какой основной компонент атмосферы сатурна
Сатурн: атмосфера, состав и строение
Сатурн является второй по величине и шестой планетой от Солнца. Часто эту планету путают с Юпитером, ибо их состав и особенности вращения схожи, поэтому их называют братскими планетами.
Если не учитывать Землю, Сатурн самый узнаваемый объект в нашей Солнечной системе. Он обладает самыми большими и красивыми кольцами. Несмотря на то, что и многие другие планеты обладают кольцевым поясом, ни одна из них не может сравниться в эффектности.
Древние цивилизации открыли Сатурн в последнюю очередь, а ученые современности смогли исследовать лишь малую часть планеты. Каждый день сведения о светиле пополняются благодаря «Кассини» — космическому аппарату, который собирает данные о спутниках, кольцах и самой планете.
Атмосфера
При видимом свете атмосфера выглядит более спокойной, чем у братской планеты — Юпитера. Ученые наблюдают скопления полос облаков, которые слабо видны и имеют бледно-оранжевый цвет. Оттенок обусловлен фактом, что в атмосфере сосредоточено большое количество серных соединений.
Также, в верхних слоях наблюдаются азот и кислород, которые под влиянием работы Солнечного света образуются в молекулы, напоминающие «смог». Согласно последним данным исследовательского аппарата, планета выглядит бурно и впечатляющей.
Один из факторов, который выделяет Сатурн на фоне других планет — формирование очень быстрых ветров. Космический корабль Вояджер замерил скорость ветра. Показатель превысил 1800 км/час, что несопоставимо с характеристиками ветров на планете Земля и множеством других объектов Солнечной системы. Белые бури образуются в рамках полос, которые вращаются вокруг Сатурна.
Температура
Глубокие облака располагаются на 130 км ниже тропопаузы и состоят из воды. Температура не менее 0 градусов.
Закономерность образования облаков такова: чем ниже от тропопаузы, тем больше температура, и тем больше жидкость превосходит газообразный водород.
Шестиугольник
Уникальное явление, которое было замечено исследователями в атмосфере Сатурна — так называемый шестиугольник. Явление представляет собой шестиугольные облака, внутри которых вращающийся ураган. В диаметре шестиугольник достигает 25 000 км, а это больше, чем диаметр Земли, в 4 раза.
Скорость вращения шестиугольника равна скорости вращение планеты. Внутри размещен уникальный ураган с огромной воронкой. Один оборот вокруг оси осуществляется за 639 минут.
Поверхность
Как и другие планеты-гиганты Солнечной системы, Сатурн — это газовый шар, который состоит из гелия и водорода. Согласно логике, нельзя утверждать, что на планете есть поверхность.
Все, что можно увидеть, упав, к примеру, на планету — это нескончаемые газы, давление которых и температура постоянно меняются. Проще говоря, то, что попадает на планету, раздавливается, углубляясь в бесчисленные газообразные вещества.
Находясь на Земле, жителям кажется, что и другие планеты обладают твердой поверхностью. Даже, если наблюдать за планетой на расстоянии, может показаться, что это такая же планета, как и наша. Однако все, что может напоминать планета, в действительности — это шар, наполненный газом, в котором температура и давление постоянно колеблется.
Состав и строение
Структура Сатурна похожа на структуру братской планеты — Юпитера. Условно планету можно разделить на три части.
Внутренний слой — это силикатное ядро, которое в 20 раз тяжелее Земли. Ученые считают, что ядро погружено в слой жидкого металлического водорода (вторая часть).
Третья часть — наружный слой, состоит из молекулярного водорода. Существует единственное отличие, которое разделяет Сатурн и Юпитер — толщина наружных слоев. Сатурн имеет слой водорода толщиной 14500 км, а слой водорода составляет 18500 км, тогда как Юпитер — 46 000 и 122000 км соответственно.
Сатурн излучает больше радиации, чем получает от Солнечной энергии, в 2,5 раза. Явление связано с механизмом Гельмгольца, согласно которому образование энергии осуществляется за счет гравитационного сжатия планеты, впоследствии влияния большой массы.
