Saturn | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Planeta | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Orbitální charakteristiky | |||||||||||||||||||||
Přísluní |
1 353 572 956 km 9,048 a. E. |
||||||||||||||||||||
Aphelion |
1 513 325 783 km 10,116 a. E. |
||||||||||||||||||||
Hlavní osa ( a ) | 1 429 394 069 ± 0 km [11] a 1 426 666 414 179,9 m [12] | ||||||||||||||||||||
Orbitální excentricita ( e ) | 0,055723219 | ||||||||||||||||||||
hvězdné období | 10 759,22 dnů (29,46 let) [1] | ||||||||||||||||||||
Synodické období oběhu | 378,09 dnů | ||||||||||||||||||||
Orbitální rychlost ( v ) | 9,69 km/s | ||||||||||||||||||||
sklon ( i ) |
2,485240° 5,51° (vzhledem ke slunečnímu rovníku) |
||||||||||||||||||||
Zeměpisná délka vzestupného uzlu ( Ω ) | 113,642 811° | ||||||||||||||||||||
Periapsis argument ( ω ) | 336,013 862° | ||||||||||||||||||||
Čí satelit | slunce | ||||||||||||||||||||
satelity | 83 [2] | ||||||||||||||||||||
fyzikální vlastnosti | |||||||||||||||||||||
polární kontrakce | 0,09796±0,00018 | ||||||||||||||||||||
Rovníkový poloměr | 60 268 ± 4 km [3] | ||||||||||||||||||||
Polární poloměr | 54 364 ± 10 km [3] | ||||||||||||||||||||
Střední poloměr | 58 232 ± 6 km [4] | ||||||||||||||||||||
Povrch ( S ) | 4,272⋅10 10 km² [5] | ||||||||||||||||||||
Hlasitost ( V ) | 8,2713⋅10 14 km³ [6] | ||||||||||||||||||||
Hmotnost ( m ) |
5,6846⋅10 26 kg [6] 95,2 Zem |
||||||||||||||||||||
Průměrná hustota ( ρ ) | 0,687 g/cm³ [3] [6] | ||||||||||||||||||||
gravitační zrychlení na rovníku ( g ) | 10,44 m/s² [6] | ||||||||||||||||||||
První úniková rychlost ( v 1 ) | 25,535 km/s [7] | ||||||||||||||||||||
Druhá úniková rychlost ( v 2 ) | 35,5 km/s [6] | ||||||||||||||||||||
Rovníková rychlost otáčení | 9,87 km/s | ||||||||||||||||||||
Doba střídání ( T ) | 10 h 32 min 45 s ± 46 s [8] [9] | ||||||||||||||||||||
Náklon osy | 26,73° [6] | ||||||||||||||||||||
Severní pól deklinace ( δ ) | 83,537° | ||||||||||||||||||||
Albedo |
0,342 ( Bond albedo ) 0,47 ( geom. albedo ) [6] |
||||||||||||||||||||
Zdánlivá velikost | od +1,47 do -0,24 [10] | ||||||||||||||||||||
Absolutní velikost | -8,9 m | ||||||||||||||||||||
Úhlový průměr | 14,5"–20,1" | ||||||||||||||||||||
Teplota | |||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
úroveň 1 bar |
|
||||||||||||||||||||
0,1 bar |
|
||||||||||||||||||||
Atmosféra | |||||||||||||||||||||
Sloučenina:
|
|||||||||||||||||||||
Mediální soubory na Wikimedia Commons | |||||||||||||||||||||
Informace ve Wikidatech ? |
Saturn je z hlediska vzdálenosti od Slunce šestá planeta a po Jupiteru druhá největší planeta sluneční soustavy . Saturn je klasifikován jako plynná obří planeta . Saturn je pojmenován po římském bohu zemědělství . Symbolem Saturnu je .
Saturn je většinou tvořen vodíkem , trochou hélia a stopami vody , metanu , čpavku a těžkých prvků. Vnitřní oblast je relativně malé jádro ze železa , niklu a ledu , pokryté tenkou vrstvou kovového vodíku a plynnou vnější vrstvou. Vnější atmosféra planety se zdá být z vesmíru klidná a homogenní, i když se na ní někdy objevují dlouhodobé útvary. Rychlost větru na Saturnu může místy dosahovat 1800 km/h , což je mnohem více než na Jupiteru. Saturn má planetární magnetické pole , které zaujímá střední pozici v síle mezi magnetickým polem Země a silným polem Jupitera. Saturnovo magnetické pole sahá 1 000 000 kilometrů ve směru ke Slunci. Rázovou vlnu zaznamenal Voyager 1 ve vzdálenosti 26,2 poloměru Saturnu od samotné planety, magnetopauza se nachází ve vzdálenosti 22,9 poloměru .
Saturn má prominentní prstencový systém , sestávající převážně z ledových částic, menšího množství těžkých prvků a prachu. V současnosti je kolem planety 83 známých satelitů [2] . Titan je největší z nich a zároveň druhý největší satelit ve sluneční soustavě (po satelitu Jupitera Ganymede ), který je větší než Merkur a má jedinou hustou atmosféru mezi satelity planet sluneční soustavy.
Saturnu obíhala automatická meziplanetární stanice Cassini (AMS) , která byla vypuštěna v roce 1997 a do systému Saturn dosáhla v roce 2004. Úkoly AMS zahrnovaly studium struktury prstenců a také dynamiky atmosféry planety a magnetosféry . Dne 15. září 2017 stanice dokončila svou misi shořením v atmosféře planety [13] .
