SATURN: KARAKTERISTIKE, SASTAV, ORBITA, STRUKTURA - ARTE - 2025

Saturn je drugi najveći planet u Sunčevom sustavu nakon Jupitera. Poznat po svom prstenastom sustavu, pripada planetima zvanim Jovians, koji se nalaze nakon asteroidnog pojasa, koji ih odvaja od stjenovitih planeta.

Poznat još od davnih vremena, jer je to jedan od 5 planeta vidljivih golim okom i najudaljeniji od njih, Galileo ga je prvi promatrao teleskopom 1610. Iako je primijetio deformaciju uzrokovanu prstenovima, nedostatak rezolucije instrumenta nije omogućila mu je da razlikuje njegov oblik.

Plinoviti planet Saturn u odnosu na Zemlju 95 puta je manji. Izvor: Saturn slika: NASA / JPL / Space Science Institute Zemlja slika: NASA / Apollo 17 posada / Public domain.

Godinama kasnije, 1659. godine, Christian Huygens je prikladno opisao znamenite prstenove. Ubrzo nakon toga talijanski astronom Giovanni Cassini shvatio je da prstenovi imaju odjeljenje, što se danas naziva i Cassinijeva podjela.

Iako astronomi antike nisu mogli detaljno opisati sustav prstena, već ih je veličanstven pogled na planet morao dovoljno impresionirati da bi im dao imena poput "Alap Sahmas" (zvijezda Sunca) za Kaldejce, "Faenon" (svijetao kao Sunce) za Grke ili "Khima" (odgovoran za univerzalni potop) za Hebreje.

Stari Rimljani povezali su planet s grčkim bogom Cronosom, ocem Zeusa, kojeg su zvali Saturn. U čast ovom božanstvu u prosincu su proslavljani festivali pod nazivom Saturnalia, što su drevni kršćani kasnije povezali s Božićem.

Ostale drevne kulture, poput hinduista, kineskih i majevskih također imaju u svojim zapisima opažanja planeta. Za Maje su datumi kada su se dogodile povezanosti Saturna, Jupitera i Marsa bili svečani.

Opće karakteristike Saturna

Saturn nije velik kao Jupiter, već je samo trećina njegove mase, dok mu je polumjer 16% manji.

Najmanje je gust od planeta; pri 687 kg / m ³ mogao bi plutati vodom ako je ocean dovoljno velik da ga sadrži. Sastoji se uglavnom od vodika i helija, najlakših poznatih elemenata, iako ih sadrži i drugi u mnogo manjem udjelu.

Saturn ima vlastito magnetsko polje, manje intenzivno od Jupiterovog, ali mnogo više od Zemljinog, s magnetskom osi paralelnom s osi rotacije. Zato su aurore uobičajene u obliku koncentričnih krugova, tačno u svakoj polarnoj regiji. One nastaju kretanjem električno nabijenih čestica usred intenzivnog magnetskog polja planete.

Druga karakteristična karakteristika Saturna je toplina koju izlazi u svemir, zračeći gotovo dvostruko više energije koju dobija od Sunca. Saturn je unutrašnjost vrlo vruća, a znanstvenici vjeruju da je to zbog kondenzacije tekućeg vodika pod visokim tlakom.,

Tlak unutar Saturna je milijun puta veći od Zemljinog atmosferskog tlaka. Kapljice tekućeg vodika ubrzavaju se tijekom putovanja prema središtu planeta, proizvodeći toplinu.

Tekući vodik se ponaša poput metala i nije odgovoran samo za zračenu toplinu, već i za dinamo efekt koji stvara magnetsko polje.

Atmosfera Saturna nalikuje atmosferi Jupitera, sa sličnim obrascem svijetlih i tamnih pojasa. Oblaci se sastoje od kristala amonijaka, vode i amonijevog hidrosulfida.

Putaju jaki vjetrovi i povremene oluje koje traju mjesecima na Zemlji. Ekvatorijalni vjetrovi na Saturnu mogu doseći i 500 m / s.

Sažetak glavnih fizičkih karakteristika planeta

-Masa: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatorijalni polumjer: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polarni polumjer: 5,4 x 10 ⁴ km

-Oblika: spljoštena.

-Srednja udaljenost od Sunca: 1,4 x 10 ⁹ km

- Nagib orbite: 2,5 ° u odnosu na ekliptiku.

-Temperatura : između -139 i -189 ° C.