Следует отметить, что Сатурн является наименее плотной планетой в Солнечной системе. Хоть Сатурн и обладает очень твердым ядром, внешний слой планеты, который состоит из газообразных веществ, имеет показатель плотности 687 кг/м3.
Состав Сатурна
Сатурн поражает своей системой колец уже несколько веков. Но всем интересно узнать, из чего же состоит Сатурн. Анализ показал, что атмосфера газового гиганта представлена водородом (96%), гелием (3%) и метановыми, аммиачными и этановыми примесями. Некоторые газы можно отыскать в жидком или расплавленном состоянии.
Форма газа будет трансформироваться по мере углубления в планету. На облачных вершинах расположены аммиачные кристаллы, а ниже находятся гидросульфиды аммония и/или вода. Далее давление растет, поэтому водород становится жидким.
Внутреннее строение Сатурна
Показатели давления и температуры также возрастают по мере приближения к ядру. Полагают, что водород становится металлическим. Ядро состоит из скалы и металлов. Ниже представлен химический состав Сатурна, а также представлено сравнение с Землей, Юпитером, Ураном и Нептуном.
Сравнение строения газовых гигантов
О деталях состава узнали благодаря космическим аппаратам. Начало положил Пионер-11 в 1979 году. Он нашел кольцо F, а через год прибыл Вояджер-1, захвативший снимки поверхности и нескольких спутников. Ему удалось разглядеть и атмосферу Титана. Перемены в атмосфере и кольцах зафиксировал Вояджер-2 в 1981 году.
Главной миссией считается полет космического корабля Кассини, прибывшего на орбиту в 2004 году. Аппарат не только изучил спутники, планету, но также прошел сквозь кольца и погрузился в атмосферу, прислав удивительные фото. Теперь вы знаете, какими химическими элементами представлен состав Сатурна.
Планета Сатурн
Общие сведения о Сатурне
Сатурн – это шестая по удаленности от Солнца планета (шестая планета Солнечной системы).
Сатурн относится к газовым гигантам и назван в честь древнеримского бога земледелия.
Сатурн известен людям с древних времен.
Соседями Сатурна являются Юпитер и Уран. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун обитают во внешней области Солнечной системы.
Считается, что в центре газового гиганта находится массивное ядро из твердых и тяжелых материалов (силикатов, металлов) и водяного льда.
Магнитное поле Сатурна создается за счет эффекта динамо при циркуляции металлического водорода во внешнем ядре и является почти дипольным с северным и южным магнитными полюсами.
Сатурн обладает самой выраженной системой планетарных колец в Солнечной системе.
У Сатурна на данный моменты обнаружены 82 естественных спутника.
Орбита Сатурна
Среднее расстояние от Сатурна до Солнца 1430 миллионов километров (9,58 астрономической единицы).
Перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты): 1353,573 миллиона километров (9,048 астрономической единицы).
Афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты): 1513,326 миллиона километров (10,116 астрономической единицы).
Средняя скорость движения Сатурна по орбите составляет около 9,69 километра в секунду.
Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 29,46 земных лет.
Год на планете составляет 378,09 сатурнианских суток.
Расстояние от Сатурна до Земли варьируется в пределах от 1195 до 1660 миллионов километров.
Направление вращения Сатурна соответствует направлению вращения всех (кроме Венеры и Урана) планет Солнечной системы.
3D-модель Сатурна
Физические характеристики Сатурна
Сатурн – вторая по размеру планета в Солнечной системе.
Средний радиус Сатурна составляет 58 232 ± 6 километров, то есть около 9 радиусов Земли.
Площадь поверхности Сатурна составляет 42,72 миллиарда квадратных километров.
Средняя плотность Сатурна составляет 0,687 грамм на кубический сантиметр.
Ускорение свободного падения на Сатурне равно 10,44 метра на секунду в квадрате (1,067 g).
Масса Сатурна равна 5,6846 х 10 26 килограмм, что составляет около 95 масс Земли.