Saturn patří k typu plynných planet : skládá se převážně z plynů a nemá pevný povrch. Rovníkový poloměr planety je 60 300 km , polární poloměr je 54 400 km [6] ; Saturn má ze všech planet sluneční soustavy největší kompresi. Hmotnost planety je 95,2krát větší než hmotnost Země, ale průměrná hustota Saturnu je pouze 0,687 g/cm³ [6] , což z něj činí jedinou planetu ve sluneční soustavě, jejíž průměrná hustota je menší než hustota vody. Přestože se tedy hmotnosti Jupiteru a Saturnu liší více než 3krát, jejich rovníkové průměry se liší pouze o 19 %. Hustota ostatních plynných obrů je mnohem vyšší (1,27-1,64 g/cm³) . Gravitační zrychlení na rovníku je 10,44 m/s² , srovnatelné se Zemí a Neptunem , ale mnohem menší než Jupiter.
Průměrná vzdálenost mezi Saturnem a Sluncem je 1430 milionů km ( 9,58 AU ) [6] . Saturn se pohybuje průměrnou rychlostí 9,69 km/s a oběhne kolem Slunce za 10 759 dní (přibližně 29,5 roku ). Vzdálenost od Saturnu k Zemi kolísá od 1195 ( 8,0 AU ) do 1660 ( 11,1 AU ) milionů km, průměrná vzdálenost během jejich opozice je asi 1280 milionů km [6] . Saturn a Jupiter jsou v téměř přesné rezonanci 2:5 . Vzhledem k tomu, že excentricita oběžné dráhy Saturnu je 0,056, je rozdíl mezi vzdáleností od Slunce v perihéliu a aféliu 162 milionů km [6] .
Charakteristické objekty atmosféry Saturnu viditelné během pozorování rotují různou rychlostí v závislosti na zeměpisné šířce. Stejně jako v případě Jupiteru existuje několik skupin takových objektů. Takzvaná "Zóna 1" má periodu rotace 10 h 14 min 00 s (to znamená, že úhlová rychlost je 844,3°/den, neboli 2,345 otáčky/den ). Rozkládá se od severního okraje jižního rovníkového pásu k jižnímu okraji severního rovníkového pásu. Ve všech ostatních zeměpisných šířkách Saturnu, které tvoří „Zónu 2“, byla perioda rotace původně odhadována na 10 h 39 min 24 s (rychlost 810,76 °/den nebo 2,2521 otáčky/den ). Následně byla data revidována: byl uveden nový odhad - 10 hodin, 34 minut a 13 sekund [8] [9] . „Zóna 3“, jejíž existence se předpokládá na základě pozorování radiového vyzařování planety během letu Voyageru-1 , má dobu rotace 10 h 39 min 22,5 s (rychlost 810,8°/den nebo 2,2522 otáčky/ den ).
Hodnota 10 hodin , 34 minut a 13 sekund je brána jako doba trvání rotace Saturnu kolem své osy [14] . Saturn je jedinou planetou, jejíž axiální rotační rychlost na rovníku je větší než orbitální rotační rychlost ( 9,87 km /s, resp . 9,69 km/s ). Přesná hodnota periody rotace vnitřních částí planety zůstává těžko měřitelná. Když sonda Cassini dosáhla Saturnu v roce 2004, bylo zjištěno, že podle pozorování rádiové emise doba rotace vnitřních částí výrazně překračuje dobu rotace v „zóně 1“ a „zóně 2“ a je přibližně 10 hodin 45 minuty 45 sekund (± 36 sekund) [15] .
Diferenciální rotace atmosféry Saturnu je podobná rotaci atmosfér Jupiteru a Venuše a také Slunce. Rychlost rotace Saturnu je proměnná nejen v zeměpisné šířce a hloubce, ale také v čase. Poprvé to objevil A. Williams [16] . Analýza variability periody rotace rovníkové zóny Saturnu za 200 let ukázala, že hlavní podíl na této variabilitě mají půlroční a roční cykly [17] .
V březnu 2007 bylo zjištěno, že rotace Saturnova rádiového emisního vzoru je generována konvekčními toky v plazmovém disku, které závisí nejen na rotaci planety, ale také na dalších faktorech. Bylo také hlášeno, že kolísání periody rotace radiačního diagramu je spojeno s aktivitou gejzíru na Saturnově měsíci Enceladus . Nabité částice vodní páry na oběžné dráze planety vedou ke zkreslení magnetického pole a v důsledku toho ke vzoru rádiové emise. Objevený snímek dal vzniknout názoru, že dnes neexistuje žádná správná metoda pro určení rychlosti rotace jádra planety [18] [19] [20] .
Vznik Saturnu (stejně jako Jupiteru) vysvětlují dvě hlavní hypotézy. Podle kontrakční hypotézy je podobnost složení Saturnu se Sluncem v tom, že obě nebeská tělesa mají velký podíl vodíku a v důsledku toho lze nízkou hustotu vysvětlit tím, že při formování planet v rané fáze vývoje sluneční soustavy , masivní "kondenzace", které daly vznik planetám, to znamená, že Slunce a planety byly vytvořeny podobným způsobem. Tato hypotéza však nedokáže vysvětlit rozdíly ve složení Saturnu a Slunce [21] .
