Сатурн имеет самую низкую плотность из всех планет и является менее плотным, чем вода – так что, если бы существовала достаточно большая ванная, чтобы поместить его, Сатурн будет плавать.
• Еще один интересный факт о Сатурне: Сатурн вращается быстрее, чем любая другая планета, кроме Юпитера. Это быстрое вращение стало причиной того, что планета Сатурн «придавливается» в экваторе и сглаживается на полюсах. Планета на 8000 миль (13000 км) шире в экваторе, чем между полюсами.

Спутники Сатурна

Всего у Сатурна 62 спутника, но я расскажу о двух самых интересных.

Титан

Энцелад

Карта спутников (только крупнейшие)

Исследование Сатурна межпланетными станциями

В 1979 г. автоматическая межпланетная станция «Пионер-11» впервые в истории пролетела вблизи Сатурна. Изучение планеты началось 2 августа 1979 года. Во время полёта аппарат приблизился к слою максимальной облачности планеты на расстояние 21 400 км. Были получены изображения планеты и некоторых её спутников. Аппарат также пролетел под плоскостью колец для их изучения. В числе открытий было обнаружение тонкого F кольца. Также аппаратом была измерена температура Титана. Исследования планеты продолжались до 15 сентября, после чего аппарат стал удаляться от Сатурна. В 1980—1981 годах за «Пионером-11» последовали также американские АМС «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Во время прохождения был сделан ряд фотографий в высоком разрешении. Удалось получить изображение спутников: Титана, Мимаса, Энцелада, Тефии, Дионы, Реи. При этом аппарат пролетел около Титана на расстоянии всего 6500 км, что позволило собрать данные о его атмосфере и температуре. Было установлено, что атмосфера Титана настолько плотная, что не пропускает достаточного количества света в видимом диапазоне, поэтому фотографий деталей его поверхности получить не удалось. Годом позже, 25 августа 1981 года, к Сатурну приблизился «Вояджер-2». За время своего пролёта аппарат произвёл исследование атмосферы планеты с помощью радара. Были получены данные о температуре и плотности атмосферы. На Землю было отправлено около 16 000 фотографий с наблюдениями. Также этот аппарат впервые обнаружил магнитное поле Сатурна и исследовал его магнитосферу, наблюдал штормы в атмосфере Сатурна, получил детальные снимки структуры колец и выяснил их состав. Были открыты щель Максвелла и щель Килера в кольцах. Кроме того, около колец было открыто несколько новых спутников планеты. В 1997 г. к Сатурну была запущена АМС «Кассини-Гюйгенс», которая после 7 лет полёта 1 июля 2004 г. достигла системы Сатурна и вышла на орбиту вокруг планеты. До выхода на орбиту в июне 2004 года «Кассини-Гюйгенс», прошла мимо Фебы и послала на Землю её снимки в высоком разрешении и другие данные. Кроме того, американский орбитальный аппарат «Кассини» неоднократно пролетал у Титана. Были получены изображения больших озёр и их береговой линии со значительным количеством гор и островов. Затем специальный европейский зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана. Спуск занял 2 часа 28 минут. Во время спуска «Гюйгенс» отбирал пробы атмосферы. Согласно интерпретации данных с зонда «Гюйгенс», верхняя часть облаков состоит из метанового льда, а нижняя — из жидких метана и азота. В 2006 году НАСА доложило об обнаружении аппаратом очевидных следов воды, которые извергаются гейзерами Энцелада. В мае 2011 года учёные НАСА заявили, что Энцелад «оказался наиболее приспособленным для жизни местом в Солнечной системе после Земли». Фотографии, сделанные «Кассини», позволили сделать другие значительные открытия. В июле 2006 года снимки «Кассини» позволили установить наличие углеводородного озера недалеко от северного полюса Титана. Окончательно этот факт был подтверждён дополнительными снимками в марте 2007 года. В октябре 2006 года на южном полюсе Сатурна были обнаружен ураган диаметром 8000 км. В октябре 2008 года «Кассини» передал изображения северного полушария планеты. С 2004 года, когда «Кассини» подлетел к ней, произошли заметные изменения, и теперь она окрашена в необычные цвета. Причины этого пока непонятны. Предполагается, что недавнее изменение цветов связано со сменой времён года. C 2004 года по 2 ноября 2009 года с помощью аппарата были открыты 8 новых спутников. Основная миссия «Кассини» закончилась в 2008 году, когда аппарат совершил 74 витка вокруг планеты. Затем задачи зонда были продлены до сентября 2010 года, а потом до 2017 года для изучения полного цикла сезонов Сатурна.