Атмосфера Сатурна
Двумя основными компонентами атмосферы Сатурна являются водород (около 96%) и гелий (около 3%).
В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, а водород переходит в жидкое состояние, однако этот переход является постепенным. На глубине 30 000 километров водород становится металлическим, и давление там достигает 3 миллионов атмосфер.
В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые сверхмощные ураганы.
Во время бурь и штормов на планете наблюдаются мощные разряды молний.
Полярные сияния на Сатурне представляют собой яркие непрерывные кольца овальной формы, окружающие полюса планеты.
Сравнительные размеры Сатурна и Земли
Кольца Сатурна
Диаметр колец оценивается в 250 000 километров, а их толщина не превышает 1 километра.
Ученые условно делят кольцевую систему Сатурна на три основных кольца и четвертое – более тонкое, при этом на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями.
Система колец состоит главным образом из частичек льда (около 93%), меньшего количества тяжелых элементов и пыли.
Частички, из которых состоят кольца Сатурна, имеют размер от 1 сантиметра до 10 метров.
Кольца расположены под углом около 28 градусов к плоскости эклиптики, поэтому в зависимости от взаимного расположения планет с Земли они выглядят по-разному: и в виде колец, и с ребра.
Исследование Сатурна
Впервые наблюдая Сатурн в телескоп в 1609 – 1610 годах, Галилео Галилей заметил, что планета выглядит как три тела, почти касающиеся друг друга, и предположил, что это два крупных «компаньона» Сатурна, однако 2 года спустя не нашел тому подтверждение.
В 1659 году Христиан Гюйгенс с помощью более мощного телескопа выяснил, что «компаньоны» – это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся ее.
В 1979 году автоматическая межпланетная станция «Pioneer 11» впервые в истории пролетела вблизи Сатурна, получив изображения планеты и некоторых ее спутников и открыв кольцо F.
В 1980 – 1981 годах систему Сатурна также посетили «Voyager-1» и «Voyager-2». Во время сближения с планетой был сделан ряд фотографий в высоком разрешении и получены данные о температуре и плотности атмосферы Сатурна, а также физических характеристиках его спутников, в том числе Титана.
С 1990-х Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом «Hubble».
В 1997 году к Сатурну была запущена миссия «Cassini-Huygens», которая после 7 лет полета 1 июля 2004 года достигла системы Сатурна и вышла на орбиту вокруг планеты. Зонд «Huygens» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана, отобрав пробы атмосферы. За 13 лет научной деятельности космический аппарат «Cassini» перевернул представление ученых о системе газового гиганта. Миссия «Cassini» завершена 15 сентября 2017 года путем погружения космического аппарата в атмосферу Сатурна.
Интересные факты о Сатурне
Средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 грамма на кубический сантиметр, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность ниже плотности воды.
За счет горячего ядра, температура которого достигает 11 700 градусов Цельсия, Сатурн излучает в космос в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.
Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский шестиугольник, и каждая его сторона составляет приблизительно 13 800 километров.
Некоторые спутники Сатурна, например Пан и Мимас, являются «пастухами колец»: их гравитация играет роль в удержании колец на их местах за счет резонанса с определенными участками кольцевой системы.
Считается, что Сатурн поглотит свои кольца через 100 миллионов лет.
В 1921 году пронесся слух, что кольца Сатурна исчезли. Это было связано с тем, что в момент наблюдений кольцевая система была обращена к Земле ребром и не могла быть рассмотрена с оборудованием того времени.
Атмосфера Сатурна
Планета Сатурн входит в состав группы газовых гигантов Солнечной системы. Эта планета имеет огромные размеры и массу, уступая в этом только Юпитеру. Атмосфера Сатурна очень плотная и все что мы можем видеть это самый верхний плотный слой. Под этим плотным слоем ничего не видно с поверхности Земли, но вопреки этому ученые уверены, что Сатурн не имеет твердой поверхности и является газовым гигантом нашей системы.