Hypotéza „akrece“ tvrdí, že proces vzniku Saturnu probíhal ve dvou fázích. Za prvé, 200 milionů let [21] probíhal proces vzniku pevných hustých těles, podobných planetám pozemské skupiny. Během této fáze se část plynu rozptýlila z oblasti Jupiteru a Saturnu , což následně ovlivnilo rozdíl v chemickém složení Saturnu a Slunce. Poté začala druhá etapa, kdy největší tělesa dosahovala dvojnásobné hmotnosti Země. Po několik set tisíc let pokračoval proces akrece plynu na tato tělesa z primárního protoplanetárního mračna. Ve druhé fázi dosáhla teplota vnějších vrstev Saturnu 2000 °C [21] .
Horní atmosféra Saturnu se skládá z 96,3 % vodíku (objemově) a 3,25 % helia [22] (ve srovnání s 10 % v atmosféře Jupiteru ). Jsou zde nečistoty metanu , čpavku , fosfinu , ethanu a některých dalších plynů [23] [24] . Mraky amoniaku v horní části atmosféry jsou silnější než mraky na Jupiteru. Mraky ve spodní části atmosféry jsou složeny z hydrosulfidu amonného (NH 4 SH) nebo vody [25] .
Podle Voyagerů fouká na Saturn silný vítr o rychlosti až 500 m/s [26] . Větry vanou převážně východním směrem (ve směru osové rotace). Jejich síla slábne se vzdáleností od rovníku ; jak se vzdalujeme od rovníku, objevují se i západní atmosférické proudy. Řada údajů naznačuje, že k cirkulaci atmosféry dochází nejen v horní vrstvě oblačnosti, ale také v hloubce minimálně 2000 km. Kromě toho měření sondy Voyager 2 ukázala, že větry na jižní a severní polokouli jsou symetrické podle rovníku. Existuje předpoklad, že symetrické proudění je nějak propojeno pod vrstvou viditelné atmosféry [26] .
V atmosféře Saturnu se občas objevují stabilní útvary, což jsou supersilné hurikány. Podobné objekty jsou pozorovány na jiných plynných planetách sluneční soustavy (viz Velká rudá skvrna na Jupiteru, Velká tmavá skvrna na Neptunu ). Obří „ Velký bílý ovál “ se na Saturnu objevuje asi jednou za 30 let , naposledy byl spatřen v roce 2010 (častěji se tvoří menší hurikány).
12. listopadu 2008 pořídily kamery Cassini infračervené snímky severního pólu Saturnu. Vědci na nich objevili polární záře , jaké nebyly ve sluneční soustavě nikdy pozorovány. Tyto polární záře byly také pozorovány v ultrafialové a viditelné oblasti [27] . Polární záře jsou jasné souvislé oválné prstence obklopující pól planety [28] . Prstence se nacházejí na zeměpisné šířce zpravidla 70-80° [29] . Jižní prstence se nacházejí v průměrné zeměpisné šířce 75 ± 1° , zatímco severní jsou přibližně o 1,5° blíže k pólu, což je způsobeno tím, že magnetické pole je na severní polokouli poněkud silnější [30] . Někdy se prstence stávají spirálovitými namísto oválnými [27] .
Na rozdíl od Jupitera nesouvisí polární záře Saturnu s nerovnoměrnou rotací plazmového plátu ve vnějších částech magnetosféry planety [29] . Pravděpodobně vznikají v důsledku magnetického opětovného spojení při působení slunečního větru [31] . Tvar a vzhled polárních září Saturnu se v průběhu času velmi mění [28] . Jejich umístění a jasnost silně souvisí s tlakem slunečního větru: čím je větší, tím jsou polární záře jasnější a blíže k pólu [28] . Průměrný výkon polární záře je 50 GW v rozsahu 80–170 nm (ultrafialové) a 150–300 GW v rozsahu 3–4 µm (infračervené) [29] .
Během bouřek a bouří jsou na Saturnu pozorovány silné výboje blesků . Jimi způsobená elektromagnetická aktivita Saturnu kolísá v průběhu let od téměř úplné absence až po velmi silné elektrické bouře [32] .
Cassini vyfotografovala 28. prosince 2010 bouři připomínající cigaretový kouř [33] . Další, obzvláště mohutná bouře, byla zaznamenána 20. května 2011 [34] .
Mraky na severním pólu Saturnu tvoří obří šestiúhelník ( šestiúhelník ). Poprvé byl objeven během průletů Voyageru kolem Saturnu v 80. letech 20. století [35] [36] [37] a nikde jinde ve sluneční soustavě nebyl spatřen . Šestiúhelník se nachází v zeměpisné šířce 78° a každá z jeho stran má přibližně 13 800 km , tedy více než průměr Země a vejdou se do něj čtyři Země. Jeho rotační perioda je 10 hodin 39 minut . Toto období se shoduje s obdobím změny intenzity rádiového vyzařování, které se zase rovná období rotace vnitřní části Saturnu.
Podivnou strukturu mraku ukazuje infračervený snímek pořízený sondou Cassini obíhající Saturn v říjnu 2006. Snímky ukazují, že šestiúhelník zůstal stabilní celých 20 let po průletu Voyageru [35] a šestiúhelníková struktura mraků je zachována i během jejich rotace. Jednotlivé mraky na Zemi mohou mít tvar šestiúhelníku, ale na rozdíl od nich se šestiúhelník na Saturnu blíží pravidelnému . Předpokládá se, že v oblasti šestiúhelníku je výrazná nerovnoměrná oblačnost. Oblasti, kde prakticky není oblačnost, mají výšku až 75 km [35] .
