Szaturnusz | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bolygó | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Orbitális jellemzők | |||||||||||||||||||||
Napközel |
1 353 572 956 km 9,048 a. e. |
||||||||||||||||||||
Aphelion |
1.513.325.783 km 10.116 a. e. |
||||||||||||||||||||
főtengely ( a ) | 1 429 394 069 ± 0 km [11] és 1 426 666 414 179,9 m [12] | ||||||||||||||||||||
Orbitális excentricitás ( e ) | 0,055723219 | ||||||||||||||||||||
sziderikus időszak | 10 759,22 nap (29,46 év) [1] | ||||||||||||||||||||
A keringés szinodikus időszaka | 378,09 nap | ||||||||||||||||||||
Keringési sebesség ( v ) | 9,69 km/s | ||||||||||||||||||||
dőlés ( i ) |
2,485240° 5,51° (a napegyenlítőhöz viszonyítva) |
||||||||||||||||||||
Növekvő csomópont hosszúság ( Ω ) | 113,642 811° | ||||||||||||||||||||
Periapszis argumentum ( ω ) | 336.013 862° | ||||||||||||||||||||
Kinek a műholdja | Nap | ||||||||||||||||||||
műholdak | 83 [2] | ||||||||||||||||||||
fizikai jellemzők | |||||||||||||||||||||
poláris összehúzódás | 0,09796±0,00018 | ||||||||||||||||||||
Egyenlítői sugár | 60 268 ± 4 km [3] | ||||||||||||||||||||
Poláris sugár | 54 364 ± 10 km [3] | ||||||||||||||||||||
Közepes sugár | 58 232 ± 6 km [4] | ||||||||||||||||||||
Felületi terület ( S ) | 4,272⋅10 10 km² [5] | ||||||||||||||||||||
kötet ( V ) | 8,2713⋅10 14 km³ [6] | ||||||||||||||||||||
Tömeg ( m ) |
5,6846⋅10 26 kg [6] 95,2 Föld |
||||||||||||||||||||
Átlagsűrűség ( ρ ) _ | 0,687 g/cm³ [3] [6] | ||||||||||||||||||||
Gravitációs gyorsulás az egyenlítőn ( g ) | 10,44 m/s² [6] | ||||||||||||||||||||
Első menekülési sebesség ( v 1 ) | 25,535 km/s [7] | ||||||||||||||||||||
Második menekülési sebesség ( v 2 ) | 35,5 km/s [6] | ||||||||||||||||||||
Egyenlítői forgási sebesség | 9,87 km/s | ||||||||||||||||||||
Forgási periódus ( T ) | 10 óra 32 perc 45 s ± 46 mp [8] [9] | ||||||||||||||||||||
Tengelydőlés | 26,73° [6] | ||||||||||||||||||||
Északi-sark deklinációja ( δ ) | 83,537° | ||||||||||||||||||||
Albedo |
0,342 ( Bond albedó ) 0,47 ( geom. albedó ) [6] |
||||||||||||||||||||
Látszólagos nagyságrend | +1,47 és -0,24 között [10] | ||||||||||||||||||||
Abszolút nagyságrend | -8,9 m | ||||||||||||||||||||
Szögletes átmérő | 14,5"–20,1" | ||||||||||||||||||||
Hőfok | |||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
szint 1 bar |
|
||||||||||||||||||||
0,1 bar |
|
||||||||||||||||||||
Légkör | |||||||||||||||||||||
Összetett:
|
|||||||||||||||||||||
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |||||||||||||||||||||
Információ a Wikidatában ? |
A Szaturnusz a hatodik bolygó a Naptól való távolságát tekintve és a második legnagyobb bolygó a Naprendszerben a Jupiter után . A Szaturnusz gázóriás bolygónak minősül . A Szaturnusz a római mezőgazdaság istenéről kapta a nevét . A Szaturnusz szimbóluma a .
A Szaturnusz többnyire hidrogénből áll, némi héliummal és nyomokban víz , metán , ammónia és nehéz elemek. A belső régió egy viszonylag kis vasból , nikkelből és jégből álló mag , amelyet vékony fémes hidrogénréteg és egy gáznemű külső réteg borít. A bolygó külső légköre az űrből nézve nyugodtnak és homogénnek tűnik, bár néha hosszú távú képződmények jelennek meg rajta. A szél sebessége a Szaturnuszon helyenként elérheti az 1800 km/órát , ami jóval több, mint a Jupiterén. A Szaturnusznak bolygómágneses tere van, amely erősségében köztes pozíciót foglal el a Föld mágneses tere és a Jupiter erős mezője között. A Szaturnusz mágneses tere 1 000 000 kilométerre terjed ki a Nap irányába. A lökéshullámot a Voyager 1 a Szaturnusz 26,2 sugarának távolságára rögzítette magától a bolygótól, a magnetopauza 22,9 sugarú távolságban található .
A Szaturnusz kiemelkedő gyűrűrendszerrel rendelkezik , amely főleg jégrészecskékből, kisebb mennyiségű nehéz elemből és porból áll. Jelenleg 83 műhold ismert a bolygó körül [2] . A Titán közülük a legnagyobb, valamint a második legnagyobb műhold a Naprendszerben (a Jupiter, a Ganymedes műhold után ), amely nagyobb, mint a Merkúr , és a Naprendszer bolygóinak műholdai közül az egyetlen sűrű légkörrel rendelkezik.
A Szaturnusz körül az 1997-ben felbocsátott Cassini Automatic Interplanetary Station (AMS) keringett , amely 2004-ben érte el a Szaturnusz rendszert. Az AMS feladatai közé tartozott a gyűrűk szerkezetének, valamint a bolygó légkörének és magnetoszférájának dinamikájának tanulmányozása. 2017. szeptember 15-én az állomás a bolygó légkörében való kiégéssel fejezte be küldetését [13] .