-Gravitacija: 10,4 m / s ²

-Vasto magnetsko polje: Da.

-Atmosfera: Da, uglavnom je vodik.

-Gustina: 687 kg / m ³

-Sateliti: 82 službeno označeni, mnogi drugi maleni mjesec, bez oznake.

-Prstenovi: Da, složen sustav.

Prstenovi Saturna

Saturnov prstenast sustav jedinstven je u Sunčevom sustavu zbog svoje izvanredne ljepote. Izvor: Pixabay.

Prstenovi su zaštitni znak Saturna, jer iako ih posjeduju i ostali plinski divovi, bez sumnje su oni na ovom planetu najspektakularniji.

Prstenovi su sastavljeni uglavnom od leda i stijena i održavaju se u obliku zahvaljujući gravitacijskom djelovanju nekih specijaliziranih satelita: pastira pastira.

Ilustracija Saturnovih prstenova

Isprva, zbog nedostatka razlučivosti u svojim teleskopima, astronomi su smatrali da prstenovi tvore kontinuirani disk materije oko planete. U svakom slučaju, debljina sustava je zanemariva, u najmanju ruku, jedva kilometar, a u nekim regijama može biti metar.

Talijanski astronom Giovanni Cassini prvi je primijetio postojanje razdjelne crte između njih, oko 1675.

Godinama kasnije, francuski matematičar Pierre de Laplace istaknuo je da zapravo postoje brojni tanki prstenovi. Napokon, James Clerk Maxwell izgradio je model u kojem je predložio da se prstenovi sastoje od mnogo čestica, a svaka od njih slijedi neovisnu orbitu.

Astronomi razlikuju prstenove slovima abecede. 7 glavnih i najsvjetlijih prstenova su A, B, C i D, dok su E, F i G blijeđi.

Postoje i tisuće slabijih prstenova. Najbliži i najudaljeniji otkriven je infracrvenim teleskopom i zove se Phoebein prsten.

Umjetnički prikaz prikazuje prstenove Saturna i veće satelite. Izvor: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassinijeva podjela razdvaja prsten A od prstena B, ali u istom prstenu A nalazi se mračno područje koje se naziva Enckeova podjela, a održava ga jedan od Saturnovih satelita: Pan. Unutar regije postoji i izuzetno tanak prsten.

Postoje podjele različite širine, također nazvane po poznatim astronomima: Colombo, Huygens, Maxwell i Keeler.

Podrijetlo prstenova

Prstenovi se sastoje od čestica u rasponu od zrna pijeska (mikrona) do ogromnih stijena dugačkih nekoliko desetaka metara, ali astronomi se slažu da nisu nastali istodobno s planeta, već odnedavno.

Procjenjuje se da su glavni prstenovi A, B i C stari nekoliko stotina milijuna godina, a to je vrlo malo u astronomskom pogledu. Znanstvenici su sigurni da su se svi planeti u Sunčevom sustavu formirali u isto vrijeme, prije otprilike 4,6 milijardi godina.

Materijal koji čine prstenovi mogao je potjecati od komete, meteora ili mjeseca, usitnjenog zbog gravitacije planete. U svakom slučaju, to nisu ostaci formacije planeta.

Sigurno je da je porijeklo prstenova trenutačno neizvjesno, ali opći je konsenzus da su oni prilično nestabilni, pa čim brzo nastanu, tijekom nekoliko milijuna godina mogu nestati.

Prijevodni pokret

Orbita Saturna. Prosječna udaljenost između Saturna i Sunca veća je od 1.400.000.000 km (9 AU). S prosječnom orbitalnom brzinom od 9,69 km / s, Saturnu je potrebno 10,759 zemaljskih dana da bi obišli oko Sunca. Izvor: Todd K. Timberlake, autor knjige Easy Java Simulacija = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Satranu je potrebno 29 godina i 167 dana da putuje svojom orbitom oko Sunca. Zanimljivo je da su Saturn i Jupiter u orbitalnoj rezonanci, budući da postoji gravitacijska interakcija između njih. Naravno da je privlačnost Sunca mnogo veća, ali utječe i Jupiter.

Kada između astronomskih objekata postoji orbitalna rezonanca, njihova orbitalna razdoblja održavaju određeni omjer, uvijek s malim brojem. U slučaju Saturna-Jupitera, on se okreće 5 okretaja za svaka 2 okretaja Saturna i smatra se da ova rezonanca ima stabilizujuće efekte na orbite oba planeta.