Úplné vysvětlení tohoto jevu zatím neexistuje, ale vědcům se podařilo provést experiment, který poměrně přesně modeloval tuto atmosférickou strukturu [38] . 30litrová láhev na vodu byla umístěna na otočné zařízení a uvnitř byly umístěny malé kroužky, které se otáčely rychleji než nádoba. Čím větší byla rychlost prstence, tím více se tvar víru, který vznikal při celkové rotaci prvků instalace, lišil od kruhového. V tomto experimentu byl také získán vír o 6 úhlech [39] .
Ve středu šestiúhelníku Saturnova severního pólu rotuje velký turbulentní vír. Stejný vír existuje na jeho jižním pólu, ale bez šestiúhelníku [40] .
V hlubinách atmosféry Saturnu se zvyšuje tlak a teplota a vodík přechází do kapalného skupenství, ale tento přechod je pozvolný [41] . V hloubce asi 30 tisíc km se vodík stává kovovým (tlak tam dosahuje asi 3 milionů atmosfér ). Cirkulace elektrických proudů v kovovém vodíku vytváří magnetické pole (mnohem méně silné než to Jupiter). Ve středu planety je masivní jádro z pevných a těžkých materiálů - silikáty , kovy a pravděpodobně led. Jeho hmotnost je přibližně 9 až 22 hmotností Země [42] . Teplota jádra dosahuje 11 700 °C a energie, kterou Saturn vyzařuje do vesmíru, je 2,5krát větší než energie, kterou planeta přijímá od Slunce. Značná část této energie vzniká díky Kelvin-Helmholtzovu mechanismu (při poklesu teploty planety klesá i tlak v ní, v důsledku toho se smršťuje a potenciální energie její látky se mění v teplo). Zároveň se však ukázalo, že tento mechanismus nemůže být jediným zdrojem energie planety [43] . Předpokládá se, že další část tepla vzniká v důsledku kondenzace a následného pádu kapiček helia přes vrstvu vodíku (méně hustou než kapky) hluboko do jádra [44] [45] . Výsledkem je přeměna potenciální energie těchto kapek na teplo. Odhaduje se, že jádrová oblast má průměr přibližně 25 000 km [45] .
Saturnova magnetosféra byla objevena sondou Pioneer 11 v roce 1979. Je to druhé místo po magnetosféře Jupiteru co do velikosti. Magnetopauza, hranice mezi magnetosférou Saturnu a slunečním větrem, se nachází ve vzdálenosti asi 20 poloměrů Saturnu od jejího středu a magnetotail se rozprostírá o stovky poloměrů. Saturnova magnetosféra je naplněna plazmou produkovanou planetou a jejími měsíci. Mezi měsíci hraje největší roli Enceladus, jehož gejzíry vydávají vodní páru, jejíž část je ionizována magnetickým polem Saturnu [46] [47] .
Interakce mezi magnetosférou Saturnu a slunečním větrem vytváří kolem pólů planety jasné ovály polární záře, viditelné ve viditelném, ultrafialovém a infračerveném světle.
Magnetické pole Saturnu, stejně jako to Jupitera, vzniká díky dynamo efektu při cirkulaci kovového vodíku ve vnějším jádru. Magnetické pole je téměř dipólové, stejně jako Země, se severním a jižním magnetickým pólem. Severní magnetický pól se nachází na severní polokouli a jižní je na jihu, na rozdíl od Země, kde je umístění geografických pólů opačné než umístění magnetických [31] . Velikost magnetického pole u Saturnova rovníku je 21 μT (0,21 Gs) , což odpovídá dipólovému magnetickému momentu asi 4,6 × 10 18 T m³ [48] . Saturnův magnetický dipól je pevně spojen s jeho rotační osou, takže magnetické pole je velmi asymetrické. Dipól je poněkud posunut podél rotační osy Saturnu směrem k severnímu pólu. Magnetická osa Saturnu se prakticky shoduje s osou jeho rotace - úhel odchylky nepřesahuje 0,01° (pro Zemi - 11°) [49] .
Vnitřní magnetické pole Saturnu odklání sluneční vítr od povrchu planety, čímž mu brání v interakci s atmosférou, a vytváří oblast zvanou magnetosféra naplněnou velmi odlišným druhem plazmy než plazma slunečního větru. Saturnova magnetosféra je druhá největší magnetosféra ve sluneční soustavě, největší je magnetosféra Jupitera. Stejně jako v zemské magnetosféře se hranice mezi slunečním větrem a magnetosférou nazývá magnetopauza. Vzdálenost od magnetopauzy do středu planety (podél přímky Slunce - Saturn) se pohybuje od 16 do 27 R ♄ ( R ♄ = 60 330 km je rovníkový poloměr Saturnu) [47] [50] . Vzdálenost závisí na tlaku slunečního větru, který závisí na sluneční aktivitě . Průměrná vzdálenost k magnetopauze je 22 R ♄ . Na druhé straně planety sluneční vítr protahuje magnetické pole Saturnu do dlouhého magnetického ohonu.
Saturn je jedna z pěti planet sluneční soustavy, snadno viditelná pouhým okem ze Země (v maximu jas Saturnu přesahuje první magnitudu ). K pozorování prstenců Saturnu potřebujete dalekohled s aperturou alespoň 15 mm [51] . S aperturou přístroje 100 mm je vidět tmavší polární čepička, tmavý pruh poblíž obratníku a stín prstenců na planetě. A s aperturou 150-200 mm se stanou rozlišitelné čtyři nebo pět pásů mraků v atmosféře a nehomogenit v nich, ale jejich kontrast bude znatelně menší než u Jupiteru.