A Szaturnusz a gázbolygók típusába tartozik : főleg gázokból áll, és nincs szilárd felülete. A bolygó egyenlítői sugara 60 300 km , a poláris sugara 54 400 km [6] ; A Naprendszer összes bolygója közül a Szaturnusz rendelkezik a legnagyobb kompresszióval. A bolygó tömege a Föld tömegének 95,2-szerese , de a Szaturnusz átlagos sűrűsége mindössze 0,687 g/cm³ [6] , így ez az egyetlen bolygó a Naprendszerben, amelynek átlagos sűrűsége kisebb, mint a vízé. Ezért bár a Jupiter és a Szaturnusz tömege több mint 3-szor különbözik, egyenlítői átmérőjük csak 19%-kal tér el. Más gázóriások sűrűsége sokkal nagyobb (1,27-1,64 g/cm³) . A gravitációs gyorsulás az Egyenlítőnél 10,44 m/s² , a Földhöz és a Neptunuszhoz hasonlítható , de sokkal kisebb, mint a Jupiteré.
A Szaturnusz és a Nap közötti átlagos távolság 1430 millió km ( 9,58 AU ) [6] . A Szaturnusz 9,69 km/s átlagsebességgel 10 759 nap (körülbelül 29,5 év ) alatt kerüli meg a Napot . A Szaturnusz és a Föld közötti távolság 1195 ( 8,0 AU ) és 1660 ( 11,1 AU ) millió km között változik, szembenállásuk során az átlagos távolság körülbelül 1280 millió km [6] . A Szaturnusz és a Jupiter szinte pontosan 2:5 arányú rezonanciában van. Mivel a Szaturnusz pályájának excentricitása 0,056, a perihélium és az aphelion közötti Nap távolsága közötti különbség 162 millió km [6] .
A Szaturnusz légkörének megfigyelések során látható jellegzetes objektumai szélességi foktól függően eltérő sebességgel forognak. Mint a Jupiter esetében, az ilyen objektumoknak több csoportja is van. Az úgynevezett "1. zóna" forgási periódusa 10 óra 14 perc 00 s (azaz a szögsebesség 844,3 ° / nap, vagyis 2,345 fordulat / nap ). A déli egyenlítői öv északi szélétől az északi egyenlítői öv déli széléig terjed. A Szaturnusz összes többi szélességi fokán, amely a "2. zónát" alkotja, eredetileg 10 óra 39 perc 24 másodpercre becsülték a forgási időt (sebesség 810,76 ° / nap vagy 2,2521 fordulat / nap ). Ezt követően az adatokat felülvizsgálták: új becslést adtak - 10 óra, 34 perc és 13 másodperc [8] [9] . A "3. zóna", amelynek létezését a bolygó rádiósugárzásának megfigyelései alapján feltételezik a Voyager-1 repülése során , forgási periódusa 10 óra 39 perc 22,5 s (sebesség 810,8 ° / nap vagy 2,2522 fordulat / nap ).
A Szaturnusz tengelye körüli forgásának időtartama 10 óra 34 perc és 13 másodperc [14] . A Szaturnusz az egyetlen bolygó, amelynek tengelyirányú forgási sebessége az Egyenlítőnél nagyobb, mint a keringési sebesség ( 9,87 km/s , illetve 9,69 km/s ). A bolygó belső részeinek forgási periódusának pontos értéke továbbra is nehezen mérhető. Amikor a Cassini űrszonda 2004-ben elérte a Szaturnuszt, azt találták, hogy a rádiósugárzás megfigyelései szerint a belső részek forgási ideje észrevehetően meghaladja az „1. zóna” és „2. zóna” forgási időtartamát, és körülbelül 10 óra 45 perc 45 másodperc (± 36 másodperc) [15] .
A Szaturnusz légkörének differenciális forgása hasonló a Jupiter és a Vénusz, valamint a Nap légkörének forgásához. A Szaturnusz forgási sebessége nemcsak szélességben és mélységben, hanem időben is változó. Ezt először A. Williams fedezte fel [16] . A Szaturnusz egyenlítői zónájának forgási periódusának 200 év alatti változékonyságának elemzése azt mutatta, hogy ehhez a változékonysághoz a féléves és az éves ciklusok járulnak hozzá főként [17] .
2007 márciusában kiderült, hogy a Szaturnusz rádiósugárzási mintájának forgását a plazmakorongban lévő konvekciós áramlások generálják, amelyek nemcsak a bolygó forgásától, hanem más tényezőktől is függenek. Azt is közölték, hogy a sugárzási mintázat forgási periódusának ingadozása a Szaturnusz Enceladus holdján lévő gejzír tevékenységéhez kapcsolódik . A bolygó pályáján lévő töltött vízgőz részecskék a mágneses mező torzulásához vezetnek, és ennek következtében a rádiósugárzás mintázatához. A felfedezett kép alapján kialakult az a vélemény, hogy ma nincs megfelelő módszer a bolygómag forgási sebességének meghatározására [18] [19] [20] .
A Szaturnusz (valamint a Jupiter) eredetét két fő hipotézis magyarázza. Az összehúzódási hipotézis szerint a Szaturnusz és a Nap összetételének hasonlósága abban áll, hogy mindkét égitestben nagy a hidrogén aránya, és ennek következtében az alacsony sűrűség azzal magyarázható, hogy a bolygók kialakulása során a Naprendszer fejlődésének korai szakaszai , hatalmas "lecsapódások", amelyek a bolygók létrejöttét eredményezték, vagyis a Nap és a bolygók hasonló módon jöttek létre. Ez a hipotézis azonban nem tudja megmagyarázni a Szaturnusz és a Nap összetételének különbségeit [21] .
Az "akréciós" hipotézis azt állítja, hogy a Szaturnusz kialakulásának folyamata két szakaszban ment végbe. Először is, 200 millió éven át [21] zajlott a szilárd, sűrű testek kialakulásának folyamata, hasonlóan a földi csoport bolygóihoz. Ebben a szakaszban a gáz egy része eloszlott a Jupiter és a Szaturnusz régiójából , ami aztán befolyásolta a Szaturnusz és a Nap kémiai összetételének különbségét. Aztán elkezdődött a második szakasz, amikor a legnagyobb testek elérték a Föld tömegének kétszeresét. Több százezer éven át folytatódott a gázok felhalmozódása ezekre a testekre az elsődleges protoplanetáris felhőből. A második szakaszban a Szaturnusz külső rétegeinek hőmérséklete elérte a 2000 °C-ot [21] .