Атмосфера Сатурна. Открытие и исследование
Открытие Сатурна произошло в 1610 году Галилео Галилеем с помощью собственно сконструированного телескопа. На тот момент считалось, что планета Сатурн является крайней в Солнечной системе и за ней не существует других космических тел. В то время никто не думал о том, что открытая планета настолько отличается от Земли: не имеет твёрдой поверхности и состоит исключительно из газов. Спустя какое-то время другой ученый Христиан Гюйгенс на основе записей Галилео рассмотрел Сатурн с помощью более мощного телескопа и установил, что Сатурн уникален. Гюйгенс открыл, что вокруг Сатурна вращаются не плотные спутники, а кольца, так же Гюйгенс открыл первый естественный спутник Сатурна – Титан.
Атмосфера Сатурна исследовалась космическим аппаратом “Вояджер-1”, который выпустил зонт и направил его в атмосферу Сатурна. Зонду удалось установить из чего состоит верхний слой планеты и сделать несколько снимков. После этого исследование планеты это только теория и предположения. На сегодняшний день одной из самых загадочных планет является Сатурн.
Атмосфера Сатурна. Состав
Атмосфера Сатурна, как и всех газовых гигантов в Солнечной системе, в основном состоит из водорода и гелия. Внешне атмосфера Сатурнакажется нам более спокойной, чем, например, у Юпитера. Здесь нет таких сильных ветров и атмосферных возмущений, как на Юпитере. На атмосфере можно рассмотреть бело-оранжевые полосы облаков, но в основном атмосфера нам кажется полностью оранжевой. Она имеет такой цвет из-за содержания серы, так же в атмосфере присутствуют азот и кислород в небольших количествах.
Так же в атмосфере Сатурна есть ветра, скорость которых является самой большой в Солнечной системе. Космический аппарат “Вояджер” зафиксировал скорость ветра на экваторе планеты и эта скорость составила около 1800 км/час. В атмосфере Сатурна так же присутствует еще один очень интересный феномен и расположен он на северном полюсе планеты…
Шестиугольник в атмосфере Сатурна
Это одно из самых странных атмосферных явлений, обнаруженных в Солнечной системе. Называют это явление Шестиугольный шторм. Это явление было замечено космическими аппаратами “Вояджер” вот уже приблизительно три десятилетия назад. Более детальные снимки удалось получить благодаря другому космическому аппарату – “Кассини”. Это атмосферное образование имеет около 25 000 км в диаметре. Шестиугольный шторм выглядит очень красиво
Сатурн
Планета Сатурн шестая по расположению и вторая по размерам в Солнечной системе. Она относится к группе газовых гигантов, к которой в нашей системе также принадлежат Юпитер, Уран и Нептун. Уникальность ее в системе колец, состоящих изо льда и звездной пыли. Благодаря им планета Сатурн наиболее узнаваема в Солнечной системе после Земли.
История открытия и исследования
Наблюдали за этим небесным телом еще астрономы Вавилона и Ассирии. За медленное передвижение по небосводу наблюдатели назвали его «старейшим из старейших». Свое современное название планета получила от древних римлян. В их мифологии это титан и покровитель земледельцев и садоводов.
Первым, кто увидел Сатурн в телескоп, стал Галилео Галилей. Он обратил внимание, что он не выглядит единым телом и предположил, что рядом с ним есть два крупных спутника. Ошибочность утверждений Галилея доказал в конце XVII века Гюйгенс. Проведя множество наблюдений, он открыл, что Сатурн опоясан тонкими кольцами. Ему также принадлежит открытие самого крупного сатурнианского спутника – Титана. В последующем с 1659 по 1899 были открыты другие значимые спутники: Япет, Тифия, Диона, Рея, Мимас, Энцелад, Гиперион и Фебу.
Первые снимки объекта были получены орбитальным телескопом Хаббл. Благодаря его наблюдениям были детально изучены кольцевая система и спутники планеты, а также динамика изменений в ее атмосфере.