Když Galileo Galilei poprvé pozoroval Saturn dalekohledem v letech 1609-1610, všiml si, že Saturn nevypadá jako jedno nebeské těleso, ale jako tři tělesa, která se navzájem téměř dotýkají, a navrhl, že se jedná o dva velké „společníky“ (satelity ) Saturnu. O dva roky později Galileo svá pozorování zopakoval a ke svému úžasu nenašel žádné „satelity“ [52] .
V roce 1659 Huygens pomocí výkonnějšího dalekohledu zjistil, že „společníci“ jsou ve skutečnosti tenký plochý prstenec, který obklopuje planetu a nedotýká se jí. Huygens také objevil největší Saturnův měsíc Titan . Od roku 1675 Cassini studuje planetu . Všiml si, že prstenec se skládá ze dvou prstenců oddělených jasně viditelnou mezerou - Cassini mezerou , a objevil několik dalších velkých satelitů Saturnu: Iapetus , Tethys , Dione a Rhea [53] .
K dalším významným objevům nedošlo až do roku 1789, kdy William Herschel objevil další dva satelity - Mimas a Enceladus . Poté skupina britských astronomů objevila družici Hyperion , s tvarem velmi odlišným od sférického, v orbitální rezonanci s Titanem [54] . V roce 1899 William Pickering objevil Phoebe , která patří do třídy nepravidelných satelitů a neotáčí se synchronně se Saturnem jako většina satelitů. Doba jeho oběhu kolem planety je více než 500 dní, přičemž cirkulace jde opačným směrem . V roce 1944 Gerard Kuiper objevil přítomnost silné atmosféry na jiném měsíci, Titanu [55] [56] . Tento jev je pro satelit ve sluneční soustavě jedinečný.
V 90. letech 20. století byl Saturn, jeho měsíce a prstence opakovaně studovány Hubbleovým vesmírným dalekohledem . Dlouhodobá pozorování poskytla mnoho nových informací, které nebyly k dispozici Pioneeru 11 a Voyageru během jejich jediného průletu kolem planety. Bylo také objeveno několik satelitů Saturnu a byla určena maximální tloušťka jeho prstenců. V letech 2000 až 2003 prováděla Jihoevropská observatoř také rozsáhlá pozorování Saturnu , bylo objeveno několik malých nepravidelných satelitů [57] .
Výzkum pomocí kosmické lodiV roce 1979 proletěla poblíž Saturnu poprvé v historii americká automatická meziplanetární stanice (AMS) Pioneer 11 . Studium planety začalo 2. srpna 1979. K poslednímu přiblížení k Saturnu došlo 1. září 1979 [59] . Během letu se přístroj přiblížil k vrstvě maximální oblačnosti planety na vzdálenost 21 400 km [60] . Byly získány snímky planety a některých jejích satelitů, ale jejich rozlišení nestačilo na to, aby bylo možné vidět detaily povrchu. Také kvůli nízkému osvětlení Saturnu Sluncem byly snímky příliš slabé. Zařízení také vletělo pod rovinu prstenců, aby je studovalo. Mezi objevy byl i objev tenkého prstence F. Navíc bylo zjištěno, že mnoho oblastí viditelných ze Země jako světlo bylo vidět z Pioneer 11 jako tmavé a naopak [59] . Zařízení také měřilo teplotu Titanu. Průzkum planety pokračoval až do 15. září, poté se aparát začal vzdalovat od Saturnu a Slunce [60] .
V letech 1980-1981. Pioneer 11 následovaly také americké kosmické lodě Voyager 1 a Voyager 2 . Voyager 1 se k planetě nejvíce přiblížil 13. listopadu 1980, ale jeho průzkum Saturnu začal o tři měsíce dříve. Během průjezdu byla pořízena řada fotografií ve vysokém rozlišení. Bylo možné získat snímek satelitů: Titan , Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea . Zařízení přitom proletělo poblíž Titanu na vzdálenost pouhých 6500 km , což umožnilo sbírat data o jeho atmosféře a teplotě [61] . Bylo zjištěno, že atmosféra Titanu je tak hustá, že nepropouští dostatek světla ve viditelné oblasti, takže nebylo možné získat fotografie detailů jeho povrchu. Poté přístroj opustil rovinu ekliptiky sluneční soustavy, aby vyfotografoval Saturn z pólu [62] .
O rok později, 25. srpna 1981, se Voyager 2 přiblížil k Saturnu. Během svého letu zařízení provedlo studii atmosféry planety pomocí radaru. Byla získána data o teplotě a hustotě atmosféry. Na Zemi bylo odesláno asi 16 000 fotografií s pozorováním. Během letů se systém otáčení kamery na několik dní zasekl a některé potřebné snímky se nepodařilo získat. Poté se aparatura pomocí gravitační síly Saturnu otočila a letěla směrem k Uranu [62] . Tato zařízení také poprvé objevila magnetické pole Saturnu a prozkoumala jeho magnetosféru , pozorovala bouře v atmosféře Saturnu, získala detailní snímky struktury prstenců a zjistila jejich složení. Byla objevena Maxwellova a Keelerova mezera v prstencích. Kromě toho bylo v blízkosti prstenců objeveno několik nových satelitů planety.
V roce 1997 byla k Saturnu vypuštěna sonda Cassini-Huygens AMS , která po 7 letech letu dosáhla 1. července 2004 soustavy Saturn a vstoupila na oběžnou dráhu kolem planety. Hlavními cíli této mise, původně navržené na 4 roky , bylo studium struktury a dynamiky prstenců a satelitů, dále studium dynamiky atmosféry a magnetosféry Saturnu a podrobné studium největšího satelitu planety Titanu . .