A Szaturnusz felső légköre 96,3 térfogatszázalékban hidrogénből és 3,25 százalékban héliumból áll [22] (a Jupiter légkörének 10 százalékához képest ). Vannak metán , ammónia , foszfin , etán és néhány egyéb gáz szennyeződései [23] [24] . Az ammóniafelhők a légkör felső részén erősebbek, mint a Jupiterben. A légkör alsó részén lévő felhők ammónium-hidroszulfidból (NH 4 SH) vagy vízből állnak [25] .
A Voyagers szerint a Szaturnuszon erős szél fúj, akár 500 m/s [26] . A szelek főként keleti (axiális forgásirányba) fújnak. Erősségük az Egyenlítőtől való távolság növekedésével gyengül ; ahogy távolodunk az Egyenlítőtől, megjelennek a nyugati légköri áramlatok is. Számos adat arra utal, hogy a légkör keringése nemcsak a felső felhőrétegben, hanem legalább 2000 km-es mélységben is megtörténik. Ezenkívül a Voyager 2 mérései azt mutatták, hogy a déli és az északi féltekén a szél szimmetrikus az egyenlítőre. Feltételezhető, hogy a szimmetrikus áramlások valamilyen módon összekapcsolódnak a látható légkör rétege alatt [26] .
A Szaturnusz légkörében időnként stabil képződmények jelennek meg, amelyek szupererős hurrikánok. Hasonló objektumok a Naprendszer más gázbolygóin is megfigyelhetők (lásd: Nagy vörös folt a Jupiteren, Nagy sötét folt a Neptunuszon ). Az óriás " Nagy Fehér Ovális " körülbelül 30 évente egyszer jelenik meg a Szaturnuszon , utoljára 2010-ben (kisebb hurrikánok gyakrabban alakulnak ki).
2008. november 12-én a Cassini kamerái infravörös felvételeket készítettek a Szaturnusz északi pólusáról. Rajtuk fedezték fel a kutatók az aurórákat , amelyekhez hasonlót még soha nem figyeltek meg a Naprendszerben. Ezenkívül ezeket az aurorákat az ultraibolya és a látható tartományban is megfigyelték [27] . Az Aurorák a bolygó pólusát körülvevő fényes, folytonos ovális gyűrűk [28] . A gyűrűk általában 70-80°-on helyezkednek el [29] . A déli gyűrűk átlagosan 75 ± 1°-os szélességi körön helyezkednek el , míg az északiak megközelítőleg 1,5°-kal közelebb vannak a pólushoz, ami annak köszönhető, hogy az északi féltekén valamivel erősebb a mágneses tér [30] . Néha a gyűrűk spirálissá válnak ovális helyett [27] .
A Jupiterrel ellentétben a Szaturnusz aurórái nem kapcsolódnak a bolygó magnetoszférájának külső részein lévő plazmalap egyenetlen forgásához [29] . Feltehetően a napszél hatására létrejövő mágneses visszakapcsolás következtében keletkeznek [31] . A Szaturnusz auróráinak alakja és megjelenése az idő múlásával nagymértékben változik [28] . Elhelyezkedésük és fényességük erősen összefügg a napszél nyomásával: minél nagyobb az, annál fényesebbek az aurórák és közelebb vannak a pólushoz [28] . Az átlagos aurora teljesítmény 50 GW a 80-170 nm -es tartományban (ultraibolya), és 150-300 GW a 3-4 µm tartományban (infravörös) [29] .
Viharok és viharok idején erős villámkisülések figyelhetők meg a Szaturnuszon . A Szaturnusz általuk okozott elektromágneses aktivitása az évek során a szinte teljes hiánytól a nagyon erős elektromos viharokig változik [32] .
2010. december 28-án a Cassini egy cigarettafüstre emlékeztető vihart fényképezett [33] . Egy másik, különösen erős vihart 2011. május 20-án rögzítettek [34] .
A felhők a Szaturnusz északi pólusán óriási hatszöget ( hatszög ) alkotnak. Először a Voyager Szaturnusz elrepülése során fedezték fel az 1980-as években [35] [36] [37] , és a Naprendszerben sehol máshol nem látták . A hatszög a 78°-os szélességi körön helyezkedik el, és minden oldala hozzávetőlegesen 13 800 km , vagyis több, mint amennyi a Föld és négy Föld átmérője elfér benne. Forgási ideje 10 óra 39 perc . Ez az időszak egybeesik a rádiósugárzás intenzitásának változási időszakával, amelyet viszont a Szaturnusz belső részének forgási periódusával egyenlőnek tekintünk.
A furcsa felhőszerkezet egy infravörös felvételen látható, amelyet a Szaturnusz körül keringő Cassini űrszonda készített 2006 októberében. A képek azt mutatják, hogy a hatszög a Voyager repülése után mind a 20 évben stabil maradt [35] , és a felhők hatszögletű szerkezete megmarad forgásuk során is. A Föld egyes felhői hatszög alakúak lehetnek, de tőlük eltérően a Szaturnusz hatszöge közel van a szabályoshoz . Feltételezhető, hogy a hatszög területen jelentős egyenetlen felhőzet van. Azok a területek, ahol gyakorlatilag nincs felhősödés, akár 75 km -t is elérhetnek [35] .
Ennek a jelenségnek még nincs teljes magyarázata, de a tudósoknak sikerült olyan kísérletet végezniük, amely meglehetősen pontosan modellezte ezt a légköri szerkezetet [38] . Egy 30 literes vizes palackot egy forgó berendezésre helyeztek, a belsejébe kis gyűrűket helyeztek, amelyek gyorsabban forogtak, mint a tartály. Minél nagyobb a gyűrű sebessége, annál inkább tért el az örvény alakja, amely az installáció elemeinek teljes forgása során alakult ki a kör alakútól. Ebben a kísérletben egy 6 szögű örvényt is kaptunk [39] .