Первой межпланетной станцией, пролетевшей рядом с гигантом, стал американский Пионер-11. Однако передаваемые им на Землю фотографии были слишком тусклые и темные, что не позволило изучить поверхность планеты. Аппараты серии Вояджер, запущенные в 1980-1981 гг., детально изучили сатурнианскую атмосферу и магнитосферу, а также его крупнейшие спутники.
Первым орбитальным спутником газового гиганта стал космический аппарат «Кассини». Он посылал на Землю качественные снимки самой планеты, а также ее спутников – Титана и Фебы. В дальнейшем «Кассини» спустился на поверхность Титана для изучения плотности и состава его атмосферы. Находясь на спутнике, зонд регулярно передает на Землю новую уникальную информацию о пространстве вблизи одного из крупнейших объектов Солнечной системы. В 2020 году планируется запуск нового космического зонда для изучения Титана и Энцелада.
Общие сведения о планете
Сатурн является шестой по счету планетой от Солнца и удален от него в среднем на расстоянии 1,43 млрд. км. Как и все газовые гиганты, он не имеет твердой поверхности, и плотная атмосфера сразу переходит в водородную мантию.
Благодаря своим большим размерам его можно разглядеть на небе даже невооруженным глазом. Наблюдать гиганта в течение всей ночи можно в периоды противостояния, когда он сближается с Землей на максимально близкое расстояние (около 1,2 млрд. км). В следующий раз данное явление произойдет 9 июля 2019 года.
Цвет Сатурна — бледно-желтый. Такой окрас он получил из-за аммиачных облаков в нижних слоях атмосферы. Чтобы увидеть кольца газового гиганта, необходимо вооружиться телескопом с диаметром не менее 15 мм.
Орбита и радиус
Орбита Сатурна не обладает высокой эксцентричностью – разность расстояния в афелии и перигелии составляет 161,9 млн. км. Среднее значение орбитального расстояния равняется 1,43 млрд. км.
Свой орбитальный путь он проходит за 29,47 лет, двигаясь со средней скоростью 9,7 км/с. Год на Сатурне является самым продолжительным среди планет Солнечной системы. При этом сатурнианские сутки одни из самых коротких. Один оборот осевого вращения тело совершает за 10 часов 34 минуту. Следовательно, за земные сутки планета повернется вокруг своей оси 2,25 раза.
Здесь существует сезонность климата. Это связано с тем, что угол наклона оси к орбите составляет 26,7°. Это значение близко к земному. Но в отличие от Земли сезоны на планете более смазаны из-за большей удаленности планеты от центральной звезды.
Физические характеристики
Строение Сатурна схоже со строением других газовых гигантов Солнечной системы. Плотная газовая атмосфера без четкой границы переходит в мантию из металлического водорода. В центре – массивное ядро, состоящее из солей кремния, металлов и льда. Его температура в два раза превышает температуру Солнца и составляет около 12000°С, а масса больше земной в 20 раз.
Атмосфера и климат
Атмосфера Сатурна схожа с юпитерианской. Верхний ее слой состоит из водорода(96,5%) и гелия(3%). Также в нем встречаются примеси инертных газов, метана, этана и аммиака в виде плотных бледно-желтых облаков. Ближе к мантии состав облаков меняется – их основными компонентами являются сернистый аммоний и водяные пары.
Для Сатурна характерно стремительное передвижение атмосферных масс. Благодаря этому явлению его называют планетой бурь. Это связано с большим количеством тепловой энергии, излучаемой ядром. Скорость ветров может достигать 1799 км/ч, при этом дуют они по направлению осевого вращения, т.е. в восточном направлении. Наиболее мощные ураганы наблюдаются у сатурнианского экватора.
Самым интересным атмосферным явлением на Сатурне является Большое белое пятно. Это ураган гигантских размеров, достигающий по площади нескольких тысяч километров. Возникает он с периодичностью в 30 лет и последний раз наблюдался в сатурнианской атмосфере в 2010 году.