Před vstupem na oběžnou dráhu v červnu 2004 AMS prošel kolem Phoebe a poslal snímky s vysokým rozlišením a další data zpět na Zemi. Kromě toho kolem Titanu opakovaně prolétla americká orbitální sonda Cassini. Byly pořízeny snímky velkých jezer a jejich pobřeží s významným počtem hor a ostrovů. Poté se od přístroje oddělila speciální evropská sonda „ Huygens “ a 14. ledna 2005 seskočila na padáku na povrch Titanu. Sestup trval 2 hodiny 28 minut . Během sestupu odebíral Huygens vzorky atmosféry. Podle interpretace dat ze sondy Huygens se horní část mraků skládá z metanového ledu a spodní část z kapalného metanu a dusíku [63] .
Od začátku roku 2005 vědci pozorují záření přicházející ze Saturnu. 23. ledna 2006 došlo na Saturnu k bouři, která vyvolala záblesk, který byl 1000krát silnější než běžné radiofrekvenční záření [64] . V roce 2006 NASA oznámila, že sonda našla zjevné stopy vody vytékající z gejzírů Enceladu [65] . V květnu 2011 vědci NASA uvedli, že Enceladus „se ukázal jako nejobyvatelnější místo ve sluneční soustavě po Zemi“ [66] [67] .
Fotografie pořízené Cassini vedly k dalším významným objevům. Odhalili dříve neobjevené prstence planety mimo hlavní jasnou oblast prstenců a uvnitř prstenců G a E. Tyto prstence byly pojmenovány R/2004 S1 a R/2004 S2 [69] . Předpokládá se, že materiál pro tyto prstence by mohl vzniknout v důsledku dopadu meteoritu nebo komety na Janus nebo Epimetheus [70] .
V červenci 2006 odhalily snímky sondy Cassini přítomnost uhlovodíkového jezera poblíž severního pólu Titanu. Tuto skutečnost nakonec potvrdily další snímky v březnu 2007 [71] . V říjnu 2006 byl na jižním pólu Saturnu objeven hurikán o průměru 8000 km [72] .
V říjnu 2008 Cassini předala snímky severní polokoule planety. Od roku 2004, kdy k ní Cassini přiletěla, došlo ke znatelným změnám a nyní je vymalována v neobvyklých barvách. Důvody toho zatím nejsou jasné. Předpokládá se, že nedávná změna barev souvisí se změnou ročních období. Od roku 2004 do 2. listopadu 2009 bylo pomocí přístroje objeveno 8 nových satelitů. Hlavní mise sondy Cassini skončila v roce 2008, kdy zařízení provedlo 74 obletů planety. Poté byly mise sondy prodlouženy do září 2010 a poté do roku 2017, aby studovaly celý cyklus ročních období Saturnu [73] .
V roce 2009 se zdálo, že společný americko-evropský projekt mezi NASA a ESA vypustil AMS „ Titan Saturn System Mission “ ke studiu Saturnu a jeho měsíců Titan a Enceladus. Během ní stanice poletí na 7-8 let do systému Saturn a poté se na dva roky stane satelitem Titanu. Vypustí také balónovou sondu do atmosféry Titanu a přistávací modul (pravděpodobně plovoucí) [74] [75] .
Největší satelity - Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea , Titan a Iapetus - byly objeveny do roku 1789, ale dodnes zůstávají hlavními objekty výzkumu. Průměry těchto satelitů se pohybují od 397 (Mimas) do 5150 km (Titan), polohlavní osa oběžné dráhy od 186 tisíc km (Mimas) do 3561 tisíc km (Iapetus). Rozdělení hmoty odpovídá rozdělení průměru. Titan má největší excentricitu oběžné dráhy, Dione a Tethys nejmenší. Všechny družice se známými parametry jsou nad synchronní dráhou [76] , což vede k jejich postupnému odstraňování.
Největší z měsíců je Titan . Je také druhým největším ve sluneční soustavě jako celku, po Jupiterově měsíci Ganymede . Titan je napůl vodní led a napůl kámen. Toto složení je podobné některým dalším velkým satelitům plynných planet, ale Titan se od nich velmi liší složením a strukturou své atmosféry, kterou tvoří převážně dusík , je zde také malé množství metanu a etanu , které tvoří mraky . Kromě Země je Titan také jediným tělesem ve sluneční soustavě, u kterého byla prokázána existence kapaliny na povrchu [77] . Možnost vzniku nejjednodušších organismů vědci nevylučují [78] . Průměr Titanu je o 50 % větší než průměr Měsíce. To také předčí planetu Merkur ve velikosti , ačkoli to je nižší než to v hmotnosti.
Další velké satelity mají také charakteristické rysy. Takže Iapetus má dvě hemisféry s různým albedem ( 0,03-0,05 a 0,5). Když tedy Giovanni Cassini objevil tento satelit, zjistil, že je viditelný pouze tehdy, když je na určité straně Saturnu [79] . Vedoucí a zadní hemisféra Dione a Rhea mají také své rozdíly. Přední polokoule [80] Dione je silně pokryta krátery a má jednotný jas. Zadní polokoule obsahuje tmavé oblasti a také síť tenkých světlých pruhů, což jsou ledové hřebeny a útesy. Výraznou dominantou Mimasu je obrovský impaktní kráter Herschel o průměru 130 km . Podobně má Tethys kráter Odysseus o průměru 400 km . Enceladus má podle snímků Voyageru 2 povrch s oblastmi různého geologického stáří, masivními krátery ve středních a vysokých severních šířkách a menšími krátery blíže k rovníku [81] .