Orbitalna rezonanca koja nastaje između čestica koje čine Saturnove prstenove i satelita koji orbitiraju između njih djeluje snažno na strukturu prstenova, na primjer postojanje Cassinijevog raskola.

Saturn je planet u Sunčevom sustavu s najvećim brojem satelita, od kojih je 6 imalo orbitalna razdoblja, da vidimo:

-Mimas i Tethys, u omjeru 1: 2. Za 1 okret Mimasa, Tethys se okreće 2 puta.

-Encélado i Dione, u odnosu 1: 2.

-Hiperion i Titan, u omjeru 4: 3.

Napokon, nevjerojatno je da je 85% zamaha Sunčevog sustava koncentrirano na Jupiteru i Saturnu, dvije najveće planete, za razliku od Sunca, koje uprkos najvećem postotku mase ima mali ugaoni zamah.

Kutni zamah sustava zanimljiva je fizička veličina jer se on čuva u nedostatku vanjskih interakcija. Da bi se dogodila promjena, potreban je neto obrtni moment iznutra.

Podaci o kretanju Saturna

Sljedeći podaci ukratko opisuju Saturnovo kretanje:

-Meanov polumjer orbite: 1,43 x 109 km

- Nagib orbite: 2,5 ° u odnosu na ravninu ekliptike

-Ekscentričnost: 0,056

- Prosječna orbitalna brzina: 9,6 km / s

- Prijelazno razdoblje: 29,46 godina

- Period rotacije: 10,66 sati

Kada i kako promatrati Saturn

Planet Saturn smatra se superiornim planetom, budući da je njegova orbita izvan orbite Zemlje. Viši planeti su Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Naprotiv, planete čija je orbita najbliža Suncu nazivaju se inferiorni planeti: Merkur i Venera.

Najbolje vrijeme za promatranje višeg planeta je kada Zemlja dolazi između njega i Sunca. S druge strane, teže je vidjeti kad je u povezanosti, biti dalje od Zemlje i blizu Sunca, što je čini neprozirnom. Situacija je grafički opisana na sljedećoj slici:

Suprotnost i povezanost vanjskog planeta. Izvor: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Naravno, jedan od glavnih ciljeva bilo kojeg promatrača neba je pregledati prstenove, za što je dovoljan mali teleskop. Ali potrebno je uzeti u obzir da su ponekad prstenovi na rubu u odnosu na Zemlju i zato su nevidljivi.

Kut gledanja prstenova mijenja se tijekom 30 godina, što je vrijeme u kojem Saturn kruži oko Sunca.

Sljedeće Saturnove suprotnosti su:

-2020.: 20. srpnja

-2021: 2. kolovoza

-2022.: 14. kolovoza

-2023.: 27. kolovoza

-2024: 08. rujna

-2025.: 21. rujna

Rotacijsko gibanje

Saturnu je potrebno prosječno 10,66 sati da izvrši jednu rotaciju na vlastitoj osi rotacije, iako se sve njegove zone ne okreću jednakom brzinom. Na primjer, na ekvatoru je brzina rotacije 10,25 sati, dok je unutar planete približno 10,65 sati.

Ova pojava je poznata kao diferencijalna rotacija i nastaje zbog činjenice da planet nije čvrst, kao što smo rekli. Planeta također zbog svoje tekuće-plinovite prirode doživljava deformaciju uslijed rotacijskog pokreta, postajući spljoštena na polovima.

Sastav

Sastav Saturna je u osnovi isti kao u sastavu Jupitera i ostalih plinovitih planeta: vodika i helija, samo što je na Saturnu udio vodika veći, s obzirom na nisku gustoću.

Budući da se Saturn formirao u vanjskoj regiji maglice koja je nastala iz Sunčevog sustava, planet je mogao brzo rasti i uhvatiti veliku količinu vodika i helija prisutnih u magli.

Zbog ogromnih pritisaka i temperatura koje se povećavaju kako idete dublje, molekulski vodik na površini pretvara se u metalni vodik.

Iako je planet plinovit, u njegovom jezgru postoji manji udio težih elemenata, koji je barem djelomično stjenovit, poput magnezija, željeza i silicija.