A Szaturnusz északi sarkának hatszögének közepén egy nagy turbulens örvény forog. Ugyanez az örvény létezik a déli sarkán is, de hatszög nélkül [40] .
A Szaturnusz légkörének mélyén a nyomás és a hőmérséklet növekszik, a hidrogén folyékony halmazállapotba kerül, de ez az átmenet fokozatos [41] . Körülbelül 30 ezer km mélységben a hidrogén fémessé válik ( a nyomás eléri a 3 millió atmoszférát ). Az elektromos áram keringése a fémes hidrogénben mágneses mezőt hoz létre (sokkal kevésbé erős, mint a Jupiter). A bolygó közepén szilárd és nehéz anyagokból álló hatalmas mag található - szilikátok , fémek és feltehetően jég. Tömege megközelítőleg 9-22 Földtömeg [42] . A mag hőmérséklete eléri a 11 700 °C -ot , és a Szaturnusz által az űrbe kisugárzott energia 2,5-szerese annak az energiának, amelyet a bolygó a Naptól kap. Ennek az energiának jelentős része a Kelvin-Helmholtz mechanizmusnak köszönhetően keletkezik (a bolygó hőmérsékletének csökkenésekor a nyomás is csökken, ennek következtében összehúzódik, anyagának potenciális energiája hővé alakul). Ugyanakkor bebizonyosodott, hogy ez a mechanizmus nem lehet a bolygó egyetlen energiaforrása [43] . Feltételezzük, hogy a hő további része a kondenzáció és a héliumcseppek ezt követő hidrogénrétegen (a cseppeknél kevésbé sűrűn) keresztül történő leesése következtében keletkezik mélyen a magba [44] [45] . Az eredmény e cseppek potenciális energiájának hővé való átalakulása. A magterület átmérője körülbelül 25 000 km -re becsülhető [45] .
A Szaturnusz magnetoszféráját a Pioneer 11 űrszonda fedezte fel 1979-ben. Méretében a második a Jupiter magnetoszférája után. A magnetopauza, a Szaturnusz magnetoszférája és a napszél határa, körülbelül 20 Szaturnusz sugarú távolságra helyezkedik el a középpontjától, a magnetopauza pedig több száz sugarat húz ki. A Szaturnusz magnetoszférája tele van a bolygó és holdjai által termelt plazmával. A holdak közül az Enceladus játssza a legnagyobb szerepet, melynek gejzírjei vízgőzt bocsátanak ki, melynek egy részét a Szaturnusz mágneses tere ionizálja [46] [47] .
A Szaturnusz magnetoszférája és a napszél közötti kölcsönhatás fényes aurora oválisokat generál a bolygó pólusai körül, amelyek látható, ultraibolya és infravörös fényben is láthatók.
A Szaturnusz mágneses tere, akárcsak a Jupiter, a dinamóeffektus miatt jön létre a fémes hidrogén keringése során a külső magban. A mágneses tér majdnem dipólus, akárcsak a Földé, északi és déli mágneses pólusokkal. Az északi mágneses pólus az északi féltekén, a déli pedig a délen található, ellentétben a Földdel, ahol a földrajzi pólusok elhelyezkedése ellentétes a mágneses helyzetével [31] . A mágneses tér nagysága a Szaturnusz egyenlítőjénél 21 μT (0,21 Gs) , ami körülbelül 4,6 × 10 18 T m³ dipólusmágneses momentumnak felel meg [48] . A Szaturnusz mágneses dipólusa szorosan kapcsolódik a forgástengelyéhez, ezért a mágneses tér nagyon aszimmetrikus. A dipólus némileg eltolódott a Szaturnusz forgástengelye mentén az északi pólus felé. A Szaturnusz mágneses tengelye gyakorlatilag egybeesik forgástengelyével - az eltérés szöge nem haladja meg a 0,01°-ot (a Föld esetében - 11°) [49] .
A Szaturnusz belső mágneses tere eltéríti a napszelet a bolygó felszínétől, megakadályozva, hogy kölcsönhatásba lépjen a légkörrel, és létrehoz egy magnetoszférának nevezett régiót, amely teljesen másfajta plazmával van tele, mint a napszélplazma. A Szaturnusz magnetoszférája a második legnagyobb magnetoszféra a Naprendszerben, a legnagyobb a Jupiter magnetoszférája. Akárcsak a Föld magnetoszférájában, a napszél és a magnetoszféra közötti határt magnetopauzának nevezik. A magnetopauza és a bolygó középpontja közötti távolság (a Nap-Szaturnusz egyenes mentén) 16 és 27 R ♄ között változik ( R ♄ = 60 330 km a Szaturnusz egyenlítői sugara) [47] [50] . A távolság a napszél nyomásától függ, ami a naptevékenységtől függ . A magnetopauza átlagos távolsága 22 R ♄ . A bolygó másik oldalán a napszél hosszú mágneses farokká feszíti ki a Szaturnusz mágneses terét.
A Szaturnusz egyike a Naprendszer öt bolygójának, amely szabad szemmel is jól látható a Földről (legfeljebb a Szaturnusz fényessége meghaladja az első magnitúdót ). A Szaturnusz gyűrűinek megfigyeléséhez legalább 15 mm -es rekesznyílású teleszkópra van szükség [51] . A 100 mm -es műszernyílás mellett egy sötétebb sarki sapka, egy sötét csík a trópus közelében és a gyűrűk árnyéka látható a bolygón. A 150-200 mm -es rekesznyílással pedig a légkörben négy-öt felhősáv és a bennük lévő inhomogenitások lesznek megkülönböztethetők, de kontrasztjuk észrevehetően kisebb lesz, mint a Jupiterén.