K říjnu 2019 je známo 82 satelitů Saturnu, z nichž 12 bylo objeveno pomocí kosmických lodí: Voyager 1 ( 1980 ), Voyager 2 ( 1981 ), Cassini ( 2004 - 2007 ). Většina satelitů, kromě Hyperionu a Phoebe , má svou vlastní synchronní rotaci - jsou vždy otočeny k Saturnu na jedné straně. Neexistují žádné informace o rotaci nejmenších měsíců. Tethys a Dione jsou doprovázeny dvěma satelity v Lagrangeových bodech L4 a L5 [82] .
Během roku 2006 tým vědců vedený Davidem Jewittem z Havajské univerzity , pracující na japonském dalekohledu Subaru na Havaji , oznámil objev 9 měsíců Saturnu. Všechny patří k tzv. nepravidelným satelitům , které se vyznačují retrográdní dráhou . Doba jejich oběhu kolem planety je od 862 do 1300 dnů [83] .
V roce 2015 byly poprvé získány vysoce kvalitní snímky zachycující jeden ze satelitů Tethys s dobře osvětleným obřím impaktním kráterem zvaným Odysseus [84] .
V roce 2019 také pomocí dalekohledu Subaru na Havaji objevil tým vědců pod vedením Scotta Shepparda z Carnegie Institution 20 nových retrográdních satelitů Saturnu [85] .
Dnes je známo, že všichni čtyři plynní obři mají prstence, ale Saturnovy jsou nejvýraznější. Prstence svírají s rovinou ekliptiky úhel přibližně 28°. Ze Země proto v závislosti na vzájemné poloze planet vypadají jinak, mění se jejich tzv. „otevírání“ – od maxima, kdy je vidět celá jejich šířka v rovině, po minimální, velmi tenký proužek, když je tato rovina viditelná „od okraje“. Jak Huygens navrhl , prstence nejsou pevným pevným tělesem, ale sestávají z miliard drobných částic na oběžné dráze kolem planety. To bylo prokázáno spektrometrickými pozorováními A. A. Belopolského na observatoři Pulkovo [86] a dalšími dvěma vědci v letech 1895-1896 [87] .
Hlavní prstence jsou tři a čtvrtý je tenčí. Společně odrážejí více světla než samotný disk Saturnu. Tři hlavní kruhy se obvykle označují prvními písmeny latinské abecedy. Prstenec B je centrální, nejširší a nejjasnější, od vnějšího prstence A je oddělen téměř 4000 km širokou Cassiniho mezerou , ve které jsou nejtenčí, téměř průhledné prstence. Uvnitř prstence A je tenká mezera nazývaná Enckeho dělicí proužek . Prstenec C, který je k planetě ještě blíže než B, je téměř průhledný [88] [89] .
Saturnovy prstence jsou velmi tenké. Při průměru asi 250 000 km nedosahuje jejich tloušťka ani kilometru (i když na povrchu prstenců jsou i svérázná pohoří [90] ). Navzdory působivému vzhledu je množství látky, které tvoří prsteny, extrémně malé. Pokud by byl sestaven do monolitu, jeho průměr by nepřesáhl 100 km . Snímky sondy ukazují, že prstence se ve skutečnosti skládají z tisíců prstenců proložených štěrbinami; obraz připomíná stopy gramofonových desek. Částice, které tvoří prstence, mají velikost od 1 centimetru do 10 metrů [91] . Ve složení jsou 93 % ledu s menšími nečistotami (které mohou zahrnovat solární kopolymery a silikáty ) a 7 % uhlíku [92] [93] .
Pohyb částic v prstencích a satelitech planety je konzistentní. Některé z nich, takzvané " pastýřské satelity ", hrají roli při udržování prstenců na svých místech. Mimas je například v rezonanci 2:1 s Cassiniho mezerou a vlivem její přitažlivosti se z ní odstraňuje hmota [94] a Pan se nachází uvnitř Enckeho dělícího proužku [95] . V roce 2010 byla přijata data ze sondy Cassini , která naznačují, že Saturnovy prstence oscilují. Fluktuace jsou tvořeny konstantními poruchami zaváděnými Mimasem a spontánními poruchami vznikajícími při interakci částic létajících v prstenci. Původ Saturnových prstenců není zatím zcela jasný [96] . Podle jedné z teorií předložených v roce 1849 Eduardem Roshem byly prstence vytvořeny v důsledku rozpadu kapalného satelitu pod vlivem slapových sil [52] . Podle jiné se družice rozpadla v důsledku dopadu komety nebo asteroidu [96] .
Existuje hypotéza, podle níž může mít prstence také jeden ze Saturnových měsíců, Rhea .
Rok | Otevření prstenců Saturnu (stupně) [97] |
---|---|
1965 | 0 |
1972 | 26,73 |
1980 | 0 |
1987 | -26,73 |
1994 | 0 |
2002 | 26,73 |
2009 | 0 |
2016 | -26,73 |
Nejpohodlnější je pozorovat prstence Saturnu, když je jejich otevření maximální. V této době je Saturn zimní nebo letní.
V roce 1921 se rozšířila fáma, že Saturn ztratil své prstence a jejich částice létaly k Zemi také. Očekávaná událost vzrušila mysl lidí natolik, že byly zveřejněny výpočty, kdy částice prstenců dopadnou na Zemi. Pověst se objevila kvůli tomu, že prsteny se pozemským pozorovatelům jednoduše otočily na okraj, a protože jsou velmi tenké, nebylo možné je spatřit tehdejšími přístroji. Lidé chápali „zmizení prstenů“ v doslovném smyslu, což dalo vzniknout fámě [98] .