Pored ovih elemenata, obiluju se i razne vrste leda, poput amonijaka, vode i metanskog leda koji imaju tendenciju nakupljanja prema središtu planete, na visokoj temperaturi. Zbog toga je materijal zapravo tekući, a ne plinovit.

Oblaci Saturna sačinjavaju amonijak i vodeni led, dok su u atmosferi, osim ovih tvari, otkriveni acetilen, metan, propan i tragovi drugih plinova.

Unutarnja struktura

Unutarnja i vanjska struktura Saturna. Izvor: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Iako dominiraju vodik i helij, vjeruje se da Saturn sadrži kamenitu jezgru u prirodi. Tijekom procesa formiranja planeta Sunčevog sustava, plinovi se kondenziraju oko ove jezgre, u brzom procesu koji joj je omogućio da brzo raste.

Jezgro Saturna sadrži, kao što smo rekli, stijene i isparljive elemente i spojeve, okruženi slojem tekućeg vodika. Znanstvenici procjenjuju da je ta jezgra veća od 9 do 22 puta veća od Zemlje: u radijusu oko 25 000 km.

Taj sloj tekućeg vodika okružen je zauzvrat slojevima tekućeg vodika i helija, koji s vremenom postaju plinoviti u najudaljenijim slojevima. Frenkelova linija je termodinamička granica koja odvaja plinovitu tekućinu od tekućine.

Saturnovi prirodni sateliti

Prema posljednjim brojevima, Saturn ima 82 određena satelita i mnoštvo mini-luna koji mu i dalje nedostaju. Zbog toga je Saturn planeta s najviše satelita do sada.

Saturnov satelitski sustav vrlo je složen; na primjer, poznato je da imaju izravno djelovanje na prstenove: pastiri pastira.

Pored toga, postoje i trojanski sateliti koji ostaju u stabilnoj orbiti na 60 ° ispred ili iza drugih satelita. Na primjer, Mjeseci Telesto i Calypso su Trojanci Thetysa, jedan od glavnih satelita Saturna.

Glavni sateliti Saturna su Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Diona, Rhea, Hyperion, Iapetus i Phoebe. Ti su sateliti poznati od prije svemirskih misija, ali istraživačke sonde do Saturna otkrile su još mnogo toga.

S lijeve strane Mimas i ogroman krater. S desne strane površina Titana. Obje slike potječu iz sonde Cassini. Izvor: Wikimedia Commons.

Najveća od svih mjesečevih Saturna je Titan, koji također ima svoju atmosferu i drugi je po veličini u čitavom Sunčevom sustavu, nakon Ganymedea, velikog mjeseca Jupitera. Titan je čak i veći od Merkura.

S druge strane, Enceladus, šesti mjesec Saturna po veličini, ogromna je snježna kugla s iznenađenjem: njezina je jezgra prekrivena oceanom vruće tekuće vode.

Saturn i Titan, njegov najvažniji satelit

Zanimljiva činjenica među mjesecima Saturna je da postoje sateliti čija je orbita ista, ali oni se ne uspijevaju sudarati. Najistaknutiji od ovih koorbitalnih satelita su Janus i Epimetheus.

Nisu svi Mjesečevi mjesečevi sferni oblik, postoje mnogi nepravilni sateliti, uglavnom malih dimenzija i orbite prilično daleko od planeta.

Titan i njegova atmosfera

Mozaik infracrvenih slika Titana, snimljene sondom Cassini u 2015. Izvor: NASA putem Wikimedia Commonsa.

Najveći je i najvažniji satelit Saturna, vidljiv sa Zemlje kao male točke svjetlosti, uz pomoć teleskopa. Nizozemski astronom Christian Huygens prvi je put vidio oko 1655., a John Herschel, već u 19. stoljeću, nazvao ga je Titan.

Njegova približna gustoća iznosi 1,9 g / cm ³ i iako sadrži kamenitu jezgru, to je svijet gotovo u cijelosti napravljen od leda.

Titan ima gustu atmosferu u kojoj dominiraju dušik i mali postotak metana, kao i tragovi ugljikovodika. To je nevjerojatna rijetkost u Sunčevom sustavu jer ostalim satelitima nedostaje vlastita atmosfera.

Ima i oceane i oborine, ali ne vodu, već metan. Postojanje ovog spoja poznato je od sredine 20. stoljeća, zahvaljujući spektroskopiji koju je obavio astronom Gerard Kuiper. Kasnije je sonda Voyager potvrdila ovo otkriće.