Galileo Galilei először 1609-1610-ben figyelte meg távcsővel a Szaturnuszt, és észrevette, hogy a Szaturnusz nem egyetlen égitestnek tűnik, hanem három testnek, amelyek szinte érintkeznek egymással, és felvetette, hogy ez két nagy "kísérő" (műholdak) ) a Szaturnusz. Két évvel később Galilei megismételte megfigyeléseit, és legnagyobb meglepetésére nem talált "műholdat" [52] .
1659-ben Huygens egy erősebb távcső segítségével rájött, hogy a "társak" valójában egy vékony lapos gyűrű, amely körülveszi a bolygót, és nem érinti meg. Huygens felfedezte a Szaturnusz legnagyobb holdját, a Titánt is . A Cassini 1675 óta tanulmányozza a bolygót . Észrevette, hogy a gyűrű két gyűrűből áll, amelyeket jól látható rés választ el - a Cassini-rés - , és felfedezte a Szaturnusz több nagy műholdját is: Iapetust , Tethyst , Dionét és Rheát [53] .
1789-ig nem történt további jelentős felfedezés, amikor William Herschel még két műholdat fedezett fel - a Mimas -t és az Enceladust . Ezután brit csillagászok egy csoportja felfedezte a Hyperion műholdat , amelynek alakja nagyon különbözik a gömb alakútól és a Titánnal keringő rezonanciában [54] . 1899-ben William Pickering felfedezte a Phoebe -t, amely a szabálytalan műholdak osztályába tartozik, és nem forog szinkronban a Szaturnusszal, mint a legtöbb műhold. A bolygó körüli keringési periódusa több mint 500 nap, míg a keringés az ellenkező irányba megy . 1944-ben Gerard Kuiper hatalmas légkör jelenlétét fedezte fel egy másik holdon, a Titánon [55] [56] . Ez a jelenség egyedülálló a Naprendszerben lévő műholdak esetében.
Az 1990-es években a Szaturnuszt, annak holdjait és gyűrűit többször is tanulmányozta a Hubble Űrteleszkóp . A hosszú távú megfigyelések sok olyan új információval szolgáltak, amelyek nem voltak elérhetőek a Pioneer 11 és a Voyagers számára a bolygó egyetlen átrepülése során. A Szaturnusz több műholdját is felfedezték, és meghatározták gyűrűinek maximális vastagságát. Ezenkívül a Dél-Európai Obszervatórium nagyszabású megfigyeléseket végzett a Szaturnuszról 2000 és 2003 között, és számos kis, szabálytalan műholdat fedeztek fel [57] .
Kutatás űrhajók segítségével1979 -ben az amerikai Pioneer 11 automatikus bolygóközi állomás (AMS) a történelem során először repült a Szaturnusz közelében. A bolygó tanulmányozása 1979. augusztus 2-án kezdődött. A Szaturnusz végső közeledése 1979. szeptember 1-jén történt [59] . A repülés során a készülék 21 400 km távolságra megközelítette a bolygó maximális felhőzetes rétegét [60] . A bolygóról és néhány műholdjáról képeket is készítettek, de azok felbontása nem volt elegendő a felszín részleteinek megtekintéséhez. Ezenkívül a Szaturnusz alacsony megvilágítása miatt a képek túl halványak voltak. A készülék a gyűrűk síkja alá is berepült, hogy tanulmányozza azokat. A felfedezések között szerepelt egy vékony F-gyűrű felfedezése is, emellett azt is megállapították, hogy sok, a Földről fényként látható terület a Pioneer 11-ből sötétként látható, és fordítva [59] . A készülék a Titán hőmérsékletét is mérte. A bolygó feltárása szeptember 15-ig folytatódott, majd a készülék távolodni kezdett a Szaturnusztól és a Naptól [60] .
1980-1981-ben. A Pioneer 11-et az amerikai Voyager 1 és Voyager 2 űrszonda is követte . A Voyager 1 1980. november 13-án közelítette meg legközelebb a bolygót, de a Szaturnusz felderítése három hónappal korábban kezdődött. Az átjárás során számos nagy felbontású fénykép készült. Képet lehetett szerezni a műholdakról: Titan , Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea . Ugyanakkor az eszköz a Titán közelében repült mindössze 6500 km távolságra , ami lehetővé tette a légköri és hőmérsékleti adatok gyűjtését [61] . Kiderült, hogy a Titán atmoszférája olyan sűrű, hogy a látható tartományban nem bocsájt át elegendő fényt, így felületének részleteiről nem sikerült fényképeket készíteni. Ezt követően a készülék elhagyta a Naprendszer ekliptikájának síkját, hogy a Szaturnuszt a pólusról lefotózza [62] .
Egy évvel később, 1981. augusztus 25-én a Voyager 2 megközelítette a Szaturnuszt. Repülése során az eszköz radar segítségével tanulmányozta a bolygó légkörét. Adatokat kaptunk a légkör hőmérsékletéről és sűrűségéről. Körülbelül 16 000 megfigyelést tartalmazó fényképet küldtek a Földre. A repülések során a kameraforgató rendszer több napig akadozott, a szükséges képek egy részét nem sikerült megszerezni. Ezután a készülék a Szaturnusz gravitációs erejét felhasználva megfordult és az Uránusz felé repült [62] . Ezenkívül ezek az eszközök először fedezték fel a Szaturnusz mágneses terét és fedezték fel magnetoszféráját , viharokat figyeltek meg a Szaturnusz légkörében, részletes képeket készítettek a gyűrűk szerkezetéről és kiderítették összetételüket. Felfedezték a Maxwell-rés és a Keeler-rés a gyűrűkben. Ezenkívül a bolygó több új műholdját is felfedezték a gyűrűk közelében.
1997 -ben a Cassini-Huygens AMS-t felbocsátották a Szaturnuszra , amely 7 év repülés után 2004. július 1-jén elérte a Szaturnusz rendszert, és bolygó körüli pályára állt. Az eredetileg 4 évre tervezett küldetés fő célja a gyűrűk és műholdak szerkezetének és dinamikájának, valamint a Szaturnusz légkörének és magnetoszférájának dinamikájának, valamint a bolygó legnagyobb műholdjának, a Titánnak a részletes tanulmányozása volt. .