В 80-х годах 20 века космический зонд Вояджер зарегистрировал еще одно уникальное атмосферное явление. На северном полюсе облака формируют необычное образование – гигантский шестиугольник практически правильной формы. Его размеры превышают размеры Земли. Вращается шестиугольник так же быстро, как и сама планета вокруг своей оси. Как возникло данное явление, ученые на данный момент не могут точно установить.
Помимо ураганов, погоду портят молнии. Они в сотни раз мощнее земных и могут достигать размеров в несколько тысяч километров. Электрические бури не стабильны: они могут почти полностью исчезать, а потом внезапно наращивать мощность.
Рельеф
У планеты нет твердой поверхности. Сатурнианская атмосфера плавно переходит в океан кипящего металлического водорода, возникшего под давлением в несколько миллионов атмосфер и при температуре в тысячи Кельвинов. Протяженность водородной мантии значительно меньше, чем на Юпитере, и составляет 14,5 тыс. км.
Кольцевая система
Кольца Сатурна делают его самой узнаваемым среди всех объектов в нашей системе. Средневековые астрономы принимали их за тела-спутники, но в дальнейшем удалось установить, что концентрические образования изо льда и пыли. Откуда же кольца у Сатурна?
Существует несколько основных гипотез происхождения знаменитых сатурнианских колец:
Параметры колец
Всего насчитывается 7 основных колец Сатурна, названных буквами латинского алфавита(A,B,C,D,E,F,G). Каждое такое большое кольцо состоит из тысяч тонких, расположенных на минимальном отдалении друг от друга. Основные же элементы кольцевой системы разделены щелями и делениями шириной от 3 до 4700 км.
Самым близким к хозяину является кольцо D. Он отдаленно от планеты на расстоянии 70 тыс. км. Самыми яркими в системе являются образования А, В, С. Увидеть эти кольца Сатурна на ночном небе можно в телескоп диаметром не менее 15 мм.
Из чего же состоят кольца Сатурна? Основным их компонентом является водяной лед и всего 1% приходится на пыль из смеси силикатов. Общая масса материала составляет 3*10 19 кг.
Звуки колец
Сатурн поглощает свои кольца благодаря гравитационному взаимодействию. При их контакте с ионосферой и другими объектами орбиты возникает удивительная «мелодия». Ее сумел записать и передать на Землю зонд Кассини.
Кольца Сатурна «звучат» многогранно. Можно отчетливо расслышать тихое шипение и шуршание пылевых и ледяных частиц, сменяющиеся скрипами и коротким свистом. Этот звук имеет достаточно приятные вибрации.
Исчезновение колец
В начале 20 века умы людей взбудоражила новость об исчезновении сатурнианских колец. Прошел слух, что они начали разрушаться и гигантские обломки стремительно летят к Земле. Но новость оказалась вымыслом, связанным с ошибочной интерпретацией данных. На самом деле, кольца Сатурна были повернуты ребром к Земле, что не позволило их разглядеть в слабые телескопы того времени.
В наше время Сатурн «терял» свои кольца уже дважды. Наблюдалось это в 1995 и 2009 годах.
Спутники
Спутники Сатурна являются главными помощниками исследователей в изучении этой планеты. Мощная магнитосфера и радиационное излучение не позволяют космическим зондам максимально близко подобраться к их планетарному хозяину, поэтому главной посадочной посадкой для межпланетных станций стала крупнейший спутник планеты – Титан.
По размерам эта сатурнианская луна превышает Луну земную в 1,5 раза. Его масса практически равна массе всех остальных спутников планеты. Атмосфера Титана преимущественно азотная с небольшими примесями простых углеводородных соединений. Поверхность же почти полностью состоит изо льда.
Из остальных крупных спутников больше всего интересует исследователей Энцелад. Его диаметр составляет 500 км, а масса составляет 1,1*10 20 кг. Этот сатурнианский спутник на данный момент считается потенциально пригодным для жизни внеземным объектом.
Такую характеристику Энцелад получил благодаря подповерхностному океану жидкой воды, занявшему более 10% его площади. Он спрятан под ледяным панцирем и в нем постоянно происходят активные гидротермальные процессы. Это может послужить источником энергии для образования первых живых организмов.