Zanimljivost kod Titana je da su tamo otkriveni mnogi organski spojevi, osim metana koji su prekursori života. Mehanizam kojim je Titan stekao ovu osebujnu atmosferu još uvijek nije poznat, ali je od velikog interesa, jer je obilje ugljikovodika mnogo veće od onog na Zemlji.

U sklopu misije Cassini na Saturn, sonda Huygens uspjela je sletjeti na površinu Titana i pronašla zaleđenu površinu, ali punu kopnenih oblika.

Iako Titan uživa u raznovrsnoj geologiji i klimi, on je za ljude nepoželjan svijet. Njegova atmosfera je vrlo dinamična; Na primjer, zna se kako pušu vjetrovi velike brzine, daleko nadmoćniji od najvećih uragana na kopnu.

Misije do Saturna

Pionir 11

Pokrenula ga je NASA 1973. godine, a u orbitu Saturna stigla je nekoliko godina kasnije, 1979. Ova misija snimila je slike niske rezolucije, a pronašli su i nepoznate satelite i prstenove nikad viđene sa Zemlje.

Sonda je konačno napuštena 1995. godine, ali na njoj je bila postavljena ploča s čuvenom porukom koju su stvorili Carl Sagan i Frank Drake, u slučaju da je naiđu vanzemaljski navigatori.

putnik

Ta se misija sastojala od pokretanja dviju sondi: Voyager 1 i Voyager 2.

Iako je zamišljeno da Voyager 1 dosegne Jupiter i Saturn, on je već premašio granice Sunčevog sustava, ulazeći u međuzvjezdani prostor 2012. godine. Među njegovim najvažnijim nalazima je potvrda postojanja atmosfere Titana, kao i važni podaci Saturnove atmosfere i prstenastog sustava.

Voyager 2 prikupljao je podatke o atmosferi Saturna, atmosferskom tlaku i brojnim visokokvalitetnim slikama. Nakon posjeta Saturnu, sonda je stigla do Urana i Neptuna, nakon čega je ušla u međuzvjezdani prostor, kao i sestra sonde.

Cassini

Misija Cassini bio je zajednički projekt NASA-e, Europske svemirske agencije i talijanske svemirske agencije. Pokrenuta je 1997. godine sa rta Canaveral, a cilj joj je bio proučavanje planeta Saturn i njegovog satelitskog sustava.

Sonda je dosegla Saturn 2004. godine i uspjela je orbitirati 294 puta do planete do 2017. godine, kada mu je ponestalo goriva. Sonda je tada namjerno potopljena u Saturnu kako bi se spriječilo da se uruši u jedan od satelita i tako izbjegne radioaktivna kontaminacija.

Cassini je nosio sondu Huygens, prvi predmet koji je stvorio čovjek koji je sišao na svijet izvan asteroidnog pojasa: Titan, najveći satelit Saturn.

Huygens je pridonio slikama Titovog krajolika, kao i strukture prstenova. Također su dobili slike Mimasa, drugog satelita Saturna koji pase prstenove. Pokazuju ogromni krater Herschel, s golemom planinom u središtu.

Cassini je također potvrdio prisutnost vode na Enceladusu, Saturnovom šestom ledenom mjesecu, promjera 500 km, koji je u orbitalnoj rezonanci s Dionom.

Enceladus, ledeni mjesec Saturna koji unutra nalazi ocean. Slika Cassini sonde. Izvor: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Institut za svemirske znanosti / Public domain.

Voda Enceladusa je vruća, a planet je prepun gejzira i fumarola koji izbacuju vodenu paru i organske spojeve, zbog čega mnogi vjeruju da bi to moglo ugroziti život.

O Iapetu, još jednom od velikih Saturnovih satelita, Cassinijeve slike otkrile su zamračenu stranu, čije je porijeklo još uvijek neodređeno.

Reference

1. Nebo mjeseca. Spojevi i suprotnosti vanjski planeti. Oporavak od: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomija za lutke.
3. LONAC. Cassini Missions. Oporavak od: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. Planete golih očiju na noćnom nebu (i kako ih prepoznati). Oporavilo od: nudeeyeplanets.com.
5. Sjemenke, M. 2011. Sunčev sustav. Sedmo izdanje. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Planetarni prsten. Oporavilo sa: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturn (planet). Oporavilo sa: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturn (planet). Oporavilo sa: en.wikipedia.org.