Mielőtt 2004 júniusában pályára állt volna, az AMS elhaladt Phoebe mellett , és nagy felbontású képeket és egyéb adatokat küldött vissza a Földre. Ráadásul az amerikai Cassini orbiter többször is elrepült a Titán mellett. A képek nagy tavakról és azok partvonalairól készültek, jelentős számú hegytel és szigettel. Ezután egy speciális európai szonda, a " Huygens " levált a készülékről és ejtőernyővel ugrott le a Titán felszínére 2005. január 14-én. Az ereszkedés 2 óra 28 percig tartott . A süllyedés során Huygens mintákat vett a légkörből. A Huygens-szonda adatainak értelmezése szerint a felhők felső része metánjégből , alsó része folyékony metánból és nitrogénből áll [63] .
A tudósok 2005 eleje óta figyelik a Szaturnuszból érkező sugárzást. 2006. január 23-án vihar tört ki a Szaturnuszon, amely a közönséges rádiófrekvenciás sugárzásnál 1000-szer erősebb villanást produkált [64] . 2006-ban a NASA arról számolt be, hogy az űrszonda az Enceladus gejzíreiből kitörő víz nyilvánvaló nyomait találta [65] . 2011 májusában a NASA tudósai kijelentették, hogy az Enceladus "a Föld után a leglakhatóbb helynek bizonyult a Naprendszerben" [66] [67] .
A Cassini által készített fényképek további jelentős felfedezésekhez vezettek. Felfedezték a bolygó korábban fel nem fedezett gyűrűit a gyűrűk fő fényes tartományán kívül, valamint a G és E gyűrűk belsejében, ezek a gyűrűk az R/2004 S1 és R/2004 S2 nevet kapták [69] . Feltételezik, hogy ezeknek a gyűrűknek az anyaga egy meteorit vagy üstökös Janusra vagy Epimetheusra való becsapódása következtében keletkezhetett [70] .
2006 júliusában a Cassini felvételei szénhidrogén-tó jelenlétét tárták fel a Titán északi sarkának közelében. Ezt a tényt végül 2007 márciusában további képek is megerősítették [71] . 2006 októberében a Szaturnusz déli pólusán egy 8000 km átmérőjű hurrikánt fedeztek fel [72] .
2008 októberében a Cassini képeket közvetített a bolygó északi féltekéjéről. 2004 óta, amikor Cassini felrepült hozzá, észrevehető változások történtek, és most szokatlan színekre festették. Ennek okai még nem tisztázottak. Feltételezhető, hogy a színek közelmúltbeli változása az évszakok változásával függ össze. 2004-től 2009. november 2-ig 8 új műholdat fedeztek fel a készülék segítségével. A Cassini fő küldetése 2008-ban ért véget, amikor az eszköz 74 pályát tett meg a bolygó körül. Ezután a szonda küldetéseit 2010 szeptemberéig, majd 2017-ig meghosszabbították, hogy tanulmányozzák a Szaturnusz évszakainak teljes ciklusát [73] .
2009-ben megjelent a NASA és az ESA közös amerikai-európai projektje az AMS " Titan Saturn System Mission " elindítására a Szaturnusz és holdjai, a Titan és az Enceladus tanulmányozására. Ezalatt az állomás 7-8 évre a Szaturnusz rendszerébe repül , majd két évre a Titán műholdjává válik. Ezenkívül egy léggömbszondát indít a Titán légkörébe és egy leszállóegységet (esetleg lebegő) [74] [75] .
A legnagyobb műholdakat - Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea , Titan és Iapetus - 1789-re fedezték fel, de a mai napig a kutatás fő tárgyai. E műholdak átmérője 397 (Mimas) és 5150 km (Titan), a pálya fél- főtengelye 186 ezer km (Mimas) és 3561 ezer km (Iapetus) között változik. A tömegeloszlás megfelel az átmérőeloszlásnak. A Titán a legnagyobb orbitális excentricitással rendelkezik, a Dione és a Tethys a legkisebb. Minden ismert paraméterű műhold a szinkron pálya felett van [76] , ami fokozatos eltávolításukhoz vezet.
A holdak közül a legnagyobb a Titán . Egyben a második legnagyobb a Naprendszer egészében, a Jupiter Ganymedes holdja után . A Titán körülbelül félig vízjég és félig szikla. Ez az összetétel hasonló a gázbolygók más nagy műholdjaihoz, de a Titán atmoszférája összetételében és szerkezetében nagyon különbözik tőlük, ami túlnyomórészt nitrogénből áll, valamint kis mennyiségű metán és etán is található benne. felhők . A Föld mellett a Titán az egyetlen olyan test a Naprendszerben, amelynek felszínén folyadék létezése bizonyított [77] . A tudósok nem zárják ki a legegyszerűbb organizmusok megjelenésének lehetőségét sem [78] . A Titán átmérője 50%-kal nagyobb, mint a Holdé. Méretében is felülmúlja a Merkúr bolygót , bár tömegében elmarad tőle.
Más jelentős műholdaknak is vannak jellegzetes tulajdonságai. Tehát Iapetusnak két féltekéje van, eltérő albedóval ( 0,03-0,05 és 0,5). Ezért, amikor Giovanni Cassini felfedezte ezt a műholdat, úgy találta, hogy csak akkor látható, ha a Szaturnusz egy bizonyos oldalán van [79] . Dione és Rhea elülső és hátsó féltekéje is megvan a különbség. A Dione vezető féltekéje [80] erősen kráterezett és egyenletes fényerővel rendelkezik. A hátsó féltekén vannak sötét területek, valamint vékony világos csíkok, amelyek jéggerincek és sziklák. Mimas jellegzetessége a hatalmas, 130 km átmérőjű Herschel becsapódási kráter . Hasonlóképpen Tethysnek van egy 400 km átmérőjű Odüsszeusz -krátere . Az Enceladus a Voyager 2 felvételei szerint különböző geológiai korú területeket, masszív krátereket a középső és magas északi szélességeken, valamint az egyenlítőhöz közelebbi kisebb krátereket tartalmaz [81] .
