Сатурн Ст преподаватель кафедры теоретической физики ПИ ЮФУ

Сатурн Ст. преподаватель кафедры теоретической физики ПИ ЮФУ М. Л. Гожа 1

Орбитальные характеристики • Среднее расстояние от Солнца 1429 млн. км (9, 58 а. е. ) • Эксцентриситет 0, 0560 • Период обращения 29 лет 167 дней 6, 7 часов • Средняя скорость движения по орбите 9, 46 км/с • Число известных спутников 62 • Мощная система колец 2

Физические характеристики • Экваториальный диаметр 120 536 км • Масса 5, 688× 1026 кг (95 земных) • Средняя плотность 0, 69 г/см 3 • Ускорение свободного падения у поверхности 9, 05 м/с2 • Период вращения экваториальный 10 ч 13 м 59 с • Наклон оси вращения 25, 33° • Температура в средних слоях атмосферы 100 К (-175 С). 3

Параметры атмосферы • Атмосферное давление 140 к. Па • Водород >93 % • Гелий >5 % • Метан 0, 2 % • Пары воды 0, 1 % • Аммиак 0, 01 % • Этан 0, 0005 % • Фосфин 0, 0001 % 4

Облака • Гигантское овальное образование размером с Землю, расположенное недалеко от северного полюса, названо Большим Коричневым Пятном. Так же обнаружены несколько коричневых пятен меньшего размера. Из-за большей, чем на Юпитере скорости потоков эти ураганные вихри быстро затухают и перемешиваются с полосами. 5

Ветры • На Сатурне очень сильные ветры. «Вояджер-2» измерил их скорость на экваторе – около 500 м/с. Ветры дуют, большей частью, в восточном направлении. Сила ветров ослабевает при удалении от экватора. Также, при удалении от экватора, появляется все больше западных течений. Преобладание восточных потоков (по направлению вращения) указывает на то, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2000 километров. Ветры в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора! Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы. • Это не Юпитер, хотя очень похоже. Снимок был сделан Кассини 6 декабря 2004 года с расстояния 3, 3 млн. км. На стыке сильных восточных и западных ветров возникает мощная турбулентность. 6

Внутреннее строение • «Вояджер-1» выяснил, около 7 % объема верхней атмосферы Сатурна – гелий (11 % в атмосфере Юпитера). Поскольку предполагается, что условия формирования обеих планет одинаковы, то количество гелия на Сатурне должно быть примерно таким же, как и на Юпитере. Недостаток этого элемента в верхней атмосфере может означать, что более тяжелый гелий, возможно, медленно опускается к ядру Сатурна. • Ниже атмосферы простирается океан жидкого молекулярного водорода. • На глубине около 30 000 км водород становится металлическим (давление достигает около 3 млн. атмосфер). Движение металла создает мощное магнитное поле. • В центре планеты - массивное железо -каменное ядро. 7

Возможный источник внутренней энергии • Поток солнечной энергии, достигающий Сатурна в 91 раз меньше, чем у Земли. Однако, тепловой поток от Сатурна в два раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца. Источником этой внутренней энергии может быть энергия, выделяемая за счет гравитационной дифференциации вещества, когда более тяжелый гелий медленно погружается в недра планеты. • Из-за низких температур в надоблачной атмосфере Сатурна, где пары аммиака вымораживаются, образуется 8 плотный слой тумана.

Магнитное поле • Магнитное поле Сатурна имеет уникальный характер. Ось диполя совпадает с осью вращения планеты. Магнитосфера Сатурна имеет симметричный вид. Радиационные пояса имеют правильную форму, причем в них наблюдаются пустые полости, где заряженные частицы выметаются спутниками или кольцами. Вблизи колец концентрация частиц ничтожна. За спутниками Сатурна тянутся хвосты из нейтральных и ионизированных молекул и атомов газа, образующие гигантские торы на орбитах. Одним из источников такого тора является верхняя атмосфера Титана, самого большого спутника Сатурна. 9

Магнитосфера • Магнитосфера Сатурна по размерам примерно в три раза меньше магнитосферы Юпитера Установлено, что орбита Титана лежит в пределах магнитосферы планеты. 10

Полярное сияние • Полярное сияние вокруг южного полюса Сатурна. Снимки были получены Кассини 21 июня 2005 года. • Интервал между снимками - 1 час. 11

Кольца • Кольца расположены на следующих расстояниях от планеты: • А - от 138 до 120 тыс. км, • В - от 116 до 90 тыс. км, • С - от 89 до 75 тыс. км, • D - от 71 тыс. км почти до поверхности Сатурна. 12

Кольца • Средняя толщина колец составляет от 10 см до 10 км. • Размеры твёрдых тел в кольцах оцениваются от 10 − 1 до 103 см с преобладанием глыб диаметром около 1 м. • Тела, образующие кольца Сатурна, либо покрыты льдом или инеем, либо состоят из льда. • Массу всех колец можно оценить в 1024 г, то есть на 5 порядков меньше массы самой планеты. • Температура колец Сатурна, повидимому, близка к 80°К. • По последним данным, кольца Сатурна быстро эволюционируют. 13

Один из самых подробных снимков колец • Межпланетная станция Кассини сделала очередное удивительное открытие. Одно из колец Сатурна постоянно извергает потоки пыли, устремляющейся в открытый космос. • Анализ собранных данных показал, что частицы имеют диаметр от 2 до 50 нанометров, а их скорость превышает 100 км/с. Источником пыли является кольцо А. Микроскопические крупинки, заряженные солнечной радиацией, отклоняются магнитным полем Сатурна и далее под воздействием электромагнитных сил словно выстреливаются в космическое пространство. 14