Ve starověkém Babylonu se planeta nazývala Kaymanu [99] a byla přirovnávána k bohu Ninib ( Ninurta ) [100] .
Podle Cicera staří Řekové nazývali Saturn (hvězdu Saturnu) Φαίνων (Fenon / Phaenon / Phaenon Phocifer („zářící“) [101] , Phainon [102] ) [103] .
Hygin uvádí, že byla nazývána také hvězdou Slunce [104] .
V indické mytologii planeta Saturn odpovídá Shani [105] .
Timuridský básník Alisher Navoi nazval na jednom místě Saturn zlou planetu Kayvan ( Khamsa , I:XLII) a na jiném Zuhal [ 106 ] .
V okultismu je Saturn spojován s Binahem . (Viz také chaldejský řádek ) [107] .
Saturn se stal, stejně jako ostatní planety sluneční soustavy, námětem některých sci-fi knih. V roce 1752 Voltaire v příběhu „ Micromegas “ popsal setkání místního obyvatele a obřího tvora z planety obíhající kolem Síria na Saturnu . V moderní sci-fi Roger Zelazny v příběhu „Píseň podivného světa“ popsal obyvatele Saturnu jako inteligentní bubliny, které si pomocí vodíkových balónků udržují vznášející se výšku v oblasti vhodné pro jejich život. Na stejném místě vyslovil názor, že by planeta mohla být Zemi užitečná jako zdroj unikátních plynů a organických sloučenin [108] .
V "The Inquest" ze série " Tales about the pilot Pirks " od Stanislava Lema se vrchol děje odehrává poblíž Saturnu, přes jehož prstence "vzpurný" robot řídil vesmírnou loď.
Kromě toho je jeho satelit Titan často zmiňován v literatuře , mimo jiné proto, že je největším satelitem Saturnu, má hustou atmosféru a na svém povrchu má také kapalinu (metan). Například v Ďáblově rozhraní Alfreda Bestera obsahuje metanová voda Titanu velmi cenný komplex organických sloučenin, které Země potřebuje [108] . V knize Sirens of Titan od Kurta Vonneguta hlavní hrdinové létají žít na tento satelit.
Saturnovy prstence také přitahovaly širokou pozornost spisovatelů sci-fi. Jsou zmíněni v příběhu bratrů Strugackých " Stážisté ". Podle jednoho z hrdinů románu, planetologa Jurkovského, jsou prsteny umělého původu. V příběhu Isaaca Asimova „Cesta Marťanů“ se prstence stávají důležitým zdrojem vody pro marťanskou kolonii Země [108] .
Saturn je námětem pro jiné typy kreativity. V animovaném seriálu Sailor Moon manga a anime je planeta Saturn ztělesněna bojovnicí Sailor Saturn , aka Hotaru Tomoe. Její útok je silou ničení, je válečníkem smrti a znovuzrození [109] . Hra Dead Space 2 se odehrává poblíž Saturnu ve vesmírné stanici, která je na úlomcích Titanu . Saturn a jeho prstence lze v této hře vidět jak z okna vesmírné stanice, tak ve vesmíru při plnění úkolů [110] [111] [112] .
Ta [planeta], které se říká hvězda Saturn, a Řekové - Φαίνων, nejvzdálenější od Země, si prorazí cestu asi za třicet let a tímto způsobem se pohybuje tím nejúžasnějším způsobem, nyní před [ Slunce, nyní zaostávající za ním, pak večer zmizí a ráno se znovu objeví.
PLANETY 42. …
2. Říká se, že druhou hvězdou je Slunce, ale jiní ji nazývají hvězdou Saturna. Eratosthenes tvrdí, že dostala své jméno od syna Slunce, Phaethona. Mnozí říkají, že řídil vůz bez svolení svého otce a začal padat k zemi. Proto ho Jupiter zasáhl bleskem a on spadl do Eridana; pak ho Slunce umístilo mezi hvězdy.
Tematické stránky | ||||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie |
| |||
|
Saturn | ||
---|---|---|
Největší satelity | ||
Charakteristika | ||
Studie | ||
jiný | Seznam asteroidů, které protínají dráhu Saturnu | |
|
Satelity Saturnu | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pastýřští společníci |
| ||||||||
Velké vnitrozemské společnosti (a jejich trojské satelity ) | |||||||||
Alkyonidy | |||||||||
Externí velký | |||||||||
Nepravidelný |
| ||||||||
Viz také: Saturnovy prstence ∅ |
Saturnu kosmickou lodí | Průzkum|
---|---|
Letící |
|
Z oběžné dráhy | Cassini (2004–2017) |
Satelitní průzkum | Huygens (k Titanu, 2005) |
Plánované mise |
|
Doporučené mise | |
Zrušené mise |
|
viz také | |
Tučné písmo označuje aktivní AMC |
Sluneční Soustava | |
---|---|
Centrální hvězda a planety | |
trpasličí planety | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidáti Sedna Orc Quaoar Pistole 2002 MS 4 |
Velké satelity | |
Satelity / prsteny | Země / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturn / ∅ Uran / ∅ Neptun / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidáti Orca quawara |
První objevené asteroidy | |
Malá těla | |
umělé předměty | |
Hypotetické objekty |
|
atmosféry | |
---|---|
Atmosféry hvězd | slunce |
planetární atmosféry | |
Atmosféry satelitů | |
trpasličí planety | |
exoplanety | |
viz také |