2019 októberéig a Szaturnusz 82 műholdja ismert, amelyek közül 12-t űrhajók segítségével fedeztek fel: Voyager 1 ( 1980 ), Voyager 2 ( 1981 ) , Cassini ( 2004-2007 ) . A legtöbb műhold, kivéve a Hyperiont és a Phoebe -t, saját szinkron forgással rendelkezik – mindig az egyik oldalon a Szaturnusz felé fordulnak. A legkisebb holdak forgásáról nincs információ. Tethyst és Dionét két műhold kíséri az L4 és L5 Lagrange pontokon [82] .
2006 -ban a Hawaii Egyetem kutatója , David Jewitt vezette tudóscsoport bejelentette a Szaturnusz 9 holdjának felfedezését . Mindegyik az úgynevezett irreguláris műholdakhoz tartozik , amelyeket retrográd pályájukkal különböztetnek meg . A bolygó körüli keringésük periódusa 862-1300 nap [83] .
2015-ben készültek először olyan jó minőségű képek, amelyek a Tethys egyik műholdját egy jól megvilágított, Odüsszeusz nevű óriási becsapódási kráterrel ábrázolták [84] .
2019-ben, szintén a hawaii Subaru teleszkóp segítségével, a Carnegie Intézet Scott Sheppard által vezetett tudóscsoportja a Szaturnusz 20 új retrográd műholdját fedezte fel [85] .
Ma már mind a négy gáznemű óriásnak van gyűrűje, de a Szaturnusz a legkiemelkedőbb. A gyűrűk körülbelül 28°-os szöget zárnak be az ekliptika síkjával. Ezért a Földről a bolygók egymáshoz viszonyított helyzetétől függően eltérően néznek ki, az úgynevezett „nyitásuk” változik - a maximumtól, amikor a teljes szélességük látható a síkban, a minimális, nagyon vékony csíkig, amikor ez a sík „széléről” látható. Ahogy Huygens javasolta , a gyűrűk nem szilárd, szilárd testek, hanem apró részecskék milliárdjaiból állnak a bolygó körül keringő pályán. Ezt A. A. Belopolsky a Pulkovo Obszervatóriumban [86] és két másik tudós 1895-1896-ban [87] végzett spektrometriai megfigyelései bizonyították .
Három fő gyűrű van, és a negyedik vékonyabb. Együtt több fényt vernek vissza, mint maga a Szaturnusz korongja. A három fő gyűrűt általában a latin ábécé első betűivel jelölik. A B gyűrű a középső, a legszélesebb és legfényesebb, ezt a csaknem 4000 km széles Cassini-rés választja el az A külső gyűrűtől , amelyben a legvékonyabb, szinte átlátszó gyűrűk találhatók. Az A gyűrűn belül van egy vékony rés, az úgynevezett Encke elválasztó csík . A C gyűrű, amely még közelebb van a bolygóhoz, mint a B, szinte átlátszó [88] [89] .
A Szaturnusz gyűrűi nagyon vékonyak. Körülbelül 250 000 km átmérőjű, vastagságuk a kilométert sem éri el (bár a gyűrűk felszínén sajátos hegyek is találhatók [90] ). A lenyűgöző megjelenés ellenére a gyűrűket alkotó anyag mennyisége rendkívül kicsi. Ha monolittá szerelnék össze, az átmérője nem haladná meg a 100 km -t . A szondaképek azt mutatják, hogy a gyűrűk valójában több ezer gyűrűből állnak, amelyeket hasítékokkal tarkítottak; a kép gramofonlemezek sávjaira emlékeztet. A gyűrűket alkotó részecskék mérete 1 centimétertől 10 méterig terjed [91] . Összetételüket tekintve 93%-ban jégből állnak, kisebb szennyeződésekkel (amelyek lehetnek szoláris eredetű kopolimerek és szilikátok ) és 7%-a szén [92] [93] .
A részecskék mozgása következetes a bolygó gyűrűiben és műholdain. Ezek egy része, az úgynevezett " pásztorműholdak ", szerepet játszanak a gyűrűk helyén tartásában. Mimas például 2:1 rezonanciában van a Cassini-résszel, és vonzása hatására az anyag eltávolítódik belőle [94] , Pan pedig az Encke elválasztó sávon belül helyezkedik el [95] . 2010-ben olyan adatok érkeztek a Cassini szondától , amelyek arra utalnak, hogy a Szaturnusz gyűrűi oszcillálnak. A fluktuációk a Mimas által bevezetett állandó perturbációkból és a gyűrűben repülő részecskék kölcsönhatásából adódó spontán perturbációkból állnak. A Szaturnusz gyűrűinek eredete még nem teljesen tisztázott [96] . Az Eduard Rosh által 1849-ben előterjesztett egyik elmélet szerint a gyűrűk egy folyékony műhold szétesése következtében alakultak ki az árapály-erők hatására [52] . Egy másik szerint a műhold egy üstökös vagy aszteroida becsapódása miatt szakadt fel [96] .
Van egy hipotézis, amely szerint a Szaturnusz egyik holdjának, a Rheának is lehetnek gyűrűi .
Év | A Szaturnusz gyűrűinek kinyílása (fok) [97] |
---|---|
1965 | 0 |
1972 | 26.73 |
1980 | 0 |
1987 | -26.73 |
1994 | 0 |
2002 | 26.73 |
2009 | 0 |
2016 | -26.73 |
A Szaturnusz gyűrűit akkor a legkényelmesebb megfigyelni, amikor a nyitásuk maximális. Ebben az időben a Szaturnusz tél vagy nyár.
1921-ben elterjedt az a pletyka, hogy a Szaturnusz elvesztette gyűrűit, és részecskéi a Földre is repülnek. A várható esemény annyira felizgatta az emberek elméjét, hogy számításokat tettek közzé, mikor esnek a gyűrűk részecskéi a Földre. A pletyka annak köszönhető, hogy a gyűrűk egyszerűen élesen fordultak a földi megfigyelőkhöz, és mivel nagyon vékonyak, az akkori műszerekkel nem lehetett látni őket. Az emberek szó szerint megértették a "gyűrűk eltűnését", ami a pletyka okát [98] adta .
Az ókori Babilonban a bolygót Kaymanunak [99] hívták, és Ninib ( Ninurta ) istenhez hasonlították [100] .
Cicero szerint az ókori görögök a Szaturnuszt (a Szaturnusz csillagát) Φαίνων-nek (Fenon / Phaenon / Phaenon Phocifer („ragyogó”) [101] , Phainon [102] ) [103] -nak nevezték .
Hygin jelentése szerint a Nap csillagának is nevezték [104] .
Az indiai mitológiában a Szaturnusz bolygó felel meg Shaninak [105] .
A timurida költő Alisher Navoi egy helyen Szaturnusznak nevezte a gonosz bolygót Kayvan ( Khamsa , I:XLII), egy másik helyen pedig Zuhal [ 106 ] .
Az okkultizmusban a Szaturnusz Binahhoz kapcsolódik . (Lásd még a Káldeus sort ) [107] .
A Szaturnusz a Naprendszer többi bolygójához hasonlóan néhány sci-fi könyv témája lett. Voltaire 1752- ben a " Micromegas " című történetben leírta egy helyi lakos és a Szíriusz körül keringő bolygó óriáslényének találkozását a Szaturnuszon . A modern sci-fi Roger Zelazny az "Egy furcsa világ dala" című történetében a Szaturnusz lakóit intelligens buborékokként írta le, amelyek hidrogénballonok segítségével tartják lebegési magasságukat az életüknek megfelelő területen. Ugyanitt annak a véleményének adott hangot, hogy a bolygó hasznos lehet a Föld számára, mint egyedi gázok és szerves vegyületek forrása [108] .
Stanislav Lem " Mesék Pirks pilótáról " című sorozatának "The Inquest" -jében a cselekmény csúcspontja a Szaturnusz közelében bontakozik ki, amelynek gyűrűin keresztül a "lázadó" robot irányította az űrhajót.
Ezenkívül a Titán műholdját gyakran emlegetik a szakirodalomban , többek között azért, mert ez a Szaturnusz legnagyobb műholdja, sűrű légköre van, és folyadék (metán) is van a felszínén. Például Alfred Bester The Devil's Interface című művében a Titán metánvize a Földnek szükséges szerves vegyületek nagyon értékes komplexét tartalmazza [108] . Kurt Vonnegut Sirens of Titan című könyvében a főszereplők ezen a műholdon repülnek, hogy éljenek.
A Szaturnusz gyűrűi a tudományos-fantasztikus írók figyelmét is felkeltették. Megemlítik őket a Sztrugackij testvérek " Gyakornok " történetében. A regény egyik hőse, Yurkovskiy planetológus szerint a gyűrűk mesterséges eredetűek. Isaac Asimov "The Way of the Marsians" című történetében a gyűrűk a Föld marsi kolóniájának fontos vízforrásává válnak [108] .
A Szaturnusz más típusú kreativitás témája. A Sailor Moon manga és anime animációs sorozatban a Szaturnusz bolygót a Sailor Saturn harcos lány , azaz Hotaru Tomoe személyesíti meg. Támadása a pusztítás ereje, a halál és az újjászületés harcosa [109] . A Dead Space 2 játék a Szaturnusz közelében játszódik egy űrállomáson, amely a Titán szilánkjain található . A Szaturnusz és gyűrűi ebben a játékban az űrállomás ablakából és a világűrben is láthatók, feladatokat teljesítve [110] [111] [112] .
Az a [bolygó], amelyet a Szaturnusz csillagának és a görögöknek - Φαίνων -nak neveznek, a Földtől legtávolabbi, körülbelül harminc év alatt utat tör magának, és ily módon a legcsodálatosabb módon mozog, most megelőzve [a Nap], most lemaradt [tőle] , majd este eltűnik, majd reggel újra megjelenik.
BOLYGÓK 42. …
2. Azt mondják, hogy a második csillag a Nap, de mások a Szaturnusz csillagának hívják. Eratoszthenész azt állítja, hogy nevét a Nap fiától, Phaethontól kapta. Sokan azt mondják, hogy apja engedélye nélkül vezette a szekeret, és elkezdett a földre zuhanni. Ezért Jupiter villámcsapást mért rá, és Eridanusba esett; majd a Nap a csillagok közé helyezte.
Tematikus oldalak | ||||
---|---|---|---|---|
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
|
Szaturnusz | ||
---|---|---|
A legnagyobb műholdak | ||
Jellemzők | ||
Tanulmány | ||
Egyéb | A Szaturnusz pályáját keresztező aszteroidák listája | |
|
A Szaturnusz műholdai | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pásztortársak |
| ||||||||
Belföldi nagyvállalatok (és trójai műholdaik ) | |||||||||
Alcyonides | |||||||||
Külső nagy | |||||||||
Szabálytalan |
| ||||||||
Lásd még: Szaturnusz gyűrűi ∅ |
A Szaturnusz felfedezése űrhajóval | |
---|---|
Repülő |
|
pályáról | Cassini (2004-2017) |
Műholdas kutatás | Huygens (Titanhoz, 2005) |
Tervezett küldetések |
|
Javasolt küldetések | |
Törölt küldetések |
|
Lásd még | |
A félkövér betűtípus aktív AMC-ket jelöl |
Naprendszer | |
---|---|
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|
atmoszférák | |
---|---|
A csillagok atmoszférája | Nap |
bolygó légkörei | |
A műholdak atmoszférája | |
törpebolygók | |
exobolygók | |
Lásd még |